TPPB 8 Review, INSTRUMENTASI BIOPROSES

TPPB 8

REVIEW,

INSTRUMENTASI BIOPROSES

MATERI SEBELUM UTS

1. Pengantar

2. Karakteristik Berbagai Parameter Proses

3. Sistem Pengukuran Ofine

MATERI SETELAH UTS

1. Review, Instrumentasi Bioproses

2. Pengolahan dan penggunaan data hasil pengukuran

3. Pemodelan Bioproses

4. Dasar Pengendalian Bioproses

REFERENSI

1. Chen, Haisong. 2005. Methods and Algorithms for Optimal Control of Fed Batch Fermentation Processes. Cape

Peninsula University of Technology.

2. Michael L. Shuler and Fikret Kargi. Bioprocess Engineering, Basic Concepts, 2nd edition

3. Mandenius, CF, Hooker, NJT, 2013, Measurement, Monitoring. Modelling and Control of Bioprocesses, Springer

4. Kuswadi, S, 2007, Kontrol Cerdas: Teori dan Aplikasi Praktisnya, Penerbit Andi

REVIEW

Proses - “Konversi dari bahan menjadi produk menggunakan

operasi fsika atau kimia (bisa dimaksudkan untuk proses operasi ataupun peralatan proses)”

REVIEW

FERMENTASI

Fermentasi adalah kemampuan intrinsik dari mikroorganisme untuk melakukan transformasi kimiawi kompleks pada senyawa kimia dalam arti suatu aktivitas metabolik dan aksi dari enzim.

Fermentasi adalah proses metabolik yang mengkonversi gula

PADA APAKAH FERMENTASI

TERJADI

Fermentasi dapat terjadi pada:

1. Yeast (Mikroorganisme sel tunggal, eukariot, termasuk kingdom fungi)

2. Bacteria (Mikroorganisme sel tunggal,

prokariot, kelompok organisme yang tidak memiliki membran inti sel)

3. Otot yang kekurangan oksigen (fermentasi asam laktat)

Saccharomyces cerevisiae

Lactobacillus sp.

JENIS FERMENTASI

Jenis fermentasi antara lain adalah sebagai berikut:

1. Fermentasi Alkohol

2. Fermentasi Asam Laktat

FERMENTASI ALKOHOL

FERMENTASI ASAM LAKTAT

FERMENTASI ASAM CUKA

REAKSI

Persamaan Reaksi Kimia

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP (Energi yang dilepaskan:118 kJ

per mol)

Dijabarkan sebagai

Gula (glukosa, fruktosa, atau sukrosa) → Alkohol (etanol) + Karbon

dioksida + Energi (ATP)Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal 

respirasi aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan

SUBSTRATE(S) INPUT AND

OUTPUT

CELL

CELL

Oxygen

Carbon and Energy

Carbon dioxide Carbon dioxide

PARAMETER2 UNTUK

PROSES KULTIVASI

Physical Chemical Biological - Temperature

- _{Bioreactor Pressure}

(St. St. Bioreactors)

- Agitation Speed - _{Gas Flow rate}

- _{Dissolved oxygen}

- Cell Morphology - _{Cell viability} - _{Optical Density} - Cell Dry weight

- _{Cellular composition} - Specifc growth rate - Specifc substrate(s)

consumption rates.

- Specifc production rate - _{Reactor weight}

- Feeding tank weight - Culture Viscosity - _{Gas Hold up}

- Gas Mixing pattern

- _{Dissolved carbon dioxide} - Redox potential

- Out gas analysis (O_2, CO₂,

N₂)

- Substrate(s) - Product(s)

- _{Enzyme activities} - Volatile compounds - Conductivity

- _{Biomass composition}

(C,H,O,N,P,S)

- Metabolite profling - _{Mineral Ions}

- _{Oxygen uptake rate}

- Carbon dioxide production rate - RQ

- _{Growth inhibitors} - Protein

- DNA / RNA

PROSES FERMENTASI

Proses ini dapat dilakukan dalam tangki yang disebut bioreaktor

FERMENTASI PADA

PENGOLAHAN PANGAN

Pada pengolahan pangan proses fermentasi terkadang diartikan sebagai konversi dari karbohidrat menjadi alkohol dan karbon dioksida atau asam organik menggunakan yeast, bakteri atau kombinasinya pada kondisi anaerob.

Terkadang pula diartikan spesifk pada konversi kimiawi gula menjadi ethanol, proses yang

digunakan untuk memproduksi minuman

beralkohol seperti wine, beer, dan cider.

Fermentasi juga diaplikasikan pada proses pengembangan roti (CO2 yang dihasilkan oleh aktivitas yeast).

FERMENTASI PADA

PENGOLAHAN PANGAN

Produk pangan lain yang memanfaatkan proses fermentasi antara lain:

Berbahan kacang-kacangan: Kecap, Natto, Miso, Tempe, dll.

Berbahan susu: Yogurt, kefr, keju, dll.

Berbahan sayuran: Kimchi, Sauerkraut, dll Berbahan Buah: Nata de coco, Wine, Asinan, dll

Dan masih banyak yang lainnya…

PERMASALAHAN PADA

PROSES FERMENTASI

Meskipun fermentasi memiliki sistem Quality Control tersendiri, perubahan mendadak yang tak dapat dijelaskan terjadi dari waktu ke waktu pada karakteristik proses. Perubahan-perubahan itu meliputi (Michael and Friket, 1992):

• Waktu Fermentasi

• Atenuasi

• Kontaminasi

• pH

• Temperatur

• DO

KEBUTUHAN UNTUK

MENGAMATI PROSES

Monitoring proses diperlukan antara lain untuk: 1. Evaluasi Performansi Proses

2. Quality Control 3. Process Control

Integrated of Mathematical Methods for Advanced Process Control