bab 5 pertumbuhan sel-p
Post on 06-Dec-2015
34 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Pertemuan ke- 6
Pertumbuhan Sel
Pertumbuhan selbull Pertumbuhan adalah respon utama sel hidupterhadap
susbtrat dan nutrienbull Dicirikan oleh laju pertumbuhan spesifik μbull Substratnutrien + sel rarr produk + sel baru
bull Dimana X = kosentrasi sel (gl) t = waktu (jam)bull Pembentukan produk adalah respon sekunder
dt
dX
X
1
Menentukan konsentrasi sel
bull Konsentrasi sel dapat diukur secara langsung atau tak langsung
bull Langsung basis masa atau jumlah sel
bull Penghitung jumlah sel hemocytometer plat hitung (ptri dish) penghitung partikel secara elektronik
Penghitung sel Hemocytometer
bull Keuntungan akurat suara rendah ketika pengukuran
bull Kerugian waktu lama carcinogenic mutagenic stains
Penghitung sel Penghitung plat
bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu
bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat
bull Kekurangan bising perlu beberapa hari
30-300 colonies30-300 colonies
Penghitung sel penghitun partikel
bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel
bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran
bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar
Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan
biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel
pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis
variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana
bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah
Pengukuran konsentrasi tak langsung
bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)
bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat
bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau
DNARNA
Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel
bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm
bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Pertumbuhan selbull Pertumbuhan adalah respon utama sel hidupterhadap
susbtrat dan nutrienbull Dicirikan oleh laju pertumbuhan spesifik μbull Substratnutrien + sel rarr produk + sel baru
bull Dimana X = kosentrasi sel (gl) t = waktu (jam)bull Pembentukan produk adalah respon sekunder
dt
dX
X
1
Menentukan konsentrasi sel
bull Konsentrasi sel dapat diukur secara langsung atau tak langsung
bull Langsung basis masa atau jumlah sel
bull Penghitung jumlah sel hemocytometer plat hitung (ptri dish) penghitung partikel secara elektronik
Penghitung sel Hemocytometer
bull Keuntungan akurat suara rendah ketika pengukuran
bull Kerugian waktu lama carcinogenic mutagenic stains
Penghitung sel Penghitung plat
bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu
bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat
bull Kekurangan bising perlu beberapa hari
30-300 colonies30-300 colonies
Penghitung sel penghitun partikel
bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel
bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran
bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar
Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan
biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel
pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis
variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana
bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah
Pengukuran konsentrasi tak langsung
bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)
bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat
bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau
DNARNA
Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel
bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm
bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Menentukan konsentrasi sel
bull Konsentrasi sel dapat diukur secara langsung atau tak langsung
bull Langsung basis masa atau jumlah sel
bull Penghitung jumlah sel hemocytometer plat hitung (ptri dish) penghitung partikel secara elektronik
Penghitung sel Hemocytometer
bull Keuntungan akurat suara rendah ketika pengukuran
bull Kerugian waktu lama carcinogenic mutagenic stains
Penghitung sel Penghitung plat
bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu
bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat
bull Kekurangan bising perlu beberapa hari
30-300 colonies30-300 colonies
Penghitung sel penghitun partikel
bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel
bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran
bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar
Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan
biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel
pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis
variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana
bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah
Pengukuran konsentrasi tak langsung
bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)
bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat
bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau
DNARNA
Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel
bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm
bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Penghitung sel Hemocytometer
bull Keuntungan akurat suara rendah ketika pengukuran
bull Kerugian waktu lama carcinogenic mutagenic stains
Penghitung sel Penghitung plat
bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu
bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat
bull Kekurangan bising perlu beberapa hari
30-300 colonies30-300 colonies
Penghitung sel penghitun partikel
bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel
bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran
bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar
Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan
biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel
pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis
variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana
bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah
Pengukuran konsentrasi tak langsung
bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)
bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat
bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau
DNARNA
Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel
bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm
bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Penghitung sel Penghitung plat
bull petri dish hitung koloni (CFUs = colony forming units) yang terbentuk oleh sel individu
bull Kelebihan menghitung sel hidup akurat
bull Kekurangan bising perlu beberapa hari
30-300 colonies30-300 colonies
Penghitung sel penghitun partikel
bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel
bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran
bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar
Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan
biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel
pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis
variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana
bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah
Pengukuran konsentrasi tak langsung
bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)
bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat
bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau
DNARNA
Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel
bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm
bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Penghitung sel penghitun partikel
bull Penghitung prtikel mengukurdistribusi ukuran partikel
bull Kelebihan sangt cepat diperoleh distribusi ukuran
bull Kekurangan larutan harus bebas partikel mahal dan sukar
Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan
biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel
pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis
variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana
bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah
Pengukuran konsentrasi tak langsung
bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)
bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat
bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau
DNARNA
Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel
bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm
bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Konsentrasi Massabull Satuan yang biasa dalam penentuan
biomassa bull Diperoleh dengan sentrifus sampel
pengeringan dan penimbanganbull Kelebihan Konsentrasi massa adalah jenis
variabel dalam model sederhana kaedah teknologi sederhana
bull Kekurangan Kehadiran mapadatan dapat membuat kurang akurat sult diterakan untuk konsentrasirendah
Pengukuran konsentrasi tak langsung
bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)
bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat
bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau
DNARNA
Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel
bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm
bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Pengukuran konsentrasi tak langsung
bull Turbidimeter or spectrophotometer (sering digunakan)
bull Evolusi produk atau pemakaian susbstrat
bull LuciferinATP fluorescencebull Pengukuran konsentrasi Protein atau
DNARNA
Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel
bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm
bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
bull Optical density (OD) adalah mengukur jumlah cahaya yang diteruskan melalui sampel
bull Harus dilaporkan panjang gelombang cahaya untuk pengukuran Contoh OD600 = optical density pada 600 nm
bull Biomassa sering diukur dalam OD dan dikonveri ke massa per volume dengan kurva standard
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Kultur Curah
bull Tetapkan jumlah susbtrat (media pertumbuhan) pada tahap awal
bull Bibit dicurahkan pada tangki
bull Diperoleh 5 phase pertumbuhan lag exponential perlambatan stasioner kematian
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Kurva pertumbuhan
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Fase Lag
bull Tidak ada knaikan jumlah selrarr induksi enzim untuk digunakan substrat
rarr sangat penting mengurangi periode lag untuk meningkatkan produksi
i inokulasi dengan sel fase eksponensial
ii Pra aklimatisasi inokulum dalammedia pertumbuhan
iii Gunakan ukuran inokulum sel yang tinggi (5-10 volume)
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Fase Eksponensial
1 Konsentrasi Nutrien dan substrat tinggi
2 laju pertumbuhan tidak tergantung pada konsentrasi nutrien dan substrat
3 Konsentrasi sel dan massa naik secara eksponensial
Waktu ganda sel
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Waktu Ganda
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Fase Pertumbuhan Diperlambat
rarr kekurangan satu atau lebih nutrien
rarr akumulasi racun dari produk samping
rarr pertumbuhan yang tidak simbang dan pertukaran metabolis menjadi mempertahankan hidup
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Fase Stasionerbull Laju pertumbuhan nol
bull Sel menghasilkan metabolit sekunder
bull Banyak produk penting dalam industri bioteknologi yang dihasilkan pada fase ini
bull Sel mulai kehilangankemampuan untuk reproduksi
bull Sel mengkatabolisma persediaan energi dalam metabolisma endogeneus
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Fase Kematianbull Fas kematian dicirikan dengan rumus
bull Dimana Ns adalah konsentrasi sel pada ujung stasioner dan beorde sat
bull Plotkan ln N melawan t dihasilkan slop garis ndashkd
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Koesien Hasilbull Kinetika pertumbuhan adalah gambaran parameter yang
berkaitan dengan stokiometri bull Koefisein hasil = mikroorganis yang diproduksi per satuan
susbtrat terpakai
bull Koefisien hasil lainnya
bull Untuk pertumbuhan aerobik dengan susbtrat glukosa YXS = 04 sampai06 gg untuk ragi dan bakteri pertumbuhan anaerob lebih kecil
ΔSΔX
YXS
YX O2
XO2
S
PY SP
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Koefisien hasil
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Koefisien maintenanbull Koefisien maintenan digunakan untuk
menggambrka laju spesifik penggunaan susbtrat untuk maintenan
bull 1048698Selama fase stasioner sedikit susbtrat ekstenal diperoleh maka metabolisma kematian komponen biomassa digunakan untuk energi maintenan
bull Eneri maintenan adalah energi yang digunakan untuk memperbaiki komponen sel yang rusak untuk memindahkan nutrien dan produk di dalam dan luar sel
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Produk mikroba
bull Produk mikroba dapat dikategorikan menjadi tiga kategoriProduk yang dianggap sebagai pertumbuhan
Produk ini secara bersama-sama dihasilkandengan pertumbuhan mikrobaLaju speifik pembentukan produk adalah berbanding dengan laju pertumbuhan
spesiik μg
μg tidak sama dengan μnet (hanya ada bila ada metabolisma endogenous)
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
bull Pengaruh kondisi lingkungan terhadap
bullpHbull Temperatur
bull DO
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Faktor lingkungan
bull Pola pertumbuhan miroba dan pembentukan produk dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti suhu pH dan DOndash 1048698Suhu optimum pertumbuhan mikroorganisme
(Topt)bull Psychrophiles (Toptlt 20oC)bull Mesophiles (20oC lt Toptlt 50oC)bull Thermophiles (Toptgt 50oC)
ndash 1048698Kenaikan suhu sampai Topt maka laju pertumbuhan menjadi dua kali setiap 10oC
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Reaksi Enzimatik yang terjadi pada kenaikan yang tinggi
Reaksi enzimatik yang terjadi pada laju maksimum
maksimum
Proses perpindahan sangat lambat tidak ada pertumbuhan
Pengrusakan protein membran sitoplasma rusak termal lysis
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Laju Pertumbuhan Optimum
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Suhubull Diatas Topt laju pertumbuhan berkurang dan dapat
terjadi kematial termal
bull Laju spesifikpada suhu diatas Topt
bull Harga μ dan kd tergantung pada suhu menurut rumus Arrhenius
Xkdt
dXd
kcalmol2010
EeA RT
E
kcalmol8060
d
dk
d kRT
E
kd EeAk
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Pengaruh suhu
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
PengaruhpH bull pH optimum bakteri 3-8 ragi 3-6
bull pH bervariasi secara signifikan selama fermentasi bilasistem tanpa buffer atau pengendali pH
bull CO2 dan ammonium sebagai sumber nitrogen menurunkan pH
bull Pemakaian Nitrat menaikkan pH
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
DO yang diperlukan
bull DO dapat menjadi pembatas substrat
bull DO tinggi pertumbuhan tak tergantung pada [O2]
bull Kelarutan O2 dalam air ~7 ppm
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
DO yang diperlukanbull Laju transfer O2 biasanya dibatasi oleh
cairan diam disekitar gelembung
bull Bila transfer O2 terbatas
OTR=OUR (laju transfer oksigen = laju uptake oksigen) sehingga hellip
bulk2sat2lXO OOakYdt
dX
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Model menggambarkan pertumbuhan sel
bull 1048698Model terstruktur realistik tetapi sukar dalam perhitungan
bull 1048698Model takterstruktur sederhana dan dapat diaplikasikan pada banyak situasi praktis
bull Umumnya valid untuk reaktor satu tahap kultur kontinu keadaan tunak
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Model Kinetika Pertumbuhan
bull Terstruktur vs takterstruktur (komposisi sel tidak berubah terhadap waktu)
bull Segregated versus unsegregated (semua sel identik)
bull Persamaan Monod model takterstruktur unsegregated
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Persamaan Monodbull Laju pertumbuhan substrat tunggalbull Analog dengan kinetika enzim
Michaelis-Menten dan isoterm Langmuir
bull Mekanistik bila pertumbuhan dikendalikan satu enzim
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
bull Persamaan Monod sesuai menggambarkan pertumbuhan susbstrat pembatas hanya bila pertumbuhan lambat dan populasi rendah
Bila konsumsi substrat cepat pelepasan produk buangan lebih mudahndash Pada populasi tinggi pembentukan metabolit
beracun lebih nyata
SK
Sμμ
s
max
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
ndash Laju pertumbuhan untuk pertumbuhan cepat dan populasi tinggi
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Blackman
bull Persamaan ini sering lebih sesuai dari persamaan Monod tetapi ketidakkontinuan persamaan dapat menjadi masalah
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Persamaan pertumbuhan lainnya
bull Persamaan Tessier
bull Persamaan Moser
bull Persamaan Moser bentuk umum persamaan pertumbuhan susbstrat terbatas bila n = 1 maka persamaan ekivalen dengan Monod
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Model Pertumbuhan Inhibisi
bull Kinetika keinhibisian tidak jenis mekanistik tetapi berdasarka kesesuaian data
bull Inhibisi Substrat seperti kinetika enzim inhibisi susbstrat dapat kompetitif atau non kompetitif
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Laju Inhibisi oleh Substrat
max[S]
KS 1 [S]KI
[S]
max
1 [S]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila substrat menghambat pertumbuhan sel kultur curah susbtrat harus ditambahkan
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
max[S]
KS 1 [P]KI
[S]
max
1 [P]KI
1 KS[S]
Kompetitif
Nonkompetitif
Bila produk menginhibisi pertumbuhan sel dalam kultur curah pemurnian produk mahal
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max[S]
KS 1 [I]KI
[S]
max
1 [I]KI
1 KS[S]
Bila porduk mengambat pertumbhan sel dalam kultur curah maka pemurnian produk akan mahal Kompetitif
Nonkompetitif
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
max S
1 [I]KI
S KS
1 I KI
Takkompetitif
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Kultur SinambungSubstrat
Sell
Substrat
Produk
CO2 dan udara keluar
Kmostat atau reaktor tangki berpengaduk sinambung
Udara atau oksigen
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Pertemuan ke- 7
Kultur Sinambung
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Pemodelan Kemostat Ideal
AnggapX= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X= konsentrasi massa sel dalam kemostat
S= konsentrasi substratdalam kemostat
F= laju umpan volume
P= Konsentrasi produk dalam kemostat
VR= volume fluida dalamreaktor
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
X0= Konsentrasi massa sel dalam umpan
S0= Konsentrasi substrat dalam umpan
P0= konsentrasi produk dalam umpan
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
bull Neraca Massa sel
bull anggap
bull Sehingga
Pemodelan Kemostat Ideal
FX0 FX VRX VRkdX VRdXdt
RV
FDratedilution
DX0 X D kd dXdt
(1)(1)
(3)(3)
(2)(2)
in - out + growth - deathaccum
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Keadaan tunak
bull untuk kdltltmicro dXdt=0 and X0=0
bull Kinetika Monod
D
DmaxSKS S
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
Dapat digunakan untuk
mendapatkan micromax and Ks
atauatau SKSD
max D
(4)(4)
(5)(5)
(6)(6)
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Neraca Massa Substrat
FS0 FS VRX1YX S
VRqp X1YP S
VRdSdt
D S0 S XYX S
(7)(7)
(8)(8)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
dimana qp adalah laju pembentukan produk spesifik (g Pg cells hr)
Bila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunakBila diabaikan laju pembentukan produk dan keadaan tunak
masuk - keluar + konsumsi X dan P = akumulasi
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Persamaan untuk kerapatan sel
X YX S S0 S (9)(9)
Pada keadaan tunak micro=DPada keadaan tunak micro=D
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
Gunakan persamaan untuk konsentrasi substrat pada neraca massa sel pada keadaan tunak(Eq 6)
X YX S S0 KSD
max D
(10)(10)
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Metabolima endogenous (kd gt 0)
DX0 X D kd dXdt (3)(3)
Tulis kembaliTulis kembali
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
Assumsi keadaan tunak dan X0=0 tetapi akan ada metabolisma signifikan
D kd(11)(11)
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
D S0 S D kd XYX S
X YX S S0 S DD kd
Bandingkan dengan pers (9)Bandingkan dengan pers (9)
(13)(13)
(12)(12)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)Subsitusi persamaan (11) ke pers (8)
atauatau
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
X YX S S0 S DD kd
X YX S S0 KSD
max D
SKSD
max D
kd kecilkd kecil
kd tak kecilkd tak kecil
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
bull Sususn kembali persamaan (13)
DS0 SX
D kdYX S
0
DYX Sapp
D kdYX Strue
0
atauatau
(1)(1)
(2)(2)
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Definisi Yield
bull Dimana
curahkultur
sinambungkultur 0
S
X
SS
XY app
SX
kematianatau endogenous
respirasi tanpaobservasi
XXYsebenarnya
SXY
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Penentuan Yield sebenarnya1YX Strue
kdYX Strue
1D
1YX Sapp
1YX Sapp
1YX Strue mS
1D
atauatau
(3)(3)
(4)(4)
mS kdYX Strue (koefisien maintenan)(koefisien maintenan)dimanadimana
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Produk
DP qPX
D S0 S 1YX Strue D kd X
1YP S
qpX
VRXqp FPVRdPdt
Keadaan tunakFVR=DKeadaan tunakFVR=D
Neraca massa produkNeraca massa produk
neraca susbtrat keadaan tunakneraca susbtrat keadaan tunak
(7)(7)
(6)(6)
(5)(5)
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Optimizing Productivity
dmax
dS
kDμ
kDKS
Neraca massa bila kd ne 0Neraca massa bila kd ne 0
(8)(8)
PS
trueXS
Pd
0trueXS
Y
YqkD
DSSYX
(9)(9)
Pelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassaPelesaikan pers (7) untuk X konsentrasi biomassa
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXS
Y
YqkD
D
kDμ
kDKSYX
Kominasikan pers (9) dan pers (6)Kominasikan pers (9) dan pers (6)
PS
trueXS
Pd
0trueXSpP
YY
qkD
DSSYqDPPr (11)(11)
(10)(10)
diman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjamdiman PrP adalah produktifitas produk dalam g produkliterjam
atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)atau gunakan pers (8) untuk S pada pers(7)
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
Produktifitas metabolisma Endogenous
PS
trueXS
Pddmax
dS0
trueXSpP
YY
qkD
D
kDμ
kDKSYqDPPr (12)(12)
atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)atau gunakan pers (8) untuk S dalam pers (11)
- Pertemuan ke- 6 Pertumbuhan Sel
- Pertumbuhan sel
- Menentukan konsentrasi sel
- Penghitung sel Hemocytometer
- Penghitung sel Penghitung plat
- Penghitung sel penghitun partikel
- Konsentrasi Massa
- Pengukuran konsentrasi tak langsung
- Pengukuran Optical Density dengan Spectrophotometer
- Kultur Curah
- Kurva pertumbuhan
- Fase Lag
- Fase Eksponensial
- Waktu Ganda
- Fase Pertumbuhan Diperlambat
- Fase Stasioner
- Fase Kematian
- Koesien Hasil
- Koefisien hasil
- Koefisien maintenan
- Produk mikroba
- Slide 22
- Faktor lingkungan
- Slide 24
- Laju Pertumbuhan Optimum
- Suhu
- Pengaruh suhu
- PengaruhpH
- Slide 29
- DO yang diperlukan
- Slide 31
- Model menggambarkan pertumbuhan sel
- Model Kinetika Pertumbuhan
- Persamaan Monod
- Kinetika Pertumbuhan substrat pembatas
- Slide 36
- Persamaan pertumbuhan lainnya
- Slide 38
- Model Pertumbuhan Inhibisi
- Laju Inhibisi oleh Substrat
- Inhibisi Pertumbuhan oleh Produk
- Inhibisi Pertumbuhan oleh senyawa
- Slide 43
- Kultur Sinambung
- Pertemuan ke- 7
- Slide 46
- Slide 47
- Pemodelan Kemostat Ideal
- Slide 49
- Keadaan tunak
- Neraca Massa Substrat
- Persamaan untuk kerapatan sel
- Metabolima endogenous (kd gt 0)
- Kerapatan sel dengan metabolisma endogenous
- Slide 55
- Mendapatkan koefisien hasil sebenarnya
- Definisi Yield
- Penentuan Yield sebenarnya
- Slide 59
- Produk
- Optimizing Productivity
- Slide 62
- Produktifitas metabolisma Endogenous
-
top related