Mengenal Apa Itu Teknik Bioproses

Dipublikasikan oleh Dias Perdana Putra

21 Maret 2024, 19.05

Pengolahan limbah secara biologis merupakan salah satu aplikasi teknik bioproses. (wikipedia)

Teknik bioproses

Teknik bioproses, juga dikenal sebagai teknik biokimia, adalah bagian dari ilmu teknik kimia atau teknik biosistem yang berkaitan dengan perancangan dan pembangunan proses produksi yang melibatkan agen biologis. Agen biologis ini bisa berupa mikroorganisme atau enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Biasanya, mikroorganisme yang digunakan adalah bakteri, khamir, atau kapang. Teknik bioproses sering diajarkan sebagai tambahan dalam kurikulum teknik kimia karena memiliki dasar-dasar yang serupa dan menggunakan teknik yang sama untuk menyelesaikan masalah. Aplikasi dari teknik bioproses dapat ditemukan dalam industri farmasi, bioteknologi, dan pengolahan air.

Bioreaktor

Sebuah bioreaktor, juga dikenal sebagai fermentor, adalah alat atau sistem yang menyediakan lingkungan untuk aktivitas agen biologis. Dengan kata lain, ini adalah tempat di mana proses kimia terjadi dengan melibatkan mikroorganisme atau enzim yang dihasilkan oleh mikroorganisme. Proses kimia dalam bioreaktor bisa bersifat aerobik (memerlukan oksigen) atau anaerobik (tanpa oksigen). Agensia biologis yang digunakan bisa berada dalam bentuk tersuspensi di dalam larutan atau terimobilisasi, misalnya pada permukaan media pendukung. Contoh bioreaktor dengan agensia terimobilisasi termasuk bioreaktor dengan unggun atau bioreaktor membran.

Perancangan bioreaktor

Perancangan bioreaktor merupakan tugas teknis yang kompleks. Mikroorganisme atau enzim dapat berfungsi optimal dalam kondisi optimal tertentu, yang dipengaruhi terutama oleh suhu dan pH. Untuk bioreaktor yang menggunakan mikroorganisme, penting untuk memperhatikan kebutuhan hidupnya seperti oksigen, nitrogen, fosfat, dan mineral lainnya. Agar cairan dalam bioreaktor tercampur secara merata, sistem pengadukan perlu diperhatikan, terutama pada bioreaktor dengan agen biologis yang tersuspensi.

Bioreaktor skala laboratorium biasanya terbuat dari kaca atau borosilikat, sementara untuk skala industri, bahan stainless steel lebih umum digunakan untuk mengurangi kontaminasi logam selama fermentasi. Bahan stainless steel yang umum digunakan adalah tipe 316, yang mengandung 18% kromium, 2-2,5% molibdenum, dan 10% nikel. Bahan harus dipilih agar tidak beracun dan tahan terhadap sterilisasi menggunakan uap tekanan tinggi. Untuk mencegah kontaminasi, bagian atas bioreaktor dapat dilengkapi dengan segel aseptis, seperti O-ring dan gasket. Agitator atau impeller digunakan untuk meratakan media dalam bioreaktor, sedangkan sparger digunakan untuk mengatur asupan udara ke dalam bioreaktor pada sistem aerasi.

Baffle dipasang di dalam bioreaktor untuk menghindari vortex dan meningkatkan efisiensi aerasi. Baffle ini biasanya terbuat dari logam dan ditempatkan secara radial di dinding bioreaktor. Bioreaktor juga dilengkapi dengan kondensor untuk mengeluarkan hasil kondensasi selama sterilisasi, serta filter untuk menyaring udara masuk dan keluar tangki. Saluran khusus diperlukan untuk proses inokulasi kultur, pengambilan sampel, dan pemanenan, yang harus dilakukan dengan hati-hati untuk mencegah kontaminasi.

Untuk menjaga kondisi di dalam bioreaktor tetap terkendali, digunakan sensor pH, suhu, anti-buih, dan oksigen terlarut (DO). Ketika kondisi di dalam bioreaktor mengalami perubahan, sensor akan memberikan peringatan, dan tindakan tertentu harus diambil untuk menjaga kondisi tersebut. Misalnya, jika pH berubah, larutan asam atau basa harus ditambahkan untuk menjaga stabilitas pH. Penambahan zat ini bisa dilakukan secara manual atau otomatis menggunakan pompa peristaltik, yang juga digunakan untuk menambahkan anti-buih dan substrat ke dalam bioreaktor.

Aplikasi bioreaktor

Awalnya, bioreaktor digunakan terutama untuk memproduksi ragi, ekstrak khamir, cuka, dan alkohol. Namun, penggunaannya telah berkembang secara signifikan untuk menghasilkan beragam produk dari makhluk hidup, seperti antibiotik, berbagai jenis enzim, protein sel tunggal, asam amino, dan senyawa metabolit sekunder lainnya. Selain itu, mikroorganisme dapat dimanfaatkan untuk memodifikasi senyawa tertentu, menghasilkan senyawa hasil transformasi yang bermanfaat bagi manusia. Bioreaktor juga telah digunakan dalam pengolahan limbah industri dan rumah tangga untuk menghasilkan limbah yang lebih ramah lingkungan.

Disadur dari: https://id.wikipedia.org/wiki/Teknik_bioproses