immobilisasi

LABORATORIUM BIOPROSESSEMESTER GANJIL TAHUN AJARAN 2013/2014MODUL : Immobilisasi Sel dan Evaluasi Kerja Reaktor Kolom PEMBIMBING : Unung Leo Anggraeni, ST., MT.Tanggal Praktikum : 07 Januari 2014Tanggal Penyerahan : 28 Januari 2014

Oleh :Kelompok : VNama : 1. Nadhira Rifarni1314240162. Nisa Mardiyah131424018Kelas: 2A- TKPB

PROGRAM STUDI DIPLOMA IV TEKNIK KIMIA PRODUKSI BERSIHJURUSAN TEKNIK KIMIAPOLITEKNIK NEGERI BANDUNG2014

I. Tujuan Percobaan Memahami dan menguasai prosedur pembuatan sel termobilisasi Memahami karakteristik matriks pendukung sel terimobilisasi Memahami dan menguasai prosedur penggunaan sel terimmobilisasi dalam proses fermentasi Memahami tipe reaktor yang tepat untuk sel terimmobilisasi Memahami karakteristik reaktor batch dan kontinu yang menggunakan sel terimobilisasi Mengevaluasi kinerja reaktor packed column

II. Landasan TeoriSel Immobilisasi Sel atau enzim imobilisasi adalah suatu sel yang secara fisik terlokalisasi/terjerat pada suatu daerah tertentu. Sel/enzim tersebut tetap mempunyai aktivitasnya sebagai biokatalisator/katalis, serta sel/enzim tersebut dapat dipergunakan secara terus menerus dan sangat penting untuk proses berkesinambungan.Sel terimobilisasi adalah suatu sel yang dilekatkan pada suatu bahan inert dan tidak larut dalam bahan tersebut, misal dalam sodium alginat atau kalsium alginat. Dengan sistem ini, sel dapat lebih tahan terhadap perubahan kondisi seperti pH, juga temperatur. Sistem ini juga membantu sel berada di tempat tertentu selama berlangsungnya reaksi sehingga memudahkan proses pemisahan dan memungkinkan untuk dipakai lagi di reaksi lain (Sumo dkk., 1993).Immobilisasi sel mikroba dibedakan atas 3 macam yakni:1. Sel mati: untuk reaksi konversi sederhana (1 tahap)2. Sel hidup: untuk reaksi konversi yang melibatkan biokatalis heterogen (multi enzim)/memerlukan ATP atau biokoenzim seperti NADP atau koenzim A.3. Sel dalam fase pertumbuhan: keadaan dimana terdapat aktivitas enzim untuk pertumbuhan.Imobilisasi dapat dilakukan terhadap sel maupun terhadap enzim. Imobilisasi enzim dapat dianggap sebagai metode yang merubah enzim dari bentuk larut dalam air bergerak menjadi keadaan tak begerak yang tidak larut. Imobilisasi mencegah difusi enzim ke dalam campuran reaksi dan mempermudah memperoleh kembali enzim tersebut dari aliran produk dengan teknik pemisahan padat/cair yang sederhana. Imobilisasi dapat dilakukan dengan berbagai cara, antara lain melalui pengikatan kimiawi molekul enzim pada bahan pendukung, pengikatan silang intermolekuler sesama enzim, atau dengan cara menjebak enzim di dalam gel atau membran polimer (Palmer, 1991).Imobilisasi sel berkembang setelah imobilisasi enzim. Dalam teknologi imobilisasi enzim terdapat hambatan pada regenerasi koenzim dan keterbatasan metode yang dapat diterapkan untuk menyusun molekul enzim dalam rangkaian tertentu, sehingga dapat melakukan tahapan reaksi katalitis enzim yang berkesinambungan. Untuk mencegah hambatan tersebut dilakukan penelitian-penelitian, sehingga terjadi pengembangan pada imobilisasi sel, yang dapat digunakan sebagai biokatalis. Hal ini memungkinkan untuk melakukan imobilisasi seluruh sel dan menjaga sel tetap hidup (viabel). Dalam praktiknya, metode yang digunakan adalah menjebak sel dalam gel dengan adsorpsi. Selain itu, pengontrolan perlu dilakukan untuk mencegah inaktivasi dari aktivitas metabolisme yang penting, sehingga pemisahan biokatalis dari produk lebih mudah dan membuat biokatalis lebih stabil (Sumo dkk., 1993).Dewasa ini, teknologi immobilisasi memegang peranan penting dalam perkembangan proses biokimia dalam suatu boreaktor. Sel yang mengalami immobilisasi (immoblized mivrobial cells) telah banyak diterapkan dalam fermentasi misalnya produksi alkohol, asam amino, antibiotik atau pada degradasi polutan limbah cair.Kelebihan Sel ImmobilisasiKelebihan penggunaan sel immobilisasi dibandingkan dengan sel bebas antara lain sebagai berikut:1. Immobilasi menyediakan konsentrasi sel yang tinggi.2. Immobilisasi memungkinkan penggunaan sel kembali dan mengurangi biaya recovery sel dan recycle sel.3. Immobilisasi mengurangi masalah wash out sel pada laju alir yang tinggi.4. Kombinasi konsentrasi sel yang tinggi dan laju alir yang tinggi (tanpa batasan wash out) menghasilkan produktivitas volumetric yang tinggi.5. Immobilisasi menyediakan kondisi micro environmental yang menguntungkan seperti kontak antar sel, gradient nutrient-produk, gradient pH untuk sel sehingga menghasilkan kinerja biokatalis yang lebih baik (kecepatan pembentukan dan yield produk yang lebih tinggi).6. Immobilisasi menyebabkan kestabilan genetik.7. Immobilisasi menyediakan perlindungan terhadap kerusakan sel.

Kekurangan Sel ImmobilisasiKekurangan penggunaan sel terimobilisasi adalah hambatan pada proses difusi baik substrat maupun produk yang terbentuk. Untuk sel yang hidup, pertumbuhan dan evaluasi gas sering merusak matriks pendukung sel terimmobilisasi.

Jenis-Jenis Immobilisasi sel1. Immobilisasi AktifImmobilisasi ini dilakukan dengan dua metoda yaitu metoda penjeratan dan metoda pengikatan. Metoda penjeratan dilakukan secara fisik dalam matriks pendukung. Matriks pendukung yang bisa digunakan yaitu polimer porous (agar, alginate, carragenan, polyacrylamide, chitosan, gelatin, collagen), porous metal screen, polyurethane, silicagel, polystyrene, dan selulosa triacetate. Polymeric beads harus cukup porous untuk keluar masuknya substrat dan produk. Polymeric beads biasanya dibentuk dengan menggunakan sel hidup di dalamnya.2. Immobilisasi PasifBerbentuk biological films yang berbentuk lapisan-lapisan koloni sel yang tumbuh dan melekat pada permukaan pendukung yang padat. Material pendukung dapat bersifat inert atau aktif secara biologis. Biological films digunakan pada pengolahan limbah atau fermentasi mikroba dengan jamur.

Metode ImmobilisasiBeberapa ahli menggolongkan metode imobilisasi dengan tiga kelompok, yaitu: metode carrier binding, metode cross linking, dan metode entrapping (Said, 1987). Pada metode carrier binding, enzim diikatkan pada suatu matriks yang bersifat tidak larut adalam air. Sebagai matriks dapat digunakan bahan organik maupun anorganik. Bila menggunakan metode ini, hal yang perlu diperhatikan adalah pemilihan matriks dan pengikatan enzim pada matriks tersebut. Teknik pengikatan enzim pada matriks dapat dilakukan berdasarkan adsorpsi fisik, gaya elektrostatik atau ikatan kovalen (Chibata, 1978).Metode cross linking didasarkan pada pembentukan ikatan intermolekuler antara molekul-molekul enzim. Gugus fungsional dalam molekul enzim yang biasa digunakan untuk pembentukan ikatan intermolekmuler adalah gugus amino pada asam amino terminal, gugus amino dari lisin, gugus fenolik dari tirosin, gugus sulhidril dari sistein dan gugus imidazole dari histidin.Pada metode entrapping, imobilisasi, enzim/sel didasarkan pada penempatan enzim di dalam kisi dari suatu polimer atau di dalam membran yang bersifat semi permiabel. Bila enzim ditempatkan dalam kisi, maka metode yang digolongkan adalah jenis kisi, sedang bila ditempatkan dalam membran yang bersifat semipermiabel, maka metodenya digolongkan ke dalam jenis mikrokapsul (Chibata, 1978). Selain itu metode imobilisasi dapat digolongkan sebagai berikut : Adsorpsi Penjeratan dalam matriks polimer Penjeratan dalam membranTeknik imobilisasi yang paling baik adalah yang memenuhi kriteria utama tidak terjadi perubahan konformasi enzim dan tidak mengganggu gugus fungsi di pusat aktif enzim sehingga enzim tetap dapat berfungsi. Metode penjebakan enzim lebih banyak digunakan karena enzim ada dalam keadaan bebas dan tidak terikat pada bahan pendukung sehinga secara relatif fungsi katalitik dan struktur alami molekul enzim tidak mengalami gangguan goncangan (Wirahadikusumah, 1988).

Penjerat Atau Pembawa Immobilisasi SelKarakteristik yang harus dimiliki oleh penjerat/pembawa immobilisai sel, antara lain :a. Mudah digunakan serta ukuran dan porositas media penjerat dapat dikontrol, terutama pada skala industri.b. Media penjerat berbentuk matrik stabil pada kondisi fermentasi (temperature dan pH optimum).c. Harga murah dan mudah didapat.d. Mempunyai sifat mekanik yang stabil, sehingga dapat tahan dalam waktu yanglama dalam reaktor yang digunakan.e. Penjerat harus inert terhadap mikrorganisme yang akan dijerat.f. Substrat, produk, dan metabolisme lain harus dapat berdiffusi secara bebas dengan media penjerat.

Natrium alginat merupakan bahan yang digunakan sebagai penjerat sel, spesifikasi sebagai berikut : Alginat merupakan koloid ganggang (fikokoloid) yang dapat diekstrak dari ganggang coklat (phasophyceae), terutama anggota laminariates, berbentuk asam alginat atau natrium alginat. Asam alginat adalah suatu getah selaput membran (membrane mucilage). Garam alginat dapat larut dalam air, seperti natrium alginat, potassium alginat, dan ammonium alginat, sedikit larut dalam air, sedang kalsium alginat tidak larut dalam air. Umumnya alginat berbentuk serbuk putih kekuningan dan kadang-kadang dalam bentuk pasta yang merupakan senyawa organik kompleks dengan selulosa atau polisakarida. Senyawa alginat dapat dimurnikan sebgai garam natrium alginat dengan alginat atau garam alginat yang lain.

Karakteristik natrium alginat : Berbentuk serbuk berwarna putih atau kekuningan, tidak berbau, dan tidan berasa. Secara umum susut pengeringan tidak lebih dari 22 %. Larut lambat dalam air membentuk larutan koloid yang kental, berwarna putih pucat sampai coklat kekuningan. Tidak larut dalam alkohol, kloroform dan eter, serta larutan air yang mengandung lebih besar dari 30 % alkohol. Variasi mutu natrium algianat ditentukan oleh variasi viscositas, antara 20-400 cp dari larutan 1% pada suhu 20o C. Larutan alginat stabil pada pH 4 sampai 10. Natrium alginat harus disimpan dalam wadah yang terlindung dari cahaya, bentuk larutan tidak boleh disimpan pada wadah logam. Alginat sebagai hydrophylic polysakarida menyerap uap air dari udara.

Reaktor Kolom Beberapa konfigurasi reaktor dapat digunakan untuk system sel terimmobilisasi. Matriks pendukung sel terimmobilisasi umumnya bersifat rapuh, karena itu dipilih bioreaktor yang memiliki gesekan hidronamik yang rendah seperti packed-column, fluidized-bed, atau airlift reactor. Reaktor yang menggunakan produk mekanik dapat digunakan untuk matriks pendukung yang kuat dan liat. Reaktor tersebut dioperasikan dengan cara mengalirkan larutan nutrient melewati sel immobilisasi.

Reaktor dengan PengadukanReaktor dengan pengadukan dapat dilakukan dengan system batch maupun system continue.

Gambar 2.1 Reaktor Sistem Batch dan Continue

Fluidized BedDalam sistem reaktor ini, enzim/sel immobil mengalir dari bawah ke atas dengan kecepatan aliran yang cukup tinggi untuk partikel dapat bergerak bebas. Sistem ini bersifat semi kontinyu sebab substrat dapat dikembalikan lagi ke dalam reaktor beberapa kali untuk mendapatkan produk yang diinginkan

Gambar 2.2 Fluidized Bed ReactorReaktor KolomKolom Plug-Flow merupakan reaktor yang digunakan untuk substrat yang viskositasnya rendah dan kelarutannya tinggi untuk mencegah penyumbatan.

III. Percobaan3.1 Alat dan Bahan3.1.1 AlatAlat-alat yang digunakan dalam percobaan ini antara lain sebgai berikut:1. Erlenmeyer 250 mL2. Spuit ( perangkat suntik) steril3. Pembakar spirtus4. Satu perangkat Reaktor Packed Column5. Pompa peristaltik6. PH meter dan etanol sensor3.1.2. BahanBahan-bahan yang digunakan dalam percobaan ini antara lain sebagai berikut:1. Satu tabung biakan murni Acetobacter aceti berumur 2-4 hari2. Air Steril3. Media aktivasi /starter/pertumbuhan/pre-culture dengan komposisi sebagai berikut: Bacto Pepton 2% Ekstrak ragi 0,5% Glukosa 2% Aquadest4. 250 mL media produksi asam asetat steril untuk mikroba Acetobacter aceti dengan komposisi sebagai berikut: Etanol 7-10% Glukosa 2% NH4NO3 2% KH2PO4 0,1% MgSO4.7H2O 0,02% Natrium alginat Larutan CaCl2 2%

3.2 Skema Kerja

A. Pembuatan Media AktivasiPanaskan dan aduk sampai homogenTimbang 4 gr Bacto pepton dan 1 gr ekstrak ragi ke dalam gelas kimia

Tambahkan aquadest sampai 100 mL

Setelah homogen, tambahkan 4 gr glukosa , aduk hingga glukosa larut dan homogen

Tepatkan sampai 200 mL

Pindahkan media ke dalam labu erlenmeyer

Sterilisasi

B. Pembuatan Larutan CaCl2Timbang 20 gr CaCl2, larutkan hingga 1 L

Bagi ke dalam 3 labu Erlenmeyer masing-masing 250 mL

Sterilisasi

C. Pembuatan Media ProduksiTimbang 2 gr NH4NO3, 0,1 gr KH2PO4, dan 0,02 gr MgSO4.7H2O

Tambahkan beberapa mL aquadest, aduk hingga homogen sambil dipanaskan.

Setelah larut, tambahkan 2 gr glukosa, aduk hingga larut

Tambahkan 7 mL etanol , lalu tepatkan hingga 250 mL, dan aduk hingga larut.

Sterilisasi

D. Cara SterilisasiPastikan katup putih di pojok kanan belakang dalam keadaan tertutup (horizontal).

Isi tabung dengan katup berwarna abu dengan aquadest hingga tanda batas.

Masukkan media yang akan disterilisasi ke dalam alat. Tutup katup hingga rapat.

Pastikan katup A (untuk air) dan katup B (steam) tertutup rapat (off).

Karena yang akan disterilisasi berupa media, putar katup merah hingga menuju gambar erlenmeyer.

Klik program jika ingin mengatur waktu dan suhu sesuai yang kita inginkan. Atur waktu dan suhunya.

Klik START. Tunggu alarm berbunyi, tanda sterilisasi selesai. Setelah selesai buka katup B secara perlahan hingga tidak ada bunyi yang keluar. Media dapat diambil dari alat.

E. Pembuatan Natrium Alginat 8% dalam 100 mLTimbang 8 gr natrium alginate dan masukkan ke dalam gelas kimia

Larutkan dalam gelas kimia hingga 100 mL. Tutup dengan allumunium foil.

Pasteurisasi pada suhu 70-80oC selama 10 menit.

F. Pembuatan BeadsPipet 5 mL air garam steril, masukkan dalam tabung reaksi yang berisi biakan murni Acetobacter aceti.

Inkubasi beads selama 12 jam. Simpan pada suhu 4o C sampai digunakan.

Suntik ke dalam larutan CaCl2 2% untuk membentuk beads.

Campurkan media aktivasi ke dalam natrium alginat dengan perbandingan 1:1. Aduk hingga homogen. (secara aseptis)

Tuangkan pada erlenmeyer yang berisi 50 mL media aktivasi. Inkubasi selama 2-3 jam pada suhu 30oC.

Dengan menggunakan jarum ose steril lepaskan koloni bakteri yang menempel pada permukaan agar.

G. Evaluasi Kinerja Sel Imobilisasi dalam Reaktor Kolom

Rangkai reactor sesuai gambar

Sterilkan semua peralatan dengan etanol 70 %.

Masukkan sel terimobilisasi ke dalam kolom reaktor

Tuangkan media produksi asam asetat ke dalam reactor hingga volume 60 mL

Atur laju alir recycle media produksi

Catat Laju alir

IV. Tabel Data Tabel pengamatan kalibrasi (Duplo)qRun-1 (sekon)Run-2 (sekon)Volume (ml)

253035202534222932101010

Tabel pengamatan titrasi t (menit)q = 25 ml/menitq = 30q = 35q = 40

t0 = 0 menit3,1 ml7,3 ml4,7 ml6,1 ml

t1 = 2 menit4,5 ml4,9 ml8,4 ml10,1 ml

t2 = 4 menit4,7 ml5,5 ml8,5 ml7,8 ml

t3 = 6 menit5,1 ml6 ml8,6 ml9,2 ml

t4 = 8 menit4,8 ml7,3 ml8,8 ml7,6 ml

t5 = 10 menit4,8 ml8,1 ml7 ml6,4 ml

Vkolom = 488 mlVkolom+beads+CaCl2 = 206 mlVBeads = Vkolom - Vkolom+beads+CaCl2= 488 ml 206 ml= 282 mlV. Pengolahan Data5.1. Grafik pH terhadap t (waktu) 1. Run 1 Q = 25 ml/menitt (menit)pH

t02,928

t12,847

t22,838

t32,819

t42,833

t52,833

Waktu Tinggal

2. Run 2 Q = 30 ml/menitt (menit)pH

t02,739

t12,828

t22,804

t32,780

t42,742

t52,719

Waktu Tinggal

3. Run 3 Q = 35 ml/menitt (waktu)pH

t02,837

t12,711

t22,708

t32,706

t42,701

t52,750

Waktu Tinggal

4. Run 4 Q = 40 ml/menitt (waktu)pH

t02,780

t12,671

t22,727

t32,691

t42,733

t52,770

Waktu Tinggal

5.2. Waktu pH Konstan1. Run 1 q = 25 ml/menitPada laju alir q = 25 ml/menit berdasarkan grafik, pH konstan terjadi pada menit ke 8 yaitu sebesar 2,833.2. Run 2 q = 30 ml/menitPada laju alir q = 30 ml/menit, berdasarkan grafik pH belum konstan karena keadaan belum steady, terlihat pada grafik semakin lama pH semakin asam.3. Run 3 q = 35 ml/menitPada laju alir q = 35 ml/menit, berdasarkan grafik pH konstan dan relatif stabil pada menit ke 2 8 namun pH naik pada menit ke 10, berarti belum steady.4. Run 4 q = 40 ml/menitPada laju alir q = 40 ml/menit berdasarkan grafik, pH tidak stabil selalu mengalami kenaikan dan penurunan karena keadaan belum steady, sehingga pH konstan belum tercapai.

VI. Keselamatan KerjaKeselamatan kerja yang perlu diperhatikan selama praktikum berlangsung :1. Praktikan wajib mengenakan jas laboratorium, penutup kepala dan sarung tangan2. Teknik aseptis harus diterapkan agar tidak terjadi kontaminasi3. Gunakan pembakar spirtus dengan benar, untuk menghindari terjadinya kebakaran

VII. Pembahasan7.1. Pembahasan Nadhira Rifarni (131424016)Praktikum kali ini yaitu melakukan pembuatan asam asetat dengan menggunakan metoda imobilisasi sel. Metoda ini dipilih karena untuk menghasilkan suatu produk. Terkadang terjadi berbagai kesulitan yang akan membuat produksi produk tehambat atau berkurang. Imobilisasi sel dapat memberikan keuntungan dengan membuat sel pembentuk produk tetap berada dalam reaktor dengan jalan membatasi ruang geraknya atau dijerat dalam suatu matriks, yaitu beads. Beads yang dihasilkan dan ditampung dalam kolom sebanyak 282 ml, dengan volume kolom yaitu 488 ml. Pembuatan MediaBakteri yang digunakan untuk pembuatan asam asetat ini adalah Acetobacter aceti yang kemudian dimasukkan ke dalam media aktivasi yang sudah disterilisasi. Saat memasukkan bakteri, lingkungan sekitar tempat kerja harus aseptis. Pada saat menanam inokulum, media aktivasi dimasukkan secukupnya ke dalam media agar miring yang berisi bakteri, kemudian bakteri diambil dengan cara menggesekkan jarum ose ke media agar miring kemudian dikocok dan dituangkan airnya ke dalam media aktivasi. Setelah dimasukkan ke dalam media aktivasi, tumbuhkan bakteri dengan memasukkan media tersebut ke dalam inkubator selama 2-3 jam pada suhu 30oC. Media aktivasi yang digunakan mengandung nutrisi-nutrisi yang dibutuhkan selama pertumbuhan bakteri seperti bacto pepton, ekstrak ragi, dan glukosa. Media inokulasi harus dibuat secara aseptis, mulai dari mengambil biakan dalam kultur murni hingga memasukkannya ke dalam media aktivasi. Hal ini harus dilakukan dengan tujuan agar tidak ada mikroorganisme dari luar yang masuk ke dalam media aktivasi yang dapat mengakibatkan media terkontaminasi. Secara umum media aktivasi berfungsi untuk menumbuhkan Acetobacter aceti yang akan dibuat matriksnya (dalam bentuk beads) sebagai sumber pembuatan asam asetat.Selain media aktivasi, media lain yang dibuat adalah media produksi, air garam steril, dan larutan CaCl2. Media produksi mengandung komposisi NH4NO3, KH2PO4, MgSO4.7H2O, glukosa, dan etanol. Media produksi ini berfungsi sebagai laju alir dalam reaktor kolom. Larutan CaCl2 berfungsi untuk menstabilkan beads yang dibuat dan memperkuat dinding beads. Sedangkan air garam steril berfungsi untuk mencuci beads yang akan dimasukkan ke dalam reaktor kolom. Ketika membuat media produksi, Etanol dimasukkan paling terakhir untuk mencegah penguapan. Setalah etanol dimasukkan, media produksi yang telah dibuat harus disterilisasi. Pembuatan air garam steril dan larutan CaCl2 tidak perlu menggunakan teknik khusus. Pembuatan air steril hanya membutuhkan aquadest yang kemudian disterilisasi. Sedangkan larutan CaCl2 merupakan larutan yang terdiri dari serbuk garam CaCl2 yang dilarutkan dalam aquadest kemudian disterilkan. Selain media-media tersebut, dibuat juga natrium alginat 8% dalam 100 mL yang berbentuk seperti gel atau gelatin. Natrium alginat ini kemudian dipasteurisasi pada suhu 70-80 oC selama 10 menit. Pasterurisasi merupakan suatu bentuk sterilisasi yang bertujuan untuk membunuh mikroorganisme yang tidak diinginkan tanpa merusak komponen komponen yang terdapat dalam natrium alginat. Alginat merupakan polimer porous alami yang digunakan sebagai matriks pendukung. Beads yang akan dibentuk harus cukup porous untuk memudahkan keluar masuknya substrat dan produk. Pembuatan BeadsPembuatan beads dilakukan dengan cara menyuntikkan natirum alginat yang sudah dicampur dengan media aktivasi berisi bakteri kemudian dimasukkan dengan cara disuntikkan ke dalam larutan Cacl2. Beads kemudian akan terbentuk dengan sendirinya. Beads yang baik akan berbentuk bulat sempurna, berwarna coklat, dan dinding beads akan mengeras dalam larutan CaCl2. Proses ini harus dilakukan secara aseptis dan semua alat yang digunakan harus disterilisasi terlebih dahulu. Setelah semua natrium alginat habis membentuk beads, beads dimasukkan ke dalam kulkas selama 12 jam pada suhu 4oC.

Evaluasi Kerja Reaktor KolomSetelah beads siap digunakan, keluarkan beads dari dalam kulkas dan biarkan beads sampai mencapai suhu ruang. Setelah itu, cuci beads dengan menggunakan air steril dan harus aseptis. Cuci beads kurang lebih tiga kali bilasan sampai beads sudah cukup bersih dari larutan CaCl2. Setelah beads dicuci bersih, beads dimasukkan ke dalam reaktor kolom. Beads dimasukkan hingga reaktor kolom tersisa 5-7 cm dari atas kolom. Kemudian ukur laju alirnya. Media produksi dimasukkan ke dalam kantong infus dan dialirkan ke dalam reaktor kolom melalui selang infus. Selang infus diatur laju alirnya, kemudian kami melakukan kalibrasi duplo (sebanyak 2 kali) pada laju alir ke 25,30, dan 35. Sehingga diperoleh waktu larutan pertama keluar dari selang.

Pengambilan SampelPengambilan sampel dilakukan sebanyak 4 run dan setiap run diambil 5 titik setiap 2 menitnya. Saat pengambilan sampel, yang diukur adalah volume sampel. Berdasarkan data yang diperoleh, dibuat grafik pH terhadap waktu (dalam jam). Berdasarkan grafik tersebut, diperoleh profil kinetika pembentukan produk asam asetat. Nilai pH yang diperoleh semakin turun seiring dengan terbentuknya produk. Berdasarkan teori, semakin lama nilai pH akan semakin turun karena produksi asam asetat akan semakin tinggi. Tetapi, pada run-1 (q=25) nilai ph pada awalnya semakin turun, tetapi kemudian naik lagi dan nilai selanjutnya pun konstan. Run-2 (q=30) ph yang dihasilkan semakin turun. Run-3 (q=35) pH yang dihasilkan semakin turun, namun pada menit ke 8, pH sempat naik. Dan run-4 (q=40) pH yang dihasilkan tidak konstan dari menit 0 6 naik turun, namun menit ke 6-10 pH semakin naik. Reaksi pembentukan asam asetat:CH3CH2OH + O2 CH3COOH +H2OPembentukan asam asetat pada praktikum ini berhasil, namun pH yang dihasilkan dari run-1 sampai 4 adalah sekitar rentangan 2,6 2,9. Berdasarkan teori, asam asetat merupakan asam lemah yang memiliki range pH dibawah 7 tetapi tidak lebih kecil dari 4 atau 5. Pada laju alir q = 25 ml/menit berdasarkan grafik, pH konstan terjadi pada menit ke 8 yaitu sebesar 2,833. Pada laju alir q = 30 ml/menit, berdasarkan grafik pH belum konstan karena keadaan belum steady, terlihat pada grafik semakin lama pH semakin asam. Pada laju alir q = 35 ml/menit, berdasarkan grafik pH konstan dan relatif stabil pada menit ke 2 8 namun pH naik pada menit ke 10, berarti belum steady. Pada laju alir q = 40 ml/menit berdasarkan grafik, pH tidak stabil selalu mengalami kenaikan dan penurunan karena keadaan belum steady, sehingga pH konstan belum tercapai.

7.2. Pembahasan Nisa Mardiyah (131424018)Praktikum kali ini dilakukan pembuatan sel terimobilisasi, di mana sel immobilisasi adalah suatu sel yang secara fisik terlokalisasi/terjerat pada suatu daerah tertentu. Dengan sistem ini, sel dapat lebih tahan terhadap perubahan kondisi seperti pH, juga temperatur. Sistem ini juga membantu sel berada di tempat tertentu selama berlangsungnya reaksi sehingga memudahkan proses pemisahan dan memungkinkan untuk dipakai lagi di reaksi lain. Pada percobaan, sel imobilisasi dibuat dari inokulum yang terdiri dari bahan Bacto Pepton 2%, ekstrak ragi 0,5%, Glukosa 2 % dalam 200 ml Aquadest. Di mana inokulum tersebut dimasukkan acetobacter aceti, kemudian diinkubasi 5 jam. Inokulum yang telah diinkubasi, dicampurkan dengan natrium alginat 80% yang sebelumnya telah dibuat dan dipanaskan pada suhu 800C. Pada saat pencampuran, tekstur dari campuran menjadi kental dan untuk mempertahankan kekentalan tersebut, maka suhu campuran harus dalam keadaan hangat. Larutan campuran diambil menggunakan suntikan, kemudian disuntikkan ke dalam larutan CaCl2 sehingga pada saat tetesan dari suntikan tersebut masuk ke CaCl2, berubah menjadi bulatan bulatan kecil.Bulatan-bulatan kecil itulah yang disebut beads dan sudah merupakan sel yang terimmobilisasi. Pengerjaan dalam pembuatan beads ini dilakukan secara aseptis sambil di aduk agar beads yang sudah terbentuk tidak saling menyatu.Baeds yang telah dibuat digunakan untuk evaluasi kinerja sel immobilisasi dalam reaktor kolom, yaitu pembuatan asam asetat. Pada percobaan, proses ini dilakukan secara kontinue sehingga pada waktu tertentu keadaan akan mengalami kondisi steady yaitu pH yang dihasilkan adalah konstan. Namun pada kenyatannya, pH yang dianalisis pada t= 0 menit hingga t = 10 menit dari ketiga variasi laju alir tidak mengalami konstan, bahkan cenderung berubah dan tidak stabil. Hal tersebut terjadi karena proses keadaan dari t = 0 menit hingga t = 10 menit belum steady.Hubungan antara pH dengan waktu yaitu, semakin lama waktu berlansung maka pH dari produk semakin asam. Hal ini menunjukkan bahwa waktu mempengaruhi kualitas produk asam asetat.

VIII. KesimpulanBerdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan beberapa hal, diantaranya sebagai berikut: Imobilisasi sel merupakan salah satu metode yang dapat digunakan untuk membuat suatu produk berupa asam asetat. Bakteri yang digunakan untuk pembuatan asam asetat adalah Acetobacter aceti. Berdasarkan hasil pengamatan, pH yang dihasilkan pada run1-run4 rentangan nya sekitar 2,6-2,9. Sedangkan literature menyebutkan bahwa, asam asetat merupakan asam lemah yang memiliki rentangan pH dibawah 7, namun tidak kurang dari 4 dan 5 Berdasarkan data pengamatan, pH berbanding terbalik dengan waktu, semakin lama waktu produksi maka pH semakin kecil. Namun, pada run ke-4, pH yang dihasilkan kurang konstan nilainya pH akhir asam asetat yang diperoleh adalah sebesar 2,7 Volume beads yang dihasilkan sebanyak 282 ml dengan volume kolom 488 ml 1. Run 1 q = 25 ml/menit Pada laju alir q = 25 ml/menit berdasarkan grafik, pH konstan terjadi pada menit ke 8 yaitu sebesar 2,833. 2. Run 2 q = 30 ml/menit Pada laju alir q = 30 ml/menit, berdasarkan grafik pH belum konstan karena keadaan belum steady, terlihat pada grafik semakin lama pH semakin asam. 3. Run 3 q = 35 ml/menit Pada laju alir q = 35 ml/menit, berdasarkan grafik pH konstan dan relatif stabil pada menit ke 2 8 namun pH naik pada menit ke 10, berarti belum steady. 4. Run 4 q = 40 ml/menit Pada laju alir q = 40 ml/menit berdasarkan grafik, pH tidak stabil selalu mengalami kenaikan dan penurunan karena keadaan belum steady, sehingga pH konstan belum tercapai.

LAMPIRAN Perhitungan pH Asam Asetat yang Terbentuk1. Run 1 Q = 25 ml/menit t0 = 0 menitDik :V NaOH = 3,1 mlM NaOH = 0,05 MV CH3COOH = 2 mlDit : pH ?Jawab :

[H+] = [H+] = [H+] = 1,18 x 10-3pH = 3 log 1,18 = 2,928

t1 = 2 menitDik :V NaOH = 4,5 mlM NaOH = 0,05 MV CH3COOH = 2 mlDit : pH ?Jawab :

[H+] = [H+] = [H+] = 1,42 x 10-3pH = 3 log 1,42 = 2,847


[H+] = [H+] = [H+] = 1,45 x 10-3pH = 3 log 1,45 = 2,838


[H+] = [H+] = [H+] = 1,5149 x 10-3pH = 3 log 1,5149 = 2,819


[H+] = [H+] = [H+] = 1,469 x 10-3pH = 3 log 1,469 = 2,833


[H+] = [H+] = [H+] = 1,469 x 10-3pH = 3 log 1,469 = 2,833

2. Run 2 Q = 30 ml/menit t0 = 0 menitDik :V NaOH = 7,3 mlM NaOH = 0,05 MV CH3COOH = 2 mlDit : pH ?Jawab :

[H+] = [H+] = [H+] = 1,82 x 10-3pH = 3 log 1,82 = 2,739


[H+] = [H+] = [H+] = 1,484 x 10-3pH = 3 log 1,484 = 2,828


[H+] = [H+] = [H+] = 1,57 x 10-3pH = 3 log 1,57 = 2,804

t3 = 6 menitDik :V NaOH = 6 mlM NaOH = 0,05 MV CH3COOH = 2 mlDit : pH ?Jawab :

[H+] = [H+] = [H+] = 1,64 x 10-3pH = 3 log 1,64 = 2,78


[H+] = [H+] = [H+] = 1,81 x 10-3pH = 3 log 1,81 = 2,742


[H+] = [H+] = [H+] = 1,909 x 10-3pH = 3 log 1,909 = 2,719


[H+] = [H+] = [H+] = 1,4543 x 10-3pH = 3 log 1,4543 = 2,837


[H+] = [H+] = [H+] = 1,9442 x 10-3pH = 3 log 1,9442 = 2,711


[H+] = [H+] = [H+] = 1,9557 x 10-3pH = 3 log 1,9557 = 2,708


[H+] = [H+] = [H+] = 1,9672 x 10-3pH = 3 log 1,9672 = 2,706


[H+] = [H+] = [H+] = 1,9899 x 10-3pH = 3 log 1,9899 = 2,701

t5 = 10 menitDik :V NaOH = 7 mlM NaOH = 0,05 MV CH3COOH = 2 mlDit : pH ?Jawab :

[H+] = [H+] = [H+] = 1,7748 x 10-3pH = 3 log 1,7748 = 2,750


[H+] = [H+] = [H+] = 1,6568 x 10-3pH = 3 log 1,6568 = 2,780


[H+] = [H+] = [H+] = 2,1319 x 10-3pH = 3 log 2,1319 = 2,671


[H+] = [H+] = [H+] = 1,8734 x 10-3pH = 3 log 1,8734 = 2,727


[H+] = [H+] = [H+] = 2,0346 x 10-3pH = 3 log 2,0346 = 2,691


[H+] = [H+] = [H+] = 1,8493 x 10-3pH = 3 log 1,8493 = 2,732


[H+] = [H+] = [H+] = 1,6970 x 10-3pH = 3 log 1,6970 = 2,770

Dokumentasi Pada Saat PraktikumGambarKeterangan

Larutan CaCl2 yang belum di sterilisasi

Inokulum yang belum disterilisasi

Pemanasan air hingga 800C untuk memanaskan alginat

Beads yang telah dimasukkan ke dalam kolom reaktor

Alat untuk mengatur laju alir (pompa peristaltik)

Media produksi dan beads yang sudah steril

Natrium alginat yang sedang dipanaskan pada suhu 80oC

immobilisasi

Documents