Rekayasa Bioproses dan Fermentasi

BAB I

PENDAHULUAN

A.      LATAR BELAKANG

Fermentasi timbul sebagai hasil metabolisme mikroorganisme yang menumbuhkan sumber energi. Energi diperoleh dari metabolisme dari bahan pangan yang mengandung glukosa dimana organisme berada didalamnya. Dengan adanya oksigen, beberapa mikroorganisme mencerna glukosa dan menghasilkan air, karbondioksidam dan sejumlah besar energi (ATP) yang digunakan.

B.      RUMUSAN MASALAH

1.       Menyebutkan produk-produk fermentasi bidang pangan.

2.       Menyebutkan produk-produk fermentasi non pangan.

3.       Menyebutkan mikroorganisme yang berperan dalam proses fermentasi.

4.       Menjelaskan secara diagram pembuatan etanol.

5.       Menjelaskan proses pembuatan yogurt.

6.       Menjelaskan proses pembuatan gas bio.

7.       Menjelaskan proses pembuatan nata de coco.

8.       Menjelaskan proses pembuatan asam asetat.

9.       Menjelaskan proses pembuatan gum xanthan.

BAB II

PEMBAHASAN

A.      Faktor – faktor ang harus diperhatikan pada proses hilir (purifikasi) produk fermentasi adalah:

1.       Sensivitas produk : temperature, pH, oksidasi, waktu, sifat reologi, sifat campuran yang kompleks.

2.       Sifat produk yang membahayakan (beracun).

3.       Sifat kaldu (broth) : tidak stabil, viskositas tinggi, atau sifat reologi yang kompleks.

4.       Konsentrasi produk yang terlalu sedikit : harus hati – hati.

Sedangkan metode yang biasanya digunakan pada proses hilir adalah : filtrasi, presitifasi, ekstaksi, sentrifugasi, kromatografi, koagulasi dan flokulasi.

B.      ETANOL

Etanol adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tidak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari.

Etanol merupakan produk fementasi yang dapat dibuat dari subtrat yang mengandung karbohidrat (gula, pati, selulosa). Mikroba yang digunakan dalam pembuatan alkohol adalahsacharomices cerevisiae.

Klasifikasi dari sacharomices cerevisiae adalah sebagai berikut :

Ø  Devisi          : eumychopita

Ø  Kelas            : ascomycetes

Ø  Ordo            : sacharomycetacetales

Ø  Famili          : sacharomycetacetaceae

Ø  Genus          : sacharomycetaces

Ø  Species        : sacharomycetaces cerevisiae

  

Gambar: sacharomycetaces cerevisiae

Fermentasi alkohol dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya :

a.       Spesies sel khamir

Sel khamir biasanya digunakan dalam fermentasi alkohol adalah galur-galur dari spesiessacharomycetaces cerevisiae.

b.       Jumlah sel khamir

Jumlah starter optimum pada fermentasi alkohol adalah 2-5%.

c.       Konsentrasi gula

Sebelum digunakan sebagai bahan baku untuk memproduksi cuka sari buah yang diekstrak dari buah-buhan perlu dipekatkan terlebih dahulu atau di tambahkan gula(glukosa) sampai kandungan gulanya mencapai 10-25 %(b/v)

d.       Suhu

Yeast aktif pada kisaran 0-50⁰C, sedangkan suhu optimum pertumbuhan dan aktifitas selnya adalah 28-35⁰C.

e.       Derajat keasaman(pH)

Yeast dapat tumbuh pada kisaran pH 4-4,5

f.        Oksigen

Oksigen yang diperlukan yaitu sedikit 0,05-0,10 mmHg tekanan oksigen selama proses fermentasi berlangsung.

Proses-proses pembuatan etanol :

a.       Reproduksi etanol dari tetes(molase)

Tetes merupakan hasil samoingan proses gula. Dalam pembuatan etanol, mula-mula tetes diencerkan dengan air sehingga konsentrasi gulanya menjadi 14-18%. Jika konsentrasi gula terlalu tinggi akan berakibat buruk pada khamir yang digunakan atau alkohol akan yang dihasilkan akan menghambat aktivitas khamir. Akibat lainnya, waktu fermentasi menjadi lebih lama dan sebagian tidak terkonversi dan proses fermentasi menjadi tidak ekonomis.

b.       Pembuatan etanol dari onggok

Onggok dikeringkan pada suhu 55⁰C selama 24 jam. Setelah kering, onggok digiling menjadi ukuran ±30 mesh. Dalam pembuatan larutan suspensi tepung onggok dicampur dengan larutan HCL 0,2 N dengan perbandingan 1:20(gr/ml). Hidrolisa dilakukan dalam autoclave pada suhu 121⁰Cteakanan 1 kg/cm³ selam 3 jam. Selanjutnya pengturan pH menjadi 4, 8 dengan menggunakan Ca(OH)₂. Untuk meningkatkan nutrisinya, dtambahkan pupuk NPK sebanyaki 0,08 gram dan ZA 0,3 gram. Pasteurisasi pada suhu 80⁰C selam 5 menit. Setelah suhu turun menjadi ±30⁰C dilakukan inakulasi dengan starter sebanyak 10% volume subtrat.

C.       GAS BIO

Gas bio merupakan salah satu alternatuf yang mampu memenuhi kebutuhan bahan bakar atau energi sehingga menghemat pemakaian bahan bakar minyak.

1.       Bahan baku

Bahan utama gas bio adalah metan. Contohnya residu organik yang potensial.

2.       Teknologi proses

Teknologi biogas cukup msederhana dengan menggunakan prinsip proses fermentasi anaerobik.

Mikroorganisme yang digunakan :

1.       Bacillus perfrijius

2.       Metanobacter omeliaski

 

Skema pembuatan bio gas

D.      KOMPOS

Pengomposan merupakan upaya pengolahan limbah padat yang sekaligus memanfaatkan bahan-bahan organik secara terkontrol menjadi bahan-bahan anorganikdengan menggunakan aktivitas mikroorganisme. Pembuatan kompos dapat dilakukan dengan atau tanpa aerasi yang dikenal dengan kompos aerobik dan anaerobik. Optimum nilai perbandingan C/N yang dilakukan adalah 25-40. Adapun nilai pH yang digunakan adalah sekitar 6,0-7,0 dengan kelembaban antara 30-100%. Kelembaban dibawah 40% mengakibatkan proses menjadi lebih lambat. Agar prose berjalan baik dilakukan pada kisaran suhu 35-85⁰C. Bahan-bahan yang dapat dijadikan kompos adalah limbah padat hasil pertanian atau sampah organik, kotoran sapi(sebagai starter), kapur, urea(sumber N), dan air. Kompos diperkirakan matang pada hari ke 20, dengan indikasi warna yang coklat kehitaman dan nilai perbandingan C/N sekitar 10-15.

Mikroorganisme yang berperan dalam prosesan ini :

1.       Bakteri fotosintetik

2.       Bakteri asam laktat

3.       Ragi

4.       Actinomycetes

5.       Jamur fermentasi

E.      NATA DE COCO

Natade coco adalah hidangan penutup yang terlihat seperti jelly, berwarna putih hingga bening dan bertekstur kenyal. Bibit nata aadalh bakteri yang akan dapat membentuk serat nata jika ditumbuhkan dalam air kelapa yang diperkaya dengan karbon dan nitrogen melalui proses yang terkontrol. Dalam kondisi demikian, bakteri tersebut akan menghasilkan enzim yang dapat menyusun zat gula menjadi ribun rantai serat atau selilosa. Dari jutaan renik yang tumbuh pada air kelapa tersebut, akan dihasilkan jutaan lembar batang-batang selulosa yang akhirnya nampak padat berwarna putih hingga transparan, yang disebut sebagai nata.

Acetobacher xylinum dapat tumbuh pada pH 3,5-7,5 namun akan tumbuh optimal bila pHnya 4,3 seadangkan suhu ideal bagi pertumbuhan bakteri acetobacter xylinum pada suhu 28-31⁰C. Bakteri in sangat memerlukan oksigen.

  

 

              Gambar : acetobacter xylinum

                               

Faktor-faktor yang mempengaruhi pembentukan nata de coco :

1.       Varietas kelapa

Air kelapa yang baik digunakan air kelapa gajah karena menggunakan air kelapa ini akan menghasilkan nata de coco yang lebih tebal bila dibandingkan dengan menggunakan air kelapa dari varietas kelapa hibrida.

2.       Temperatur

Temperatur yang digunakan adalah 28-31⁰C

3.       Derajat keasaman pH

Acetobactermenyukai pH yang optimum adalah 4,5-5.

4.       Gula sebagai sumber karbon

5.       Sumber nitrogen

Nitrogen ini juga  merupakan sumber nutrisi untuk pertumbuhan dari bakteri, konsentrasi yang biasa digunakan adalah 0,3-0,7%

Proses pembuatan nata de coco :

Air kelapa disaring agar bebas dari kotoran, kemudian air kelap tersebut dipanaskan, selama pemanasan tambahkan gula 7,5% pupuk ZA. Kemudian masukkan ke dalam gelas kimia yang steril, lalu tambahkan starter dan asam asetat. Setelah semua dicampurkan, air kelapa diinokulasi selam 14 hari sampai terbentuk nata berwarna putih.

Proses hilir yang dilakukan. Setelah terbentuk nata, lembaran nata direndam air bersih selama 48 jam untuk menghilangkan keasaman air digan ti secara berkala, setelah hilang dapat direbus dan direndam dalam air gula untuk mendapatkan rasa manis.

F.       YOGURT

Yogurt adalah produk olahan susu secara fermantasi pada kondisi proses tertentu dengan bantuan bakteri penghasil assam laktat. Pada prinsipnya pembuatan yogurt kedelai ini dengan cara inokulasi susu kedelai dengn starter lactobacillus casei dan dinkubasi pada suhu 38⁰C didalam alt inkubator selama 4 jam. Bkteri ini dapat menghasilkan asam laktat selama proses fermentasi terhadap susu kedelai.

Starter yogurt

Starter atau bibit adalah sejumlah awal bakteri yoguryt yang ditambahkan kedalam susu agar berkembang biak. Starter diinkubasi didalam inkubator selama 7 jam dengan suhu 38⁰C.

  

                              Gambar : lactobacillus casei

G.      ASAM ASETAT (VINEGAR)

Asam organik yang paling penting adalah asam asetat. Pada masa lalu, oksidasi mikroba etanol merupakan sumber utama asam asetat, kecuali produksi cuka venegar.

Proses yang dikembangkan untuk industri asam asetat yaitu fermentasi anaerobik limbah lignoselulosik(zeikus,1980). Pada proses ini digunakan biakan campuran bakteri aerobik, clostridium thermocellum dan clostridium thermoceticum atau biakan lainnya yang diperoleh dari lumpur pembuangan. Bioreaktor yang digunakn berupa tangki tertutup. proses pengadukan dilakukan secara mekanik kerena pada saat tidak ada pembentukan metana, prasarana untuk pertukaran gas tidak ada. Proses berlansungnya secara sinambung dan pendaur ulangan biomasa dapat meningkatkan bio konversi.

                 Gambar : clostridium thermocellum

H.      GUM XANTHAN

Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan gum secara mikrobal terdiri dari D-glukosa, sukrosa dan beberapa bentuk karbohidrat yang dapat digunakan sebagai subtrat tergantung dari hasil yang diinginkan.

Konvaks dan king di dalam graham (1977) melaporkan bahwa 4 spesies xanthomonas yang dapat digunakan yang dapat digunakan untuk memproduksi gum xanthan secara evisien adalah x. Comperitis, x. Malvacearum, x. Caroae.

xanthomonas comperitis adalah bakteri yan terdapat secara alami, semula di isolasi dari tanaman kubis dan telah lama diketahui derta dapat menghasilkan kekentalan atau koloni yang bergetah.

Proses pembuatan Gum xanthan

Kondisi optimal proses gum memerukan aerasi tinggi dan susu konstan. Oleh karena ituhasil fermentasi dengan cara tersebut lebih jauh banyak dibandingkan produksi secara alami pada tanaman kubis.

Media yang sama terdiri dari karbohidrat dan beberapa nutrien lain. Penurunan pH selama fermentasi teradi karena pembentukan asam organik sebagai produk tambahan dan sebagai tambahan dan sebagai bagian dari poli sakarida.

BAB III

KESIMPULAN

Kesimpulan yang dapat di ambil dari pembelajaran ini adalah sebagai berikut:

Etanol merupakan produk fementasi yang dapat dibuat dari subtrat yang mengandung karbohidrat (gula, pati, selulosa). Mikroba yang digunakan dalam pembuatan alkohol adalah sacharomices cerevisiae.

Gas bio merupakan salah satu alternatuf yang mampu memenuhi kebutuhan bahan bakar atau energi sehingga menghemat pemakaian bahan bakar minyak. Mikroorganisme yang digunakan Bacillus perfrijius danMetanobacter omeliaski.

Pengomposan merupakan upaya pengolahan limbah padat yang sekaligus memanfaatkan bahan-bahan organik secara terkontrol menjadi bahan-bahan anorganikdengan menggunakan aktivitas mikroorganisme. Mikrooganisme yang di gunakan adalah Bakteri fotosintetik.

Natade coco adalah hidangan penutup yang terlihat seperti jelly, berwarna putih hingga bening dan bertekstur kenyal. Mikrooganisme yang di gunakan adalah Acetobacher xylinum.

Yogurt adalah produk olahan susu secara fermantasi pada kondisi proses tertentu dengan bantuan bakteri penghasil assam laktat. Mikrooganisme yang di gunakan adalah lactobacillus casei.

Asam asetat yang paling penting adalah asam asetat. Pada masa lalu, oksidasi mikroba etanol merupakan sumber utama asam asetat. Mikrooganisme yang di gunakan adalah clostridium thermocellum.

Gum xanthan berperan sebagai pengental, penstabil dan bahan pembantu pengolahan. Mikrooganisme yang di gunakan adalah xanthomonas comperitis.