## KINETIKA FERMENTASI VCO SECARA SINAMBUNG DALAM BIOREAKTOR TANGKI IDEAL

## Sri Redjeki, Ely Kurniati
Jurusan Teknik Kimia, UPN “Veteran” Jawa Timur Jl. Raya Rungkut Madya Gunung Anyar, Surabaya e-mail: sri4tk@yahoo.com

## Abstrak
Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah  merumuskan  kinetika  reaksi  pada  proses  fermentasi sinambung, pada pembuatan VCO. Fermentasi sinambung dijalankan dengan mengalirkan substrat dengan laju aliran tertentu dan pada saat yang sama produk hasil metabolisme dikeluarkan dengan laju  alir  yang  sama.  Penambahan  medium  baru  dengan  laju  yang  sesuai  dapat  menghasilkan keadaan  tunak  (steady  state),  pada  keadaan  tunak  tersebut  konsentrasi  sel,  laju  pertumbuhan, konsentrasi produk tidak mengalami perubahan selama waktu fermentasi berlangsung.  Penentuan parameter  Y p/s ,  vp,  km’  dapat  ditentukan dari  berbagai percobaan  laju  pengenceran. Hasil  yang diperoleh adalah untuk nisbah (1:2): v p = 0,06 jam -1 , k m’ = 4,0451 g/l, dan Y p/s = 6 g asam laktat/g glukosa.
Kata kunci: kinetika reaksi, proses sinambung, tunak, VCO

## THE CONTINOUS FERMENTATION  KINETIC REACTION OF VIRGIN COCONUT OIL (VCO) PROCESS IN AN  IDEAL BIOREACTOR TANK

## Abstract
The  purpose  of  this  study  is  to  formulate  the  reaction  kinetics  on  continuous  fermentation process,  the  making  of  the  VCO.  Continuous  fermentation  run  by  passing  the  substrate  with  a certain flow rate and at the same time the results of metabolic products released with the same flow rate.  The  addition  of  new  medium  with  the  appropriate  rate  can  result  in  a  steady  state  (steady state),  at  the  steady  state  cell  concentration,  growth  rate,  product  concentration  did  not  change during  the  fermentation  period.  Determination  of  parameters  Yp  /  s,  vp,  km  'can  be  determined from the rate of dilution experiments. The  results obtained are for the ratio  (1:2), vp =  0.06 hr -1 , km' = 4.0451 g / l, and Yp/s = 6 g lactic acid / g glucose.
Keywords : kinetics of the reaction, the process of continuous, steady-state, the VCO

## PENDAHULUAN
Virgin Coconut Oil (VCO) atau minyak kelapa murni  merupakan  salah  satu  produk  diversifikasi kelapa  yang  akhir-akhir  ini  sedang  menjadi primadona karena beberapa khasiatnya, disamping harganya  yang  tinggi  cukup  menggiurkan  untuk diusahakan.  VCO  lebih  banyak  dimanfaatkan sebagai  bahan  suplemen  dan  bahan  baku  farmasi serta kosmetik daripada sebagai minyak goreng . Pada  percobaan-percobaan  sebelumnya  sudah ada  yang  dilakukan  juga  dengan  menggunakan enzym  dan  inokulum  (Untung  dkk,  1977),  tapi
baru  dilakukan  dengan  cara  batch  (curah).  Pada fermentasi  secara  curah  konstanta  kinetika  yang diperoleh  adalah:  pada  nisbah  (1:2)    μ m =  0,166 jam -1 ,  k m =  1,6  g/l,  dan  Y x/s =  3,57,  untuk  nisbah (1:1):  μ m =  0,131  jam -1 ,  k m =  3,33  g/l  dan  Y x/s = 1,83  (redjeki,  2011).  Berkenaan  dengan  masalah- masalah  itu,  maka  perlu  untuk  mendapatkan proses fermentasi VCO yang efektif, yaitu dengan menggunakan  bakteri Lactobacillus  Plantarum bakteri tersebut bersifat fakultatif.
Fermentasi sinambung dijalankan dengan mengalirkan  substrat  dengan  laju  aliran  tertentu dan pada saat yang sama produk hasil metablisme
dikeluarkan  dengan  laju  alir  yang  sama. Penambahan  medium  baru  dengan  laju  yang sesuai  dapat  menghasilkan  keadaan  tunak  ( steady state ),  pada  keadaan  tunak  tersebut  konsentrasi sel,  laju  pertumbuhan,  konsentrasi  produk  tidak mengalami  perubahan  selama  waktu  fermentasi berlangsung.  Tujuan  dari  penelitian  ini  adalah merumuskan  kinetika  reaksi  pada  proses  fermen- tasi sinambung, pada pembuatan VCO.

## METODE PENELITIAN
Penelitian  fermentasi  VCO  dilakukan  dalam bioreaktor  tangki  ideal  dan  dikerjakan  secara sinambung. Variasi kecepatan pengenceran
umpan  digunakan  untuk  menentukan  mekanisme reaksi  fermentasi  VCO.  Data-data  yang  diambil dalam  penelitian  ini  adalah  pada  saat  konsentrasi VCO  dalam  bioreaktor  mencapai  keadaan konstan,  dan  juga  ditentukan  kapan  waktu mencapai fermentasi sinambung.

## Penyiapan Bahan Baku
Buah  kelapa  yang  akan  diolah  menjadi  VCO adalah buah yang tua, yakni berumur 11-12 bulan, yang ditandai dengan kulit sabut berwarna coklat. Buah  kelapa  tua  akan  menghasilkan  rendemen minyak yang tinggi.

## Pembuatan Santan
Buah  kelapa  tua  dikupas  kemudian  dibelah  dan dagingnya  dikeluarkan  dari  tempurung.  Daging buah  kelapa  lalu  diparut  secara  manual  atau digiling  menggunakan  mesin.  Hancuran  daging buah  lalu  ditambah  air  dengan  perbandingan sesuai  variabel.  Selanjutnya,  ekstrak  dipres dengan menggunakan cara manual.

## Pemisahan Krim
Santan  yang  diperoleh  dituang  pada  beaker glass,  kemudian  didiamkan  2  jam.  Selama pendiaman,  santan  akan  terbagi  menjadi  tiga lapisan,  yaitu  lapisan  atas  berupa  krim  (kaya minyak),  lapisan  tengah  berbentuk  skim  (kaya protein), dan lapisan bawah berupa endapan. Krim
dipisahkan  dan  digunakan  sebagai  bahan  baku VCO.
Pembuatan Starter
Pengolahan VCO menggunakan bakteri
Lactobacillus  Plantarum diawali  dengan  mem- buat  cairan starter .  Caranya,  skim  kelapa  450  ml dicampur  dengan  air  kelapa  50  ml,  kemudian ditambahkan  bakteri lactobacillus  plantarum dari tabung  reaksi,  diaduk  sampai  homogen,  lalu didiamkan (difermentasi) pada suhu ruang selama 12  jam.  Penambahan  air  kelapa  bertujuan  untuk memperkaya  nilai  gizi  media  untuk  proses perbanyakan stater .
Pencampuran Krim dengan Starter
Krim  yang  diperoleh,  sekitar  1  liter  kemudian dicampur  dengan starter 10%,  Sebagai  contoh, jika menggunakan starter 10% maka untuk krim 1 liter  ditambahkan starter 100  ml.  Campuran diaduk  homogen  kemudian  dituang  pada  wadah transparan  dan  didiamkan  8-10  jam.  Selama proses  pendiaman,  campuran  akan  terpisah menjadi  tiga  lapisan,  yaitu  minyak  (lapisan  atas), blondo  berwarna  putih  (lapisan  tengah),  dan  air (lapisan  bawah).  Selanjutnya,  minyak  dipisahkan dari blondo dan air. Alur proses pengolahan VCO disajikan pada gambar 1.

## Proses Fermentasi secara Siambung
Pada proses fermentasi secara curah diperoleh kurva  pertumbuhan  dari  bakteri Lactobacillus Plantarum , yang akan dipergunakan sebagai dasar dimulainya  proses  fermentasi  secara  sinambung. Pada  fase  pertumbuhan  eksponensial,  fermentasi sinambung  mulai  dijalankan.  Dilakukan  proses umpan  masuk  berupa  substrat  santan  ke  dalam bioreaktor sesuai  variabel  yang dijalankan hingga diperoleh konsentrasi produk yang konstan.

## Alat
Susunan  alat  terlihat  pada  Gambar  1. Penelitian  ini  dilakukan  dengan  menggunakan seperangkat  peralatan  yang  terdiri  dari  tangki umpan,  tangki  penampung  dan  Bioreaktor.
Gambar 1. Rangkaian alat penelitian
Kontrol temperatur Tangki Umpan Pomp a Tangki Penampung Hasil Bioreaktor Medium Santan

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Larutan  medium  steril  dalam  volume  tertentu ditambahkan  ke  dalam  bioreaktor  secara  sinam- bung,  dan  pada  saat  yang  sama  larutan  yang berisi produk-produk hasil metabolisme dikeluar- kan  dari  bioreaktor  dengan  laju  alir  yang  sama. Sistem  akan  mencapai  keadaan  tunak  setelah waktu  tertentu  ditandai  dengan  konsentrasi  sel, substrat dan produk konstan.
Proses sinambung pembentukan produk terja- di pada kondisi anaerob.

## Gambar 2. Skematik Proses Sinambung
Neraca massa substrat pada proses sinambung Akumulasi = masukan-keluaran-pemanfaatan substrat
(1) pada keadaan tunak dS/dt = 0, F/V = D, (2)
Persamaan  (1)  merupakan  persamaan  untuk memperkirakan  substrat  keluar  pada  keadaan tunak.
Neraca massa produk pada proses sinambung.
(3)
pada keadaan tunak dp/dt = 0, diperoleh :
(4)
Persamaan  (4)  adalah  persamaan  produk  pada keadaan tunak dengan :
vp  =  laju  pembentukan  produk  spesifik  maksi- mum g produk/jam.g sel kering km’  = konstanta kejenuhan substrat g/l Penentuan parameter Y p/s , vp, km’ dapat  ditentu- kan  dari  berbagai  percobaan  laju  pengenceran
. HASIL PERCOBAAN FERMENTASI SINAMBUNG UNTUK NISBAH 1:2
Tabel 1 data pengamatan fermentasi sinambung untuk nisbah 1:2, D = 0,06 jam -1
S m k X S vp Y V S F So F dt ds v s p          / 1   0
1 /       
S m k X S vp Y S So D s p V S m k X S vp P F Po F dt dP v             0        S m k X S vp P Po D Waktu
Jam pH
x, g/l S, g/l Asam Laktat, g/l Angka Asam 0 3,9 8,40 4,0 5,6 6,058 1 3,9 8,96 3,9 5,6 6.254 2 3,9 9,28 3,6 5,8 6,255 3 3,9 9,97 4,0 5,8 6,255 4 3,9 10,12 4,2 6,0 6,255 5 3,9 10.66 4,5 6,2 6,250 6 3,9 11,27 4,3 6,4 6,250 7 3,9 11,75 4,7 6,4 6,250 8 3,9 12,09 4,6 6,4 6,250 9 3,9 12,52 4,4 6,4 6,250 10 3,9 12,98 4,3 6,4 6,250 11 3,9 13,28 4,1 6,4 6,250 12 3,9 13,71 4,1 6,4 6,250 13 3,9 13,74 4,1 6,4 6,250 F   Po
So, Xo=0 F S, X REAKTOR V, S, X, P
Tabel 2 Data pengamatan fermentasi sinambung nisbah (1:2), D= 0,08 jam -1
Tabel 3 Data pengamatan fermentasi sinambung untuk nisbah (1:2),  D = 0,12 jam -1
Dari  hasil  percobaan  untuk  nisbah  (1:2),  terlihat  bahwa,  keadaan  konstan  pada  proses  sinambung diperoleh pada waktu 12 jam.
Waktu Jam pH x, g/l S, g/l Asam Laktat, g/l Angka Asam 0 3,9 9,23 3,5 5,4 6,45 1 3,9 9,70 3,5 5,4 5,60 2 3,9 9,83 3,5 5,6 5,61 3 3,9 9,90 3,2 5,8 5,62 4 3,9 10,12 3,8 5,8 5,62 5 3,9 10.32 4,0 6,0 5,62 6 3,9 10,70 3,9 6,0 5,62 7 3,9 11,28 4,1 6,0 5,62 8 3,9 11,80 3,8 6,0 5,62 9 3,9 12,46 3,6 6,0 5,62 10 3,9 12,91 3,4 6,0 5,62 11 3,9 13,15 3,2 6,0 5,62 12 3,9 13,19 3,2 6,0 5,62 Waktu Jam pH x, g/l S, g/l Asam Laktat, g/l Angka Asam 0 3,9 9,76 5,0 6,2 7,293 1 3,9 10,32 4,6 6,2 7,190 2 3,9 10,98 4,4 6,4 7,360 3 3,9 11,55 4,5 6,6 7,318 4 3,9 11,93 4,3 6,6 7,560 5 3,9 12.31 4,2 6,8 7,610 6 3,9 12,79 4,0 7,0 7,622 7 3,9 13,37 4,1 7,0 7,630 8 3,9 13,86 4,3 7,0 7,632 9 3,9 14,42 4,6 7,0 7,630 10 3,9 14,98 4,7 7,0 7,630 11 3,9 15,39 4,5 7,0 7,630 12 3,9 15,86 4,4 7,0 7,630 13 3,9 16,24 4,2 7,0 7,630 14 3,9 16,67 4,0 7,0 7,630 15 3,9 16,82 4,0 7,0 7,630 16 3,9 16,84 4,0 7,0 7,630
Tabel 4 Data pengamatan fermentasi sinambung untuk nisbah (1:1), D = 0,08 jam -1
Tabel 5 Data pengamatan fermentasi sinambung untuk nisbah (1:1),  D = 0,12 jam -1
Waktu
Jam pH x, g/l S, g/l Asam Laktat, g/l Angka Asam 0 3,9 9,47 5,0 6,6 7,450 1 4,0 9,60 4,8 6,6 7,293 2 4,0 10,84 4,7 6,8 7,650 3 4,0 11,32 4,4 6,8 7,902 4 4,0 11,98 4,8 7,0 7,950 5 4,0 13,10 4,6 7,2 7,950 6 4,0 14,75 4,8 7,2 7,950 7 4,0 15,23 5,0 7,2 7,950 8 4,0 15,86 4,7 7,2 7,950 9 4,0 16,21 4,5 7,2 7,950 10 4,0 17,18 4,3 7,2 7,950 11 4,0 17,38 4,3 7,2 7,950 12 4,0 18,57 4,3 7,2 7,950 13 4,0 19,14 4,3 7,2 7,950 14 4,0 19,26 4,3 7,2 7,950 15 4,0 19,39 4,3 7,2 7,950 16 4,0 19,41 4,3 7,2 7,950 Waktu Jam pH x, g/l S, g/l Asam Laktat, g/l Angka Asam 0 3,9 10,41 4,2 6,4 7,293 1 3,9 10,93 4,0 6,4 7,022 2 3,9 11,47 3,9 6,6 7,430 3 3,9 11,99 4,1 6,7 7,595 4 3,9 12,25 4,3 6,8 7,600 5 3,9 12.80 4,0 6,8 7,602 6 3,9 13,38 4,2 6,8 7,604 7 3,9 13,79 4,3 6,8 7,610 8 3,9 14,18 4,6 6,8 7,610 9 3,9 14,39 4,4 6,8 7,610 10 3,9 14,85 4,1 6,8 7,610 11 3,9 15,11 4,0 6,8 7,610 12 3,9 15,18 4,0 6,8 7,610
Dari Tabel 4 dan Tabel 5 terlihat bahwa keadaan konstan diperoleh setelah waktu 16 jam.
Dibuat  grafik  untuk  berbagai  harga  D,  untuk melihat pengaruh nisbah terhadap hasil S, g/l dan waktu dan x, g/l dan waktu. Pada D = 0,16 jam -1 , proses  sinambung  mengalami  kecenderungan penurunan  kadar  asam  laktat  maupun  jumlah  sel dalam  fermentor,  karena  sel  tidak  mampu meningkatkan lahu pertumbuhan untuk mengikuti laju  aliran  umpan  masuk,  sehingga  terjadi keadaan  wash  out.  Untuk  D=0,08  jam -1 proses sinambung  diperoleh  pada  waktu  pertumbuhan statis  yaitu  setelah  produk  asam  laktat  yang diperoleh  pada  pH  =  3,9.  pH  pada  proses sinambung  terlihat  konstan  sesuai  dengan perolehan  konsentrasi  asam  laktat  yang  semakin konstan,  ada  sedikit  kenaikan  konsentrasi  asam laktat  yang  mendekati konstan dalam pembacaan ph pada pH meter. Untuk D=0,12 jam -1 pH stabil pada  kisaran  4.  Pada  hasil  produk  produktivitas untuk  proses  sinambung,  dihitung  menggunakan rumus  persamaan:  Pr(s)  =  D.P.  Hasil  perolehan menunjukkan  bahwa  produktivitas  fermentasi sinambung  lebih  baik  pada  nisbah  (1:1)  dari nisbah (1:2).

## Tabel 6. Parameter Kinetika Proses
Sinambung
Parameter  Nisbah (1:2)  Nisbah (1:1) v p 0,06 0,14 k m’ 4,05 14,5 Y p/s 1,8 6
Dari  Tabel  6,  parameter  kinetika  sinambung terlihat  juga  lebih  tinggi  pada  nisbah  (1:1),  dan parameter  kinetika  pada  proses  sinambung  lebih tinggi  jika  dibandingkan  dengan  proses  fermen- tasi curah.

## SIMPULAN
Parameter kinetik yang diperoleh pada proses sinambung,  untuk  nisbah  (1:2):  v p =  0,06  jam -1 , k m’ =  4,05  g/l,  Y p/s =  6  g  asam  laktat/g  glukosa. Pada nisbah (1;1) diperoleh : v p = 0,14 jam -1 , k m’ = 14,5 g/l, Y p/s = 1,8 g asam laktat/g glukosa.

## DAFTAR PUSTAKA
Atkinson,  Bernard,  dan  Ferda  Mavituna,  (1983). “Biochemical Engineering and Biotechnology Handbook”,  first  edition,  Mac  Millan  Publi- sher Ltd England, hal. 605-612.
Cahyono  and  Untari,  Lia  (2009).  “Proses Pembuatan  Virgin  Coconut  Oil  (VCO) dengan  Fermentasi  menggunakan  Stater  Ragi Tempe” . Tugas  Akhir  S1  Teknik  Kimia UNDIP,  Jurusan  Teknik  Kimia  UNDIP. (Unpublished) http://vco.baliwae.com Levenspiel,  Octave,  (1999).  “Chemical  Reaction Engineering”  Third  Edition  John  wiley  & Sons  New  York  Chichester  Weinheim
Brisbane Singapore Toronto Redjeki,  Sri,  (2011).  “Mekanisme  dan  kinetika fermentasi VCO secara curah dalam bioreaktor tangki ideal”. Monograf hal.38.
Steinkraus, K.H. et al, (1970). “Agri % Food Chemistry, vol 18 No.4 halaman 579.