laporan kinetika kematin batch and continu fix

Kinetika Kematian Mikroba dan Teknik Sterilisasi Media Secara

Batch dan Kontinyu

LAPORAN PRAKTIKUM DASAR BIOPROSES

Disusun Oleh:

Kelompok I

Abdul Hafid Ismail 111411031

Agi Iqbal Velayas 111411032

Anik Munawaroh 111411034

Asyfa Nurul Hidayat 111411035

Tanggal Penyerahan Laporan : 11 Oktober 2012

Dosen Pembimbing :Ir. Rintis Manfaati, S.T, M.T

D3 TEKNIK KIMIA

POLITEKNIK NEGERI BANDUNG

2012

BAB I

PENDAHULUAN

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 Percobaan

Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu:

a. Menguasai teknik sterilisasi media dengan menggunakan panas pada proses batch

dan continous.

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

batch.

BAB II

LANDASAN TEORI

2.1 Sterilisasi

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 cairan

Cairan 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 bisa diset pada 134 oC (untuk medis).

Untuk 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.

Sterilisasi medium di industri bioproses. Sumber: Doran, M.P (1995), Bioprocess

Engineering Principles, chapter 13, Academic Press

Cairan 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 padatan

Padatan yang umum disterilkan adalah glassware, biosafety cabinet, dan beberapa

jenis tabung dan kontainer. Pada glassware dan plastik tahan panas umumnya dilakukan

dengan autoclave mirip seperti sterilisasi cairan namun ditambah proses

pengeringan. Biosafety cabinet 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 Sterilisasi

Meski 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:

Desinfeksi

Desinfeksi merupakan tindakan pengurangan sebagian besar mikroorganisme dari

benda mati. Pada proses desinfeksi ini, tidak semua mikroba dapat dihilangkan.

Pasteurisasi

Pasteurisasi merupakan upaya untuk menghindari gangguan mikroba tanpa

mematikan sporanya. Pasteurisasi dapat dilakukan dengan cara: Pemanasan pada suhu

62oC selama 30 menit, pemanasan 71–74oC selama 20 detik, atau pemanasan 85–87oC

selama 5 detik.

Sterilisasi

Sterilisasi 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 hal–hal 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 fermentasi

e. 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 bahan–bahan lainnya

sementara panas kering untuk sterilisasi alat–alat. Faktor–faktor 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 air

Sterilisasi panas dapat dilakukan secara batch maupun continue.

a. Sterilisasi Batch

Sterilisasi 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 Continue

Site 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 efisien

Adapun 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 Mikroba

Proses 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 (80-100°C).

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 60ºC (Anonim, 2009).

Escherichia coli atau biasa disingkat E. coli adalah salah satu jenis spesies utama

bakteri gram negatif. Bakteri ini umumnya hidup pada rentang 20-40°C, optimum pada 37°C.

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 µm. 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 Batch

Jenis Mikroba Ketahanan Relatif Terhadap Panas

Bakteri vegetative dan khamir 1

Virus dan bakteriofage 1-5

Spora kapang 2-10

Spora bakteri 3 x 106

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

Table 2.2 Pengaruh Suhu Dan Waktu Sterilisasi Terhadap Kematian Spora

Suhu Sterilisasi (oC)Waktu yang Diperlukan untuk Mematikan

Spora (menit)

116 30

118 18

121 12

125 8

132 2

138 0,8

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

Pengaruh 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 : −dN

dt=kd N …….(2.1)

N = jumlah mikroba

T = waktu pemanasan

Kd = konstanta laju kematian mikroba

Integrasi persamaan 2.1 menjadi :NtN 0

=e−kt…….(2.2)

N0 = jumlah mikroba sebelum pemanasan pada t = 0

Nt = jumlah mikroba setelah pemanasan periode t

Logaritma normal persamaan 2.2 memberikan korelasi linear terhadap waktu,

lnNtN0

=−k d t …….(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 :

NtN 0

=e−kD…….(2.4)

D= ln10k

…….(2.5)

Nilai konstanta laju kematian mikroba (kd) bergantung pada temperatur, mengikuti

persamaan Arhenius:

kd=kd 0e−Ed

RT …….(2.6)

ln k d=ln kd 0−EdRT

1T

…….(2.7)

Apabila nilai ln kd dialurkan terhadap 1/T maka akan diperoleh sebuah garis lurus

gradient – Ed/R.

BAB III

PERCOBAAN

3.1 Alat dan Bahan

ALAT

Beker glass 1000 mL 2 buah

Water bath

Hot plate

Tabung reaksi steril 20 buah

Thermometer

Mikroskup

Counting chamber

Kaca preparat + cover glass 5 buah

Coil tembaga

Pembakar spiritus

Pompa peristaltic

Pipet tetes 5 buah

Pipet ukur 10 mL steril 5 buah

Pipet ukur 1 mL steril 10 buah.

BAHAN

Biakan Saccharomyces cerevisiae

dalam media cair sebanyak 300 mL

untuk sterilisasi batch, dan 1000 mL

untuk sterilisasi continous

Fermipan

Methyl Blue

Alkohol

Es untuk pendingin

Masing-masing di isi dengan sampel 10 mL kemudian diberi tanda untuk T0, t1, t2, t3, dan

t4

Panaskan air sebanyak 500 mL

Panaskan tabung dalam penangas air dengan waktu yang telah ditentukan dan pengaturan suhu pada temperature 0C

Masukan dalam gela kimia berisi es

Di preparasi di kaca preparat

Amati dengan menggunakan mikroskup dengan perbesaran 10x40. Hitung jumlah mikroba yg ada yang (hidup & mati) amati secara duplo dengan 2 ruang pandang berbeda.

Catat hasil pengamatan dalam tabel untuk To,t1,t2,t3,t4( ulangi pengamatan terhadap sampel yang lainnya)

3.2 Diagram Kerja

A. Sterilisasi Batch

susun rangkaian alat untuk sterilisasi continuos

Kalibrasi skala pompa peristaltik terhadap nilai laju alir media

Atur skala pompa

Nyalakan pompa peristaltik

Tampung cairan dalam gelas ukur dan amati waktu serta volume

Gunakan jangka sorong untuk menentukan diameter

Ukur panjang coil yang terendam

Hitung volume coil

Panaskan waterbath pada temperatur T1

Atur laju alir pada q1 dan tampung kedalam tabung

Amati jumlah sel hidup dan sel mati yang keluar

Ulangi untuk proses sterilisasi pada temperatur T2 dan T3

B. Sterilisasi Continuous

kalibrasi laju alir

Penentuan panjang pipa coil

Prosedur sterilisasi kontinu

BAB IV

DATA PENGAMATAN DAN PENGOLAHAN DATA

4.1 Data Pengamatan


Tabel Jumlah Sel Hidup dan Sel Mati Pada Sterilisasi Batch

Temperatur : 40°C

No t-detik jumlah sel hidup (Nt) jumlah sel mati jumlah sel total (No)1 24 175 52 2272 48 125 107 2323 72 1 28 294 96 59 110 1695 120 27 67 94

Temperatur : 50°C


Temperatur : 60°C


4.2 Pengolahan Data


Perhitungan ln NtNo

untuk variasi suhu berbeda

T3 = 40 oC

t1 = 24 detik --- > Ln NtNo

= Ln 175227

= - 0,2602


= Ln 125232

= - 0,6184


= Ln 1

29= - 3,3673


= Ln 59

169= - 1,0523


= Ln 2794

= - 1,2474

T3 = 50 oC


= Ln 56159

= - 1,0435


= Ln 1271

= - 1,7777


= Ln 44

158 = - 1,2784


= Ln 1

56 = -4,0253


= Ln 5

126 = -3,2268

T3 = 60 oC


= Ln 147216

= - 0,3848


= Ln 182239

= - 0,2724


= Ln 41

187 = - 1,5175


= Ln 130282

= - 0,7744


= Ln 75

167 = -3,2268

Keterangan : Nt = rata-rata hidup

No= rata-rata hidup + rata-rata mati

Grafik Ln NtNo

terhadap t (waktu) untuk variasi suhu berbeda

T1 = 40 oC

0 20 40 60 80 100 120 140

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

0

f(x) = − 0.0100345833333333 x − 0.58663R² = 0.0985842873716417

Grafik Ln/Lo terhadap waktu

Series2Linear (Series2)

waktu

Ln/L

o

Perhitungan Kd:

Y = ax + b

Y = -0,01x – 0,586

Berdasarkan persamaan Ln NtNo

= - Kd . t , maka:

Kd = -(-0,01) = 0,01

T2 = 50 oC

0 20 40 60 80 100 120 140

-4.5-4

-3.5-3

-2.5-2

-1.5-1

-0.50

f(x) = − 0.0275591666666667 x − 0.28608R² = 0.650379821507757



waktu

Ln/L

o

Perhitungan Kd:

Y = ax + b

Y = -0,027x – 0,286


= - Kd . t , maka:

Kd = -(-0,027) = 0.027

T3 = 60 oC

0 20 40 60 80 100 120 140

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

f(x) = − 0.00555583333333333 x − 0.3499R² = 0.186432092015349



waktu

Ln/L

o

Perhitungan Kd:

Y = ax + b

Y = -0,005x-0,349


= - Kd . t , maka:

Kd = -(-0,005) = 0,005

Tabel Kd, ln Kd, dan 1/T untuk Sterilisasi Batch

T (temperature

)

1/T Kd Ln Kd

40 0,025 0,010 -4,60550 0,020 0,027 -3,61260 0,017 0,005 -5,298

Grafik ln Kd terhadap 1/T untuk Sterilisasi Batch

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5

-6,000

-5,000

-4,000

-3,000

-2,000

-1,000

0

f(x) = − 346.5 x − 3812R² = 0.167182924434901

Grafik 1/T terhadap Ln Kd


Ln Kd

1/T

Perhitungan Ed:

Y = -346,5x - 3812

Berdasarkan persamaan :

ln k d=ln kd 0−EdRT

1T

Maka, −Ed

R = 346,5

Ed = - 346,5 x 0,082

Ed = - 28,413

B.Sterilisasi Continue

Penentuan volume coil

Diameter coil: 0,3 cm

Panjang coil: 5,5 cm

Kalibrasi Laju alir

No % Skala pompa Voulme (mL) Waktu (s)

1 40 34 60

2 50 40 60

3 60 48 60

4 70 58 60

Sterilisasi Continuos

Temperature penangas (T1): 40ᴼC

No % Skala pompa Jumlah sel

hidup (∑XH)

Jumlah sel

mati (∑XM)

Jumlah sel

total (∑Xtot)

1 40 60 40 100

2 50 61 28 89

3 60 9 4 13

4 70 8 12 20



hidup (∑XH)

Jumlah sel

mati (∑XM)

Jumlah sel

total (∑Xtot)

1 40 19 26 45

2 50 8 13 21

3 60 39 14 53

4 70 54 14 68



hidup (∑XH)

Jumlah sel

mati (∑XM)

Jumlah sel

total (∑Xtot)

1 40 31 35 66

2 50 37 21 58

3 60 12 26 38

4 70 48 22 70

PENGOLAHAN DATA

Perhitungan Q (saat kalibrasi)

40 % V = 17mL

t = 30 detik

Q = Vt

= 1730

= 0,567 mL/detik

50 % V = 20 mL

t = 30 detik

Q = Vt

= 2030

= 0,667 mL/detik

60 % V = 24 mL

t = 30detik

Q = Vt

= 2430

= 0,800 mL/detik

70 % V = 29 mL

t = 30detik

Q = Vt

= 2930

= 0,967 mL/detik

Perhitungan volume pipa coil

Tinggi = 5,5 cm

Diameter = 0,3 cm

Jumlah lilitan = 22

Panjang lilitan = π x tinggi x diameter

= 3,14 x 5,5 x 22 = 379,94 cm2

Volume coil = luas alas x panjang lilitan

= (0,152 x 3,14) x 379,94

= 26,84 cm3

Perhitungan waktu tinggal

t = volume pipaQ( laju alir)

t1= VQ

= 27

0,567 = 46,62 detik

t2= VQ

= 27

0,667 = 40,48 detik

t3= VQ

= 27

0,80 = 33,75 detik

t4= VQ

= 27

0,967 = 27,92 detik

# Menghitung nilai kd

- Temperatur penangas (T) : 40oC

Waktu tinggal Nt No Ln NtNo

46,62 60 100 -0,511

40,48 61 89 -0,378

33,75 9 13 -0,368

27,92 8 20 -0,916

Ket : N0 = jumlah mikroba hidup

Nt = jumlah mikroba total setelah pemanasan (periode t )



46,62 19 45 -0,862

40,48 8 21 -0,965

33,75 39 53 -0,307

27,92 54 68 -0,231





46,62 31 66 -0,756

40,48 37 58 -0,449

33,75 12 38 -1,153

27,92 48 70 -0,377



Grafik Ln NtNo

terhadap (waktu) untuk T = 40oC

25 30 35 40 45 50

-1-0.9-0.8-0.7-0.6-0.5-0.4-0.3-0.2-0.1

0

f(x) = 0.01873434220787 x − 1.24002702256621R² = 0.350111844378329

grafik ln Nt/No terhadap t


waktu tinggal (t)

ln N

t/N

o

Perhitungan Kd:

Y = 0,018x + 1,24


= - Kd . t, maka:

Kd = -(0,018) = -0,018

Grafik Ln NtNo


25 30 35 40 45 50

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

f(x) = − 0.0410101917330781 x + 0.934021556032509R² = 0.784253949389363


waktu tinggal (t)

ln N

t/N

o

Perhitungan Kd:

Y = -0,041x + 0,934


= - Kd . t, maka:

Kd = -(-0,041) = 0,041

Grafik Ln NtNo


25 30 35 40 45 50

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

f(x) = − 0.00576330791296227 x − 0.469398170447151R² = 0.0175127869011126

grafik ln Nt/No terhadap t


waktu tinggal (t)

ln N

t/N

o

Perhitungan Kd:

Y = -0,005x – 0,469


= - Kd . t, maka:

Kd = -(-0,005) = 0,005

Tabel Kd, Ln Kd, dan 1/T untuk Sterilisasi Continue

Kd Ln Kd 1/T

-0,018 4,012 0,025

0,041 -3,194 0,02

0,005 -5,29 0,0167

Grafik ln Kd terhadap 1/T untuk Sterilisasi Continuos

0.016 0.018 0.02 0.022 0.024 0.026

-6

-4

-2

0

2

4

6

f(x) = 1146.7207482344 x − 25.0748900553541R² = 0.964546232301442

grafik ln Kd terhadap 1/T


1/T

ln K

d

Perhitungan Ed:

Y = 1146x - 25,07

Berdasarkan persamaan :

ln k d= ln kd 0−EdRT

1T

Maka, −Ed

R = 1146

Ed = 1146 x 0,082

Ed = 93,972 liter atm / mol K

Perhitungan Desimal Reduction Time/Destruction Value (D)

D = ln 10Kd

DT1 = ln10

−0,018 = -127,92

DT2 = ln 100,041

= 56,161

DT3 = ln100,005

= 460,52

D (Destruction Value)

D1 -127,92

D2 56,161

D3 460,52

BAB V

PEMBAHASAN

Percobaan yang kami lakukan adalah kinetika kematian mikroba dan teknik sterilisasi

media secara batch dan continue. Sterilisasi merupakan suatu cara untuk mengeliminasi

semua kehidupan mikroba yang ada pada suatu bahan atau produk yang dikehendaki. Pada

teknik sterilisasi batch, prosesnya relatif sederhana, dan proses pemanasan serta pendinginan

dapat dilakukan dalam satu waktu perioda. Namun, proses pemanasan serta pendinginan pada

sterilisasi batch, berlangsung lambat, hingga mengakibatkan kematian mikroba (lethal

temperature).

Pada proses sterilisasi batch, kami menghitung jumlah sel yang mati dan jumlah sel

yang hidup setelah melalui proses pemanasan dan pendinginan. Sampel berisi biakan

dipanaskan pada temperature berbeda-beda yakni 40 oC, 50 oC, dan 60 oC dan pada rentang

waktu berbeda pula. Setelah proses pemanasan dan pendinginan, jumlah sel dihitung dengan

menggunakan mikroskop. Pada saat menetekan sampel ke dalam kaca preparat, semua hal

yang dilakukan harus dilakukan secara aseptis agar sampel tidak terkontaminasi.

Berdasarkan tabel data pengamatan, jumlah sel yang mati semakin bertambah seiring

dengan bertambahnya suhu pemanasan. Namun, berdasarkan data percobaan, data yang

diperoleh kurang akurat. Hal ini disebabkan karena beberapa faktor, diantaranya adanya

pengotor yang ditemui pada mikroskop, penanganan yang kurang aseptis, serta faktor

ketelitian saat menghitung jumlah sel. Kematian jumlah mikroba oleh pemanasan dapat

dihitung dengan membuat grafik ln NtNo

terhadap waktu pemanasan (t) sehingga akan

diperoleh nilai k sebagai slope-nya.

Berdasarkan grafik, diperoleh nilai Kd, yakni:

Temperatur (T) Kd

40oC 0,01

50oC 0,027

60oC 0,005

Setelah diperoleh nilai Kd, dapat dihitung nilai Ed dengan membuat grafik ln Kd

terhadap 1/T sehingga berdasarkan hasil perhitungan dari grafik dapat diperoleh nilai Ed,

yakni = -28,413

Teknik sterilisasi yang kedua adalah teknik sterilisasi secara continue. Sebelum

menggunakan alat sterlisisasi ini, alat yang digunakan harus dikalibrasi terlebih dahulu.

Kemudian disterilkan menggunakan alcohol. Saat dikalibrasi, diperoleh laju alir sebagai

berikut:

%Q kalibrasi Q(laju alir) ml/s

40 0,567

50 0,667

50 0,800

70 0,967

Untuk menghitung laju alir sampel, terlebih dahulu dihitung volume pipa. Volume

pipa yang diperoleh adalah 27 cm3. Berdasarkan data pengamatan, semakin besar laju alir

pada alat yang diberikan semakin sedikit waktu tinggal sampel biakan dalam pipa. Kemudian

waktu tinggal biakan di dalam pipa dihitung dengan menggunakan persamaan Q = Vt

.

Berdasarkan perhitungan, diperoleh waktu tinggal sampel, yakni:

Waktu Tinggal (t) (detik)

t1 46,62

t2 40,48

t3 33,75

t4 27,92

Kemudian setelah memperoleh waktu tinggal, dibuat grafik ln Nt/No terhadap waktu

tinggal sehingga diperoleh nilai Kd sebagai slopenya. Nilai kd untuk variasi suhu pada

sterilisasi continue adalah sebagi berikut:

Suhu (T) Kd

40 oC -0,018

50 oC 0,041

60 oC 0,005

Setelah diperoleh nilai Kd, dapat dihitung nilai Ed dengan membuat grafik ln Kd

terhadap 1/T sehingga berdasarkan hasil perhitungan dari grafik diperoleh nilai Ed, yakni

93,972 L atm/mol K.

Konstanta laju kematian mikroba antara proses sterilisasi batch dan kontinu yang

kami dapatkan hasilnya berbeda tetapi mendekati. Seperti data dibawah ini:

Kd proses batch Kd proses kontinu

0,01 -0,018

0,02 0,041

0,005 0,005

Hal ini dapat disebabkan oleh jenis dan jumlah kontaminan yang masih ada dalam

media, komposisi media fermentasi karena perlakuan dilakukan pada waktu yang berbeda,

temperatur yang digunakan, durasi proses sterilisasi.

BAB VI

KESIMPULAN

Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal, diantaranya

sebagai berikut:

Sterilisasi dapat dilakukan dengan dua cara yakni sterilisasi batch dan sterilisasi

continue. Pada sterilisasi bacth waktu heating section, holding section, dan cooling

section berlangsung dalam satu perioda. Sedangkan pada sterilisasi continue, proses

langsung mencapai holding section tanpa melalui heating section terlebih dahulu.

Berdasarkan jumlah mikroba yang hidup pada sterilisasi batch, diperoleh nilai Kd

untuk berbagai variasi suhu dengan mengalurkan nilai ln NtN 0

, dan membuat grafik ln

NtN 0

terhadap waktu. Nilai kd yang diperoleh untuk

berbagai variasi suhu diantaranya sebagai berikut:

Temperatur (T) Kd

40oC0,01

50oC0.027

60oC0,005

Kemudian dibuat grafik ln Kd terhadap 1/T untuk memperoleh nilai Ed. Berdasarkan

perhitungan grafik diperoleh nilai Ed sebesar – 28,413

Pada sterilisasi continue, diperoleh waktu tinggal sampel dalam pipa () dengan

perhitungan menggunakan rumus Q = Vt

. Waktu tinggal sampel yang diperoleh

adalah:

Waktu tinggal (t) (detik)

t1 46,62t2 40,48t3 33,75t4 27,92

Setelah memperoeh waktu tinggal, kemudian dibuat grafik ln Nt/No terhadap waktu

tinggal seperti pada sterilisasi batch. Berdasarkan grafik yang telah dibuat, diperoleh

nilai kd untuk dua variasi suhu, yakni:

T (temperature)

Kd

40 -0,01850 0.04160 0,005

Kemudian nilai Ed dapat diperoleh dengan membuat grafik ln Kd terhadap 1/T, nilai

Ed yang diperoleh adalah sebesar 93,972

DAFTAR PUSTAKA

Stanbury, Peter F dan A Whitaker. 1984. Principles of Fermentation Technologi. Great,.

Exeter

Kamaludi, D.dkk .2007. Pengaruh Proses Pengawetan Baso Tahu terhadap Cemaran

Mikroba. Teknik Kimia. Politeknik Negegri Bandung

Jobsheet praktikum Bioproses. Teknik kimia. Politeknik Negeri Bandung

laporan kinetika kematin batch and continu fix

Documents