kinetika kematian mikroba.docx

(1)

LAPORAN PRAKTIKUM DASAR BIOPROSES

KINETIKA KEMATIAN MIKROBA DAN TEKNIK

STERILISASI MEDIA SECARA BATCH DAN CONTINUE

Disusun Oleh: Kelompok VI Melinda Mirza (101424021) Miman Munandar N (101424022) Nita Apriliyani (101424023) Norza Zahara (101424024) Kelas : IA-TKPB

Tanggal Penyerahan Laporan Revisi : Dosen Pembimbing :

TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIH POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

(2)

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sterilisasi dapat didefinisikan sebagai suatu usaha mengeliminasi semua kehidupan miksoba yang ada pada bahan/produk yang dikehendaki. Proses sterilisasi yang kurang steril hanya akan menghasilkan steril sebagian (partial sterility) yang berarti masih terdapat mikroba yang dapat tumbuh dan berkembang setelah proses sterilisasi dilakukan.

Proses sterilisasi dapat dilakukan dengan menggunakab proses fisik atau dengan menggunakan bahan kimia (Suriawiria, 1986). Bahan kimia yang dapat digunakan untuk mematikan mikroba antara lain larutan NaCL 9%, KNO3 10%, HgCl2 0,1%, HCl 1,1%.

Proses fisik untuk sterilisasi dilakukan dengan metode pemanasan dan tanpa pemanasan. Metode dengan menggunakan pemanasan meliputi pemanasan kering (dry heat) dan pemanasan basah dengan menggunakan uap air (moist heat). Metode sterilisasi tanpa menggunakan panas meliputi radiasi (UV, X-Ray), Sonicasi, dan Filtrasi.

1.2 Tujuan Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu:

a. Menguasai teknik sterilisasi media dengan menggunakan panas pada proses batch dan continous.

b. Memahami pengaruh temperature terhadap kematian mikroba.

c. Menentukan nilai konstanta laju kematian mikroba (Kd), Desimal reduction time atau destruction value (D), dan konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi.

(3)

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sterilisasi

Sterilisasi merupakan salah satu faktor utama dalam fermentasi. Kita tentu mengharapkan tidak terjadi kontaminasi di mana mikroorganisme yang tidak diinginkan tumbuh dan mengganggu proses fermentasi. Teknik sterilisasi berbeda-beda tergantung pada jenis material. Bagian pertama akan menjelaskan secara singkat dan sederhana bagaiman sterilisasi cairan dan padatan.

a. Sterilisasi cairan

Cairan yang disterilisasi umumnya adalah media fermentasi yang mengandung gula, garam fosfat, ammonium, trace metals, vitamin, dan lain-lain. Secara umum ada dua cara sterilisasi cairan yaitu dengan panas dan disaring (filtrasi). Sterilasi dengan panas dilakukan di dalam autoclave, di mana steam tekanan tinggi diinjeksikan ke dalam chamber untuk mencapai temperatur 121 derajat C dan tekanan tinggi (sekitar 15 psig). Durasinya bervariasi, namun umumnya diinginkan cairan dipertahankan pada 121 derajat C selama minimal 15 menit. Jika termasuk waktu untuk heating dan cooling steps, total waktu berkisar 1-2 jam tergantung volume cairan yang disterilisasi. Terkadang temperatur bisa diset pada 134 derajat C (untuk medis).

(4)

Untuk skala industri, cairan disterilisasi dengan panas menggunakan beberapa pilihan teknik. Gambar di bawah menjelaskan salah satu bagan proses sterilisasi cairan media di industri. Banyak jenis proses baik secara batch atau continuous yang diterapkan di industri, misalnya

direct steam, indirect heating, indirect steam, dan lainnya.

Sterilisasi medium di industri bioproses. Sumber: Doran, M.P (1995), Bioprocess Engineering Principles, chapter 13, Academic Press

Cairan dapat disterilisasi juga dengan disaring menggunakan membrane filter berpori 0.22 atau 0.45 micro meter. Metode ini cocok untuk volume cairan yang kecil (1-2 liter) dan bahan kimia yang bisa rusak karena panas misalnya gula dan protein.

(5)

b. Sterilisasi padatan

Padatan yang umum disterilkan adalah glassware, biosafety cabinet, dan beberapa jenis tabung dan kontainer. Pada glassware dan plastik tahan panas umumnya dilakukan dengan autoclave mirip seperti sterilisasi cairan namun ditambah proses pengeringan. Biosafety cabinet disterilkan dengan bantuan radiasi UV dan disemprot ethanol 70 %. Udara dalam cabinet disaring dengan filter (detilnya akan dibahas di bagian ke-2 tentang sterilisasi gas).

2.1.1 Jenis-Jenis Sterilisasi

Meski saat ini mikroba telah banyak dimanfaatkan untuk memenuhi kebutuhan manusia, namun seringkali keberadaan mikroba masih dianggap mengganggu, terutama mikroba pathogen. Oleh karenanya, diperlukan upaya untuk mengurangi jumlah mikroba hingga menghilangkannya sama sekali. Untuk tujuan tersebut, dapat dilakukan dengan beberapa cara, antara lain:

 Desinfeksi

Desinfeksi merupakan tindakan pengurangan sebagian besar mikroorganisme dari benda mati. Pada proses desinfeksi ini, tidak semua mikroba dapat dihilangkan.

 Pasteurisasi

Pasteurisasi merupakan upaya untuk menghindari gangguan mikroba tanpa mematikan sporanya. Pasteurisasi dapat dilakukan dengan cara: Pemanasan pada suhu 62oC selama 30 menit, pemanasan 71–74oC selama 20 detik, atau pemanasan 85–87oC selama 5 detik.

(6)

 Sterilisasi

Sterilisasi merupakan upaya untuk meminimalisasi gangguan mikroorganisme dengan cara menghilangkan “seluruhnya” (bakteri, jamur, parasit, virus, termasuk bakteri endospora). Sterilisasi menjadi hal yang sangat penting dalam berbagai proses bioteknologi, salah stunya dalam proses fermentasi. Meskipun proses fermentasi melibatkan mikroorganisme, namun seringkali kehadiran mikroorganisme lain (kontaminan) tetap mengganggu. Hal ini karena: 1. Medium akan menumbuhkan semua mikroba yang ada (mikroba target dan kontaminan) sehingga produk yang dihasilkan menjadi sangat beragam. Tentu saja hal ini sangat merugikan karena selain mengurangi produktivitas juga menyulitkan dalam proses isolasi.

2. Jika proses fermentasi dilanjutkan dalam keadaan banyak kontaminan, maka kemungkinan produk yang dihasilkan oleh kontaminan menjadi lebih dominan dan mendesak produk mikroba target hingga dapat menghilangkannya. 3. Kontaminasi pada produk akhir dapat menurunkan kualitas produk, bahkan mungkin

dapat membahayakan manusia

4. Kontaminan dapat merusak produk yang diinginkan 5. Kontaminasi dari suatu fermentasi bakteri dengan “phage” dapat me-lisis kultur. Untuk menghindari hal–hal tersebut di atas, langkah antisipasi yang dapat dilakukan

antara lain dengan:

a. Penggunaan inokulum murni dalam fermentasi b. Sterilisasi medium: merupakan proses yang bertujuan untuk menghilangkan semua jenis makhluq hidup yang ada dalam media, dilakukan sebelum inokulasi kultur. c. Sterilisasi ruang fermenter: Penghilangan semua bentuk makhluq hidup dari ruang

fermentor, termasuk udara secara kontinyu

d. Sterilisasi semua bahan yang digunakan dalam keseluruhan proses fermentasi e. Penjagaan kondisi aseptis selama fermentasi

(7)

Fermentasi dapat dilakukan baik secara fisika, kimia, maupun radiasi. Sterilisasi secara fisika dapat dilakukan dengan membunuh mikroba atau sekadar mencegah mikroba masuk kesistem kita. Sterilisasi fisik dengan membunuh mikroba dapat dilakukan dengan penggunaan panas, freezing (pembekuan), penggunaan garam berkonsentrasi tinggi, dll. Sementara sterilisasi fisik tanpa membunuh mikroba dapat dilakukan dengan filtrasi. Filtrasi merupakan upaya untuk meminimalisasi kontaminasi mikroorganisme dengan cara menyaring sesuatu dengan filter berukuran tertentu sehingga sebagian mikroba tidak dapat melewatinya. Cara ini tidak membunuh mikroba yang ada, hanya meminimalisasi agar mikroba tidak terbawa. Namun, dalam proses fermentasi, cara sterilisasi fisik yang paling mungkin dilakukan adalah dengan filtrasi dan penggunaan panas, baik panas basah maupun panas kering. Sterilisasi panas basah seringkali digunakan untuk sterilisasi media dan bahan–bahan lainnya sementara panas kering untuk sterilisasi alat–alat. Faktor–faktor yang mempengaruhi sterilisasi panas antara lain:

 Jenis dan jumlah kontaminan yang hendak dihilangkan

 Morfologi mikroorganisme

 Komposisi media fermentasi

 pH

 Ukuran partikel tersuspensi

 Temperatur yang digunakan

 Durasi proses sterilisasi

 Keberadaan air

Sterilisasi panas dapat dilakukan secara batch maupun continue. a. Sterilisasi Batch

Sterilisasi sistem batch dapat dilakukan dengan cara menginjeksikan uap panas ke dalam mantel fermentor ayau coil yang terdapat pada bagian dalam fermentor. Cara ini disebut metode tidak langsung. Atau dengan cara menghilangkan uap panas langsung ke dalam larutan medium (metode langsung). Metode langsung membutuhkan uap panas murni, yaitu bebas dari bahan kimia tambahan seperti senyawa antikarat yang panyak digunakan

(8)

dalam proses produksi uap. Di samping itu, metode langsung akan mengakibatkan

bertambahnya volume cairan media dalam fermentor karena adanya kondensasi uap yang digunakan.

b. Sterilisasi Continue

Site mini memberikan keuntungan berupa minimalnya kemungkinan kerusakan medium tetapi mengkinsumsi banyak energi. Temperature yang dibutuhkan untuk sterilisasi sistem ini adalah 140oC dengan waktu hanya 30 hingga 120 detik. Alat yang digunakan dapat berupa Continues plate heat exchange dan Continues injection flash cooler. Kelebihan Continues injection flash cooler antara lain:

 Dapat digunakan untuk media yang mengandung bahan padat tersuspensi

 Biaya lebih murah

 Mudah dibersihkan

 Pemanasan dan pendinginan lebih cepat

 Penggunaan uap lebih efisien

Adapun Kekurangannya antara lain:

 Dapat terbentuk buih saat pemanasan dan pendinginan

 Adanya kontak langsung antara media dan uap panas yang murni, yaitu bebas dari bahan anti karat.

2.2 Kinetika Kematian Mikroba

Proses panas secara komersial umumnya didesain untuk menginaktifkan mikroorganisme yang ada pada makanan yang dapat mengancam kesehatan manusia dan mengurangi jumlah mikroorganisme pembusuk ke tingkat yang rendah, sehingga peluang terjadinya kebusukan sangat rendah. Dalam desain proses termal, ada dua hal yang harus diketahui, yaitu karakteristirk ketahanan panas mikroba dan profil pindah panas dari medium pemanas ke dalam bahan pada titik terdinginnya. Karakteristik ketahanan panas dinyatakan dengan nilai D dan nilai Z. Untuk mencapai level pengurangan jumlah mikroba yang diinginkan, amaka ditentukan siklus logaritma pengurangan mikroba. Kemudian dihitung nilai sterilitasnya pada suhu tertentu (Fo).

(9)

Nilai Fo ini ditentukan sebelum proses termal berlangsung. Nilai Fo dapat dihitung pada suhu standar atau pada suhu tertentu, dimana untuk menghitungnya perlu diketahui nilai D dan nilai Z (Kusnandar, 2008).

Nilai D menyatakan ketahahanan panas mikroba atau sensitifitas mikroba oleh suhu pemanasan. Nilai D didefinisikan sebagai waktu dalam menit pada suhu tertentu yang diperlukan untuk menurunkan jumlah spora atau sel vegetatif tertentu sebesar 90% atau satu logaritmik. Setiap mikroba memiliki nilai D pada suhu tertentu. Semakin besar nilai D suatu mikroba pada suatu suhu tertentu, maka semakin tinggi ketahahan panas mikroba tersebut pada suhu yang tertentu. Nilai D umumnya dinyatakan pada suhu standar. Untuk bakteri mesofilik atau termofilik umumnya menggunakan suhu standar 121oC, sedangkan untuk sel vegetatif, khamir, atau kapang umumnya menggunakan suhu yang lebih rendah (80-100°C). Nilai D pada suhu standar ini sering dituliskan dengan nilai Do (Anonim, 2009).

Faktor-faktor yang mempengaruhi efektifitas proses thermal pencapaian kecukupan proses panas sangat dipengaruhi oleh banyak faktor. Oleh karena itu, faktor-faktor yang mempengaruhi proses termal harus dikontrol dengan baik dan dikendalikan. Berdasarkan persyaratan pendaftaran ke FDA, terdapat faktor-faktor kritis yang dapat mempengaruhi proses pemanasan dan sterilisasi, yang dapat berbeda antara satu produk dengan produk lainnya. Di antara faktor-faktor kritis yang perlu diidentifikasi pengaruhnya adalah: (a) karakteristik bahan yang dikalengkan (pH keseimbangan, metode pengasaman, konsistensi/viskositas dari bahan, bentu/ukuran bahan, aktivitas air, persen padatan, rasio padatan/ cairan, perubahan formula, ukuran partikel, jenis pengental, jenis pengawet yang ditambahkan, dan sebagainya), kemasan (jenis dan dimensi, metode pengisian bahan ke dalam kemasan), (b) proses dalam retort (jenis retort, jenis media pemanas, posisi wadah dalam retort, tumpukan wadah, pengaturan kaleng, kemungkinan terjadinya nesting (Anonim c, 2008).

Bacillus cereus merupakan bakteri gram-positif, aerobik, batang pembentuk spora,

kadang-kadang memperlihatkan reaksi gram-negatif. Bacillus cereus merupakan bakteri fakultatif anaerob dengan ukuran sel-sel vegetatif dalam bentuk rantai. Beberapa galur bersifat psikotropik, dan galur lainnya bersifat mesofilik dan termofilik. Beberapa tidak dapat tumbuh pada makanan dingin yang disimpan panas pada suhu di atas 60ºC (Anonim, 2009).

(10)

Escherichia coli atau biasa disingkat E. coli adalah salah satu jenis spesies utama bakteri

gram negatif. Bakteri ini umumnya hidup pada rentang 20-40°C, optimum pada 37°C. Pada umumnya, bakteri ini hidup pada tinja, dan dapat menyebabkan masalah kesehatan pada manusia, seperti diare, muntaber dan masalah pencernaan lainnya. E. coli banyak digunakan dalam teknologi rekayasa genetika. Biasa digunakan sebagai vektor untuk menyisipkan gen-gen tertentu yang diinginkan untuk dikembangkan. E. coli dipilih karena pertumbuhannya sangat cepat dan mudah dalam penanganannya (Anonim, 2009).

Pseudomonas aeruginosa merupakan patogen utama bagi manusia. Bakteri ini terogolong

baketri mesofilik. Bakteri ini kadang-kadang mengkoloni pada manusia dan menimbulkan infeksi apabila fungsi pertahanan inang abnormal. Oleh karena itu, Pseudomonas aeruginosa disebut patogen oportunistik, yaitu memanfaatkan kerusakan pada mekanisme pertahanan inang untuk memulai suatu infeksi. Bakteri ini dapat juga tinggal pada manusia yang normal dan berlaku sebagai saprofit pada usus normal dan pada pasien rumah sakit yang menderita kanker, fibrosis kistik dan luka bakar. Bakteri ini adalah jenis bakteri gram negatif aerob obligat, berkapsul, mempunya flagella polar sehingga bakteri ini bersifat motil, berukuran sekitar 0,5-1,0 µm. Bakteri ini tidak menghasilkan spora dan tidak dapat memfermentasikan karbohidrat (Anonim, 2010).

Jenis dan spesies mikroba berpengaruh terhadap perlakuan panas pada proses sterilisasi. Tabel 2.1 menunjukan ketahanan relative beberapa jenis mikroba terhadap panas yang tinggi. Mikroba yang membentuk spora lebih tahan terhadap pemanasan basah yang paling tinggi jika dibandingkan dengan beberapa jenis mikroba yang lain. Siklus sterilisasi dapat dirancang berdasarkan pemusnahan spora bakteri, sehingga mikroba jenis lain aka mati secar bersamaan. Suhu yang semakin tinggi pada proses sterilisasi maka waktu yang dibutuhkan untuk mematikan spora akan semakin berkurang.

Table 2.1 Ketahanan Relative Berbagai Mikroba Terhadap Panas Batch

Jenis Mikroba Ketahanan Relatif

Terhadap Panas Bakteri vegetative dan khamir 1

(11)

Spora kapang 2-10

Spora bakteri 3 x 106

Sumber : J.H (ed), 1988, Chemical Engineers’ Hand Book

Table 2.2 Pengaruh Suhu Dan Waktu Sterilisasi Terhadap Kematian Spora Suhu Sterilisasi

(oC)

Waktu yang Diperlukan untuk Mematikan Spora (menit)

116 30 118 18 121 12 125 8 132 2 138 0,8

Sumber : J.H (ed), 1988, Chemical Engineers’ Hand Book

Pengaruh waktu sterilisasi terhadap jumlah spora yang bertahan menunjukan karakteristik yang berbeda-beda. Karakteristik mikroba atau termofilik pada awal proses sterilisasi mengalami peningkatan populasi spora kemudian dengan bertambahnya waktu sterilisasi spora yang hidup semakin berkurang. Panas yang diberikan pada awal proses justru akan meningkatkan populasi mikroba termofil dan setelah temperature pemanasan mencapai temperature yang mengakibbatkan kematian mikroba (lethal temperature), maka secara perlahan jumlah mikroba yang hidup berkurang.

Bailey & Ollis, (1986) menyatakan bahwa kematian jumlah mikroba oleh pemanasan dapat mengikuti persamaan linear orde -1.

Persamaannya : …….(2.1) N = jumlah mikroba

T = waktu pemanasan

Kd = konstanta laju kematian mikroba

Integrasi persamaan 2.1 menjadi : …….(2.2)

(12)

Nt = jumlah mikroba setelah pemanasan periode t

Logaritma normal persamaan 2.2 memberikan korelasi linear terhadap waktu, …….(2.3)

N0 sering disebut level kontaminasi (jumlah mikroba sebelum pemanasan kontaminasi

mikroba sebelum disterilisasi ) dan Nt adalah level sterilisasi.

Dalam proses sterilisasi dikenal istilah decimal reduction time atau destruction value (D) yang didefinisikan sebagai waktu yang dibutuhkan dalam meit pada suhu tertentu untuk mengurangi jumlah sel vegetative atau spora sehingga mikroba yang bertahan berkurang menjadi 1/10, sehingga persamaan 2.2 dapat dituliskan :

_…….(2.4)

…….(2.5)

Nilai konstanta laju kematian mikroba (kd) bergantung pada temperatur, mengikuti

persamaan Arhenius:

…….(2.6)

…….(2.7)

Apabila nilai ln kd dialurkan terhadap 1/T maka akan diperoleh sebuah garis lurus gradient – Ed/R.

(13)

BAB III METODOLOGI

3.1 Alat dan Bahan

3.1.1 Alat yang digunakan

 Beker glass 1000 mL 2 buah

 Water bath

 Hot plate

 Tabung reaksi steril 20 buah

 Thermometer

 Mikroskup

 Counting chamber

 Kaca preparat + cover glass 5 buah

 Coil tembaga

 Pembakar spiritus

 Pompa peristaltic

 Pipet tetes 5 buah

 Pipet ukur 10 mL steril 5 buah

 Pipet ukur 1 mL steril 10 buah.

3.1.2 Bahan yang digunakan

 Biakan Saccharomyces cerevisiae dalam media cair sebanyak 200 mL untuk sterilisasi batch, dan 1000 mL untuk sterilisasi continous

 Methyl Blue

 Alcohol

(14)

3.2 Diagram Kerja

A. Sterilisasi Batch

Masing-masing di isi dengan sampel 10 mL kemudian diberi

tanda untuk T0, t1, t2, t3, dan t4

Panaskan air sebanyak 500 mL

Panaskan tabung dalam penangas air dengan waktu yang telah ditentukan dan pengaturan suhu pada temperature 0C

Masukan dalam gela kimia berisi es

Di preparasi di kaca preparat

Amati dengan menggunakan mikroskup dengan perbesaran 10x40. Hitung jumlah mikroba yg ada yang (hidup & mati) amati secara duplo dengan 2 ruang pandang berbeda.

Catat hasil pengamatan dalam tabel untuk To,t1,t2,t3,t4( ulangi pengamatan terhadap sampel yang lainnya)

(15)

B. Sterilisasi Continuous

Susun rangkaian alat sterilisasi kontinue

Panaskan water batch pada T1

Atur laju alir biakan pada q1, tamping media aliran keluaran dalam tabung reaksi steril

setelah melewati waktu tinggal dalam pipa/selang.

Amati sel hidup dan sel mati yang keluar.

(16)

BAB IV

DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Data Pengamatan

A. Sterilisasi Continue

Tabel 1. Jumlah Sel Hidup dan Sel Mati Pada Sterilisasi Batch

T1 = 60oC Waktu (t) Jumlah sel Hidup Mati I II I II t0 0 44 64 3 2 t1 1,5 69 40 4 10 t2 3,0 22 10 5 3 t3 4,5 60 58 - - t4 6,0 6 16 4 3 T2 = 50oC Waktu (t) Jumlah sel Hidup Mati I II I II t1 1,5 12 15 - 3 t2 3,0 22 16 7 3 t3 4,5 31 33 - - t4 6,0 38 26 2 2

(17)

T3 = 40oC Waktu (t) Jumlah sel Hidup Mati I II I II t1 1,5 38 22 6 11 t2 3,0 43 23 - 7 t3 4,5 50 14 6 4 t4 6,0 23 64 4 3 T4 = 30oC Waktu (t) Jumlah sel Hidup Mati I II I II t1 1,5 30 11 4 3 t2 3,0 16 11 5 4 t3 4,5 30 20 - - t4 6,0 100 6 2 1 B. Sterilisasi Continue

Tabel 2. Jumlah Sel Hidup dan Sel Mati Pada Sterilisasi Continue

T1 = 50oC % q (ml/ ) Jumlah sel Hidup Mati I II I II 80 % 66 18 28 10 85% 64 39 4 2 90% 70 46 1 - 95% 89 99 1 -

(18)

T2 = 55oC q (ml/ ) Jumlah sel Hidup Mati I II I II 80 % 65 47 4 5 85% 91 104 - 4 90% 55 48 0 0 95% 56 23 1 - 4.2 Pengolahan Data A. Sterilisasi Batch

= Ln

= ln

= -0,027

Keterangan : Nt = rata-rata hidup

(20)

 Grafik Ln

terhadap t (waktu) untuk variasi suhu berbeda

 T1 = 60 oC Perhitungan Kd: Y = ax + b Y = -0,022x-0,065 Berdasarkan persamaan

Ln

= - Kd .

t , maka: Kd = -(-0,022) = 0,022 y = -0.022x - 0.0656 R² = 0.2076 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0 2 4 6 8 Ln N t/ N o Waktu ( menit)

Kinetika kematian mikroba

Series1 Linear (Series1)

(21)

 T2 = 50 oC Perhitungan Kd: Y = 0,024x – 0,192 Berdasarkan persamaan

Ln

= - Kd . t

, maka: Kd = -0,024  T3 = 40 oC y = 0.0245x - 0.192 R² = 0.2262 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0 2 4 6 8 ln N t/ N o waktu (menit)

grafik kinetika kematian mikroba

Series1 Linear (Series1) y = 0.0265x + 0.7685 R² = 0.6345 0.76 0.78 0.8 0.82 0.84 0.86 0.88 0.9 0.92 0.94 0 2 4 6 8 ln N t/ N o waktu (menit)

grafik kinetika kematian mikroba

(22)

Perhitungan Kd: Y = 0,026x + 0,768 Berdasarkan persamaan

Ln

= - Kd .

t , maka: Kd = -0,026  T4 = 30 oC Perhitungan Kd: Y = 0,043x – 0,277 Berdasarkan persamaan

Ln

= - Kd . t

, maka: Kd = -0,043

 Tabel Kd, ln Kd, dan 1/T untuk Sterilisasi Batch

y = 0.0439x - 0.2775 R² = 0.4693 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 0 2 4 6 8 ln N t/ N o waktu (menit)

grafik kinetika kematian mikroba

T (temperature) 1/T Kd Ln Kd

T1 = 60 oC 0,0167 0,022 -3,81

(23)

 Grafik ln Kd terhadap 1/T untuk Sterilisasi Batch Perhitungan Ed: Y = 40,25x – 4,537 Berdasarkan persamaan : Maka, = 40,25 Ed = - 40,25 x 0,082 Ed = - 3,3005 y = 40.251x - 4.5379 R² = 0.922 -5 -4.5 -4 -3.5 -3 -2.5 -2 -1.5 -1 -0.5 0 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 ln Kd 1/T

grafik ln Kd terhadap 1/T

Series1 Linear (Series1) T3 = 40 oC 0,025 -0,026 -3,65 T4 = 30 oC 0,033 -0,043 -3,15

(24)

B. Sterilisasi Continue

 Perhitungan Q (saat kalibrasi)

 80 % V = 11 mL t = 1 menit = 60 detik Q = = = 0,183 mL/detik  85 % V = 13 mL t = 1 menit = 60 detik Q = = = 0,217 mL/detik  90 % V = 14 mL t = 1 menit = 60 detik Q = = = 0,233 mL/detik  95 % V = 14 mL t = 1 menit = 60 detik Q = = = 0,233 mL/detik

 Perhitungan Volume Pipa Spiral

Spesifikasi pipa spiral:

Banyaknya lilitan : 22 lilitan

D luar : 3,6 mm

D dalam : 2,3 mm

(25)

T antenna 2 : 111 mm-42,7 mm (pipa yang terendam) = 68,3 mm Volume pipa spiral : 27 mL

Pengukuran volume dilakukan dengan mengisi pipa spiral dengan air untuk mendapatkan tinggi tabung tetapi harus dikonversi terlebih dahulu ke dalam satuan mm. hasil perhitungannya yaitu:

V tabung = 27 mL = 27 x 10-3 dm3 Dtabung dalam = 2,3 mm = 2,3 x 10-2 dm Rtabung = 1,15 x 10-2 dm Vtabung = π R2 t 27 x 10-3 dm3 = 3,14 x (1,15 x 10-2 dm)2 x t t = 27 x 10-3 dm3/3,14 x (1,15 x 10-2 dm)2 t = 6,5018 dm t = 65,018 cm t = 650,18 mm

 Perhitungan Waktu Tinggal ()

 = 1 = = = 147,54 detik 2 = = = 124,42 detik 3 = = = 115,88 detik 4 = = = 115,88 detik

 Perhitungan ln untuk variasi suhu berbeda:

= -0,01

(27)

Perhitungan Kd:

Y = -0,011x + 1,353

Berdasarkan persamaan Ln = - Kd . t, maka: Kd = -(-0,011) = 0,011

 Grafik

Ln

terhadap

 (waktu) untuk T = 55

o C y = -0.0116x + 1.3531 R² = 0.976 -0.4 -0.35 -0.3 -0.25 -0.2 -0.15 -0.1 -0.05 0 0.05 114 134 154 174 194 ln N t/ N o  (detik)

grafik ln Nt/No terhadap



ln nt/no Linear (ln nt/no) y = -0.0021x + 0.2343 R² = 0.9811 -0.08 -0.07 -0.06 -0.05 -0.04 -0.03 -0.02 -0.01 0 0 50 100 150 200 ln N t/ N o  ( waktu)

grafik ln Nt/No terhadap



(28)

Perhitungan Kd:

Y = -0,002x + 0,234

Berdasarkan persamaan Ln = - Kd . t, maka: Kd = -(-0,002) = 0,002

 Tabel Kd, Ln Kd, dan 1/T untuk Sterilisasi Continue

Kd Ln Kd 1/T

0,011 -4,50 0,020

0,002 -6,21 0,018

 Grafik ln Kd terhadap 1/T untuk Sterilisasi Continue

Perhitungan Ed: Y = 855x – 21,6 Berdasarkan persamaan : y = 855x - 21.6 R² = 1 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 0.0175 0.018 0.0185 0.019 0.0195 0.02 0.0205 ln N t/ N o 1/T

grafik ln Nt/No terhadap 1/T

Y-Values Linear (Y-Values)

(29)

Maka, = 855 Ed = - 855 x 0,082

(30)

BAB V PEMBAHASAN

Percobaan yang dilakukan adalah kinetika kematian mikroba dan teknik sterilisasi media secara batch dan continue. Sterilisasi merupakan suatu cara untuk mengeliminasi semua kehidupan mikroba yang ada pada suatu bahan atau produk yang dikehendaki. Pada teknik sterilisasi batch, prosesnya relatif sederhana, dan proses pemanasan serta pendinginan dapat dilakukan dalam satu waktu perioda. Namun, proses pemanasan serta pendinginan pada sterilisasi batch, berlangsung lambat, hingga mengakibatkan kematian mikroba (lethal temperature).

Pada proses sterilisasi batch, kami menghitung jumlah sel yang mati dan jumlah sel yang hidup setelah melalui proses pemanasan dan pendinginan. Sampel berisi biakan dipanaskan pada temperature berbeda-beda yakni 30 oC, 40 oC, 50 oC, dan 60 oC dan pada rentang waktu berbeda pula. Setelah proses pemanasan dan pendinginan, jumlah sel dihitung dengan menggunakan mikroskop. Pada saat menetekan sampel ke dalam kaca preparat, semua hal yang dilakukan harus dilakukan secara aseptis agar sampel tidak terkontaminasi.

Berdasarkan tabel data pengamatan, jumlah sel yang mati semakin bertambah seiring dengan bertambahnya suhu pemanasan. Namun, berdasarkan data percobaan, data yang diperoleh kurang akurat. Hal ini disebabkan karena beberapa faktor, diantaranya adanya pengotor yang ditemui pada mikroskop, penanganan yang kurang aseptis, serta faktor ketelitian saat menghitung jumlah sel. Kematian jumlah mikroba oleh pemanasan dapat dihitung dengan membuat grafik ln terhadap waktu pemanasan (t) sehingga akan diperoleh nilai k sebagai

slope-nya.

Berdasarkan grafik, diperoleh nilai Kd, yakni:

Temperatur (T) Kd

60oC 0,022

50oC -0,024

40oC -0,026

(31)

Setelah diperoleh nilai Kd, dapat dihitung nilai Ed dengan membuat grafik ln Kd terhadap 1/T sehingga berdasarkan hasil perhitungan dari grafik diperoleh nilai Ed, yakni -3,3005.

Teknik sterilisasi yang kedua adalah teknik sterilisasi secara continue. Sebelum menggunakan alat sterlisisasi ini, alat yang digunakan harus dikalibrasi terlebih dahulu. Kemudian disterilkan menggunakan alcohol. Saat dikalibrasi, diperoleh laju alir sebagai berikut:

%Q kalibrasi Q(laju alir) ml/s

80 0,183

85 0,217

90 0,233

95 0,233

Untuk menghitung laju alir sampel, terlebih dahulu dihitung volume pipa. Volume pipa yang diperoleh adalah 27x10-3 dm3. Berdasarkan data pengamatan, semakin besar laju alir pada alat yang diberikan semakin sedikit waktu tinggal sampel biakan dalam pipa. Kemudian waktu tinggal biakan di dalam pipa dihitung dengan menggunakan persamaan Q = . Berdasarkan perhitungan, diperoleh waktu tinggal sampel, yakni:

Waktu tinggal () (detik)

1 147,54 2 124,42 3 115,88 4 115,88

Kemudian setelah memperoleh waktu tinggal, dibuat grafik ln Nt/No terhadap waktu tinggal sehingga diperoleh nilai Kd sebagai slopenya. Nilai kd untuk variasi suhu pada sterilisasi continue adalah sebagi berikut:

Suhu (T) Kd

50oC 0,011

(32)

Setelah diperoleh nilai Kd, dapat dihitung nilai Ed dengan membuat grafik ln Kd terhadap 1/T sehingga berdasarkan hasil perhitungan dari grafik diperoleh nilai Ed, yakni -70,11.

(33)

BAB VI KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal, diantaranya sebagai berikut:

 Sterilisasi dapat dilakukan dengan dua cara yakni sterilisasi batch dan sterilisasi continue. Pada sterilisasi bacth waktu heating section, holding section, dan cooling section berlangsung dalam satu perioda. Sedangkan pada sterilisasi continue, proses langsung mencapai holding section tanpa melalui heating section terlebih dahulu.

 Berdasarkan jumlah mikroba yang hidup pada sterilisasi batch, diperoleh nilai Kd untuk berbagai variasi suhu dengan mengalurkan nilai ln , dan membuat grafik ln terhadap waktu. Nilai kd yang diperoleh untuk berbagai variasi suhu diantaranya sebagai berikut:

Temperatur (T) Kd

60oC 0,022

50oC -0,024

40oC -0,026

30oC -0,043

Kemudian dibuat grafik ln Kd terhadap 1/T untuk memperoleh nilai Ed. Berdasarkan perhitungan grafik diperoleh nilai Ed sebesar -3,3005.

 Pada sterilisasi continue, diperoleh waktu tinggal sampel dalam pipa () dengan perhitungan menggunakan rumus Q = . Waktu tinggal sampel yang diperoleh adalah:

Waktu tinggal () (detik)

1 147,54 2 124,42 3 115,88 4 115,88

(34)

 Setelah memperoeh waktu tinggal, kemudian dibuat grafik ln Nt/No terhadap waktu tinggal seperti pada sterilisasi batch. Berdasarkan grafik yang telah dibuat, diperoleh nilai kd untuk dua variasi suhu, yakni:

Suhu (T) Kd

50oC 0,011

55oC 0,002

Kemudian nilai Ed dapat diperoleh dengan membuat grafik ln Kd terhadap 1/T, nilai Ed yang diperoleh adalah sebesar -70,11.

(35)

DAFTAR PUSTAKA

Kurniasih, Hafizah.2011. “Praktikum Mikrobiologi”. Yogyakarta : Tanpa keterangan

Diambil dari:

Materi kuliah Teknologi Fermentasi Dr. Pudjono., S.U., Apt, Prof. Retno S. Sudibyo., M.Sc., Apt., dan Prof. Dr. Wahyono., S.U., Apt.