Kinetika Kematian Mikroba Secara Batch dan Continous
Saccharomyces cerevisiae
A. TUJUAN
Setelah melakukan percobaan ini, mahasiswa diharapkan mampu:
a. Menguasai teknik sterilisasi media dengan menggunakan panas pada proses batch dan
kontinou.
b. Memahami pengaruh temperatur terhadap kematian mikroba.
c. Memahami pengaruh variasi laju alir dan temperatur pada proses sterilisasi kontinou.
d. Menentukan nilai konstanta laju kematian mikroba (Kd), Desimal reduction time atau
destruction value (D), dan konstanta Arhenius (Ed) pada proses sterilisasi.
B. DASAR TEORI
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 derajat C dan tekanan tinggi (sekitar 15
psig).Durasinya bervariasi, namun umumnya diinginkan cairan dipertahankan pada 121
derajat C selama minimal 15 menit. Jika termasuk waktu untuk heating dan cooling steps,
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 1
total waktu berkisar 1-2 jam tergantung volume cairan yang disterilisasi. Terkadang
temperatur bisa diset pada 134 derajat C (untuk medis).
Laboratory autoclave
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.
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 2
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
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 3
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. 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:
a. Medium akan menumbuhkan semua mikroba yang ada (mikroba target dan
kontaminan) sehingga produk yang dihasilkan menjadi sangat beragam. Tentu Laporan Praktikum Bioproses
Kinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 4
saja hal ini sangat merugikan karena selain mengurangi produktivitas juga
menyulitkan dalam proses isolasi.
b. 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.
c. Kontaminasi pada produk akhir dapat menurunkan kualitas produk, bahkan
mungkin dapat membahayakan manusia.
d. Kontaminan dapat merusak produk yang diinginkan
e. 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:
1) Penggunaan inokulum murni dalam fermentasi.
2) Sterilisasi medium: merupakan proses yang bertujuan untuk menghilangkan
semua jenis makhluq hidup yang ada dalam media, dilakukan sebelum inokulasi
kultur.
3) Sterilisasi ruang fermenter: Penghilangan semua bentuk makhluq hidup dari
ruang fermentor, termasuk udara secara kontinyu.
4) Sterilisasi semua bahan yang digunakan dalam keseluruhan proses fermentasi.
5) 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
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 5
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 atau 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 anti-karat 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
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 6
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.
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 7
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
bakterigram 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
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 8
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 MikrobaKetahanan 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 30118 18121 12125 8132 2138 0,8Sumber : 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
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 9
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 :
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 10
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.
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 11
C. ALAT & BAHAN
a) Alat yang digunakan
Beker glass 1000 mL 2 buah
Water bath
Hot plate
Tabung reaksi steril 15 buah
Thermometer
Mikroskup
Counting chamber
Kaca preparat + cover glass 5 buah
Pembakar spiritus
Pipet tetes 5 buah
Pipet ukur 10 mL steril 5 buah
Coil
Pompa Peristaltik
b) Bahan yang digunakan
Biakan Saccharomyces cerevisiae dalam media cair sebanyak 500 mL untuk
sterilisasi batch, dan 500 mL untuk sterilisasi continous
Methyl Blue
Alkohol
Es untuk pendingin
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 12
D. FLOW CHART
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 13
E. DATA PENGAMATAN
1) Secara Batch
Tsterilisasi = 40oC
No. t-detikJumlah
sel hidup (Nt)
Jumlah sel mati
Jumlah sel total (No)
ln Nt/No
1 24 44 34 78 -0.57252
2 48 35 41 76 -0.77539
3 72 23 53 76 -1.19524
4 96 17 73 90 -1.6666
5 120 14 81 95 -1.91482
Tsterilisasi = 50oC
No. t-detikJumlah sel hidup (Nt)
Jumlah sel mati
Jumlah sel total (No)
ln Nt/No
1 24 39 48 87 -0.80235
2 48 29 56 85 -1.07536
3 72 21 65 86 -1.40982
4 96 15 73 88 -1.76929
5 120 9 84 93 -2.33537
Tsterilisasi = 60oC
No. t-DetikJumlah Sel Hidup(Nt)
Jumlah Sel Mati
Jumlah Sel Total(No)
Ln Nt/No
1 24 33 68 101 -1.11861
2 48 27 75 102 -1.32914
3 72 19 88 107 -1.72839
4 96 13 98 111 -2.14458
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 14
5 120 8 109 117 -2.68273
Grafik Kinetika Kematian Mikroba dengan Variasi Temperatur
24 44 64 84 104 124 144
-3
-2.5
-2
-1.5
-1
-0.5
0
f(x) = − 0.0164320157169048 x − 0.61758526736664R² = 0.978720284033485
f(x) = − 0.0156666169727349 x − 0.35044123531347R² = 0.979583220868715
f(x) = − 0.0148992157746043 x − 0.152168361065442R² = 0.983852600170999
Grafik Kinetika Kematian Mikroba Secara Batch
Tsterilisasi=40oC
Linear (Tsteril-isasi=40oC)
Tsterilisasi=50oC
Linear (Tsteril-isasi=50oC)
Tsterilisasi=60oC
Linear (Tsteril-isasi=60oC)
Waktu (detik)
ln N
t/N
o
Penentuan Kd tiap Temperstur
1) Pada Temperatur 40oC
Y = -0,014x – 0,152
Berdasarkan persamaan ln NtNo = - Kd . t, maka:
Kd = -(-0,014) = 0,014
ln Kd = -4,269
2) Pada Temperatur 50oC
Y = -0,015x – 0,350
Berdasarkan persamaan ln NtNo = - Kd . t, maka:
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 15
Kd = -(-0,015) = 0,015
ln Kd = -4,199
3) Pada Temperatur 60oC
Y = -0,016x – 0,617
Berdasarkan persamaan ln NtNo = - Kd . t, maka:
Kd = -(-0,016) = 0,016
ln Kd = -4,135
Tabel Kd, ln Kd, dan 1/T untuk Sterilisasi Batch
Perhitungan Ed:
Y = 67x-4335
Berdasarkan persamaan :
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 16
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
-4,300
-4,250
-4,200
-4,150
-4,100
-4,050
f(x) = 67 x − 4335R² = 0.9993321460374
Grafik ln Kd terhadap 1/T
Series2Linear (Series2)
1/T
ln K
d
T (temperature) 1/T Kd ln Kd
T1 = 40 oC 0,0250 0,014 -4,269
T2 = 50 oC 0,0200 0,015 -4,199
T3 = 60 oC 0,0167 0,016 -4.135
ln k d= ln kd 0−EdRT
1T
Maka, EdR
= 67
Ed = 67 x R
Ed = 67 x 0,082
Ed = 5,494 liter atm/mol K
Perhitungan Desimal Reduction Time/Destruction Value (D)
D = ln 10Kd
DT1 = ln100,014
= 164,47
DT2 =
ln100,015
= 153,51
DT3 = ln 100,01
= 143,91
D (Destruction Value)D1 164,47D2 153,51D3 143,91
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 17
2) Sterilisasi Kontinou
Penentuan Volume coil
Spesifikasi pipa spiral:
Banyaknya lilitan : 22 lilitan
D luar : 3,6 mm
D dalam : 2,3 mm
T antenna 1 : 108 mm-42,7 mm (pipa yang terendam) = 66 mm
T antenna 2 : 111 mm-42,7 mm (pipa yang terendam) = 68,3 mm
Volume pipa spiral : 27 mL
V tabung = 27 mL
Kalibrasi Laju Alir
V tabung = 27 mL
(waktu tinggal) = Volume pipa spiral (mL)
Q( mLs
)
No.% skala pompa
Volume (mL)
t (detik) Q (ml/s)θ (waktu tinggal)
1 40 21 30 0,7 39
2 50 24 30 0,8 34
3 60 30 30 1,0 27
4 70 32 30 1,1 25
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 18
Jumlah Sel Hidup dan Sel Mati Pada Sterilisasi ContinueT1 = 40oC
No.% skala
pompa
Jumlah Sel
Hidup (Nt)
Jumlah Sel
Mati
Jumlah Sel
Total(No)ln(Nt/No)
1 40 19 21 40 -0.7444
2 50 23 24 47 -0.7147
3 60 28 28 56 -0.6931
4 70 35 34 69 -0.6788
T2 = 50oC
No.% skala
pompa
Jumlah
Sel Hidup
(Nt)
Jumlah Sel
Mati
Jumlah Sel
Total (No)ln(Nt/No)
1 40 21 29 50 -0.8675
2 50 27 34 61 -0.815
3 60 32 39 71 -0.7969
4 70 38 45 83 -0.7813
T3 = 60oC
No.% skala
pompa
Jumlah Sel
Hidup(Nt)
Jumlah Sel
Mati
Jumlah Sel
Total(No)ln(Nt/No)
1 40 18 31 49 -1.0014
2 50 23 35 58 -0.9249
3 60 30 42 72 -0.8755
4 70 35 48 83 -0.8635
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 19
Grafik
Pada Suhu = 40oC
Perhitungan Kd:
Y = -0,004x –0,570
Berdasarkan persamaan Ln NtNo
= - Kd . t, maka:
Kd = -(-0,004) = 0,004
Pada Suhu = 50oC
Perhitungan Kd:
Y = -0,005x- 0,641
Berdasarkan persamaan Ln NtNo
= - Kd . t, maka:
Kd = -(-0,005) = 0,005
Pada Suhu = 60oC
Perhitungan Kd:
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 20
24 26 28 30 32 34 36 38 40
-1.2
-1.1
-0.999999999999999
-0.899999999999999
-0.799999999999999
-0.699999999999999
-0.599999999999999
f(x) = − 0.00956914982401439 x − 0.62001446392842R² = 0.952504303739001
f(x) = − 0.00561151076686328 x − 0.641413909979331R² = 0.914211882370326
f(x) = − 0.00442546697777982 x − 0.570707670880479R² = 0.980564069786263
Grafik ln Nt/No terhadap Ѳ
Tstrelisasi=40oC
Linear (Tstrelisasi=40oC)
Tsterilisasi=50oC
Linear (Tsterilisasi=50oC)
Tsterilisasi=60oC
Linear (Tsterilisasi=60oC)
Ѳ (waktu tinggal)
ln N
t/N
o
Y = -0,009x-0,620
Berdasarkan persamaan Ln NtNo
= - Kd . t, maka:
Kd = -(-0,009) = 0,009
Tabel Kd, Ln Kd, dan 1/T untuk Sterilisasi Continue
Kd Ln Kd 1/T0,004 -5,521 0,02500,005 -5,298 0,02000,009 -4,711 0,0167
Grafik ln Kd terhadap 1/T
Perhitungan E/d:
y = 405x - 5986.Berdasarkan persamaan :
ln k d=ln kd 0−EdRT
1T
Maka, EdR
= 405
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 21
0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5
-5,600
-5,400
-5,200
-5,000
-4,800
-4,600
-4,400
-4,200
f(x) = 405 x − 5986.66666666667R² = 0.936930572982812
Grafik ln Kd terhadap 1/T
Series2Linear (Series2)
1/T
ln K
d
Ed = 405 x 0,082
Ed = 33,21 liter atm / mol K
Perhitungan Desimal Reduction Time/Destruction Value (D)
D = ln 10Kd
DT1 = ln100,004
= 575,65
DT2 =
ln100,005
= 460,52
DT3 = ln100,009
= 255,84
D (Destruction Value)D1 575,65D2 460,52D3 255,84
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 22
F. PEMBAHASAN
G. KESIMPULAN
1) Sterilisasi Batch
KdT1 = 0,014
KdT2 = 0,015
KdT3 = 0,016
Ed = 5,494 liter atm/mol K
DT1 = 164,47
DT2 = 153,51
DT3 =143,91
Pengaruh temperature terhadap kematian mikroba : Semakin tinggi suhu
sterilisasi maka waktu sterilisasi akan semakin cepat dan kinetika kematian
mikroba akan semakin cepat.
2) Sterilisasi Kontinou
KdT1 = 0,004
KdT2 = 0,005
KdT3 = 0,009
Ed = 33,21 liter atm/mol K
DT1 = 576,65
DT2 = 460,52
DT3 = 255,84
Pengaruh variasi laju alir dan temperatur terhadap kematian mikroba :
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 23
H. DAFTAR PUSTAKA
Kurniasih, Hafizah.2011. “Praktikum Mikrobiologi”. Yogyakarta : Tanpa keterangan
Laporan Praktikum BioprosesKinetika Kematian MIkroba dan Teknik Sterilisasi secara Batch & Kontinou | 24