fermentasi n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Fermentasi PowerPoint Presentation
Download Presentation
Fermentasi

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 88

Fermentasi - PowerPoint PPT Presentation


  • 636 Views
  • Uploaded on

Fermentasi. Fermentasi. Etiologi : bhs Latin ‘fervere’ (mendidihkan). Mula2 istilah ‘fermentasi’ digunakan pd proses pengubahan glukosa menjadi alkohol yg tjd scr anaerob.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Fermentasi' - nelson


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
fermentasi1
Fermentasi

Etiologi : bhs Latin ‘fervere’ (mendidihkan).

Mula2 istilah ‘fermentasi’ digunakan pd proses pengubahan glukosa menjadi alkohol yg tjd scr anaerob.

Akhirnya, istilah ‘fermentasi’ didefinisikan : seluruh perombakan seny organik yg dilakukan mikroorganisme yg melibatkan enzim yg dihasilkannya sbg biokatalis dlm lingkungan yg dikendalikan.

slide3

Pengertian lain

1. Proses ygmenggunakansuatusenyawa (substrat) menjadisenyawalain (produk) olehadanyaaktivitasmikroba

2. Suatu proses ygmenghasilkanenergi dg melibatkanmolekul organic baiksebagai donor maupunakseptorelektron

3. Suatu proses ygmelibatkankulturmikrobabaikygbersifataerobmaupunanaerob

4. proses pembusukan bahan makanan

5. suatukulturmikrobadalamkondisi optimum untuk

menghasilkanprodukberupametabolit-metabolit, enzim, atauproduklain (sepertibiomassa)

penggolongan proses fermentasi
Penggolongan Proses Fermentasi

PENGGOLONGAN BERDASARKAN CARA OPERASI

A. Fermentasicair

I. Submerged fermentation (fermentasibawahpermukaan):

  • Batch process
  • Fed-batch (gabungansistem batch dg kontinnyu)
  • Continuous process (proses sinambung/kontinyu)

II. Surface fermentation (fermentasipermukaan), →

misalpadapembuatannata de coco

B. Solid State Fermentation/ fermentasi padat

misalpadapembuatan tape, oncom, kojidll.

penggolongan produksi fermentasi
PENGGOLONGAN PRODUKSI FERMENTASI
  • BERDASARKAN LETAK PRODUKSI
  • 􀂄 produkintraseluler
  • 􀂄 produkekstraseluler
  • BERDASARKAN PERAN DALAM METABOLISME
  • 􀂄 metabolit primer
  • 􀂄 metabolitsekunder
slide7

PRODUK FERMENTASI KOMERSIL

  • 1. Fermentasi dengan produk BIOMASSA (sel mikroba) :
  • SCP (Spirulina, Sancorella)
  • sporaPenicilliumroquefortii(keju)
  • Rhizobium sp.(simbiosis dg tan Leguminoceae)
  • Bakteriasamlaktat (yoghurt)
  • B. thuringiensis(kristal protein → insektisida)
  • 2. Fermentasi dengan produk ENZIM mikroba
  • contoh : amylase, protease, pektinase, peroksidase,dll
  • Produksi enzim oleh sel mikroba dpt ditingkatkan dg cara
  • modifikasipengendaliankondisilingkungan (mis,
  • pemberianinduserpadakultur)
  • Enzimmikrobadapatdibedakanatas:
  • - enzimekstrasel - enzimkonstitutif
  • - enzimintrasel- enziminduktif
slide8

3. FermentasidenganprodukMETABOLIT mikroba :

  • metabolitprimer, senyawaantaraygdisintesis
  • olehaktivitasselpdfasepertumbuhan(trofofase)
  • metabolit sekunder, senyawa yang disintesis sel
  • setelahfasepertumbuhan(idiofase)
  • 4. FermentasidenganprodukhasilBIOKONVERSI
  • melaluimodifikasisuatusenyawaygditambahkan
  • kedalam medium fermentasiuntukmenghasilkan
  • senyawa lain.
  • Contoh : progesterone → 11- α hidroksiprogesterone
improving production in fermentation
Improving Production in Fermentation
  • Culture medium manipulation
  • Culture condition manipulation
  • Strain improvement
  • Adding precursor molecules
  • Improving product recovery
tahapan bioproses
tahapanbioproses
  • pemilihanjenismikrobia
  • Formulasi media,
  • Preparasiinokulum,
  • Proses fermentasi
  • kontrol proses
  • Pemanenanproduk:pemisahan, pemekatan, pemurnian
proses fermentasi memerlukan komponen sbb
Proses fermentasi memerlukan komponen sbb :

a) Kulturmurnidrorganismeterpilih dg jumlahygsesuaidankondisfifisiologis yang baik;

b) disterilisasi, hati-hatithdkomposisi medium pertumbuhanorganisme;

c) Ada seed fermenter, fermenter produksi mini sebagaiinokulumutkmenginisiasi proses dlam fermenter utama;

d) Fermenter produksi, berukuranbesar,

e) Peralatanutk:

i) mengetahuimedium kulturtetapdlmkeadaan steady state, 

ii) pemisahansel, 

iii) koleksiseltanpasupernatan,

iv) purifikasiproduk, dan

v) perlakuanpanen.

apa itu fermenter
Apa itu Fermenter?

Adalah suatu wadah atau tangki dimana sel atau enzim (tanpa sel) melakukan transformasi terhadap bahan baku menjadi produk biokimia atau produk yang dikehendaki.

Disebut juga sebagai Bioreaktor

fermenter fungsi dasar
Fermenter – Fungsi Dasar

Fungsi pokok fermenter adalah dapat menyediakan lingkungan yang sesuai (nyaman) dimana organisme dapat secara efisien menghasilkan target produk yang dikehendaki, misalnya :

- Biomassa sel,

- Metabolit (primer atau sekunder),

- Atau produk biokonversi.

syarat fermenter
Syarat Fermenter :

Kemampuanapayagharusdipenuhi fermenter ?

Konsentrasibiomassaharustetaptinggi

Mampumempertahankankondisi sterile

Konsumsitenaga/energiefisien

Agitasiefektif

Mampumemindahkanpanas

Mudahdibersihkan

Ada fasilitas sampling

slide18

Ada 3 kelompokbioreaktorygdigunakandalamproduksiindustri :

- non-stirred, non-aerated (Beer and wine)

- non-stirred, aerated (Biomass, eg Protein)

- stirred, aerated (Antibiotics)

str control systems
STR - Control systems
  • Ada sistem agitator
  • Ada sistempenghantaranoksigen
  • Ada sistemkontrolbuih
  • Ada sistemkontroltemperatur
  • Ada sistemkontrol pH
  • Ada bagianuntuk Sampling
  • Ada sistemutkpembersighandansterilisasi.
  • Ada bagian (pipa) utkpengosonganreaktor.
dual use of fermentors
Dual use of fermentors

Instrumentation of a fermentor

Use of fermentors

  • RPM
  • Qair
  • Pressure
  • CO2,O2 ?
  • Gas balance
  • OD?
  • pH (controlled)
  • Temperature
  • Starters  milk, silage, …
  • Baker yeast  bread
  • Alcoholic beverages
  • Lactic acid/organic acids (citric)
  • Antibiotics
  • Vaccines
  • Monoclonal antibodies
  • Recombinant proteins (or toxin ?)
  • Waste water treatment
  • Bioleaching
tahap transfering proses industri dari skala laboratorium ke fermentor komersial
Tahaptransferingproses industridariskalalaboratoriumkefermentorkomersial
  • Shake flash Experiments
  • Fermentorskala Lab (5-10 L)
  • Fermentorskala Pilot (300-3000 L)
  • FermentorKomersial (10,000-500,000 L)
pengembangan proses laboratorium ekxperimen fermentor skala lab
Pengembangan Proses Laboratorium Ekxperimen Fermentor Skala Lab

Batch process

Fed-batch process

Continuous process

Semi-continuous process

slide25

Ada 2 Tipe Sistem Fermentasi :

  • (di lab)

SistemTertutup :Tidakadapenambahannutrienlagisetelahinokulasi (kecualioksigenutkygaerob)Pertumbuhanberhentisetelahbbrpsaat

shake flask

agar plate

Sistem Terbuka :Nutrient secarakontinyudimasukkansetelahinokulasi, pertumbuhanakanberlangsungterussepanjang medium segar (fresh medium) ditambahkan.mikroorganisme dan nutrien secara koninyu masuk dan keluar dari fermenter

tipe sistem fermentasi
TipeSistemFermentasi
  • Batch culture: microorganisms are inoculated into a fixed volume of medium and as growth takes place nutrients are consumed and products of growth (biomass, metabolites) accumulate.
  • 2) Semi-continuous:
  • fed batch-gradual addition of concentrated nutrients so that the culture volume and product amount are increased (e.g. industrial production of baker’s yeast);
  • Perfusion-addition of medium to the culture and withdrawal of an equal volume of used cell-free medium (e.g. animal cell cultivations).
  • 3) Continuous: fresh medium is added to the bioreactor at the exponential phase of growth with a corresponding withdrawal of medium and cells. Cells will grow at a constant rate under a constant condition.
batch culture
Batch Culture
  • Merupakansuatusistemtertutup
  • Merupakanoperasireaktorygsederhana.
  • bioreaktordiisi dg medium fermentasidaninokulumselanjutnyadibiarkanutkmelakukanproses hinggasaatpemanenan.
  • Ketikafermentasisudahberakhir, hasilfermentasidipanendandilakukan downstream processing. Bioreaktordibersihkan, disterilkan, diisi,dandiinokulasikembali, selanjutnya proses fermentasiberjalanlagi.
batch culture1
Batch Culture
  • merupakanproses ygdinamikdimanasistemtidakpernahmengalami steady state
  • komponen media sterildimasukkanpdawalfermentasi dg tidakadapenambahanmakananlagisetelahinokulasi.
  • laju pertumbuhan mikroorganisme akan berlangsung terus sehingga mencapai titik nol seiring dengan semakin menurunnya nutrien atau terakumulasinya produk toksik.
tahap pertumbuhan dlm sistem batch
tahappertumbuhandlmsistem batch:
  • Lag phase
  • Exponential phase
  • Stationary phase
  • Death phase
keuntungan sistem batch
Keuntungan Sistem Batch
  • Sistem sederhana
    • sekali sterilisasi dan tidak memungkinkan utk kontaminasi
    • biaya peralatan lebih rendah
  • Produksi seragam - consistency
kerugian sistem batch
Kerugian Sistem Batch

Terdapat lag time

Terbentuk Toxin

Utkproduk-produkpotensial, produksinyaterbatas

continuous culture
Continuous Culture
  • proses fermentasiberkelanjutandidisainsedemikianrupashgpemasukannutrisidikontroldanberlangsungsecarakonstan.
  • Tahapawal proses sama dg kulturbatch, namunketikakultursudahmencapaitahapeksponensial, makadptdiperpanjangterussampaitakterbatas dg secarakontinyumenambahkan medium segarkedalamsistem.
continuous fermentation
Continuous Fermentation
  • Bioreaktorsecaraterusmenerus di stirerdan volume konstanselaludipertahankandengancara medium barusecarakonstanselaluditambahkandanhasilfermentasijugasecarakonstandipanensebanding dg volume ygditambahkan.
  • Keadaan steady-state akanselalutercapai, dimanalajupertumbuhanmikrobiaakansamadenganjumlahmikrobia yang digantikandarifermentor. Proporsionaldenganlajupelarutanoleh medium.
continuous culture1
Continuous Culture
  • Merupakansistemygterbuka
  • Medium barusecarakonstandimasukkan, dan medium lama dikeluarkan
  • Memungkinkanterjadipertukaran gas
  • Memungkinkanutkpertumbuhandanproduksiyg lama
  • Organismeygmemproduksidptdipindahkanbersamaan dg medium lama
continuous culture2
Continuous Culture
  • Sesuaiutkproduksisenyawaygdisekresikanorganismekedalam medium
  • Memungkinkanutkmemonitorsecarakontinyudanmemodifikasilingkungankultur
  • Bermanfaatapabilaproduksimolekulygtidakperludiaturulang
keuntungan continuous culture
Keuntungan continuous culture
  • Keadaan steady state mudahdikontrol
  • Lajukonsumsinutriendanlajupemanenandapatdipertahankanpadakondisi optimal.
  • Selektivitastinggidanmendukungperkembangbiakanmikroorganismedenganadaptasiterbaikdalamkultur.
kelemahan sistem continuous
Kelemahan sistem continuous
  • Pengoperasiannya mahal
  • Lebih sulit utk mempertahankan sterilitasnya
  • Little value, apabila produknya tdk disekresikan atau dihasilkan setelah periode waktu tertentu yang ditentukan
fed batch culture
FED-BATCH CULTURE
  • Merupakanmodifikasisistem batch culture.
  • fresh medium secarakontinyudanperiodikditambahkan, tanpamenghilangkan/ mengeluarkan medium kultursampaimencapai volume tertentu.
  • Fermentordidisainutkdptmengakomodasipeningkatanvoliume medium. Padasisteminitahappertumbuhanadalah steady state semu.
  • Padasisteminidptdicapaitingkat proses danprodukygcukupbesar
fed batch culture1
FED-BATCH CULTURE
  • Kapasitasaerasikulturdalamfermentordptdipertahankan.
  • Dapatdihindariefekpenghambatandarikomponen medium spt : cepatnyakonsumsikarbon, nitrogen, ataufosfat;
  • Dapatdihindariefektoksikdarikomponen medium;
  • Dptdigunakanutkmenyediakantingkatkebutuhannutrisiygterbatasutk strain auxotrophic.
fed batch culture2
FED-BATCH CULTURE
  • Produksiragi roti
  • Produksipenisilin
pemilihan mikroorganisme1
Pemilihanmikroorganisme
  • TeknologiFermentasimerupakanteknologiuntukmenumbuhkanseldalamskalabesar dg efisiensiygtinggitermasukjuga proses-proses mendapatkanproduknya.
  • Proses utama yang berlangsungsecaraaktualdilakukanolehmikroorganisme, yang biasanyadiistilahkansebagaibiocatalysis
  • Mikroorganisme (biokatalis) bertindaksebagai‘mesin’ utamabaikuntukmenghasilkanprodukmaupunmelakukantransformasikimia
keuntungan menggunakan mikroorganisme
Keuntungan Menggunakan Mikroorganisme
  • Memilikilajupertumbuhan yang sangatcepat.
  • Mudahberadaptasi
  • Dpt. menggunakanproduksisasebagaisubstratnya (sisa proses produksi yang lain ataulimbahpertanian, rumahtangga, dll)
  • Dapatditumbuhkansecaraterusmenerus (continuous), dalamskalabesartidakpernahdihentikandantidakperludisterilisasiulang. (memilikikeuntunganekonomi)
  • Memilikikandungan protein tinggi
keuntungan menggunakan mikroorganisme1
Keuntungan Menggunakan Mikroorganisme
  • Mampumenghasilkanproduk yang tinggidari proses yang mungkinkecil
  • Secaragenetikdapatdimanipulasi
  • Biasanyamenghasilkanproduk yang tidaktoksikataulimbah yang tidaktoksik
  • Karenamengunakanorganismehidup, makatemperatur yang diperlukanlebihrendahdibandingkandenganapabilaprosesnyasecarakimia.
syarat mikroorganisme
SYARAT MIKROORGANISME
  • Dalamteknologifermentasi, mikroorganismemenentukanberhasilataugagalnya proses bioteknologi.
  • Harusdipilihmikroorganismeygdapatmenghasilkanprodukataumenjalankan proses transformasisesuaiygdiinginkan
  • Tahapawaldalammerancang proses fermentasiadalahmendapatkanmikroorganisme yang sesuaidenganmemilih yang paling potensialutkdiaplikasikandalamindustri.
slide50

PemilihanMikroorganisme

  • Mampumenghasilkanproduk & mutuprodukygtinggi / komersial
  • Secaragenetikmikroorganismeharusstabil
  • Strain harusdapatdibuatkulturmurni, bebasdarimikroorganisme lain danphage
  • Strain harusdpttumbuhseragamdancepatsetelahinokulasikedalamfermentor. Harusdihindarikemungkinantjdreaksidenganperalatan
  • Mudah di-scale up
  • Strain harusdptmenghasilkanproduksesuaikeinginandalamperiodewaktutertentu (mis. 3 hari), bebasdariproduktoksikataupecahnya sel.
pemilihan mikroorganisme2
PemilihanMikroorganisme
  • Strain harusmampumelindungidiridarikontaminan, jikamungkin. Proteksidiridptdilakukan dg menurunkan pH, mampudikulturpdtemperaturtinggiataumenghasilkanagenantimikrobial.
  • Strain harusdapatdilakukanmanipulasigenetik
  • Strain harusmampudipeliharauntukwaktu yang lama denganstabilitasdanviabilitas yang tetaptinggi
  • Strain idealnyadptditumbuhkandengankebutuhanunsurhara yang simple danmurah. Tidakmemerlukanpenanganan yang rumitdalamhalkebutuhannutrisidan proses produksi.
cara memperoleh strain mikroorganisme
Cara Memperoleh Strain Mikroorganisme
  • Membelidari ‘Culture Collection’
  • Men-skriningdarisumberalam
  • Melakukanrekayasagenetika
  • Melakukanmutasi
  • Menerapkanteknikbiologisel
cara memperoleh strain mikroorganisme1
Cara Memperoleh Strain Mikroorganisme
  • Membelidari ‘Culture Collection’
cara memperoleh strain mikroorganisme2
Cara Memperoleh Strain Mikroorganisme
  • Men-skriningdarisumberalam
  • Lokasi Sampling: diambildarilokasitempatmikrobatersebuttumbuh.
  • Prosesing Sample :Sampelharussegeradiproses di lab sesegeramungkin. Jikatidakmungkin, sample dptdisimpan di suatutempat yang dptmenjagaintegritasnya. Biasanyadalampendingin (4oC)
slide55

Pre-treatmen Sample : bertujuanutkpenapisanawal. Umumnyadenganteknikkonsentrasi sample danvariasitemperatur. Misal. Teknikkonsentrasi dg filtrasimenggunakan cellulose nitrate atau cellulose acetate filter. Variasitemperaturpdisolasispora dg suhudi atas 80oC untukmembunuhsel-selvegetatif, atau 70oC padaisolasiActinomycetes

  • Screening based on culture enrichment : menyediakan/mengaturkomposisinutriendankondisikultur yang sesuaikhususnyabagimikroorganismeygdiinginkandanmenghilangkan yang tidakdiinginkan
slide56

The industrial production of antibiotics begins with screening for antibiotic producers

Pemurnian

teknik biologi sel
Teknikbiologisel
  • Fusi Protoplas (terutama utk meningkatkan frekuensi keberhasilan rekombinasi genetik)
    • Menghilangkan dinding sel menggunakan enzim litik dengan adanya stabiliser osmotik
    • Dengan menggunakan agen fusogenik , misal polyethylene glycol (PEG), protoplas diinduksi untuk fusi dan membentuk hibrid atau diploid.
    • Regenerasi sel-sel yg viabel dari hasil fusi protoplas.
preservasi dan penyimpanan mikroorganisme
PreservasidanPenyimpananmikroorganisme
  • Serial transfer. Tidakdirekomendasikankarenasebagianbesarmikroorganismeakankehilangankemampuan yang diinginkan.
  • Penyimpananpada agar miring. Temperaturkamar, 4oC, -20oC danselalu di subkulturtiap 6 bulansekali.
  • Preservasidalamair suling. Khususnyauntukbakteria yang bersporaatau fungi. Sporadisimpandalam air padasuhu 5oC. Untukpemakaianterbatas.
  • Preservation dalamminyak.
preservasi dan penyimpanan mikroorganisme1
PreservasidanPenyimpananmikroorganisme
  • Lyophilisasiataudikering-bekukan: pembekuandilakukanpadaakhirfase log yang dilanjutkandenganpembekuandalamvakumuntukmengurangikandungan air sel.
  • Pengeringandalamsilika gel, kertas.
  • Penyimpanandalamtanah. Tambahkaninokulumdengantanahkeringsterildanbiarkankeringpadatemperaturkamarselama 2 minggu. Digunakankhususuntuk fungi danActinomycetes.
  • Penyimpanandalamgliserol10-20% padasuhu -20 atau -70 oC.
  • Penyimpanandalam nitrogen cair. Sangatmahal.
penyiapan inokulum
PenyiapanInokulum
  • Fermentasi memerlukan biakan murniyaitu biakan di mana sel-selnya berasal dari pbelahan satu sel tunggal.
  • Biakan murni mgd suatu populasi yg terdiri dari satu macam mikroba saja.
inokulum dan seed fermenter
INOKULUM DAN SEED FERMENTER
  • INOKULUM : Sediaanmikrobia yang disimpandalamsuatu media tertentu (umumnyadalambentukpadatan)
  • SEED FERMENTER : Sediaanmikrobia yang ditumbuhkandalamsuatubejanatertentudalamskala max 10% dalamwaktutertentu (sampaifaseeksponensial) sebelummasukkefermentorfermentasi yang sesungguhnya (biasanyadalambentukcair).Seed fermenter tidakditujukanuntukmenghasilkanproduk, tetapisebagaipenyiapandanmemperbanyak inoculum
syarat inokulum
SyaratInokulum
  • Sehat, lag fasekecil/pendek
  • Dapatdibuat/ditumbuhkandalam volume besar
  • Harusmemilikiukuran yang pas untukpertumbuhankinetikoptimalnya
  • Bentukmorfologisstabil
  • Bebasdarikontaminan
  • Harussudahmasuk /beradadalamfase log
  • Produktivitasmaksimumtetap
  • Sudahmulaidiadaptasikandengan medium produksinya. Jikatidakmemungkinkandptdilakukandenganmenggunakan seed fermenterbertingkat.
penyiapan inokulum1
PenyiapanInokulum
  • Waktu(untukmengaktifkanmikroba/inokulum)
  • organismewaktu
  • bakteri 20 – 120 menit
  • jamurdan alga 2 – 6 jam
  • KonsentrasiInokulum
  • organismekonsentrasi(%)
  • Bakteri0,1 – 3,0
  • actinomycetes 5,0 – 10,0
  • fungi 5,0 – 10,0
  • suspensispora 1 – 50.000/L

Tinggirendahnyakonsentrasiinokulumtergantungdariviabilitassel, inhibitor pertumbuhanataurendahnyanutrisidalam medium fermentasi

preparasi seed fermenter
Preparasi Seed Fermenter
  • Sub-Kulturdalam medium standar/dasar (mirip medium utkpenyimpanan) selama 24 – 48 jam tgtmacammikroorganismenya.
  • Memindahkankedalam medium cair (komposisimirip medium untukproduksi, hanya medium produksiutamadalamkonsentrasikecil) sesuaidengankonsentrasiygdianjurkan, selama 3 – 5 hari (syaratsudahmasukfase log).
  • Pemindahankedalamfermentorfermentasisesungguhnya.
slide66

Faktorkritisuntukmendapatkaninokullumygsesuai / pas adalahpadapemilihan medium

  • Desain medium produksiditentukanoleh 2 faktor :

-Kebutuhannutrisiorganismenya, dan

-Pembentukanprodukmaksimum

tahapan penyiapan inokulum
TahapanPenyiapanInokulum

1. Kultur Master (induk) dikulturpada media padat

2. Sekitar 10 kolonidiinokulasipada agar miring sbgkultursubmaster. Setiapkultursubmasterdigunakanuntukmelakukanproduksibaru. Padatahapini, labugojokbisadiinokulasiuntukmengecekproduktivitaskultur,.

3. Kultursubmasterdigunakanuntukmenginokulasisatulabugojok (250 or 500 ml containing 50 or 100 ml medium), ygkemudiandigunakansebagaiinokulumuntuklabuyglebihbesar, ataufermentor lab, ygdigunakanuntukinokulasi pilot-scale fermentor.

4. Kemurniankulturdicekpadatiaptahapanuntukmendeteksikontaminasiseawalmungkin.

5. Untukmikroorganisme yang berspora, proses dapatdimodifikasiuntukmemudahkanpenggunaansporasebagaiinokulum.

slide69

Pre-Seed Fermenter

Frozen Seed

Seed Flask

Seed Fermemter

Production Fermenter

Tahapaninokulum

  • Shake flash Experiments
  • Fermentorskala Lab (5-10 L)
  • Fermentorskala Pilot (300-3000 L)
  • FermentorKomersial (10,000-500,000 L)
media fermentasi

Semuaproses fermentasiygdilakukanolehmikroorganismememerlukan media yang secara nutritional sesuai : broth, semi padat, padat.

  • Umumnya proses fermentasiadabbrptahapygmasing-masingperlu media ygberbeda. Misal : tahappropagasiinokulum (starter), fermentasiskala-pilot, danproduksifermentasiutama (sesungguhnya).
  • Antarapropagasiinokulumdanfermentasiutamaseringkaliberbedadalammacamnutrisimaupunformulasimediumnya
Media - Fermentasi
syarat media

1. mgdnutrisiygdibutuhkbagiptumbhansel

2. mgdnutrisiygdptsbgsumberenergibagisel

3. tidakmgdzatygmghambatptumbhansel

4. tidaktdptkontaminanygdptningkatkanpsaingandlmpggunaannutrisi

5. harusmengandungsemuaelemenygcocokutksintesissubstansiselmaupunsintesisprodukmetabolit

6. Nutrienygterkandungharusdptdiformulasikanutkmenghasilkanproduk target, biomassamaupunmetabolitspesifik

Syarat media
slide73
Selainitu, pdskalabesarhrsdipakaisumbermakananygrelatifmurahdanmemenuhisyaratsbb:

1. mproduksihsl sebanyak2-nya

2. menuhi kadar produk atau biomassa sebanyak2-nya (per gram bhnmakananterpakai) .

3. mproduksi produk yg tak diinginkan sekecil-kecilnya.

4. murah, mututerjamin, mudahdiperoleh.

5. nimbulkanefeksamping sekecil2-nya akibat proses produksisptaerasi, agitasi, ekstraksi, pemurnian, danpengolahanlimbah.

media produk fermentasi

Formulasimedium tgtproduknyadansangatbervariasikmposisinya.

  • Jikaproduknyaberupabiomassaataumetabolit primer makadiupayakan medium ygmemungkinkanutkpertumb. optimal mikroorganisme
  • Untukproduksimetabolitsekunder : antibiotik, makadiupayakanpertumb. optimal dikurangi. Konsekuensinya media dibuatygmemungkinkanutkpertumb. awal, diikuti dg ygmemungkinkanutkproduksimetabolitsekunder. Padatitikinisuplaysalahataubbrpnutrien (karbon, fosforatausumber nitrogen) mungkindibatasiutkmencapaitahapygdiperlukan.
Media & ProdukFermentasi
kebutuhan dan formulasi media

Sebagian besar fermentasi, kecuali pd medium padat, memerlukan sejumlah besar air dlm formulasinya.

  • Secara umum medium memerlukan : sumber karbon baik utk energi maupun biositesis metabolit, sumber nitrogen, fosfor dan sulfur.
  • Mikronutrien harus ditambahkan jika memang diperlukan; bbrp mikrorganisme memerlukan vitamin : biotin dan riboflavin.
  • Biasanya diperlukan buffer medium, pH medium dikontrol dg menambah asam atau alkali’ dan osmolaritasnya diperhatikan.
  • Diperlukan juga agen ati buih
Kebutuhan Dan Formulasi Media
media design

1. NUTRITIONAL REQUIREMENTS

- Elemental requirements

- Specific nutrients, e.g. vitamins. minerals, amino acids, etc.

- Energy requirements - Carbon source and Oxygen

- Growth

- Product Synthesis

- Maintenance

2. ENVIRONMENTAL REQUIUREMENTS

- pH profile

- Temperature profile

- Dissolved oxygen profile

- Catabolite repression

- Physiological constraints, e.g. ionic strength, product inhibition

MEDIA DESIGN
laboratory process development shake flask experiments

Optimization of conditions

for cell growth and product

formation using shake flask

experiments:

1. pH

2. Temperature

3. Dissolved oxygen (DO)

4. Substrate choice

5. Maximal and optimal

substrate concentration

6. Size and mass of cells

7. Others

Laboratory process developmentShake Flask Experiments
slide78

Pre-Seed Fermenter

Frozen Seed

Seed Flask

Seed Fermemter

Production Fermenter

Proses Fermentasi

Alur proses Fermentasi

Total waktu 3-20 hari

proses fermentasi
Proses fermentasi

1. Nutrisi, substrat, daninokulumdimasukkankedalamfermentorsecaraaseptis.

2. Pengaturankecepatanaerasidanagitasi.

Aerasiberfungsisbgpenyuplaioksigenutkseldlmfermetor. Lajuoksigenygdisuplaikedlmfermentordijagastabil. Fluktuasilajualiroksigendptmenurunkkerjafermentorkrnlaju transfer O2tidaktetapshgmetabolismeselterganggukrnkadar DO yang tidakstabil.

Agitasiberfungsisbgalatpghomogenlarutanfermentasi.

Pengadukandilakukanolehimpeller. Semakinbanyak impeller di dlmfermentorsemakinhomogenlarutantersebut

slide80
.

Lajualirudaradanpengadukansalingterkaitsatusama lain, krnpengadukanakanningkatkanlajudispersioksigenkedalamlarutandanmeratakankadaroksigen di seluruh medium fermentasi.

Di pinggiranfermentortdptbafflebfungsimcegahtjdnya vortex (pusaran air) shgdptningkatkanefisiensi aerator.

Perludihindari foaming dg cara :

- ditambahkzat antifoamsblm proses fermentasi (mis. Silicon).

Foaming tjdkrn protein terdenaturasidlm medium fermentasi.

- Atauscrmekanik dg ngaturputaran agitator. Hal inilebihamankrnzatkimiaygterlalubanyakditambahkke medium dptmjd inhibitor ptumbuhanmikroba.

kontrol proses
Kontrol proses

Sel mikroba tdr dr seny organik spt protein, yg mudah berubah sifat akibat perubh fisika atau kimia, mk selama proses di dalam bejana fermentasi hrs dphatikan bbrp faktor fisika atau kimia yg mungkin timbul yg dpt mpengaruhi jalannya proses.

Faktor-faktor yg perlu dikontrol antara lain:

• keberadaan air

• pH

• keberadaan oksigen, yg mpengaruhi mikroba aerob atau anaerob.

• suhu, bila terlalu tinggi akan memecah protein.

• kekentalan, yg akan mpengaruhi tegangan permukaan.

• homogenitas.

• kemungkinan kontaminasi.

• kemungkinan timbulnya busa (foaming).

pengunduhan
pengunduhan

Hasil proses fermentasiadalah bmacam2 produkyaitubiomassa gel, bioenzim, metabolit, biokonversi, sisamakanan, danhasilsampingygtidakdiinginkan.

Utkmperolehhasil masing2 produkygdiinginkan, harusdipisahkdandimumikanshgdiperolehprodukygbermutu.

Teknikpemisahantgtprodukygakandipisahkan dg mphatikan :

  • Produkdalam (intraseluler) atauluarsel (ekstraseluler)
  • Konsentrasiproduk
  • Sifatfisik (ukuranpartikeldll) dankimia
  • Tujuanpenggunaanproduk
  • Kemurnian yang diharapkan
  • Hargaprodukdanpertimbanganekonomi lain
slide84
Yang umum, teknik pemisahan itu meliputi:

• pemisahan senyawa larut dan tidak larut, dg bbrp teknik filtrasi, sentrifugasi, pemecahan gel.

• isolasi, dg teknik ekstraksi dan adsorpsi.

• pemurnian produk, dg teknik kromatografi, pengendapan, ultrafiltrasi dan elektroforesa.

• pekerjaan akhir, dg teknik kristalisasi, pengeringan, pengendalian dan tindakan thd kemungkinan pengotoran lain.

slide85

PengunduhanProdukEkstraseluler

Kulturfermentasi

Ekstraksi

Pemisahan bahan

tak larut

Konsentrasi

Produk

Seldan

bahantaklarut

Fraksi

larut

Pemurnian

Produk

akhir

slide86

Pengunduhan Produk Tak Larut

Mekanik

Gravitasi

Penyerapan

permukaan

Listrik

Filtrasi

Dialisa

Sentrifugasi

Flokulasi

Elektroforesis

Elektroosmosis

Elektrodialisa

Absorbsi

Pertukaran ion

Flotasi

Pemisahan Sel

Mikrobia dan

Padatan lain

  • Filtrasi
  • Sentrifugasi
  • Presipitasi/Pengendapan
slide88

Dhasilkan oleh

P. Notatum

P. Chrysogenum

ANTIBIOTIK

PENISILIN

FaktorPenting

KulturTenggelam

KulturPermukaan

Cara Produksi

KondisiFermentasi

Bahan Dasar

Sumber C: laktosa, dll

Sumber N: sodium nitrat

Mineral: MgSO4.7 H2O

Prekursor: asamfenilasetat

Suhu: 24oC

pH : 5 – 5,75

Aerasi : 400 Cu/mnt

Oktadekanal 3%

Antifoemtributilsitrat