Proses Mikrobiologis

PROSES MIKROBIOLOGIS
I Nyoman P. Aryantha
SITH-ITB
BIOPROSES ~ FERMENTASI
• Ferment : buih (dalam fenomena konversi gula 
alkohol)
• Proses metabolisme yang menghasilkan energi
tanpa keterlibatan aseptor electron dari luar
berupa oksigen (proses anaerob)
• Semua proses konversi substrat menjadi produk
secara ensimatik yang diperankan oleh mikroba
yang umumnya dilakukan dalam mikrobiologi
industri tanpa memandang proses
metabolismenya
SISTIM FERMENTASI
• Fermentasi system batch
• Fermentasi system Fed-batch
• Fermentasi system continuous
BATCH
• Merupakan system yang tertutup
• Substrat dan inokulum hanya diberikan pada
awal proses
• Pertumbuhan terbagi menjadi 4 fase:
– (a) Lag
– (b) Log
– (c) Stasioner
– (d) Kematian
FED BATCH
• Merupakan pengembangan system batch
• Terutama untuk produksi metabolit (e.g.
penisilin)
• Substrat tertentu ditambahkan kembali saat
proses berlangsung
• Beberapa senyawa dalam konsentrasi berlebih
dapat menghambat proses sehingga perlu
ditambahkan sedikit demi sedikit selama proses
• Indikator fluktuasi digambarkan oleh pH
CONTINOUS
• Merupakan system terbuka
• Substrat ditambahkan secara kontinyu, sementara jumlah
equivalent substrat yang terkonversikan bersama biomasa
mikroba juga dikeluarkan secara kontinyu
• Ada 2 tipe dasar fermentasi continuous (homogenously
mixed system & plug flow system)
• Untuk produksi metabolit dan biomasa sel termasuk waste
water treatment
• Sebagai media studi proses ekologi di alam
• Kekurangan skala aplikasi (waktu operasi panjang; kondisi
steril sulit dipertahankan lama; komposisi substrat harus
konstan; mutan balik dapat mengalahkan strain unggul)
TIPE 1
Kuantitas (Σ)
• ------ Pertumbuhan
• ____ Substrat
• ……… Produk
Waktu (t)
TIPE 2
Kuantitas (Σ)
• ------ Pertumbuhan
• ____ Substrat
• ……… Produk
Waktu (t)
TIPE 3
Kuantitas (Σ)
• ------ Pertumbuhan
• ____ Substrat
• ……… Produk
Waktu (t)
TAHAPAN PROSES INDUSTRI
1.
Pengembangan isolat -----------------------(Pra Process)
2.
3.
4.
5.
6.
Kultur murni
Aktivasi
Inokulum (strater)
Pra Fermentor (skala bertahap)
Fermentasi (skala industri)
7.
8.
9.
10.
Panen
Ekstraksi
Pemurnian
Formulasi dan Pengemasan
11. Registrasi
12. Pemasaran
….....(Upstream Process)
……(Downstream Process)
……. (Commercialization)
Tahapan Proses Hulu
•
•
•
•
•
Tahap 1 : Kultur Murni
Tahap 2 : Aktivasi
Tahap 3 : Inokulum (starter)
Tahap 4 : Kultur Prafermentor (bertahap)
Tahap 5 : Fermentasi skala produksi
Tahap I
Kultur Murni
– Penyimpanan suhu rendah 2-6oC
– Penyimpanan beku (pendinginan gradual: 1oC/m)
– Lyofilisasi (freeze drying)+protective agent (e.g.
sukrosa)
Tahap II
Pertumbuhan (aktivasi) inokulum
Waktu pertumbuhan
•
Lyofilisasi
•
Kultur beku
•
- bakteri
•
- actinomycetes
•
- fungi
•
Kultur refrigerated
•
- bakteri
•
- actinomycetes
•
- fungi
4-10 hari
4-48 jam
1-5 hari
1-7 hari
4-24 jam
1-3 hari
1-5 hari
Tahap III
Kultur Prafermentor
• Bakteri
• Actinomycetes
• Fungi
spora 1-5.105/mL)
0,1 – 3%
5-10%
5-10% (suspensi
TAHAP IV
FERMENTASI SKALA PRODUKSI
• Temperatur optimum (mesofilik, thermofilik)
• Aerasi (0,25-1,0 [v udara / v liquid / menit])
• Tekanan 0,2 – 0,5 bar (mengurangi
kontaminasi)
• Pengadukan (stirring)
AGITASI
Volume (m3)
Putaran (rpm)
----------------------------------------------- 0,02
250-450
- 0,2
250-350
- 1-20
120-180
- 40-150
120-150
- 450
60-120
INOKULUM
•
•
•
•
•
•
Ragi
Starter
Bibit
Biang
Spawn
Kultur induk
TIPE INOKULUM
• Komposisi
– Tunggal (murni)
– Campur
• Tekstur
– Padat
– Cair
• Jenis
– Sel vegetatif
– Miselium
– Spora
PRODUKSI
BIOREAKTOR RAKSASA 500.000 L UNTUK
PRODUKSI PROTEIN SEL TUNGGAL MYCOMEAT
This factory produce
Eryngii and bunashimeji
Hiroshima of Japan
This factory produce
Maitake and bunashimeji
Shizuoka of Japan
SENYAWA METABOLIT SEKUNDER
GAHARU
PRODUKSI NODUL
Mikorhiza
BIOPESTISIDA
®
SIMBA
BIOREMEDIATION PRODUCT
OIL SLUDGE BIOREMEDIATION AGENT
ANTI DIABETES CAPSULES
ANTI-CHOLESTEROL CAPSULES
PRODUKSI TUBUH BUAH GANODERMA
SKALA INDUSTRI
PRODUK HILIR PENGEMBANGAN
GANODERMA
KEJU
Yoghurt
MYCO-BURGER