Teknik bioproses: Perbedaan antara revisi

[[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 [[agen biologi]]. 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"/>

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"/> 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 [[Enzim 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>

[[Berkas:Bioreactor principle.svg |rightjmpl|300px|ka|Struktur suatu bioreaktor.]]

}}</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

| 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 978-08986793660-89867-936-6 }}

</ref>.

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 978-08247874480-8247-8744-8}}</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 978-15667025911-56670-259-1}}

</ref>.