1. Untuk mengendalikan terjadinya evaporasi media pada fermentasi submerged culture diperlukan alat penunjang. Jelaskan mekanisme kerjanya! 2. Untuk mencegah terjadinya pemusatan bahan tidak larut dalam media selama proses fermentasi menggunakan fermenter berpengaduk yang menyebabkan ketidakhomogenan media diperlukan beberapa alat penunjang. Jelaskan mekanisme kerjanya! 3. Untuk mengatur kandungan oksigen terlarut dalam media fermentasi aerob diperlukan beberapa alat penunjang. Jelaskan mekanisme kerjanya! 4. Mengapa fermenter harus bisa dioperasikan secara aseptis ? 5. Jelaskan mekanisme kerja fermenter yang tepat digunakan untuk proses fermentasi menggunakan mikroba yang bersifat shear sensitive! 6. Untuk meningkatkan efisiensi aerasi pada fermentasi batch diperlukan alat penunjang. Jelaskan mekanisme kerjanya! 7. Jelaskan manfaat water jacket dalam fermenter! 8. Jelaskan parameter yang perlu diperhatikan untuk melakukan proses scale up! 9. Jelaskan berbagai hal yang perlu diperhatikan dalam proses fermentasi continuous culture! 10. Jelaskan maksud dan proses fermentasi yang cocok untuk produksi metabolit mikroba yang bersifat growth associated! 11. Jelaskan perbedaan sifat tumbuh mikroorganisme pada culkture batch dan continuous! 12. Jelaskan
maksud
kLa
dan
dampaknya
terhadap
pertumbuhan
mikroorganisme!
Bayu Octavian Prasetya, 121710101118 121710101118
Page 1
Answer
:
1. Kondensor digunakan untuk mengendalikan terjadinya evaporasi media pada fermentasi submerged culture karena prinsip kerja dari kondensor adalah merubah wujud gas (uap) menjadi liquid sehingga pada proses fermentasi tidak terjadi kehilangan air. Panas yang ditimbulkan akibat agitasi akan menguapkan cairan dalam fermentor sehingga apabila tidak dilengkapi dengan kondensor maka volume cairan akan berkurang. Apabila volume dalam fermentor berkurang, maka akan menyebabkan peningkatan konsentrasi dalam fermentor. Hal ini dapat mempengaruhi pertumbuhan mikroba dalam dalam fermentor.
2. Alat
penunjang
mencegah
untuk terjadinya
pemusatan bahan tidak larut dalam media selama proses fermentasi
adalah
menggunakan
fermenter
berpengaduk
sehingga
menjadi homogenan seperti baffle
yang
secara fermenter.
ditempatkan
vertikal Dengan
pada alat
tersebut dapat dicegah terjadinya forteks (pusaran) sehingga dapat meningkatkan efisiensi aerasi. Untuk mekanisme kerjanya sendiri adalah menghalangi arus perputaran cairan yang berasal dari gerakan impeller (akibat dari gaya sentrifugasi) sehingga arus yang berputar pecah dan substrat dapat menyebar secara homogen.
3.
Sistem aerasi yaitu sparger dan agitator (impeller) untuk mengatur kandungan oksigen terlarut dalam media fermentasi aerob karena dengan menggunakan alat tersebut oksigen dapat terdistribusi secara
Bayu Octavian Prasetya, 121710101118 121710101118
Page 2
merata. Yang berperan dalam proses pemerataan udara karena terjadinya proses pemecahan gelembung adalah agitator sedangkan sparger berfungsi untuk mengeluarkan gelembung gas. Gas-gas akan keluar bila tekanan gas dalam sparger lebih besar daripada tekanan fermentor. Mekanisme sparger adalah pengadukan, dimana dengan adanya pengadukan pada media fermentasi maka akan menimbulkan adanya aliran udara tanpa gelembung, yang mana aliran tersebut akan dapat menghomogenkan aliran udara pada media fermentasi sehingga aerasi pada media fementasi akan stabil dan dapat terkontrol.
4.
Teknik aseptis perlu dilakukan dalam pengoprasian pengoprasian fermenter agar fermentor tetap steril termasuk isinya hingga siklus pertumbuhan sel selama proses tidak terganggu. Apabila system terganggu maka dapat mengakibatkan kerugian besar karena produk yang didapat tidak steril yang disebabkan oleh adanya kontaminan. Hal-hal yang bisa ditimbulkan dari adanya kontaminan adalah sebagai berikut: a. Kontaminan meningkatkan persaingan dalam konsumsi substrat fermentasi , sehingga perolehan hasil dari fermentasi berkurang. b. Kontaminan dapat menghambat proses metabolisme m.o yang bekerja dalam fermentasi. c. Kontaminan meningkatkan turbiditas sehingga dapat mengacaukan pengukuran terhadap jumlah sel setiap saat.
5.
Mekanisme kerja fermenter yang tepat untuk proses fermentasi menggunakan mikroba yang bersifat shear sensitive seperti fermentor jenis Air-lift. Pemilihan Air-lift karena pada fermentor jenis ini memiliki tabung yang dirancang untuk dapat meningkatkan efisiensi pindah panas, pindah massa. Selain itu juga dapat memberikan kondisi shear yang lebih merata dengan memasukkan udara yang digerakkan oleh riser menuju sparge yang ada pada bagian dasar untuk aerasi.
Bayu Octavian Prasetya, 121710101118 121710101118
Page 3
Untuk mekanisme kerjanya sendiri berdasarkan perbedaan berat jenis antara bagian cairan kultur yang kaya udara dalam riser dan cairan kultur yang kurang udara di dalam downcomer . Dimana media fermentasi cair digerakkan oleh udara dari bagian riser yang dipompa menuju bagian dasar melalui sparger.
6.
Baffle dapat digunakan untuk meningkatkan efisiensi aerasi pada fermentasi batch karena dengan alat tersebut dapat dicegah terjadinya forteks (pusaran) sehingga dapat meningkatkan efisiensi aerasi. Mekanisme alat ini adalah meningkatkan efisiensi aerasi pada media fermentasi yang dilakukan dengan memompa udara yang terletak dibwah bioreactor dengan mencegah pembentukan gelembung oksigen.
7.
Water jacket penggunaannya dalam fermenter berfungsi sebagai pengendali suhu dan sekaligus untuk menghantarkan panas. Suhu pada fermentor dapat diatur sesuai dengan suhu optimal dari pertumbuhan mikroba dengan adanya water jacket tersebut. Selain itu kita juga dapat memonitor perubahan suhu dengan cara mengatur suhu water jacket yang akan dihantarkan pada fermentor.
Bayu Octavian Prasetya, 121710101118 121710101118
Page 4
8.
Parameter yang perlu diperhatikan dalam melakukan proses scale up seperti kLa, tip speed dan Reynold Number karena alasan sebagai berikut:
kLa
: kecepatan udara saat fermentasi dapat
diatur sedemikian rupa seperti yang dikehendaki sehingga proses fermentasi dapat optimal.
Tip speed
: kecepatan aliran pengadukan dapat
diatur.
Reynold Number
: agar dapat mengatur kecepatan rotasi
dan diameter dari impeller, viskositas fluida sehingga bilangan reynold tertentu akan cocok pada fermentasi dari mikroba.
9.
Dalam proses fermentasi continuous culture yang
perlu
diperhatikan adalah kecepatan pertumbuhan mikroba dan kecepatan pembentukan produk karena pada continuous culture dilakukan penambahan substrat dan juga dilakukan pemanenan secara kontinyu sehingga terjadi keadaan steady state. state. Volume yang terdapat dalam proses fermentasi ini akan selalu tetap karena terjadi dalam kondisi steady state yang artinya kecepatan konversi substrat (input) menjadi produk dan massa sel akan seimbang dengan kecepatan outputnya sehingga kecepatan sel dan lingkungan kultur tidak berubah dengan perjalanan waktu.
10.
Metabolit yang dihasilkan pada saat growth associated adalah metabolit
primer.
Pemanenan
dilakukan
pada
fase
logaritmik
(pertumbuhan) karena pada fase tersebut dihasilkan metabolit primer sebagai produk utama. Growth associated yaitu proses dengan pertumbuhan sel dan pembentukan produk berjalan seiring. Proses fermentasi yang cocok untuk metabolit mikroba yang bersifat growth associated adalah associated adalah continuous fermentation karena pada jenis fermentasi ini dilakukan penambahan medium yang mengandung substrat segar
Bayu Octavian Prasetya, 121710101118 121710101118
Page 5
dan secara bersamaan dilakukan pemanenan (harfest) secara kontinyu pada kecepatan aliran yang sama sehingga volume dalam fermenter konstan.
11.
Perbedaan sifat tumbuh mikroorganisme antara batch culture fermentation dan continuous fermentation terletak pada dilakukannya penambahan substrat dan pemanenan pada continuous fermentation sedangkan pada batch culture fermentation tidak. Pada batch culture fermentation pertumbuhan mikroba melalui beberapa fase mulai dari adaptasi, logaritmik, stasioner dan kematian. Karena pada proses fermentasi ini tidak dilakukan penambahan substrat maka fase log akan berjalan secara singkat sehingga lebih banyak menghasilkan metabolit sekunder pada fase stasioner. Sedangkan pada continuous fermentation pertumbuhan fermentation pertumbuhan mikroba dikondisikan hanya sampai pada fase logaritmik setelah melalui fase adaptasi. Hal tersebut dilakukan karena keuntungan dari proses fermentasi ini sendiri adalah untuk memproduksi metabolit primer yang terjadi pada fase log. Untuk mempertahankan agar mikroba tetap pada fase log, dilakukanlah penambahan substrat sesaat sebelum mikroba memasuki fase stasioner sehingga mikroba selalu memproduksi metabolit primer karena substratnya tidak pernah habis. Proses penambahan substrat harus diimbangi dengan pemanenan dengan kecepatan yang sama sehingga volume dalam fermenter tetap konstan.
12. kLa merupakan kecepatan udara saat fermentasi dan dapat diatur sedemikian rupa seperti yang dikehendaki sehingga proses fermentasi dapat optimal. Apabila udara yang dimasukkan sesuai dengan pertumbuhan
