FERMENTATION BROTH

Produk reactor yang berupa campuran zat-zat terlarut, biomassa yang seperti gelatin, sisa-sisa nutrient serta produk metabolite disebut fermentation broth.

Konsentrasi biomassa dalam fermentation broth sangat encer, berkisar 3-7 % dry wt. demikian pula konsentrasi metabolite, juga sangat rendah seperti dalam table dibawah ini :

Dengan konsentrasi yang semakin rendah, ada kecenderungan harga semakin tinggi karena biaya produksinya semakin mahal.

Karena itu dalam down stream proses, perlu dipilih proses-proses yang sesuai tetapi biayanya seminimal mungkin dengan memperhatikan sifat-sifat produk fermentasinya serta spesifikasi produk akhirnya.

Selain konsentrasi yang rendah, problem lain adalah ketidak stabilan broth hasil fermentasi yang dapat merusak produk. Contoh : adanya waktu jeda antara proses fermentasi dengan separasi-purifikasi produk akan membuat sell bio-massa akan rusak akibat kenaikan suhu ataupun kehabisan oksigen dan nutrient. Dalam praktek adanya jeda waktu 20 menit akan mengakibatkan kehilangan produk cukup signifikan.

Upaya untuk memperkecil kerusakan produk dalam broth biasa dilakukan dengan pendinginan broth hingga 5 oC secara cepat, tetapi masalahnya adalah biaya untuk refrigerasi larutan yang sangat encer tersebut menjadi mahal. Sebagai contoh untuk menurunkan suhu broth dari 35 oC ke 5 oC memerlukan energy sebesar 40 kwh/m3 broth.

Dalam pemilihan proses untuk recovery-separasi-purifikasi juga harus mempertimbangkan ketahanan produk terhadap kondisi operasi seperti suhu, pH, konsentrasi reaktan dan waktu proses.

Product in cell reactor separator product in broth orAqueous phase

Precipitation

Sedimentation disintegration of cells direct extraction from solvent extractionFiltration mechanical, whole cell. Ion exchangeCentrifugation physical solvent; adsorption

Chemical membrane distillation Enzymic membranes; electrophoresis

EvaporationMembranePrecipitation-crystallization

Leaching adsorption-ion exchange

Tray, drumSpray dryingFluidized bed dryingFreeze drying

Skematik proses-proses yang bisa digunakan dalam down stream process

Cell, tissue in Fermenter / Bioreactor

Separation from broth

Release of product or unwanted species from cells Separators/purification

Biomass product or wasteRelease of product from fragments

Drying

Concentration

Product

4Takamitsu Kohzuma

Ibaraki UniversityMolecular Science for the Electron-Transfer Reaction Mechanisms of Plastocyanin

5Isao Tanaka

Hokkaido UniversityApplication of Multiwavelength Diffraction Method to Protein Crystal Growth under Microgravity

6Masaru Tanokura

University of TokyoCrystallization and Structure Analysis of a Proteinase and a Proteinase Inhibitor under Microgravity Condition

7Nobuo Niimura

Japan Atomic Energy Research Institute (JAERI) Advanced Science Research Center

Crystal Melting Rate of Hen Egg Lysozyme under Microgravity

8Syozo Fujita

Fujitsu Labs. Ltd.Evaluation of Microgravity Environment on Ribonuclease S Crystal Growth

9 Kunio Miki Kyoto UniversityUsage of Microgravity to Improve the Resolution Limit of Crystal of Biologically Improtant Proteins

10Hideaki Moriyama

Tokyo Institute of Technology

Crystallization Trials on IPMDH and ADR Seeking Improved Quality for the Studies of Evolution on the Basis of Physical Properties of Proteins