TEKNOLOGI PRODUKSI TEKNOLOGI PRODUKSI BIOPROSESBIOPROSES

GIYARTOGIYARTO

Jurusan Teknologi Hasil Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Jember

2014

CAPAIAN CAPAIAN PEPEMBMBEELAJARALAJARANN

Mampu menerapkan prinsip dan teknik

dalam produksi bioproses

REVIU REVIU POKOK BAHASANPOKOK BAHASAN

• Bioproses (Konsep, Perkembangan, Peranan)

• Nutrisi, Pertumbuhan /Perkembangbiakan Mikroba

• Metabolisme dan Produk Metabolisme

• Formulasi dan Media Bioproses

• Inokulum (Isolasi, Identifikasi, Regenerasi, Starter)

• Bioreactor /Fermentor

• Bioprocess Control (Aerasi, Agitasi, pH, Antifoam)

• Scale Up

TUGAS REVIU MATERI

Buatlah kelompok kerja untuk mendeskripsikan hal:

1.Apa pengertian dan jenis/macam fermentasi

2.Kurva pertumbuhan mikroba

3. Inokulum, isolasi, identifikasi, regenerasi, starter

4.Nutrien mikroba dan formulasi medium bioproses

5.Metabolisme dan Produk bioproses (fermentasi)

6.Bioreaktor dan Komponennya

7.Pengendalian/ Pengaturan Proses

Kelompok @ 5-6 org, waktu ± 20 menit

FERMENTASIFERMENTASI

• Proses perubahan kimiawi dalam substrat organik yang terjadi karena aksi katalisator biokimiawi yaitu enzim yang dihasilkan oleh mikroba tertentu (Tjokroadikoesoemo, 1993).

• Penguraian metabolik senyawa organik yang terjadi dalam organisme, tanpa adanya molekul oksigen dan menggunakan senyawa organik, baik sebagai zat pengoksidasi maupun substrat yang dioksidasi (Kashiko, 2003).

KOMPONEN DASAR FERMENTASIKOMPONEN DASAR FERMENTASI

1. Formulasi media yang digunakan untuk perkem-bangbiakan mikroba (persiapan inokulum sampai untuk produksi).

2. Sterilisasi media dan dan peralatan.

3. Produksi biakan aktif dan murni (starter) yang cukup untuk ditumbuhkan dalam medium produksi.

4. Pertumbuhan mikroba dalam media produksi pada kondisi optimal untuk pembentukan produk.

5. Ekstraksi produk dan pemurniannya.

6. Penanganan limbah produksi.

Perlakuan pendahuluan MEDIUM Pengaturan pH Formulasi STERILISASI PREPARASI INOKULUM AERASI dan AGITASI

PENGENDALIAN PROSES FERMENTASI

PEMISAHAN SEL Biomasa Cairan bebas sel ISOLASI PRODUK Limbah Bioproses

PEMURNIAN

PRODUK

KELENGKAPAN KELENGKAPAN BIOPROSESBIOPROSES

• Sterilisasi Media dan Alat (Destruksi Mikroba) • Proses Thermal• Kinetika Fermentasi• Pengunduhan Produk Bioproses

– Separasi Mekanis - Disrupsi Sel– Separasi Sistem Keseimbangan

• Pemurnian Produk Bioproses– Teknik Kromatografi (Adsorpsi, Ion- Exchange, Filtrasi

Gel, dan Afinitas)– Ultrafiltrasi - Kristalisasi - Pengeringan

• Penanganan Limbah Bioproses

Sumber : Stanbury dan Whitaker (1987)

SENYAWA METABOLITSENYAWA METABOLIT

• Metabolit : senyawa yang dihasilkan dari aktivitas metabolisme mikroba

• Senyawa metabolit dikelompokkan :– Metabolit Primer– Metabolit Sekunder

Produk bioproses berupa sel aktif (Baker’s yeast; probiotik) atau SCP berasal dari bakteri, khamir atau kapang, yang digunakan untuk pangan dan pakan

BIOMASSABIOMASSA

METABOLIT PRIMERMETABOLIT PRIMER

• Metabolit yg berperanan penting pada penyusunan makromolekul esensial maupun enzim

• Biasanya dihasilkan pada fase eksponensial (log)• Contoh metabolit primer:

– Asam organik (asetat, laktat, sitrat, propionat)– Alkohol (metanol, etanol, butanol, propanol, aseton)– Asam amino (glutamat, aspartat, lisin, metionin)– Asam lemak – Karbohidrat (glukan, mannan, glukosa, fruktosa)– Nukliotida– Vitamin

METABOLIT SEKUNDERMETABOLIT SEKUNDER

• Metabolit yg disintesis mikroba tetapi tak langsung diperlukan untuk pertumbuhan sel, atau metabolit yg diproduksi secara khusus oleh mikroba tertentu.

• Biasanya dihasilkan pada fase stasioner.

• Contoh metabolit sekunder:– Antibiotika (penisilin, teramysin, tetracyclin, dsb)

– Toksin (mikotoksin, aflatoksin, botulinin, dll)

– Pigmen (angkak pigmen merah oleh Pseudomonas)

– Protein

– Lemak

ENZIMENZIM

• Sumber enzim komersial lebih banyak dari mikroba dibanding dari tanaman, dan hewan

• Keuntungan sumber enzim dari mikroba:

– Mudah diproduksi dalam skala besar

– Waktu produksi singkat

– Lebih mudah dikembangkan / peningkatan produktivitas.

• Contoh enzim komersial:

– Amilase; Amiloglukosidase; Glukosa isomerase; Selulase; Protease; dsb.

PRODUK TRANSFORMASIPRODUK TRANSFORMASI

• Sel mampu mengkonversi senyawa menjdi senyawa derivatnya yang bernilai ekonomi tinggi

• Reaksi katalisis : dehidrogenasi, oksidasi, dehidrasi, hidroksilasi, isomerasi, dekarboksilasi, aminasi.

• Contoh : antibiotika, steroid, prostaglandin, ATP dari ADP, glukosa dari pati, dsb

• Produk bioproses yang langsung bisa dikonsumsi: tempe, tape, oncom, keju, yoghurt, wine, dsb.

CONTOH PRODUKSI CONTOH PRODUKSI BIOPROSESBIOPROSES

• AlkoholAlkohol

• Asam LaktatAsam Laktat

JENIS DAN KADAR ALKOHOLJENIS DAN KADAR ALKOHOL

No Jenis Alkohol Kadar Alkohol (%)

1 Alkohol absolut 97 -99.9

2 Rectyfied Spirit (Alkohol Termurnikan) 90

3 Methylafed Spirit (Alkohol terdenaturasi) 95

4 Rum (Minuman keras) 50 – 60

5 Whisky, Tuak, Ciu 40 – 50

6 Anggur (Wine) 10 – 15

7 Bir 4 – 8

8 Makanan dan minuman daerah 5 - 10

Sumber : Zahroh, 2001; dan lainnya

SUBSTRAT PRODUKSI SUBSTRAT PRODUKSI ALKOHOLALKOHOL

Said (1987), etanol dpt dibuat dr bahan hasil pertanian – Gol. I: maltosa, gula tebu, sari buah anggur. – Gol II: bahan berpati (biji-bijian, kentang, tapioka. – Gol III : bahan mengandung selulosa /limbah pert.

Lactic Acid Production From Various Lactic Acid Production From Various Substrates By Filamentous FungiSubstrates By Filamentous Fungi

Remark: * HLA= lactic acid concentration, P=Productivity

Lactic Acid Production From Various Lactic Acid Production From Various Substrates By Substrates By LLaactic Acid Bacteriactic Acid Bacteria

Remark: * HLA= lactic acid concentration, P=Productivity

BAHAN RENUNGANBAHAN RENUNGAN

Dua kenikmatan yang sering dilalaikan oleh

kebanyakan orang yaitu kesehatan dan waktu

senggang.