Fungsi dan Definisi Fermentor / Mesin Fermentor

Definisi Fermentor

Menurut Pujaningsih (2005), fermentor adalah tangki atau wadah dimana didalamnya seluruh sel (mikrobia) mengubah bahan dasar menjadi produk biokimia dengan atau tanpa produk sampingan.
Menurut Saepudin dan Sateakasih (2009) bioreaktor/ reaktor biologi/ fermenter suatu wahana/ tempat untuk keberlangsungan proses fermentasi /transformasi bahan dasar menjadi produk yang dinginkan yang dilakukan oleh sistem enzim dalam mikroba atau enzim yang diisolasi. Bioreaktor merupakan sistem tertutup utk reaksi biologis dr suatu proses bioteknologi.
Menurut Dwiari et al (2008), fermentor adalah peralatan untuk mengendalikan pertumbuhan mikroorganisme dalam medium cair. Parameter-parameter seperti pH, komposisi medium, suhu, pengadukan, konsentrasi metabolit dan gas dapat dimonitor serta dikendalikan.
Menurut Andheklawang (2008), bioreaktor (fermentor) merupakan bejana fermentasi aseptis untuk produksi senyawa oleh mikrobia melalui fermentasi. Bioreaktor dirancang untuk proses fermentasi secara anaerob dan aerob.

 Fungsi Fermentor

Untuk menghasilkan produk oleh mikrobia baik kultur murni atau campuran, yang dikendalikan menggunakan sistem komputer dalam mengatur faktor lingkungan dan pertumbuhan serta kebutuhan nutriennya.
Sebagai tempat terjadinya prosesfermentas
Memberikan lingkungan yg terkontrol bagipertumbuhan suatu m.o untukmenghasilkan suatu produk yg diinginkan.
Menyediakan kondisi lingkungan yang cocok bagi mikrobia didalamnya untuk :
 Menghasilkan biomassa
Menghasilkan enzim
Menghasilkan metabolit dsb.
Memberikan lingkungan terkontrol bagi pertumbuhan mikroorganisme atau campuran tertentu mikroorganisme untuk memperoleh produk yang diinginkan.
Bioreaktor hendaknya mencegah kontaminasi produksi dr lingkungan pd kultur sambil mencegah pelepasan kultur ke lingkungan.
Bioreaktor sebaiknya memiliki instrumentasi untuk pemeriksaan agar terjadi pengawasan proses optimum.


Persyaratan fermentor modern

Dapat dioperasikan secara aseptik
Aerasi dan pengadukan memenuhi kebutuhan m.o dan tidak membunuh atau merusak produk
Suhu, pH dan kecepatan pengadukan dapat diatur
Memiliki sistem pengambilan contoh yg aseptik
Permukaan bagian dalam harus rata atau tanpa lubang-lubang ukuran mikro

Jenis-jenis Fermentor
Berdasarkan bentuk substrat, fermentasi ada 2 macam :
Fermentasi substrat padat,produk dari cara kerja ini tdk terlalu banyak contohnya: tempe, jamur merang, tape,kompos. Fermentasi substrat cair ,umumnya produk fermentasi dihasilkandengan cara ini.

Sistem fermentasi substrat cair 
Batch sederhana
Fed batch
Semi batch
Kontinyu



Batch Sederhana
Inokulum dan substrat dimasukkan sekaligus pada waktu awal dan proses fermentasi berlangsung sampai waktu tertentu.
Contoh : asam cuka

Fed Batch
Inokulum dimasukkan dan sebagian substrat (+/-10 % dari volume fermentor) dimasukkan ke dalam fermentor. Sisa substrat (+/-90 %) dimasukkan kemudian secara bertahap.

Semi batch
Seperti batch sederhana tetapi pada waktu panen yg diambil hanya 90 % dari hasi fermentasi, sedang 10 %  di tinggal dalam fermentor, lalu ke dalam fermentor dimasukkan lagi substrat sebanyak 90 %.

Kontinyu
Substrat dimasukkan secara kontinyu kedalam fermentor yg berisi m.o dan hasil fermentasi dikeluarkan secara kontinyu.

Jenis Fermentor berdasarkan pemasukan udara
Fermentor silinder berpengaduk
Fermentor angkat udara
Fermentor vogel busch
Jenis fermentor yg banyak digunakan adalah fermentor silinder berpengaduk

Fungsi pengaduk
Menggerakkan media
Menyebarkan gas di dalam media
Mencampur seluruh komponen media

Faktor yg mempengaruhi fungsi pengadukan
Jumlah dan pengaturan letak daun pengaduk
Bentuk dan ukuran daun pengaduk
Kecepatan putar pengadukan

Menurut Pujaningsih (2005), macam-macam reactor adalah sebagai berikut :
1.Bioreaktor tanki adukan (stirres tank bioreactor) udara disirkulasikan melalui medium yang diaduk dengan impeller.
2.Biorekator kolum gelembung (Bubble column bioreactor) udara dialirkan melalui sparger di dasar bejana.
3.Bioreaktor dengan pancaran udara (Airlift bioreactor) terdiri dari dua kolum yang dimasukkan ke dalam kolum yang lain. Udara dipaksa masuk melewati pipa sehingga udara dapat terpancar keatas dan medium ikut terbawa.
4. Bioreaktor terkemas padat diisi dengan bahan padatan yang dapat menjaring mikrobia masuk kedalamnya.

Menurut Andhiko (2008), Berdasarkan proses penyebaran organisme dan media dalam bejana mengelompokkan jenis fermentor ke dalam 3 grup :
1.Reaktor dengan agitasi internal.
Merupakan biorekator yang paling lazim digunakan di berbagai industri fermentasi. Grup ini termasuk stirred tank reactor.
2.Bubble column bioreactor.
Merupakan bioreaktor paling sederhana. Terdiri dari tabung panjang dengan beberapa sparger di bagian dasarnya.
3.Loop reactor.
Merupakan collumn reactor di tnana percampuran dan sirkulasi diinduksi dengan alat-alat tertentu.

Berdasarkan penggunaan alat tersebut, fermentor ini dikelompokkan atas tiga jenis:
1.Air lift loop reactor .
2.Pro peller’loop reactor.
3.Jet loop reactor .

5.1Bagian-bagian Fermentor
Rancangan dan kontroksi bioreaktor perlu diperhatikan tentang bejana harus dapat dioperasikan dalam jangka waktu lama, serasi dan afitasi memadai untuk kelangsungan proses metabolik mirkobia, sistem kontrol suhu, pH dan penambahan nutrien, bejana harus dapat dicuci dan disterilisasi fasilitas sampling harus ada konsumsi tenaga serendah mungkin, bahan kontroksi murah dan evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.

A.Kriteria Dasar Dalam Desain Bioreaktor

Karakteristik mikrobiologi dan biokimia dr sistem sel (mikrobia, mamalia, tumbuhan).
Karakteristik hidrodinamik bioreaktor.
Karakteristik massa dan panas bioreaktor.
Kinetika pertumbuhan sel dan pembentukan produk.
Karakteristik stabilitas genetis dr sistem sel
Desain peralatan yg aseptis
Pengawasan lingkungan bioreaktor (makro dan mikro)
Implikasi desain bioreaktor pd pemisahan produk menghilir
Modal dan biaya operasi bioreaktor
Potensi pengembangan desain bioreaktor

B.Syarat Fermentor adalah sebagai berikut

Tangki dapat dioperasikan secara aseptik, agitasi dan aerasi
Energi pengoperasian serendah mungkin
Temperatur harus terkontrol
Kontrol pH
Tempat pengambilan sample
Penguapan berlebihan dihindari
Tangki didesain untuk meminimalkan tenaga kerja pemanenan, pembersihan dan perawatan
Peralatan general: permukaan bagian dalam halus, dihindari banyak sambungan, murah.rip-biotek-fermentasi.

C.Konstruksi Fermentor

Bahan fermentor dibuat tahan karat untuk mencegah kontaminasi logam/ion selama proses
Bahan fermentor harus tidak beracun & tidak mudah terlarut, shg tdk menghambat pertumb.mikrobia
Bahan fermentor harus kuat utk sterilisasi berulang kali pd tekanan uap tinggi
Sistem stirer dari fermenter & lubang pemasukannya cukup, sehingga tidak mengalami stress mekanik akibat terlampau rapat
Pemeriksaan secara visual dari medium & kultur hrs tersedia, dibuat dari bahan transparan.

D.Desain dan Konstruksi Bioreaktor Harus Memperhatikan Beberapa Hal Yaitu : 

Bejana dapat dioperasikan dalam keadaan aseptis untuk jangka waktu lama.
Aerasi dan agitasi cukup memadai untuk kelangsungan proses metabolik mikrobia.
Konsumsi tenaga serendah mungkin.
Sistim kontrol temperatur, pH harus ada.
Fasilitas untuk sampling harus ada.
Evaporasi diusahakan tidak terlalu besar.
Bejana harus dapat dicuci, dibersihkan dan mudah dipelihara, mempunyai
geometri yang sama baik untuk laboratorium maupun skala industri.
Dikonstruksi dari bahan yang murah.


E.Karakteristik Fermenter

Fermentor anaerobik memerlukan alat khusus kecuali untuk menghilangkan panas.
Fermentor aerobik memerlukan alat untuk mengaduk dan memberikan aerasi cukup.
Konstruksi fermentor aerobik
Tebuat dari baja anti karat.
Berupa silinder besar, tertutup di bagian atas atau bawah, dilengkapi pipa-pipa