I Nyoman P. Aryantha SITH-ITB PROSES MIKROBIOLOGIS I Nyoman P. Aryantha SITH-ITB

BIOPROSES ~ FERMENTASI Ferment : buih (dalam fenomena konversi gula  alkohol) Proses metabolisme yang menghasilkan energi tanpa keterlibatan aseptor electron dari luar berupa oksigen (proses anaerob) Semua proses konversi substrat menjadi produk secara ensimatik yang diperankan oleh mikroba yang umumnya dilakukan dalam mikrobiologi industri tanpa memandang proses metabolismenya

SISTIM FERMENTASI Fermentasi system batch Fermentasi system Fed-batch Fermentasi system continuous

BATCH Merupakan system yang tertutup Substrat dan inokulum hanya diberikan pada awal proses Pertumbuhan terbagi menjadi 4 fase: (a) Lag (b) Log (c) Stasioner (d) Kematian

FED BATCH Merupakan pengembangan system batch Terutama untuk produksi metabolit (e.g. penisilin) Substrat tertentu ditambahkan kembali saat proses berlangsung Beberapa senyawa dalam konsentrasi berlebih dapat menghambat proses sehingga perlu ditambahkan sedikit demi sedikit selama proses Indikator fluktuasi digambarkan oleh pH

CONTINOUS Merupakan system terbuka Substrat ditambahkan secara kontinyu, sementara jumlah equivalent substrat yang terkonversikan bersama biomasa mikroba juga dikeluarkan secara kontinyu Ada 2 tipe dasar fermentasi continuous (homogenously mixed system & plug flow system) Untuk produksi metabolit dan biomasa sel termasuk waste water treatment Sebagai media studi proses ekologi di alam Kekurangan skala aplikasi (waktu operasi panjang; kondisi steril sulit dipertahankan lama; komposisi substrat harus konstan; mutan balik dapat mengalahkan strain unggul)

TIPE 1 ------ Pertumbuhan ____ Substrat ……… Produk Kuantitas (Σ) Waktu (t)

TIPE 2 ------ Pertumbuhan ____ Substrat ……… Produk Kuantitas (Σ) Waktu (t)

TIPE 3 ------ Pertumbuhan ____ Substrat ……… Produk Kuantitas (Σ) Waktu (t)

TAHAPAN PROSES INDUSTRI Pengembangan isolat -----------------------(Pra Process) Kultur murni Aktivasi Inokulum (strater) ….....(Upstream Process) Pra Fermentor (skala bertahap) Fermentasi (skala industri) Panen Ekstraksi Pemurnian ……(Downstream Process) Formulasi dan Pengemasan Registrasi Pemasaran ……. (Commercialization)

Tahapan Proses Hulu Tahap 1 : Kultur Murni Tahap 2 : Aktivasi Tahap 3 : Inokulum (starter) Tahap 4 : Kultur Prafermentor (bertahap) Tahap 5 : Fermentasi skala produksi

Tahap I Kultur Murni Penyimpanan suhu rendah 2-6oC Penyimpanan beku (pendinginan gradual: 1oC/m) Lyofilisasi (freeze drying)+protective agent (e.g. sukrosa)

Tahap II Pertumbuhan (aktivasi) inokulum Waktu pertumbuhan Lyofilisasi 4-10 hari Kultur beku - bakteri 4-48 jam - actinomycetes 1-5 hari - fungi 1-7 hari Kultur refrigerated - bakteri 4-24 jam - actinomycetes 1-3 hari - fungi 1-5 hari

Tahap III Kultur Prafermentor Bakteri 0,1 – 3% Actinomycetes 5-10% Fungi 5-10% (suspensi spora 1-5.105/mL)

TAHAP IV FERMENTASI SKALA PRODUKSI Temperatur optimum (mesofilik, thermofilik) Aerasi (0,25-1,0 [v udara / v liquid / menit]) Tekanan 0,2 – 0,5 bar (mengurangi kontaminasi) Pengadukan (stirring)

AGITASI Volume (m3) Putaran (rpm) ----------------------------------------------- - 0,02 250-450 - 0,2 250-350 - 1-20 120-180 - 40-150 120-150 - 450 60-120

INOKULUM Ragi Starter Bibit Biang Spawn Kultur induk

TIPE INOKULUM Komposisi Tekstur Jenis Tunggal (murni) Campur Padat Cair Jenis Sel vegetatif Miselium Spora

PRODUKSI

BIOREAKTOR RAKSASA 500.000 L UNTUK PRODUKSI PROTEIN SEL TUNGGAL MYCOMEAT

This factory produce Eryngii and bunashimeji Hiroshima of Japan This factory produce Maitake and bunashimeji Shizuoka of Japan

SENYAWA METABOLIT SEKUNDER GAHARU

PRODUKSI NODUL

Mikorhiza

BIOPESTISIDA

SIMBA®

BIOREMEDIATION PRODUCT OIL SLUDGE BIOREMEDIATION AGENT

ANTI DIABETES CAPSULES

ANTI-CHOLESTEROL CAPSULES

PRODUKSI TUBUH BUAH GANODERMA SKALA INDUSTRI

PRODUK HILIR PENGEMBANGAN GANODERMA

KEJU

Yoghurt

MYCO-BURGER