Bioreaktor: Perbedaan antara revisi
Konten dihapus Konten ditambahkan
20Lukianto (bicara | kontrib) Tidak ada ringkasan suntingan |
Nonatimur02 (bicara | kontrib) Fitur saranan suntingan: 2 pranala ditambahkan. |
||
(38 revisi perantara oleh 21 pengguna tidak ditampilkan) | |||
Baris 1:
[[
'''Bioreaktor''' adalah sebuah [[peralatan]] atau[[ sistem]] yang mampu menyediakan sebuah [[lingkungan]] biologis yang dapat [[menunjang]] terjadinya [[reaksi]] [[biokimia]] dari bahan [[mentah]] menjadi bahan yang dikehendaki.<ref name=ratledge>{{en}} Ratledge C, Kristiansen B. 2001. Basic Biotechnology. Cambridge: Cambridge University Pr. Hal. 5-17.</ref> Reaksi [[biokimia]] yang terjadi di dalam bioreaktor melibatkan organisme atau komponen biokimia aktif ([[enzim]]) yang berasal dari [[organisme]] tertentu, baik secara [[aerobik]] maupun [[anaerobik]].<ref name=ratledge/> Oleh karena itu, bioreaktor biasanya terbuat dari bahan ''stainless steel'' karena bahan tersebut tidak bereaksi dengan bahan-bahan yang berada dalam bioreaktor sehingga tidak menggangu [[proses]] biokimia yang terjadi.<ref name=ratledge/> Selain itu, bahan tersebut juga anti [[karat]] dan tahan panas.<ref name=ratledge/> Selain itu, bioreaktor juga harus dapat menciptakan lingkungan yang [[optimum]] bagi [[mikroorganisme]] ataupun reaksi yang diinginkan maka diperlukan pengontrolan.<ref name=william>{{en}} Williams JA. 2002. Keys to bioreactor selection. ''Chemical Eng Progress'' 98(3):34-41.</ref> Parameter yang biasa dikontrol pada bioreaktor adalah [[suhu]], [[pH]], [[substrat]] (sumber karbon dan nitrogen), [[aerasi]], dan [[agitasi]].<ref name=william/>▼
Komponen utama bioreaktor terdiri atas [[tangki]], [[sparger]], [[impeller]], [[saringan]] halus atau [[baffle]] dan [[sensor]] untuk mengontrol parameter.<ref name=vill>{{en}} Villadsen J, Lidén G. 2003. Bioreactor Engineering Principles. New York : Plenum Press. Hal. 11-15.</ref> Tanki berfungsi untuk menampung campuran substrat, sel mikroorganisme, serta produk.<ref name=vill/> Volume tanki skala laboratorium berkisar antara 1 – 30 L, sedangkan untuk skala industri dapat mencapai lebih dari 1 000 L. Sparger terletak di bagian bawah bioreaktor dan berperan untuk memompa [[udara]], dan mencegah pembentukan [[gelembung]] oksigen.<ref name=vill/> [[Impeller]] berperan dalam [[agitasi]] dengan mengaduk campuran substrat dan sel.<ref name=vill/> Impeller digerakkan oleh [[rotor]].<ref name=vill/> Baffle juga berperan untuk mencegah terjadinya efek [[pusaran]] air akibat agitasi yang dapat mengganggu agitasi yang seharusnya. [[Sensor]] berperan untuk mengontrol lingkungan dalam bioreaktor.<ref name=william/> Kontrol fisika meliputi sensor [[suhu]], [[tekanan]], agitasi, [[foam]], dan kecepatan aliran.<ref name=william/> Sedangkan, kontrol kimia meliputi sensor [[pH]], kadar oksigen, dan perubahan [[komposisi]] [[medium]].<ref name=william/><ref name=vill/>▼
==
▲Komponen utama bioreaktor terdiri atas [[tangki]], [[sparger]], [[impeller]], [[saringan]] halus atau [[baffle]] dan [[sensor]] untuk mengontrol parameter.<ref name=vill>{{en}} Villadsen J, Lidén G. 2003. Bioreactor Engineering Principles. New York
Berdasarkan tingkat [[aseptis]] maka sistem bioreaktor terbagi menjadi 2, yaitu bioreaktor sistem [[non aseptis]] (untuk pengolahan [[limbah]]) dan bioreasktor sistem aseptis (untuk [[produksi]] [[sel]] dan produksi [[metabolit]]).<ref name=ratledge/> Untuk bioreaktor sistem aseptis diperlukan [[sterilisasi]] bioreaktor pada suhu dan tekanan yang tinggi.<ref name=ratledge/> Sedangkan, berdasarkan pemberian [[substrat]] maka sistem fermentasi dalam bioreaktor terbagi menjadi tiga, yaitu ''batch fermentation'', ''continous batch fermentation'', dan ''fed batch fermentation''.<ref name=she>{{en}} Shetty K, Paliyath G, Pometto A, Levin RE. 2006. Food Biotechnology. Boca Raton: CRC Pr. Hal. 61-63.</ref> Pada ''batch fermentation'', makanan hanya diberikan satu kali saja kemudian produk dipanen.<ref name=she/> Pada ''continous batch fermentation'', makanan diberikan terus menerus.<ref name=she/> Pada ''fed batch fermentation'', makanan diberikan kemudian produk dipanen, makanan yang baru diberikan sebelum makanan pertama yang diberikan habis.<ref name=she/> Lalu, bila kita melihat sistem aerasinya, bioreaktor dibagi menjadi bioreaktor ''stirred tank'', ''bubble column'', dan ''loop airlift''.<ref name=she/> Prinsip stirred tank bioreactor adalah menghasilkan [[aerasi]] dengan menggunakan agitasi [[mekanis]], yaitu dengan [[impeller]]. Pada ''bubble column bioreactor'', udara dalam bentuk gelembung dimasukkan ke media melalui [[sparger]] untuk aerasi. Sedangkan, pada ''loop airlift bioreactor'', udara dan media disirkulasi bersamaan melalui kolom yang dimasukkan ke dalam kolom lain.<ref name=vill/><ref>{{en}} Christael L, Kawase Y, Znad H. 2007. Hydrodynamic modelling of internal loop airlift reactor applying drift-flux model in bubbly flow regime. ''Canadian J Chem Eng'' 1(7):1-8.</ref>▼
==Produksi bioreaktor skala besar==▼
Untuk melakukan [[produksi]] [[skala]] besar menggunakan bioreaktor dibutuhkan proses peningkatan skala (''scale up'').<ref name=vill/> [[Parameter]] [[kinetik]] merupakan acuan dalam peningkatan skala bioreaktor.<ref name=vill/> Parameter kinetik dalam bioreaktor ialah pengaturan [[suhu]], [[pH]], [[aerasi]], [[agitasi]], dan [[agen]] [[antifoam]].<ref name=vill/> Pengaturan suhu dalam bioreaktor dilakukan dengan cara pemompaan air dingin ke bagian jaket bioreaktor.<ref name=vill/> Pengaturan pH dilakukan dengan cara pemberian [[asam]] seperti HCl dan [[basa]] seperti NaOH.<ref name=vill/> Agitasi dalam bioreaktor dibutuhkan untuk [[homogenisasi]] isi bioreaktor dan [[aerasi]] dalam bioreaktor.<ref name=vill/> Jika organisme dalam bioreaktor bersifat [[aerob]] maka udara (oksigen) harus dimasukkan ke dalam bioreaktor.<ref name=vill/> Udara dalam bioreaktor dimasukkan melalui [[sparger]] yang berada di bawah.<ref name=vill/> Dalam proses aerasi dan agitasi terkadang dihasilkan foam yang dapat mengganggu reaksi biokimia dalam bioreaktor.<ref name=ratledge/> Oleh karena itu, dibutuhkan agen antifoam untuk mencegah terjadinya [[foam]].<ref name=ratledge/> Agen [[antifoam]] yang umunya dipakai dapat berupa [[minyak sawit]] ataupun [[tween]].<ref name=ratledge/>▼
▲
Perancangan bioreaktor adalah suatu pekerjaan [[insinyur|teknik]] yang cukup kompleks. Pada keadaan optimum, mikroorganisme atau enzim dapat melakukan aktivitasnya dengan sangat baik. Keadaan yang
Untuk bioreaktor skala [[laboratorium]] yang berukuran 1,5-2,5 L umumnya terbuat dari bahan kaca atau [[borosilikat]], namun untuk skala industri, umunya digunakan bahan baja tahan karat (''[[stainless steel]]'') yang tahan karat.<ref name="b">{{en}} {{cite journal▼
▲Sebuah bioreaktor adalah suatu alat atau sistem yang mendukung aktivitas [[agensia biologis]]. Dengan kata lain, sebuah bioreaktor adalah tempat berlangsungnya proses [[kimia]] yang melibatkan mikroorganisme atau enzim yang dihasilkan oleh suatu mikroorganisme. Bioreaktor dikenal juga dengan nama fermentor.<ref name="a"></ref> Proses reaksi kimia yang berlangsung dapat bersifat [[aerobik]] ataupun [[anaerobik]].<ref name="a"></ref> Sementara itu, agensia biologis yang digunakan dapat berada dalam keadaan [[suspensi|tersuspensi]] atau [[Enzim terimobilisasi|terimobilisasi]].<ref name="a"></ref> Contoh reaktor yang menggunakan agensia terimobilisasi adalah bioreaktor dengan unggun atau bioreaktor [[membran sintetis|membran]].<ref name="a">{{en}}{{cite book |last= John Tampion, M. D. Tampion|first= |authorlink= |coauthors= |title= Immobilized cells: principles and applications|year= 1987|publisher= Cambridge University Press|location= |id= ISBN 978-0-521-25556-1 }}</ref>
▲== Perancangan bioreaktor ==
▲[[Berkas:Bioreactor principle.svg |thumb|300px|right|Struktur suatu bioreaktor.]]
▲Perancangan bioreaktor adalah suatu pekerjaan [[insinyur|teknik]] yang cukup kompleks. Pada keadaan optimum, mikroorganisme atau enzim dapat melakukan aktivitasnya dengan sangat baik. Keadaan yang mempengaruhi kinerja agensia biologis terutama [[temperatur]] dan [[pH]]. Untuk bioreaktor dengan menggunakan mikroorganisme, kebutuhan untuk hidup seperti [[oksigen]], [[nitrogen]], [[fosfat]], dan [[mineral]] lainnya perlu diperhatikan. Pada bioreaktor yang agensia biologisnya berada dalam keadaan tersuspensi, sistem pengadukan perlu diperhatikan agar cairan di dalam bioreaktor tercampur merata (homogen). Seluruh parameter ini harus dimonitor dan dijaga agar kinerja agensia biologis tetap optimum.
▲Untuk bioreaktor skala laboratorium yang berukuran 1,5-2,5 L umumnya terbuat dari bahan kaca atau [[borosilikat]], namun untuk skala industri, umunya digunakan bahan baja tahan karat (''[[stainless steel]]'') yang tahan karat.<ref name="b">{{en}}{{cite journal
| author = D. P. Middaugh, S. E. Lantz, C. S. Heard, J. G. Mueller
| year = 2004
Baris 34 ⟶ 26:
| format =
| accessdate =
}}</ref> Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kontaminasi senyawa [[metal]] pada saat fermentasi terjadi di dalamnya.<ref name="b"
Pada bagian dalam bioreaktor, dipasang suatu [[sekat]] yang disebut'' baffle'' untuk mecegah [[vorteks]] dan meningkatkan efisiensi aerasi.<ref name="d"
| author = J. A. Scott, K. L. Smith
| year = 1997
Baris 52 ⟶ 44:
| issue = 2
| pages = 69-74
| doi = doi:10.1016/S0043-1354(96)00234-5 }}</ref> Untuk proses [[inokulasi]] kultur, pengambilan sampel, dan pemanenan, diperlukan adanya saluran khusus dan pengambilannya harus dilakukan dengan hati-hati dan aseptis agar tidak terjadi kontaminasi.<ref name="e"
</ref>
==
▲Berdasarkan tingkat [[aseptis]] maka sistem bioreaktor terbagi menjadi 2, yaitu bioreaktor sistem [[non aseptis]] (untuk pengolahan [[limbah]]) dan
Awalnya bioreaktor hanya digunakan untuk memproduksi [[ragi]], ekstrak [[khamir]], [[cuka]], dan [[alkohol]].<ref name="f"></ref> Namun, alat ini telah digunakan secara luas untuk menghasilkan berbagai macam produk dari makhluk hidup seperti antibiotik, berbagai jenis [[enzim]], [[protein sel tunggal]], [[asam amino]], dan senyawa [[metabolit sekunder]] lainnya.<ref name="f"></ref> Selain itu, suatu senyawa juga dapat dimodifikasi dengan bantuan [[mikroorganisme]] sehingga menghasilkan senyawa hasil [[transformasi]] yang berguna bagi manusia.<ref name="f">{{en}}{{cite book▼
| last = Jetsuya Tosa, Atsuo Tanaka, Takeshi Kobayashi, Tetsuya Tosa▼
| first = ▼
▲Untuk melakukan [[produksi]] [[skala]] besar menggunakan bioreaktor dibutuhkan proses peningkatan skala (''scale up'').<ref name=vill/> [[Parameter]] [[kinetik]] merupakan acuan dalam peningkatan skala bioreaktor.<ref name=vill/> Parameter kinetik dalam bioreaktor ialah pengaturan [[suhu]], [[pH]], [[aerasi]], [[agitasi]], dan [[agen]] [[antifoam]].<ref name=vill/> Pengaturan suhu dalam bioreaktor dilakukan dengan cara pemompaan air dingin ke bagian jaket bioreaktor.<ref name=vill/> Pengaturan pH dilakukan dengan cara pemberian [[asam]] seperti HCl dan [[basa]] seperti NaOH.<ref name=vill/> Agitasi dalam bioreaktor dibutuhkan untuk [[homogenisasi]] isi bioreaktor dan [[aerasi]] dalam bioreaktor.<ref name=vill/> Jika organisme
| title = Industrial Application of Immobilized Biocatalysts (Biotechnology and Bioprocessing) ▼
| publisher = CRC Press▼
== Aplikasi ==
| year = 1992▼
▲Awalnya bioreaktor hanya digunakan untuk memproduksi [[ragi]], ekstrak [[khamir]], [[cuka]], dan [[alkohol]].<ref name="f"
| doi = ▼
| id = ISBN 978-0-8247-8744-8}}</ref> Pengolahan limbah buangan industri ataupun rumah tangga pun sudah dapat menggunakan bioreaktor untuk memperoleh hasil buangan yang lebih ramah lingkungan.<ref>{{en}}{{cite book▼
| last = Debra R. Reinhart, Timothy G. Townsend ▼
| first = ▼
| title = Landfill Bioreactor Design & Operation ▼
| publisher = CRC Press▼
▲
| id = ISBN 978-1-56670-259-1}}▼
</ref> ▼
==Referensi==▼
|year = 1997
▲== Referensi ==
{{reflist}}
[[Kategori:Bioteknologi]]
|