bipros

BAB IPENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Sterilisasi dapat didefinisikan sebagai suatu usaha mengeliminasi semua kehidupan mikroba 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 PercobaanSetelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu:a. Menguasai teknik sterilisasi media dengan menggunakan panas pada proses batch.b. Memahami pengaruh temperature terhadap kematian mikroba.c. Menentukan nilai konstanta laju kematian mikroba (Kd), Decimal reduction time atau destruction value (D), dan konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi

BAB IITINJAUAN PUSTAKA

2.1 LANDASAN TEORISterilisasi 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 cairanCairan 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 oC dan tekanan tinggi (sekitar 15 psig).Durasinya bervariasi, namun umumnya diinginkan cairan dipertahankan pada 121 oC 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 bisadiset pada 134 oC (untuk medis).

Laboratory autoclaveUntuk 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.

Laboratory autoclave

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

b.Sterilisasi padatanPadatan yang umum disterilkan adalah glassware, biosafety cabinet, danbeberapa jenistabung dan kontainer. Pada glassware dan plastik tahan panas umumnya dilakukan denganautoclave mirip seperti sterilisasi cairan namun ditambahproses pengeringan.Biosafetycabinet 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 SterilisasiMeski 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: DesinfeksiDesinfeksi merupakan tindakan pengurangan sebagian besar mikroorganisme dari benda mati. Pada proses desinfeksi ini, tidak semua mikroba dapat dihilangkan. PasteurisasiPasteurisasi merupakan upaya untuk menghindari gangguan mikroba tanpa mematikan sporanya. Pasteurisasi dapat dilakukan dengan cara: Pemanasan pada suhu 62oC selama 30 menit, pemanasan 7174oC selama 20 detik, atau pemanasan 8587oC selama 5 detik. SterilisasiSterilisasi 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 halhal 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 fermentasie. Penjagaan kondisi aseptis selama fermentasi

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 bahanbahan lainnya sementara panas kering untuk sterilisasi alatalat. Faktorfaktor 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 airSterilisasi panas dapat dilakukan secara batch maupun continue. a. Sterilisasi BatchSterilisasi 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 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 ContinueSite 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 efisienAdapun 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 MikrobaProses 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). 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 (80-100C). 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 60C (Anonim, 2009).Escherichia coli atau biasa disingkat E. coli adalah salah satu jenis spesies utama bakterigram negatif.Bakteri ini umumnya hidup pada rentang 20-40C, optimum pada 37C. 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 m. 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 BatchJenis MikrobaKetahanan Relatif Terhadap Panas

Bakteri vegetative dan khamir1

Virus dan bakteriofage1-5

Spora kapang2-10

Spora bakteri3 x 106

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

Table 2.2 Pengaruh Suhu Dan Waktu Sterilisasi Terhadap Kematian SporaSuhu Sterilisasi (oC)Waktu yang Diperlukan untuk Mematikan Spora (menit)

11630

11818

12112

1258

1322

1380,8

Sumber : J.H (ed), 1988, Chemical Engineers Hand BookPengaruh 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 mikrobaT= waktu pemanasanKd= konstanta laju kematian mikrobaIntegrasi persamaan 2.1 menjadi :.(2.2)N0= jumlah mikroba sebelum pemanasan pada t = 0Nt= jumlah mikroba setelah pemanasan periode tLogaritma 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.

BAB IIIMETODOLOGI PERCOBAAN3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat-alat dan Bahan yang digunakan pada praktikum kinematika kematian mikroba dan sterilisasi secara batch adalah sebagai berikut:Sterilisasi BatchAlatBahan

Beker glass 1000 mL 2 buah Water bath Hot plate Tabung reaksi steril 15 buah Thermometer Mikroskop Kaca preparat + cover glass 5 buah Pembakar spiritus Pipet tetes 5 buah Biakan Saccharomyces cerevisiae dalam media cair sukrosa 15% sebanyak 500 ml Methyl Blue Alkohol Es untuk pendingin Aquades

3.2 Alat dan Bahan 3.2.1 Alat-alat dan Bahan yang digunakan pada praktikum kinematika kematian mikroba dan sterilisasi secara batch adalah sebagai berikut:Sterilisasi KontinuAlatBahan

Beker glass 1000 mL 2 buah Water bath Hot plate Tabung reaksi steril 12 buah Thermometer Mikroskop Kaca preparat + cover glass 5 buah Coil tembaga Pembakar spiritus Pompa peristaltic Selang Biakan Saccharomyces cerevisiae dalam media cair sukrosa 15% sebanyak 500 ml Methyl Blue Alkohol Es untuk pendingin Aquades

3.3. Skema kerja sterilisasi batch dan kontinu3.3.1 Sterilisasi Batch Sekema kerja sterilisasi secara batch adalah sebagai berikut:pipet biakan media cair ke dalam 13 buah tabung reaksi masing-masing 10 mL

Masing-masing di isi dengan sampel 10 mL kemudian diberi tanda untuk T0, t1, t2, t3, dan t4Teteskan sampel biakan pada 00C; 0 menitdalam kaca preparat, tambahkan methylen blue dan mikrokupamati jumlah sel hidup dan sel mati di bawah mikroskop.

Panaskan air 500 mLPanaskan 4 tabung dalam penangas air yangberisi biakan pada suhu 520Cdengan waktu 5 menit Masukan dalam gelas kimia berisi esTeteskan biakan pada preparasi di kaca preparat dengan methylin blue.Amati dengan menggunakan mikroskup dengan perbesaran 10x40. Hitung jumlah mikroba yang ada yang (hidup & mati) amati secara duplo dengan 2 ruang pandang berbeda.Catat hasil pengamatan dalam tabel untuk To,t1,t2 10 menit,t3 15 menit,t4 20 menit (ulangi pengamatan terhadap sampel yang lainnya) T2 570C dan T3 620C

3.4 Sekema kerja sterilisasi secara kontinu adalah sebagai berikut:3.4.1 Sterilisasi Kontinu3.4.2 Kalibrasi Laju Alir

3.4.3 Penentuan Volume pipa coil

3.4.4 Proses Sterilisasi Kontinyu

Atur skala pompa 60%, tampung 53 mL media aliran dalam gelas ukur 100 mL.

Ulangi untuk temperature yang sama dengan skala pompa yang berbeda yaitu; 70%, 80% dan 90%

pipet biakan media cair (GYEA) ke dalam tabung reaksiTeteskan sampel biakan dalam kaca preparat, tambahkan methylen blue dan amati jumlah sel hidup dan sel mati di bawah mikrokup secara duplo

Panaskan waterbath pada temperature400C

Setelah variasi skala pompa selesai, ulangi langkah selanjutnya dengan mengganti temperature waterbath pada suhu 600C dan 650C

Setelah itu, matikan pompa, tampung (buang) 53 mL media tersebut dalam gelas kimia 1 L

Nyalakan kembali pompa dan tampung 10 mL media dalam tabung reaksi steril,kemudian tabung dimasukkan dalam box berisi es sebagaipendingin

Teteskan biakan (10 mLdalam tabng reaksi) dalam kaca preparat, tambahkan methylen blue dan amati jumlah sel hidup dan sel mati di bawah mikrokup secara duplo

Kalibrasi skala pompa peristaltik

BAB IVHASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

A. Data pengamatan Sterilisasi Batch Temperature Sterilisasi (T1) = 52oCJumlah mikroba yang hidup sebelum proses pemanasan adalah sebanyak :N0= 1024.1. Tabel data jumlah mikroba yang hidup dan mikroba yang mati setelah pemanasan pada 52oC pada berbagai variasi waktu.Not (detik)Jumlah sel hidup (XH) (Nt)Jumlah sel mati (XM)Jumlah sel total(Xtot)In Nt/NoFraksi sel mati (Xm)Gambar

1.300101391409.8523 x 10-30.27857

2.6009841139-0.04000.29496

3.9009541136-0.071100.30147

4.12009144130-0.114110.33846

4.2. Grafik kinematika kematian mikroba pada pemanasan 52oC batch ( waktu Vs ln Nt/No)

Temperature Sterilisasi (T2) = 57oCJumlah mikroba yang hidup sebelum proses pemanasan adalah sebanyak :N0= 102

4.3. Tabel data jumlah mikroba yang hidup dan mikroba yang mati setelah pemanasan pada 57oC pada berbagai variasi waktu.

Not (detik)Jumlah sel hidup (XH) (Nt)Jumlah sel mati (XM)Jumlah sel total(Xtot)In Nt/NoFraksi sel mati (Xm)Keterangan

1.3008535120-0.182320.29166

2.600623193-0.497830.33333

3.900262046-1.36680.43478

4.120018826-1.73460.30769


Temperature Sterilisasi (T3) = 62oCJumlah mikroba yang hidup sebelum proses pemanasan adalah sebanyak :N0= 1024.5. Tabel data jumlah mikroba yang hidup dan mikroba yang mati setelah pemansan pada 62oC pada berbagai variasi waktu.

Not (detik)Jumlah sel hidup (XH) (Nt)Jumlah sel mati (XM)Jumlah sel total(Xtot)In Nt/NoFraksi sel mati (Xm)Gambar

1.300431457-0.863770.24561

2.60029332-1.25770.09375

3.90046248-0.796330.04166

4.120026430-1.36680.13333


B. Data Pengamatan Kontinyu

Temperature Sterilisasi (T1) = 40oCJumlah mikroba yang hidup sebelum proses pemanasan adalah sebanyak : N0= 87

NoSkala Pompa (%)Jumlah sel hidup (XH) (Nt)Jumlah sel mati (XM)Jumlah sel total(Xtot)In Nt/NoFraksi sel mati (Xm)Gambar

1.6025254-3.770.96296

2.7031215-3.370.8

3.8072229-2.520.75862

4.9017421-1.630.19048

4.7 Grafik kinematika kematian mikroba pada pemanasan 40oC kontinyu ( Waktu Tinggal Vs ln Nt/No)

Temperature Sterilisasi (T2) = 50oCJumlah mikroba yang hidup sebelum proses pemanasan adalah sebanyak : N0= 87NoSkala Pompa (%)Jumlah sel hidup (XH) (Nt)Jumlah sel mati (XM)Jumlah sel total(Xtot)In Nt/NoFraksi sel mati (Xm)Gambar

1.6012214-1.980.14286

2.7042630-3.080.86667

3.8014317-1.830.17647

4.9026632-1.20.1875

4.8 Grafik kinematika kematian mikroba pada pemanasan 50oC kontinyu( Waktu Tinggal Vs ln Nt/No)


NoSkala Pompa (%)Jumlah sel hidup (XH) (Nt)Jumlah sel mati (XM)Jumlah sel total(Xtot)In Nt/NoFraksi sel mati (Xm)Gambar

1.60145-4.4660.8

2.7022022-3.7730.9

3.806814-2.6740.57

4.9020525-1.470.2

4.9 Grafik kinematika kematian mikroba pada pemanasan 60oC kontinyu( Waktu Tinggal Vs ln Nt/No)

Rahma Ausina (131424022)Percobaan yang dilakukan adalah sterilisasi menggunakan panas dengan tingkatan batch dan kontinyu. Sterilisasi adalah suatu upaya untuk meminimalisir atau mengurangi tingkat kontaminasi barang yang disterilisasi dari mikroba mikroba yang hidup pada suatu lingkungan. Mikroba yang digunakan adalah Saccaromyces cerevisiae.Pada sterilisasi batch sterilisasi dilakukan dengan mencelupkan tabung yang sudah berisi biakan ke dalam waterbath. Dalam 3 kali run, waterbath diset dengan suhu sebesar 52, 57, dan 62C. Lalu dilakukan pengambilan sample dengan variasi waktu. Lalu, sample diuji langsung di bawah mikroskop. Dari percobaan dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi suhu sterilisasi, maka akan semakin banyak mikroba yang mati dan semakin lama waktu sterilisasi yang dilakukan, maka akan mempengaruhi jumlah mikroba pula. Hal ini dikarenakan mikroba tidak terlalu tahan suhu tinggi. Ada mikroba yang tahan terhadap suhu tinggi, yaitu 60C, akan tetapi itu bukan suhu optimal yang dapat memungkinkan mikroba tersebut untuk melakukan pertumbuhan, maka laju kematian akan lebih besar dari laju pertumbuhannya.Sedangkan pada sterilisasi kontinyu, di mana umpan berisi biakan harus selalu dimasukkan dengan menggunakan pompa, dilakukan variasi untuk skala pompa, yang berarti adalah variasi laju alir. Skala pompa yang digunakan adalah 60%, 70% , 80% , 90%, Semakin besar skala pompa, maka laju alir yang digunakan akan semakin cepat, sehingga hal itu tentunya akan mempengaruhi sterilisasi yang terjadi. Semakin cepat laju alir umpan, maka semakin sebentar waktu sterilisasi yang terjadi sehingga proses sterilisasi tidak terjadi secara optimal. Sehingga level kontaminan cenderung lebih tinggi pada pemberian laju alir yang cepat. Tapi, bukan hanya laju alir yang mempengaruhi tapi juga suhu waterbath. Walaupun laju alir cepat, tapi apabila suhu waterbath tinggi, maka ada kemungkinan hasil sterilisasi akan lebih optimal.Dari beberapa hasil sampel, ada beberapa data yang sifatnya naik turun mengenai jumlah mikroba yang hidup dan mati, hal ini dikarenakan pada saat sampel direndam dalam air dingin, saat menunggu di uji, ada kemungkinan bahwa mikroba itu sudah dapat berkembang biak kembali karena kondisi lingkungan yang memungkinkan untuk melakukan pertumbuhan.

Rahma Elyana Ajie (131424024)

Sterilisasi merupakan suatu cara untuk mengeliminasi semua kehidupan mikroba yang ada pada suatu bahan atau produk yang dikehendaki. Percobaan yang dilakukan adalah kinetika kematian mikroba dengan sterilisasi secara batch dan kontinu. Teknik sterilisasi yang dilakukan pertama dilakukan yaitu sterilisasi secara batch dengan melakukan proses pemanasan. Tujuannya dari proses ini adalah untuk mengetahui pengaruh suhu dan waktu sterilisasi. Pada teknik sterilisasi secara batch ini prosesnya relatif lebih sederhana. Namun proses pemanasan dan pendinginan pada sterilisasi batch berlangsung lambat, hingga mengakibatkan kematian mikroba (lethal temperature).

Pada sterilisasi batch yang dilakukan yaitu sampel berisi biakan dipanaskan pada temperature yang berbeda yaitu dengan suhu sebesar 52, 57, dan 62C. dan pada rentang waktu yang berbada pula yaitu 5 menit, 10 menit, 15 menit, 20 menit. Sebelum melakukan perhitungan jumlah mikroba setelah pemanasan dan pendinginan terlebih dahulu dilakukan perhitungan jumlah mikroba awal sebelum pemanasan Setelah proses pemanasan dan pendinginan, jumlah sel dihitung dengan menggunakan mikroskop dengan bantuan methylen blue sebagai penunjuk sel yang hidup dan sel yang mati. Sel hidup warna didalam sel tetap bening tidak berubah menjadi warna biru, sedangkan sel yang sudah mati dinding selnya rusak sehingga dapat menyerap warna dari methylen blue sehingga sel berubah menjadi warna biru. Semua proses yang dilakukan harus dengan cara aseptis agar sampai tidak terkontaminasi. Berdasarkan percobaan dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi suhu sterilisasi, maka semakin banyak mikroba yang mati dan semakin lama waktu sterilisasi yang dilakukan, maka akan mempengaruhi jumlah mikroba pula.

Teknik sterilisasi kedua adalah teknik sterilisasi secara kontinu. Sebelum menggunakan alat sterilisasi ini, alat (pompa) yang digunakan harus dikalibrasi terlebih dahulu. Data laju alir yang diperoleh pada saat kalibrasi skala pompa adalah sebagai berikut : % Q kalibrasi Q (laju alir) m/s 60% = 0.1833 mL/s; 70% = 0.2167 mL/s; 80% = 0.2167 mL/s 90 % = 0,3 mL/s. Untuk menghitung laju alir sampel, terlebih dahulu dihitung volume pipa.volume pipa yang diperoleh adalah 27 x 10-3 dm3. Semakin besar skala pompa, maka laju alir yang digunakan akan semakin cepat, sehingga hal itu tentunya akan mempengaruhi sterilisasi yang terjadi. Semakin cepat laju alir umpan, maka semakin kecil waktu sterilisasi yang terjadi sehingga proses sterilisasi tidak terjadi secara optimal.Maka hasil peroleh yang didapatkan pun kurang memuaskan. Dari beberapa hasil sampel, ada beberapa data yang sifatnya naik turun mengenai jumlah mikroba yang hidup dan mati,hal ini terjadi akibat kemungkinan bertumbuhnya kembali mikroba akibat terlalu lamanya proses pendinginan.Selain itu, kemungkinan adanya perlakuan tidak aseptis yang menyebabkan terkontaminasinya dengan mikroba diudara ,kemungkinan terdapat pengotor pada mikroskop yang digunakan, dan ketidaktelitian saat menghitung jumlah sel.

.

Rita Inayah (131424025)Pada percobaan ini dilakukan teknik sterilisasi dengan untuk menentukan kinetika kematian mikroba. Dari sterilisasi ini kita dapat menentukan kinetika kematian mikroba dengan menghitung jumlah mikroba yang mati dan yang hidup. Terdapat dua metoda untuk menentukan kinetika kematian mikroba yaitu batch dan kontinu. Mikroba yang digunakan adalah Saccharomyces cerevisiae. Teknik Sterilisasi secara BatchSterilisasi batch dilakukan sterilisasi media pada temperature dan waktu tertentu. Temperature yang digunakan yaitu pada 52, 57, dan 62C dan waktu yang digunakan pada setiap suhu adalah 5 menit (300 detik), 10 menit (600 detik), 15 menit (900 detik), 20 menit(1200 detik). Pada saat mencapai suhu dan waktu yang diinginkan, media dimasukkan kedalam es yang betujuan menghentikan proses sterilisasi tersebut. Setelah proses sterilisasi dilakukan perhitungan jumlah mikroba yang mati dan yang hidup dengan cara mengambil 1 tetes media yang telah steril lalu ditambah 1 tetes methylin blue sebagai indicator yang membedakan mikroba yang mati dan yang hidup. Sel yang sudah mati akan berwarna biru karena methyl blue akan masuk kedalam sel sedangkan sel yang masih hidup tidak berwarna karena methyl blue tidak dapat masuk kedalam sel. Dengan menghitung jumlah sel yang mati dan yang hidup maka dapat ditentukan jumlah sel total sebelum sterilisasi (No) dan jumbal sel setelah sterilisasi (Nt). Dari data yang diperoleh dibuat kurva antara ln (Nt/No) terhadap waktu (t) untuk menentukan nilai konstanta kematian mikroba (Kd) dari setiap variasi suhu. Dari nilai Kd yang diperoleh dapat ditentukan juga nilai decimal reduction time (D). Nilai D adalah waktu yang dibutuhkan dalam detik pada suhu tertentu untuk mengurangi jumlah sel vegetative atau spora sehingga mikroba yang bertahan berkurang menjadi 1/10. Dari nilai Kd juga dapat diperoleh nilai dari Ed (Konstanta Arhenius) dengan membuat kurva antara ln Kd terhadap 1/T.

T= 52oC nilai Kd yang diperoleh adalah 0,086 dan nilai D yang diperoleh 26,77 T= 57oC nilai Kd yang diperoleh adalah 1,15 dan nilai D yang diperoleh 2,002 T= 62oC nilai Kd yang diperoleh adalah 0,22 dan nilai D yang diperoleh 10,466.

Hal ini membuktikan bahwa percobaan dapat disimpulkan semakin tinggi suhu sterilisasi, dan semakin lama waktu yang digunakan maka semakin banyak mikroba yang mati. Ini menunjukan bahwa suhunya terlalu tinggi, maka laju kematian akan lebih besar dari laju pertumbuhan.Nilai Ed adalah 0.188 kJ sedangkan dari Kurva ln (Nt/No) terhadap waktu diperoleh nilai kd (konstanta kematian mikroba) adalah slope dari kurva tersebut. Seharusnya konstanta kematian mikroba (kd) berbanding lurus dengan Desimal reduction time (D) tetapi berbanding terbalik dengan temperature sterilisasi, namun data yang kami peroleh menunjukkan bahwa kd dan D yang diperoleh tidak stabil , hal ini dapat dikarenakan beberapa factor seperti :1. Ukuran mikroba yang relative sangat kecil sehingga mempersulit penghitungan di bawah pengamatan dengan mikroskop.2. Kurang konstannya temperature pemanasan.3. Mikroba yang akan diuji terkontaminasi.

Teknik Sterilisasi secara kontinuTeknik sterilisasi ini dilakukan dengan mengalirkan media ke dalam water bath yang berisi coil dengan variasi laju alir dan temperature proses. di mana umpan berisi biakan harus selalu dimasukkan dengan menggunakan pompa, dilakukan variasi untuk skala pompa, yang berarti adalah variasi laju alir. Skala pompa yang digunakan adalah 60%, 70% , 80% , 90%, Semakin besar skala pompa, maka laju alir yang digunakan akan semakin cepat, sehingga hal itu tentunya akan mempengaruhi sterilisasi yang terjadi. Waktu tinggal ini diperlukan untuk mendapatkan nilai konstanta kematian mikroba (Kd) jika diplotkan dengan Ln Nt/No, dimana Nt merupakan jumlah mikroba sebelum disterilisasi dan No merupakan jumlah mikroba setelah disterilisasi. Untuk mendapatkan nilai Nt/No maka media mengalami pemanasan 400C, 500C dan 600C. volume pipa yang diperoleh adalah 27 x 10-3 dm3.Setelah mengalami pemanasan, media tersebut dimasukan ke dalam es sebagai pendingin untuk menghentikan proses sterilisasinya. kemudian dilakukan pengamatan menggunakan mikroskop, untuk membedakan antara sel hidup dan mati supaya terhitung jumlahnya maka media tersebut diteteskan methylen blue. Karena dinding sel yang mati telah rusak maka methylen blue ini akan masuk ke dalam tubuh sel yang telah mati sehingga sel yang mati akan berwarna biru/hitam sedangkan sel yang hidup tidak berwarna. Data percobaan menunjukan bahwa semakin tinggi temperatur dan semakin lama waktu tinggal media maka semakin sedikit jumlah sel yang hidup.

T (temperatur) oC1/TKdln KdD

400.0253.741.320.615

500.0201.860.621.237

600.0175.191.650.443

Setelah mendapatkan nilai Kd (konstanta kematian mikroba) maka akan didapat nilai Ed dengan cara memplotkan Ln Kd dengan 1/T. Dari percobaan diperoleh nilai Ed = 0.25 kJ, nilai tersebut menunjukan energi yang dilepaskan karena kematian mikroba. Dari data pengamatan yang diperoleh menujukkan nilai Nt, No, kd, dan D yang berubah-ubah atau fluktuatif. Seharusnya semakin tinggi temperature dan semakin lama/ kecil laju alir maka akan semakin banyak sel yang mati. Sedangkan untuk kd dan D akan berbanding terbalik terhadap temperature. Ketidakpastian data yang diperoleh dapat disebabkan karena beberapa factor seperti :1. Ukuran mikroba yang relative sangat kecil sehingga mempersulit penghitungan di bawah pengamatan dengan mikroskop.2. Kurang konstannya temperature pemanasan.

BAB VKESIMPULAN DAN SARAN

Sterilisasi BatchSuhu (oC)Konstanta Laju Kematian (kd)D1/Tln kd

520.08626.770.019-2.45

571.152.0020.0180.139

620.2210.4660.016-1.514

Sterilisasi KontinuT (Suhu) oC1/TKonstanta laju kematian (Kd)ln KdD

400.0253.741.320.615

500.0201.860.621.237

600.0175.191.650.443

DAFTAR PUSTAKA

Bailey, James E dan David F Ollis. 1986 .Biochemical Engineering Fundamentals.2nd . Singapore :Mc-graw-Hill Book Co.Britain: A Wheaton & Co.Ltd.Exeter.Mikroba. Teknik Kimia. Politeknik Negeri BandungTIM, Jobsheet Praktikum Bioproses, Politeknik Negeri Bandung, 2012.

LAMPIRAN

A. Perhitungan Sterilisasi Batch

Temperature Sterilisasi (T1) = 52oCJumlah mikroba yang hidup sebelum proses pemanasan adalah sebanyak :N0= 102Penentuan K ( T= 52oC)y = -0.086 ln(x) + 0.5031berdasarkan persamaan Kd = -(-0.086)Kd = 8.6 x 10-2


Penentuan K ( T= 57oC)y = -1.15ln(x) + 6.5276berdasarkan persamaan Kd = -(-1.15)Kd = 1.15


Penentuan K ( T= 62oC)y = -0.219ln(x) + 0.3508berdasarkan persamaan Kd = -(-0.219)Kd = 2.2 x 10-1 Menghitung nilai Desimal Reduction Time (D)D = ln 10/ kdSehingga diperolehNOSuhu (oC)Konstanta Laju Kematian (kd)D1/Tln kd

1.520.08626.770.019-2.45

2.571.152.0020.0180.139

3.620.2210.4660.016-1.514

5.0 Grafik 1/Tterhadap Ln Kd Percobaan Sterilisasi Batch

Perhitungan Ed :y = -2.291ln(x) - 10.527

berdasarkan persamaan:

Maka = -2.291x R

-Ed = -2.291 x 0.082

Ed = 0.188 kJ

B. Data Pengamatan Kontinyu Spesifikasi pipa spiral

Banyaknya lilitan: 22 lilitan D luar:3,6 mm = 3,6 x 10-2 dmD dalam:2,3 mm =2,3 x 10-2 dmT antena 1: 108-42,7 mm (pipa yang terendam) = 66mmT antena 2: 111-42,7 mm(pipa yang terendam) = 68,3 mmVolume pipa: 27 mL = 27 x 10-3 dm3

Tabel kalibrasi laju alirNo Skala Pompa (%)Volume (mL)Waktu (detik)

1601160

2701360

38017.560

4901860

39

Perhitungan Q (saat kalibrasi) 60% V = 11 mLQ =Q =Q = 0.1833 mL/s

70% V = 13 mLQ =Q =Q = 0.2167 mL/s

80% V = 17.5 mLQ =Q =Q = 0.2917 mL/s

90% V = 18 mLQ =Q =Q = 0,3 mL/s

Perhitungan waktu tinggal ()

1 = = = 141.85 s2 = = = 120,0 s3 = = = 89.13s4 = = = 86,87 s

Perhitungan Desimal Reduction Time Destruction Value

DT1 = = 26.77DT1 = = 2.00DT1 = = 10

42


Penentuan K ( T= 40oC)y = -3.74ln(x) + 14.65 berdasarkan persamaan Kd = -(-3.74)Kd = 3.74

Temperature Sterilisasi (T2) = 50oCJumlah mikroba yang hidup sebelum proses pemanasan adalah sebanyak : N0= 87Penentuan K ( T= 40oC)y = -1.86ln(x) + 6.690 berdasarkan persamaan Kd = -(-1.86)Kd = 1.86


Penentuan K ( T= 40oC)y = -5.19ln(x) + 21.17 berdasarkan persamaan Kd = -(-5.19)Kd = 5.19

T (temperatur) oC1/TKdln KdD

400.0253.741.320.615

500.0201.860.621.237

600.0175.191.650.443

Perhitungan Ed :y = -3.02ln(x) - 11.02berdasarkan persamaan:

Maka = -3.02 x R-Ed = -3.02x 0.082Ed = 0.25 kJ

Perhitungan Desimal Reduction Time Destruction Value

DT1 = = 0.62DT1 = = 1.24DT1 = = 0.44

bipros

Documents

Transcript of bipros