Teknik bioproses: Perbedaan antara revisi

Konten dihapus Konten ditambahkan
Borgxbot (bicara | kontrib)
k Robot: Cosmetic changes
k minor changes
 
(38 revisi perantara oleh 18 pengguna tidak ditampilkan)
Baris 1:
[[Berkas:Pengolahan_limbah_tekstil_secara_biologis.jpg|thumbjmpl|Pengolahan [[limbah]] secara biologis merupakan salah satu aplikasi teknik bioproses.]]
 
'''Teknik bioproses''' atau '''teknik biokimia''' ([[Bahasa Inggris]]: ''biochemical engineering'') adalah cabang ilmu dari [[teknik kimia]] atau [[teknik biosistem]] yang berhubungan dengan perancangan dan konstruksi proses produksi yang melibatkan [[agensiaagen biologisbiologi]]. Agensia biologis dapat berupa [[mikroorganisme]] atau [[enzim]] yang dihasilkan oleh mikroorganisme.<ref name="e"/> Mikroorganisme yang digunakan pada umumnya berupa [[bakteri]], [[khamir]], atau [[kapang]].<ref name="e"/> Teknik bioproses biasanya diajarkan sebagai [[suplemen]] teknik kimia karena persamaan mendasar yang dimiliki keduanya.<ref name="f"/> Kesamaan ini meliputi ilmu dasar keduanya dan teknik penyelesaian masalah yang digunakan kedua jurusan. Aplikasi dari teknik bioproses dijumpai pada industri [[obat]]-obatan, [[bioteknologi]], dan industri pengolahan air.<ref name="f"/>
 
== Bioreaktor ==
 
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. ContohBioreaktor daridikenal suatujuga bioreaktordengan adalahnama bejana [[fermentor]].<ref name="a"/> Proses reaksi kimia yang berlangsung dapat bersifat [[aerobik]] ataupun [[anaerobik]].<ref name="a"/> Sementara itu, agensia biologis yang digunakan dapat berada dalam keadaan [[suspensi|tersuspensi]] atau [[imobilisasiEnzim terimobilisasi|terimobilisasi]].<ref name="a"/> 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 |jmpl|300px|ka|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 mempengaruhimemengaruhi 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]]). KesemuaSeluruh keadaanparameter 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]], tetapi 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
| month = November
| title = Field-scale testing of a two-stage Bioreactor for removal of creosote and pentachlorophenol from ground water: Chemical and biological assessment
| journal = Archives of Environmental Contamination and Toxicology
| volume = 26
| issue =
| pages = 320-328
| doi = 10.1007/BF00203558
| id =
| url =
| format =
| accessdate =
}}</ref> Hal ini dimaksudkan untuk mengurangi kontaminasi senyawa [[metal]] pada saat fermentasi terjadi di dalamnya.<ref name="b"></ref> Bahan baja yang mengandung < 4% kromium disebut juga baja ringan, sedangkan bila kadar kromium di dalamnya >4% maka disebut ''[[stainless steel]]''. Bioreaktor yang umum digunakan terbuat dari bahan [[baja]] 316 yang mengandung 18% [[kromium]], 2-2,5% [[molibdenum]], dan 10% [[nikel]].<ref name="b"></ref> Bahan yang dipilih harus bersifat non-toksik dan tahan terhadap sterilisasi berulang-ulang menggunakan uap tekanan tinggi.<ref name="b"></ref> Untuk mencegah kontaminasi, bagian atas biorektor dapat ditambahkan dengan [[segel]] aseptis (''aseptic seal'') yang terbuat dari campuran [[metal]]-kaca atau metal-metal, seperti ''O-ring'' dan gasket.<ref name="c"></ref> Untuk meratakan media di dalam bioreaktor digunakan alat pengaduk yang disebut agitator atau [[impeler]].<ref name="c"></ref> Sementara itu, untuk asupan udara dari luar ke dalam sistem biorektor digunakan sistem [[aerasi]] yang berupa sparger.<ref name="c"></ref> Untuk bioreaktor [[aerob]], biasanya digunakan kombinasi sparger-agitator sehingga pertumbuhan mikrooganisme dapat berlangsung dengan baik.<ref name="c">{{en}} {{cite book
|last = Mukesh Doble, Anil Kurnar Kruthiventi, Vilas Gajanan Gaikar
|first =
|title = Biotransformations and Bioprocesses
|publisher = MARCEL DEKKER Inc.
|year = 2004
|doi =
|id = ISBN 0-8247-4775-5 }}</ref>
 
Pada bagian dalam bioreaktor, dipasang suatu [[sekat]] yang disebut'' baffle'' untuk mecegah [[vorteks]] dan meningkatkan efisiensi aerasi.<ref name="d"/> ''Baffle'' ini merupakan metal dengan ukuran 1/10 diameter bioreaktor dan menempel secara radial di dindingnya.<ref name="d"/> Bagian lain yang harus dimiliki oleh suatu bioreaktor adalah [[kondensor]] untuk mengeluarkan hasil kondensasi saat terjadi [[sterilisasi]] dan [[filter]] (0,2 μm) untuk menyaring udara yang masuk dan keluar tangki.<ref name="d">{{en}} {{cite journal
| author = J. A. Scott, K. L. Smith
| year = 1997
| month = January
| title = A bioreactor coupled to a membrane to provide aeration and filtration in ice-cream factory wastewater remediation
| journal = Water Research
| volume = 31
| 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> Untuk menjaga kondisi dalam bioreaktor agar tetap terkontrol, digunakan [[sensor]] [[pH]], [[suhu]], anti-buih, dan [[oksigen]] terlarut (DO).<ref name="e"></ref> Apabila kondisi di dalam sel mengalami perubahan, sensor akan memperingatkan dan harus dilakukan perlakuan tertentu untuk mempertahankan kondisi di dalam bioreaktor.<ref name="e"></ref> Misalkan terjadi perubahan pH maka harus ditambahkan larutan [[asam]] atau [[basa]] untuk menjaga kestabilan pH.<ref name="e"></ref> Penambahan zat ini dapat dilakukan secara manual namun juga dapat dilakukan secara otomatis menggunakan bantuan pompa peristaltik.<ref name="e"></ref> Selain asam dan basa, pompa [[peristaltik]] juga membantu penambahan [[anti-buih]] dan [[substrat]] ke dalam bioreaktor.<ref name="e">{{en}} {{cite book
|last = Peter M. Huck
|authorlink =
|title = Design of Biological Processes for Organics Control
|publisher = Amer Water Works Assn
|year = 1998
|doi =
|id = ISBN 978-0-89867-936-6 }}
</ref>
 
== Aplikasi bioreaktor ==
Awalnya bioreaktor hanya digunakan untuk memproduksi [[ragi]], ekstrak [[khamir]], [[cuka]], dan [[alkohol]].<ref name="f"/> 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"/> 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 =
|title = Industrial Application of Immobilized Biocatalysts (Biotechnology and Bioprocessing)
|publisher = CRC Press
|year = 1992
|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
|year = 1997
|doi =
|id = ISBN 978-1-56670-259-1}}
</ref>
== Referensi ==
 
{{reflist}}
 
{{Technology}}
Baris 15 ⟶ 80:
[[Kategori:Teknik kimia]]
[[Kategori:Bioteknologi]]
[[Kategori:Teknologi industri]]
 
[[ca:Bioreactor]]
[[cs:Bioreaktor]]
[[de:Bioreaktor]]
[[en:Biochemical engineering]]
[[es:Biorreactor]]
[[fr:Bioréacteur]]
[[it:Bioreattore]]
[[ja:バイオリアクター]]
[[pl:Bioreaktor]]
[[ru:Биореактор]]
[[sr:Биохемијско инжењерство]]