MAKALAH BIOTEKNOLOGI “Fermentasi dan Pemandaatan dalam

MAKALAH BIOTEKNOLOGI
“Fermentasi dan Pemandaatan dalam Bioteknologi”
DISUSUN OLEH:
KELOMPOK
:5
KELAS
:B
PROGRAM STUDI FARMASI
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS TADULAKO
PALU
2014/2015
BAB I
PENDAULUAN
1.1 Latar Belakang
Salah satu pokok pembahasan di dalam ilmu biologi adalah
bioteknologi. Dimana bioteknologi disini dibagi ke dalam bioteknologi
modern dan bioteknologi konvensional. Salah satu contoh bioteknologi
konvensional adalah fermentasi.
Fermentasi dapat digolongkan kedalam salah satu bioteknologi
dalam bidang pangan. Pengolahan makanan dan bahan makanan mealui
bioteknologi menghasilkan aneka macam pangan dan bahan pangan hasil
fermentasi yang digunakan secara luas.
Arti kata fermentasi selama ini berubah-ubah. Kata fermentasi
berasal dari Bahasa Latin “fervere” yang berarti merebus (to boil). Arti kata
dari Bahasa Latin tersebut dapat dikaitkan dengan kondisi cairan
bergelembung atau mendidih. Keadaan ini disebabkan adanya aktivitas ragi
pada
ekstraksi
buah-buahan
atau
biji-bijian.
Gelembung-gelembung
karbondioksida dihasilkan dari katabolisme anaerobik terhadap kandungan
gula.
Perkembangan fermentasi diawali saat
penelitian
mengenai
penyebab
perubahan
Pasteur melakukan
sifat
bahan
yang
difermentasi,sehingga dihubungkan dengan mikroorganisme dan akhirnya
dengan
enzim.
Dan
dilanjutkan
oleh ,
Eduard
Buchner,
pemenang Nobel Kimia tahun 1907,menunjukkan bahwa fermentasi dapat
berlangsung dalam larutan gula dengan menggunakan cairan yang diekstraksi
dari sel – sel khamir yang telah mati.
Meskipun fermentasi sering dihubungkan dengan pembentukan gas
yang disebabkan oleh mikroorganisme yang hidup, pada saat ini
pembentukan gas maupun terdapatnya sel mikroorganisme hidup tidak
merupakan kriteria yang esensial. Dalam beberapa proses fermentasi
misalnya fermentasi asam laktat, tidak ada gas yang dibebaskan. Fermentasi
dapat juga berlangsung (meskipun jarang terjadi) dengan menggunakan
ekstrak enzim yang berfungsi sebagai katalisator reaksi.
1.2 Rumusan Masalah
1.
Apa pengertian dari fermentasi ?
2.
Apa sifat-sifat dari fermentasi?
3.
Bagaimana prinsip kultivasi mikroba?
4.
Apa faktor yang mempengaruhi proses fermentasi?
5.
Bagaimana instrumentasi dan pengendalian proses dalam bioreaktor ?
1.3 Tujuan
Adapun tujuan pembuataan makalah ini yaitu :
1.
Menjelasakan pengertian dari fermentasi
2.
Menjelasakan sifat-sifat dari fermentasi
3.
Menjelaskan prinsip kultivasi mikroba
4.
Menjelaskan faktor yang mempengaruhi proses fermentasi
5.
Menjelaskan instrumentasi dan pengendalian proses dalam bioreaktor
BAB II
ISI
II.1 Pengertian Fermentasi
Arti kata fermentasi selama ini berubah ubah. Kata fermentasi
berasal dari Bahasa Latin yang berarti merebus . Arti kata dari Bahasa Latin
tersebut dapat dikaitkan atau kondisi cairan bergelembung atau mendidih.
Keadaan ini disebabkan adanya aktivitas ragi sepenuhnya ekstraksi buahbuahan atau biji-bijian. Gelembung gelembung karbondioksida dihasilkan
dari katabolisme anaerobik terhadap kandungan gula.
Fermentasi mempunyai arti yang berbeda bagi ahli biokimia dan
mikrobiologi industri. Arti fermentasi sepenuhnya bidang biokimia
dihubungkan atau pembangkitan energi oleh katabolisme senyawa organik.
Sepenuhnya bidang mikrobiologi industri, fermentasi mempunyai arti yang
lebih luas, yang menggambarkan setiap proses untuk menghasilkan produk
dari pembiakan mikroorganisme.
Perubahan arti kata fermentasi sejalan atau hasil penemuan yang
dilakukan oleh para ahli. Arti kata fermentasi berubah sepenuhnya saat Gay
Lussac berhasil melakukan penemuan yang menunjukkan penguraian gula
menjadi alkohol dan karbondioksida. Selanjutnya Pasteur melakukan
penemuan mengenai penyebab perubahan sifat bahan yang difermentasi,
sehingga dihubungkan atau mikroorganisme dan akhirnya atau enzim.
Fermentasi merupakan suatu cara untuk mengubah substrat menjadi
produk tertentu yang dikehendaki dengan menggunakan bantuan mikroba.
Produk-produk tersebut biasanya dimanfatkan sebagai minuman atau
makanan. Fermentasi suatu cara telah dikenal dan digunakan sejak lama sejak
jaman kuno. Sebagai suatu proses fermentasi memerlukan:

Mikroba sebagai inokulum

Tempat (wadah) untuk menjamin proses fermentasi berlangsung dengan
optimal.

Substrat sebagai tempat tumbuh (medium) dan sumber nutrisi bagi
mikroba.
II.2 Sifat-sifat Fermentasi
a. Fermentasi Aerob
Fermentasi adalah produksi energi di dalam sel berupa respirasi
yang terjadi dalam kondisi anaerob (tanpa melibatkan oksigen). Jika
respirasi aerob terjadi pada sistem metabolisme energi manusia, pada
kebanyakan tumbuhan dan hewan, respirasi yang berlangsung adalah
respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob
terhambat karena sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebut
melangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa
adanya oksigen, yang disebut respirasi anaerob.
b. Fermentasi Anaerob
Dalam keadaan normal, respirasi seluler organisme dilakukan melalui
proses fosforilasi oksidatif yang memerlukan oksigen bebas. Sehingga
hasil ATP respirasi sangat tergantung pada pasokan oksigen yang cukup
bagi selnya. Tanpa oksigen elektronegatif untuk menarik elektron pada
rantai transport elektron, fosforilasi oksidatif akan terhenti. Akan tetapi,
fermentasi memberikan suatu mekanisme sehingga sebagian sel dapat
mengoksidasi makanan dan menghasilkan ATP tanpa bantuan oksigen.
Misalnya, pada tumbuhan darat yang tanahnya tergenang air sehingga akar
tidak dapat melakukan respirasi aerob karena kadar oksigen dalam rongga
tanah sangat rendah.
Secara prosedural, fermentasi merupakan suatu perluasan glikolisis
yang dapat menghasilkan ATP hanya dengan fosforilasi tingkat substrat
sepanjang terdapat pasokan NAD+ yang cukup untuk menerima elektron
selama langkah oksidasi dalam glikolisis. Mekanisme fermentasi tidak
dapat mendaur ulang NAD+ dari NADH karena tidak mempunyai agen
pengoksidasi (kondisi anaerob). Sehingga yang terjadi adalah NADH
melakukan transfer elektron ke piruvat atau turunan piruvat. Berikut
bahasan terhadap dua macam fermentasi yang umum yaitu fermentasi
alkohol dan fermentasi asam laktat.
1. Fermentasi alkohol
Fermentasi alkohol biasanya dilakukan oleh ragi dan bakteri yang
banyak digunakan dalam pembuatan bir dan anggur. Pada Fermentasi
alkohol, piruvat diubah menjadi etanol dalam dua langkah. Langkah
pertama menghidrolisis piruvat dengan molekul air sehingga melepaskan
karbondioksida dari piruvat dan mengubahnya menjadi asetaldehida
berkarbon dua. Dalam langkah kedua, asetaldehida direduksi oleh NADH
menjadi etanol sehingga meregenerasi pasokan NAD+ yang dibutuhkan
untuk glikolisis.
2. Fermentasi asam laktat
Fermentasi asam laktat banyak dilakukan oleh fungi dan bakteri
tertentu digunakan dalam industri susu untuk membuat keju dan yogurt.
Aseton dan methanol merupakan beberapa produk samping fermentasi
mikroba jenis lain yang penting secara komersil. Dalam fermentasi asam
laktat, piruvat direduksi langsung oleh NADH untuk membentuk laktat
sebagai produk limbahnya, tanpa melepaskan CO2. Pada sel otot manusia,
fermentasi asam laktat dilakukan apabila suplay oksigen tubuh kurang.
Laktat yang terakumulasi sebagai produk limbah dapat menyebabkan otot
letih dan nyeri, namun secara perlahan diangkut oleh darah ke hati untuk
diubah kembali menjadi piruvat.
II.3 Prinsip Kultivasi Mikroba
Mikroba berada dalam cairan yang mengandung nutrien sebagai
substrat untuk tumbuh dan berkembang bercampur dengan produk-produk
yang dihasilkan termasuk limbah. Nutrien dan oksigen yang diperlukan untuk
pertumbuhan optimal mikroba harus tercampur merata (homogen) pada
semua bagian fermenter. Untuk mendapatkan sistem fermentasi yang
optimum, maka fermenter harus memenuhi syarat sebagai berikut:
1. Terbebas dari kontaminan
2. Volume kultur relatif konstan (tidak bocor atau menguap)
3. Kadar oksigen terlarut harus memenuhi standar
4. Kondisi lingkungan seperti: suhu, pH harus terkontrol. Stirred tank
reactor system model yang banyak dipakai.
1). Sterilisasi
Bahan atau peralatan yang dipergunakan kultivasi mikrobiologi
harus dalam keadaan steril artinya bahan atau peralatan tersebut bebas
dari mikroba. Baik yang akan mengganggu media atau menganggu
kehidupan dan proses yang sedang dikerjakan.
Sterilisasi yang umum dilakukan adalah :
a)
Sterilisasi secara fisik
Dengan menggunakan udara panas atau uap air panas dengan
tekanan tinggi. Misalnya dengan penggunaan autoklap dengan
temperatur 121˚C dengan tekanan 15 lbs. Waktu yang diperlukan
tergantung banyak sedikitnya bahan atau medium yang disterilkan,
umumnya berkisar antara 15 sampai 20 menit.
b)
Sterilisasi secara kimia
Senyawa kimia yang banyak digunakan adalah larutan CuSO4,
AgNO3, HgCI2, dan ZnO serta alkohol dengan kadar antara 50 –
75% karena cepat menyebabkan koagulasi protein mikroba.
Larutan garam seperti NaCI (9%), KCI (11%) dan KNO3 (10%)
dapat digunakan karena tekanan osmotiknya yaitu dehidrasi protein
pada substrat. Sedang asam kuat dan basa kuat dapat digunakan
karena dapat menghidrolisis isi sel mikroba. Larutan KmnO4
(10%) dan HCI (1,1%) dapat mengoksidasi substrat. Sedang larutan
CuSO4 digunakan untuk algisida. Khlor dan senyawa khlor
digunakan sebagai desinfektan terutama pada tempat penyimpanan
air. Juga larutan formalin atau formaldehida dengan kadar antara 4
-20%.
2) Nutrisi yang diperlukan mikroba
Mikroba memerlukan nutrien sebagai sumber materi dan energy
untuk menyusun komponen sel seperti genom, membrane plasma dan
dinding sel. Bentuk nutrient yang diperlukan bermacam-macam,
tergantung jenis mikrobanya, misalnya kebutuhan karbon untuk jasad
fotoautotrof dalam bentuk CO2, sedangkan bagi jasad kemoorganotrof
dalam bentuk bahan organic. Dengan mengetahuia keperluan nutrien
mikroba para ilmuwan dapat melakukan penelitian untuk menentukan
peranan mikroba di alam dan kegunaannya dalam kehidupan manusia.
3) Kondisi fisik yang diperlukan untuk pertumbuhan
Selain menyediakan nutrisi yang sesuai untuk kultivasi bakteri,
juga perlu disediakan kondisi fisik yang memungkinkan pertumbuhan
optimum. Mikroba tidak hanya bervariasi dalam persyaratan nutrisinya,
tetapi menunjukan respon yang berbeda terhadap kondisi fisik di
lingkungannya. Untuk berhasilnya kultivasi mikroba diperlukan suatu
kombinasi nutrisi serta lingkungan fisik yang sesuai. Ada 5 parameter
lingkungan yang utama yang perlu diperhatikan dalam menumbuhkan
mikroba yaitu temperature, kelembaban (RH), kadar oksigen, pH dan
osmosis

Temperatur
Karena semua proses pertumbuhan bergantung pada reaksi kimiawi
dan karena laju reaksi-reaksi ini dipengaruhi oleh temperatur, maka
pola pertumbuhan mikroba sangat dipengaruhi oleh temperatur.
Temperature juga me pengaruhi laju pertumbuhan dan penambahan
jumlah sel. Keragaman suhu dapat juga mengubah proses-proses
metabolic serta morfologi sel.
Setiap mikroba tumbuh pada suatu kisaran suhu tertentu. Atas dasar
ini maka mikroba ada yang bersifat
- Psikrofilik yang tumbuh pada 00 dampai 200 C,
- Mesofilik yang tumbuh pada 200 sampai 450 C dan
- Termofilik yang tumbuh pada temperature 450 sampai 800 C.
Temperatur inkubasi yang memungkinkan pertumbuhan tercepat
selama periode waktu yang singkat (12 sampai 24 jam) dikenal
sebagai temperatur pertumbuhan optimum.

Kondisi atmosfer seperti kadar oksigen, RH dan tekanan udara
Mikroba memperlihatkan keragaman yang luas dalam hal respons
terhadap oksigen bebas dan atas dasar ini maka mikroba dibagi
menjadi empat yaitu aerobik (memerlukan oksigen), anaerobik
(tumbuh tanpa oksigen molekuler), anaerobic fakultatif (tumbuh
pada keadaan aerobic dan anaerobik), dan mikroaerofilik (tumbuh
bila ada sedikit oksigen atmosferik).
Beberapa mikroba bersifat anaerobik obligat, bila terkena oksigen
akan terbunuh, oleh karena itu untuk menumbuhkan mikroba
anaerobic diperlukan teknik khusus agar tercapai keadaan anaerob.
Keperluan penumbuhan jasad anaerob obligat dapat dipenuhi dengan
menggunakan alat yang disebut anaerobic jar.

Konsentrasi ion hydrogen (pH)
pH optimum bagi kebanyakan mikroba terletak antara 6.5 sampai
7,5. Bagi kebanyakan mikroba pH minimum dan maksimum antara 4
sampai 9. Pertumbuhan mikroba sangat dipengaruhi oleh pH karena
nilai pH sangat menentukan aktivitas enzim. Bila mikoba di kultivasi
di dalam suatu medium yang mula-mula pH-nya 7 maka
kemungkinan pH ini akan berubah. Pergeseran pH ini dapat
sedemikian besar sehingga menghambat pertumbuhan.
Pergeseran pH dapat dicegah dengan menggunakan larutan
penyangga atau bufer dalam medium. Bufer merupakan senyawa
yang dapat menahan perubahan pH misalnya KH2PO4 dan
K2HPO4.
Beberapa
bahan
nutrisi
medium
seperti
pepton
mempunyai kapasitas bufer. Perlu atau tidaknya suatu medium diberi
bufer tergantung kepada maksud penggunaannya dan dibatasi oleh
kapasitas bufer yang dimiliki senyawa-senyawa yang digunakan.

Tekanan osmosis
Tekanan osmosis
adalah besarnya tekanan
minimum
yang
diperlukan untuk mencegah aliran air yang menyebrangi membran di
dalam larutan. Contohnya : jika larutan 10 % sukrosa di dalam
kantong membran dialysis diletakkan dalam air dalam gelas maka
molekul air yang ada dalam gelas akan mengalir ke dalam kantong
analisis. Besarnya tekanan yang diperlukan untuk mencegah aliran
molekul air dalam gelas ke dalam kantong dialisis merupakan nilai
tekanan osmosis larutan sukrosa tersebut.
Berdasarkan tekanan osmosanya maka larutan tempat pertumbuhan
mikroba dapat digolongkan atas larutan hipotonis, isotonis dan
larutan hipertonois. Mikroba biasanya hidup di lingkungan yang
bersifat
agak
hipotonis
sehingga
air
akan
mengalir
dari
lingkungannya ke dalam sel sehingga sel menjadi mengembang
kaku. Adanya dinding sel dapat mencegah pecahnya sel mikroba.
4) Media pertumbuhan
Untuk menum buhkan dan mengembangbiakkan mikroba, diperlukan
suatu substrat yang disebut media. Keragaman yang luas dalam hal tipe
nutrisi di antara mikroba diimbangi oleh tersedianya berbagai media
yang banyak macamnya untuk kultivasi. Agar mikroba dapat tumbuh dan
berkembang dengan baik di dalam media, diperlukan persyaratan
tertentu,yaitu:
a. Media mengandung semua unsur hara yang diperlukan untuk
pertumbuhan dan perkembangbiakkan mikroba.
b. Media mempunyai tekanan osmosa , dan PH yang sesuai untuk
mikroba.
c.
Media harus dalam keadaan steril
Bentuk, susunan, dan sifat media :
1. Bentuk media
Bentuk media ditentukan oleh ada tidak adanya penambahan zat pemadat
seperti agar, gelatin. Berdasarkan bentuk dikenal tiga jenis media yaitu
media padat, cair dan semi padat.
Media cair yaitu media berbentuk cair yang tidak mengandung agar,
misalnya nutrien broth. Umumnya media cair digunakan untuk
menambah biomassa sel . Kalau ke dalam media tidak ditambahkan zat
pemadat. Media cair dipergunakan untuk penumbuhan bakteri, ragi dan
mikroalga.
Biasanya pada teknologi fermentasi, medium atau substrat digunakan
bahan dasar yang mengandung karbon. Oleh karena itu, kebanyakan
berasal dari tumbuhan dan sedikit dari produk hewani. Sebagai contoh;
biji-bijian (grain), susu (milk). Natural raw material berasal dari hasil
pertanian
dan
hutan.Karbohidrat;
gula,
pati
(tepung),
selulosa,
hemiselulosa, dan lignin.
II.4 Faktor-faktor yang mempengaruhi proses fermentasi
Fermentasi dapat terjadi karena adanya aktivitas mikroba penyebab
fermentasi pada substrat organik yang sesuai. Terjadinya fermentasi ini dapat
menyebabkan perubahan sifat bahan pangan sebagai akibat dari pemecahan
kandungan-kandungan bahan pangan (Winarno et al., 1980).
Pertumbuhan
mikroorganisme
selama
proses
fermentasi
dipengaruhi oleh beberapa faktor yaitu:
1. Konsentrasi Garam
Konsentrasi
garam
yang
dianjurkan
adalah
5-15%
(20-
600S). Garam berfungsi untuk menghambat pertumbuhan jenis-jenis
mikroorganisme pembusuk yang tidak diinginkan selama proses
fermentasi berlangsung. Prinsip kerja garam dalam proses fermentasi
adalah
untuk
mengatur
Aw
(ketersediaan
air
untuk
kebutuhan
mikroorganisme). Mikroorganisme yang diinginkan untuk tumbuh adalah
jenis-jenis bakteri penghasil asam. Selain mengatur Aw, garam juga
berfungsi untuk menarik keluar cairan sel jaringan yang mengandung
sakarida-sakarida, dimana sakarida tersebut merupakan nutrien untuk
pertumbuhan
mikroorganisme. Kadar
garam
selama
fermentasi akan berubah karena cairan dalam sel-sel jaringan tertarik
keluar sel, karena itu secara periodik harus diadakan penyesuaian kadar
garam.
2. Suhu
Suhu
selama
proses
fermentasi
sangat
menentukan
jenis
mikroorganisme dominan yang akan tumbuh. Umumnya diperlukan suhu
300C untuk pertumbuhan mikroorganisme. Bila suhu kurang dari 300C
pertumbuhan mikroorganisme penghasil asam akan lambat sehingga dapat
terjadi pertumbuhan produk.
3. Oksigen
Ketersediaaan oksigen harus diatur selama proses fermentasi. Hal
ini berhubungan dengan sifat mikroorganisme yang digunakan. Contoh
khamir dalam pembuatan anggur dan roti biasanya membutuhkan oksigen
selama proses fermentasi berlangsung, sedangkan untuk bakteri-bakteri
penghasil asam tidak membutuhkan oksigen selama proses fermentasi
berlangsung.
II.5 Instrumentasi dan Pengendalian Proses dalam Bioreaktor
Komponen
utama
atas tangki, sparger, impeller, saringan halus
bioreaktor
terdiri
atau baffle dansensor untuk
mengontrol parameter.
1. Tanki
berfungsi
untuk
menampung
campuran
substrat,
sel
mikroorganisme, serta produk. Volume tanki skala laboratorium berkisar
antara 1 – 30 L, sedangkan untuk skala industri dapat mencapai lebih dari
1 000 L.
2. Sparger terletak di bagian bawah bioreaktor dan berperan untuk
memompa udara, dan mencegah pembentukan gelembung oksigen.
3. Impeller berperan dalam agitasi dengan mengaduk campuran substrat dan
sel. Impeller digerakkan oleh rotor.
4. Baffle juga berperan untuk mencegah terjadinya efek pusaran air akibat
agitasi yang dapat mengganggu agitasi yang seharusnya.
5. Sensor berperan untuk mengontrol lingkungan dalam bioreaktor. Kontrol
fisika meliputi sensorsuhu, tekanan, agitasi, foam, dan kecepatan aliran.
Sedangkan, kontrol kimia meliputi sensor pH, kadar oksigen, dan
perubahan komposisimedium.
Bioreaktor biasanya terbuat dari bahan stainless steel karena bahan
tersebut tidak bereaksi dengan bahan-bahan yang berada dalam bioreaktor
sehingga tidak menggangu proses biokimia yang terjadi. Selain itu, bahan
tersebut juga anti karat dan tahan panas. Bioreaktor harus dapat menciptakan
lingkungan
yangoptimum bagi mikroorganisme ataupun
reaksi
yang
diinginkan maka diperlukan pengontrolan.
Berdasarkan pemasukan nutrisinya kedalam bioreaktor, ada tiga jenis
bioreaktor, yaitu bioreaktor kontinu, semikontinu, dan diskontinu.
1. Bioreaktor Kontinu
Pada bioreaktor kontinu, pemberian nutrisi dan pengeluaran
sejumlah fraksi dari volume kultur total terjadi secara terus menerus.
Dengan metode kontinu memungkinan organisme tumbuh pada kondisi
setimbang (steady state), dimana pertumbuhan terjadi pada laju konstan
dan lingkungan stabil. Faktor seperti pH dan konsentrasi nutrisi dan
produk metabolit yang tidak terelakkan berubah selama siklus
pertumbuhan pada suatu diskontinu dapat dijaga konstan dalam kultur
kontinu.
Dalam suatu bioreaktor kontinu, medium steril dimasukkan
kedalam biorekator dengan laju aliran yang konstan, dan kultur yang
keluar dari bioreaktor terjadi dengan laju yang sama, sehingga volume
kultur di dalam reaktor konstan. Dengan pencampuran yang efisien,
medium yang masuk tersebut menyebar secara cepat dan merata pada
seluruh bagian rekator. Contoh dari biorektor kontinu yaitu Reaktor
Tangki diaduk Kontinu (RTDK).
Udara steril dimasukkan pada dasar reaktor melalui pipa terbuka
atau penyemprot udara. Suattu batang vertical dilengkapi dengan
pengarah dengan satu atau lebih impeler. Impeler biasanya dipasang di
sepanjang batang pada interval jarak sama dengan diameter reaktor untuk
menghindari tipe pergerakan melingkar. Peranan impeler adalah untuk
menimbulkan agitasi dalam bioreaktor untuk mempermudah aerasi.
Fungsi utama agitasi adalah untuk mensuspensikan dan meratakan nutrisi
dalam medium, untuk memberikan hara termasuk oksigen- bagi sel, dan
untuk memindahkan panas.
2. Bioreaktor Diskontinu
Pada
bioreaktor
diskontinu,
inokulen
dan
nutrisi
yang
akan diperlukan bagi pertumbuhan dicampur dalam suatu bejana tertutup
pada kondisi suhu, pH, dan pencampuran optimum. Sistem ini adalah
tertutup, kecuali untuk organism aerobik dimana suplai udara kontinu
dialirkan
kedalam
bioreaktor.
Pada
bioreaktor
diskontinu,
laju
pertumbuhan dan laju pertumbuhan spesifik jarang konstan. Hal ini
menunjukkan adanya perubahan karakteristik nutrisi dari sistem.
Salah satu contoh dari bioreaktor diskontinu adalah Bioreaktor
Lumpur Buangan Teraktivasi. Bioreaktor ini digunakan secara luas untuk
pengolahan secara oksidasi air buangan dan sampah industri lain.
Prosesnya difungsikan untuk meningkatkan pemasukan udara, sehingga
bahan organic massa dapat didegradasi secara optimum. Bioreaktor ini
sangat
besar,
sehingga
untuk
mempermudah
pencampuran
dan
penyebaran oksigen diperlukan sejumlah besar agitator pada kebanyakan
pabrik pengolahan air buangan skala kota.
3. Bioreaktor semikontinu
Bioreaktor semikontinu adalah suatu bentuk kultivasi dimana
medium atau substratnya ditambahkan secara kontinu atau berurutan ke
dalam tumpukan diskontinu awal tanpa mengeluarkan sesuatu dari sistem.
Produk yang dihasilkan dari sistem seperti ini dapat melebihi produk yang
dihasilkan dari kultur diskontinu. Pendekatan ini secara luas diterapkan
dalam industry misalanya dalam produksi ragi yang dibutuhkan untuk
pembuatan roti.
Contoh bioreaktor semikontinu yaitu digestor atau bioreaktor
anaerobik, tetapi bioreaktor ini dapat pula dioperasikan secara kontinu.
Pengunaan sistem ini pada pengolahan air buangan padat, misalnya
lumpur buangan (sludge) yang diperoleh dari pengolahan buangan
perkotaan, akan memberikan stabilisasi air buangan yang efisien dan
produksi metan yang tinggi. Dalam sistem ini Lumpur buangan dicampur
dengan mikroorganisme anaerobic pada suhu 30° C dan waktu retensi
hidrolik. Untuk air buangan berkekuatan sedang dari industri makanan
dan fermentasi, teknik operasi yang dapat menahan biomassa mikroba
lebih lama dalam sistem operasi kontinu sudah ditemukan. Maka waktu
retensi zat padat tidak dapat digabung dengan waktu retensi cairan
sehingga konsentrasi mikroba yang tinggi dapat terjadi pada digester (atau
pada bioreaktor tersebut), yang memberikan laju degradasi yang tinggi.
Bagi air buangan yang sangat encer, misalnya buangan kota, waktu
retensi zat padat yang sangat panjang diperlukan.
Bioproses merupakan reaksi biokimiawi kompleks serta fenomena
perpindahan yang kompleks pula . Sehingga penyebab pengendalian
bioproses adalah :
1. Bioproses jauh lebih kompleks
2. Kesulitan untuk mengembangkan model yang realistis
3. Pengukuran parameter kunci biokimiawi dan fisiologik sangat sulit.
Organism yang memiliki mekanisme regulasi intraseluler sehingga
regulasi terjadi secara internal
Tujuan pengendalian proses (bioproses) adalah memanupulasi
peubah-peubah didalam sistem pengendalian proses. Manupulasi ini
berguna untuk ;

Mencapai keluaran pada suatu ketetapan nilai yang diinginkan

Menstabilkan proses-proses yang tidak stabil atau berpotensi tidak
stabil , seperti operasi sinambung ( masalah stabilisasi)

Mengoptimalisasi kerja yang telah didefenisikan oleh pengukuranpengukuran seperti rendemen, produktivitas, atau keuntungan ( masalah
optimasi).
Sistem pengendalian proses ada empat peubah yaitu:
1.
Peubah yang dikontrol
2.
Peubah yang diganggu
3.
Peubah yang dimanupulasi, dan
4.
Peubah acuan
BAB III
PENUTUP
III.1 Kesimpulan
Fermentasi dapat dikategorikan sebagai salah satu bioteknologi
pangan yang sudah di lakukan sejak zaman dulu. Diawali dengan
pembuatan bir sekitar 6000 tahun sebelum masehi. Selain itu pembuatan roti
dengan bantuan khamir atau ragi sekira 4000 tahun sebelum masehi (SM).
Pembuatan produk fermentasi kecap dan tauco di Cina sejak 722 SM.
Kemudian
semakin
berkembang dengan
penemuan
Louis
Pasteur
dan Eduard Buchner.
Fermentasi merupakan suatu cara untuk mengubah substrat
menjadi produk tertentu yang dikehendaki dengan menggunakan bantuan
mikroba. Produk-produk tersebut biasanya dimanfatkan sebagai minuman
atau makanan. Berdsakan sifatnya fermentasi dapat dibedakan menjadi :
a)
Fermentasi Aerob , dan
b)
Fermentasi Anaerob
Dalam fermentasi, ada yang dikenal dengan kultivasi mikroba
cair. Untuk mendapatkan sistem fermentasi yang optimum, maka fermenter
harus memenuhi syarat sebagai berikut:
1. Terbebas dari kontaminan
2. Volume kultur relatif konstan (tidak bocor atau menguap)
3. Kadar oksigen terlarut harus memenuhi standar.
4. Kondisi lingkungan seperti: suhu, pH harus terkontrol. Stirred tank
reactor system model yang banyak dipakai.
Terkadang dalam proses fermentasi diperlukan suatu peralatan
yang memudahkan untuk reaksi fermentasi tersebut. Bioreaktor atau dikenal
juga dengan nama fermentor adalah sebuah peralatan atau sistem yang
mampu
menyediakan
sebuah lingkungan biologis
dapat menunjang terjadinya reaksi biokimia dari
bahan yang dikehendaki.
yang
bahanmentah menjadi
Fermentasi
substrat
padat
berkaitan
dengan
pertumbuhan
mikroorganisme pada bahan padat dalam ketiadaan atau hampir ketiadaan
air bebas. Tingkat lebih atas dari fermentasi substrat padat (yaitu sebelum
air bebas tampak) merupakan fungsi penyerapan (absorbancy), dan dengan
demikian kadar airnya pada gilirannya tergantung pada jenis substrat yang
digunakan.
Fermentasi
substrat
padat
tidak
memperhatikan
fermentasi slurry (yaitu cairan dengan kandungan zat padat tak larut yang
tinggi) ataupun fermentasi substrat padat dalam medium cair. Substrat yang
paling banyak digunakan dalam fermentasi substrat padat adalah biji-bijian
serealia, kacang-kacangan, sekam gandum, bahan yang mengandung
linoselulosa (seperti kayu dan jerami), dan berbagai bahan lain
DAFTAR PUSTAKA
Almansyahnis.Respiras-iAerob-dan-anaerob.2012.
http://www.almansyahnis.com/2012/09/skema-respirasi-anaerob.html Diakses
Tanggal 15 Oktober 2014
Aguskrisnio.Kultivasimikroba.2011.http://aguskrisnoblog.wordpress.com/2011/01
/12/optimalisasi-kultivasi-mikroba-menggunakan-kultur-kontinyusinambungcontinued-process/ Diakses Tanggal 15 Oktober 2014
Charni. L. Pembuatan tanpe. 2010. http://www.dreamstime.com/peuyeumthumb6980602 Diakses Tanggal 15 Oktober 2014
Gama.PrinsipFermentasi.2009.http://jurnalramadhan.blogspot.com/2009/11/prinsi
p-fermentasi-anaerob-penghasil.html Diakses Tanggal 15 Oktober 2014
Jumar.R.KultivasiMikroba.
2012.http://matakuliahbiologi.blogspot.com/2012/04/kultivasimikroba.htmlDiakses Tanggal 15 Oktober 2014
http://id.wikipedia.org/wiki/Bioreaktor Diakses Tanggal 15 Oktober 2014
http://staff.uny.ac.id/sites/default/files/tmp/BioTekFermentasi05.pdf Diakses
Tanggal 15 Oktober 2014