Download - Soal Dan Jawaban Biotek
![Page 1: Soal Dan Jawaban Biotek](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022082406/5695cf611a28ab9b028dd9b0/html5/thumbnails/1.jpg)
TUGAS BIOTEKNOLOGI PANGAN
Oleh:
Rebecca Putri Limbardo 2015871001
Illona Nathania 2015871002
Lukito Hadisaputra 2015871003
Annete Azalia 2015871004
MAGISTER TEKNIK KIMIA
UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN
BANDUNG
2015
![Page 2: Soal Dan Jawaban Biotek](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022082406/5695cf611a28ab9b028dd9b0/html5/thumbnails/2.jpg)
1. Pada fermentasi aerobic maka S.cereviae ditumbuhkan pada substrat ethanol dengan
persamaan reaksi kimia sebagai berikut:
C2H5OH + a O2 + b NH3 c CH1,704N0,149O0,408 + d CO2 + e H2O
a. Hitunglah koefisien a, b, c, d, e jika koefisien respirasi (CO2/O2) = 0,66
b. Hitunglah koefisien biomassan per substrat (Yxs
)!
Solusi untuk nomor 1:
a. Neraca massa:
C: 2 = c + d c + d = 2
H: 6 + 3b = 1,704c + 2e 3b – 1,704c – 2e = -6
O: 2a + 1 = 0,408c + 2d +e 2a – 0,408c -2d – e = -1
N: b = 0,149c b – 0,149c = 0
d = 0,66a d – 0,66a = 0
5 persamaan diatas diubah ke dalam bentuk matriks kemudian diselesaikan menggunakan solver
[0 0 1 1 00 3 −1,704 0 −22 0 −0,408 −2 −10 1 −0,149 0 0
−0,66 0 0 1 0] [
abcde] = [
2−6−100
]Dari solver didapatkan hasil sebagai berikut:
a = 2,9169
b = 0,0111
c = 0,0748
d = 1,9251
e = 2,9529
b. Yxs
= koefisien biomassakoefisien substrat
= 0,0748
1 = 0,0748
2. Nilai dCxdt
untuk pertumbuhan mikroba dinyatakan dengan rumus sebagai berikut:
![Page 3: Soal Dan Jawaban Biotek](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022082406/5695cf611a28ab9b028dd9b0/html5/thumbnails/3.jpg)
dCxdt
= μmaks .Cs . CxKs+Cs
Jika nilai μmaks = 0,7 jam -1, nilai Ks = 5 g/L
Perolehan sel Yxs
= 0,65 berat sel kering/substrat
Reaksi kimia berlangsung pada Continuous Stirred Tank Fermentator (CSTF) dengan
bioreactor seri dengan volume V1 dan V2. Laju alir sebesar 500 L/jam dan konsentrasi
substrat adalah 85 g/L sedangkan konsentrasi seubstrat keluar bioreactor adalah 5 g/L
1. Jika digunakan single steady state CSTF dengan umpan substrat steril, maka hitunglah
dilution rate!
2. Hitunglah konsentrasi mikroba yang keluar reaktor!
3. Gambar bioreactor kontinyu secara lengkap dengan lambing-lambangnya!
4. Hitunglah volume bioreactor V1 dan bioreactor V2!
Solusi untuk nomor 2:
Berikut merupakan gambar bioreactor yang diperoleh:
Nilai dilution rate diperoleh menggunakan persamaan:
D= FV
= μmax .CsKs+Cs
D=0,7 jam−1× 5 g / L5 g/ L+5g / L
=0,35
Laju alir masukan yang diketahui sebesar 500 L/Jam sehingga volume tangki 1:
![Page 4: Soal Dan Jawaban Biotek](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022082406/5695cf611a28ab9b028dd9b0/html5/thumbnails/4.jpg)
D=FV
=500
Ljam
V 1
volume tangki 1=500 L/ jam0,35
=1428,571 L
Untuk perhitungan jumlah mikroba yang keluar adalah
perubahansubstrat dalam bioreaktor=substrat yang terkonsumsi olehmikroba=substrat awal−substrat akhir=85gL−5
gL=80 gsubstrat / L
jumlah konsentrasi mikroba (Cx )=Yxs
× perubahanCs=0,65g sel keringg substrat
×80g substrat
L=54,4 g sel kering /L
3. Pada percobaan fermentasi dengan yeast digunakan fermentor. Laju alir media divariasi dan
pada keadaan tunak (steady state) konsentrasi mikroba dan konsentrasi glukosa diukur dan
dicatat. Input konsentrasi glukosa dibuat 100 g/L dan volume fermentor sebesar 500 mL.
Data diperoleh ditabulasikan sebagai berikut:
Laju alir, F, mL/jam Konsentrasi sel, Cx, g/L Konsentrasi substrat, Cs, g/L
31 5,97 0,5
50 5,94 1,0
71 5,88 2,0
91 5,76 4,0
200 0 100
1. Hitunglah laju persaman reaksi pertumbuhan sel mikroba! rx = f (Cs dan Cx)
2. Plot 1D
sebagai sumbu y dan 1
Cs sebagai sumbu x, maka hitunglah nilai Ks dan μmaks
Solusi untuk nomor 3:
Lakukan perhitungan nilai 1/D dan 1/Cs terhadap data tabel yang telah diberikan. Untuk
menentukan nilai D, digunakan persamaan sebagai berikut:
D= FV
= μmax .CsKs+Cs
Sehingga diperoleh hasil perhitungan dalam tabel :
![Page 5: Soal Dan Jawaban Biotek](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022082406/5695cf611a28ab9b028dd9b0/html5/thumbnails/5.jpg)
F (mL/jam)F(L/jam) Cs (g/L) D 1/D 1/Cs Cx (g/L) r
31 0.031 0.50.00006
2 16129.0323 2 5.97 6.10527E-05
50 0.05 1 0.0001 10000.0000 1 5.940.00010150
3
71 0.071 20.00014
2 7042.2535 0.5 5.880.00015178
7
91 0.091 40.00018
2 5494.5055 0.25 5.760.00020176
1
200 0.2 100 0.0004 2500.0000 0.01 00.00029500
5
Plot data 1/D sebagai sumbu y dan 1/Cs sebagai sumbu x pada grafik sehingga dihasilkan :
0 0.5 1 1.5 2 2.50.0000
2000.0000
4000.0000
6000.0000
8000.0000
10000.0000
12000.0000
14000.0000
16000.0000
18000.0000
f(x) = 6527.41264365686 x + 3324.54394670939R² = 0.987207567561909
Kurva 1/D vs 1/Cs
Series2Linear (Series2)
1/Cs
!/D
Dari hasil grafik diperoleh persamaan garis linear y=6527.4x+3324.5 , di mana nilai gradien garis adalah nilai ks/µmax dan intercept adalah nilai 1/µmax. Sehingga diperoleh hasil sebagai berikut:
volume 500 mL = 0.5 Lintercept 3324.5
umax0.00030
1slope 6527.4
ks1.96342
3
![Page 6: Soal Dan Jawaban Biotek](https://reader036.vdocuments.mx/reader036/viewer/2022082406/5695cf611a28ab9b028dd9b0/html5/thumbnails/6.jpg)
Setelah nilai ks dan µmaks diperoleh lakukan perhitungan nnilai laju reaksi untuk masing-masing konsentrasi menggunakan persamaan:
r=Cs . μmax(Ks+Cs)
4. Jika mikroba tumbuh mengikuti hokum michaelis menten dengan nilai dCx/ dt = 1/Cx.
dCx/dt , µmaks= 0,5 jam -1 dan nilai Ks = 2 g/L dengan nilai F =100L/jam, Cs = 50 g/L dan
nilai Yxs
= 0,5, maka hitunglah ukuran fermentor agar mampu memberikan total laju
pembentukan sel maksimum!
Solusi:
Cari D = F/V = µ Cs/(ks + Cs) = 0,5 * 50 / (2 + 50) = 0,48
V = F/D = 100/0,48 = 208,33 L