PRODUKSI ASAM SITRAT.pdf - Download

126 downloads 354 Views 98KB Size Report
Sebelum tahun 1800 asam sitrat diperoleh dari tumbuhan (buah ... 1923 : produksi pertama asam sitrat menggunakan ... pembentukan asam oksalat dan asam.
Pendahuluan

PRODUKSI ASAM SITRAT SECARA FERMENTASI

• Asam sitrat merupakan asam organik • Berguna dalam industri makanan, farmasi dan  tambahan dalam makanan ternak • Dapat diproduksi secara kimiawi, atau secara  fermentasi menggunakan mikroorganisme

Sejarah Asam sitrat

Kegunaan asam sitrat

• Sebelum tahun 1800 asam sitrat diperoleh dari  tumbuhan (buah lemon) • 1893 : ditemukan diproduksi oleh jamur berfilamen  (filamentous fungi) • 1923 : produksi pertama asam sitrat menggunakan  mikroorganisme dengan cara fermentasi pada  permukaan (surface culture) • 1930 : produksi menggunakan fermentor diperoleh  sebanyak 5000 ton • 1979 : produksi menggunakan fermentor mencapai  220.000 ton dari 220 m3

• Industri makanan : flavouring agent, ekstrak  jus buah, perasa permen, es krim,dll • Industri farmasi : dapar pH, pengawet dalam  sediaan farmasi, perasa asam, dll • Industri kimia : antifoam agent, softener,  campuran warna tekstil, campuran deterjen,  dll

Mikroba penghasil asam sitrat • • • • • • • • • •

Merupakan metabolit primer Aspergillus niger Aspergillus wentii Penicillium luteum, P.citrinum Mucor piriformis Citromyces pfefferianus Candida lipolytica Trichoderma viridae Corynebacterium sp. dll

Biosintesis asam sitrat dalam  mikroorganisme • Asam sitrat (2‐hidroksipropana‐1,2,3‐asam  karboksilat) adalah produk metabolisme primer dan  dibentuk dalam siklus asam trikarboksilat (TCA cycle) • Sumber karbon utama adalah glukosa • Enzim dalam jalur EMP terlibat dalam penguraian  glukosa menjadi piruvat • Ketika piruvat mengalami dekarboksilasi membentuk  asetil koA, residu asetat masuk dalam siklus TCA

Diagram biosintesis asam sitrat • Selama proses idiophase, enzim sitrat sintase  meningkat 10 kali selama produksi asam sitrat,  sedangkan enzim asonitase dan sitrat  dehidrogenase berkurang • Glukosa juga mengalami katabolisme melalui  jalur pentosa fosfat. Enzim untuk siklus ini  terdapat pada A.niger

PEP

Piruvat Asetil coA oksaloasetat Malat

Sitrat

Fumarat Suksinat

IsoSitrat

Fermentasi asam sitrat

Medium untuk nutrisi

• Dapat dilakukan menggunakan 2 macam metode  fermentasi : permukaan (surface process) dan bawah  permukaan (submerged process) • Pada tahap tropofase, sebagian dari glukosa  digunakan untuk membentuk miselium dan respirasi • Pada tahap idiofase, sisa glukosa diubah menjadi  asam organik, termasuk asam sitrat • Produksi berkisar antara 40‐69% dalam bentuk asam  sitrat‐1‐hidrat (123 g per 100 g sukrosa) atau asam  sitrat anhidrat (112 g per 100 g sukrosa)

• Sumber karbon : berbagai amilum dapat digunakan  (kentang, hidrolisat amilum, sirup glukosa, sukrosa,  molase, dll) • Penambahan trace elements (Cu, Mn, Mg, Fe, Zn,  Mo) dalam skala ppm. Bila berlebih dapat berakibat  toksik • Fe merupakan faktor penentu, jumlahnya tergantung  pada sumber karbon yang digunakan. Contoh : bila  digunakan sukrosa murni, jumlah optimal Fe adalah  2.0 ppm, sedangkan bila hidrolisat amilum yg  digunakan, jumlah optimal Fe adalah 0,2 ppm

Proses produksi • Komponen medium lainnya : sumber nitrogen,  fosfat, juga diperlukan • pH harus diatur  10% • pH diatur supaya asam

• Substrat cair lebih banyak digunakan karena efisien.  Spora inokulum sebanyak 2 – 5 x 107 spora/m2 • Komposisi medium : (g/L) – – – – – –

Sukrosa  NH4NO3 CaH2PO4 MgSO4.7 H20   ZnSO4    Ca heksasianoferat  

160 – 200  1,6 – 3,2  0,3 – 1,0 0,2 – 0,5 0,01 – 0,02 0,4 – 2,0

Proses dengan metode bawah  permukaan (submerged process) • 80% produksi asam sitrat di dunia  menggunakan metode ini • Waktu fermentasi 8 hari • 3 parameter yang menentukan keberhasilan  proses : kualitas fermentor, struktur miselium,  pasokan oksigen

Perolehan kembali  (product recovery) • Fermentor harus terbuat dari bahan yang tahan  terhadap asam, misalnya SS (Stainless Steel) • Bentuk miselium yang ideal adalah bentuk pelet  dengan diameter kecil. Bila terjadi filamen dan tidak  membentuk klamidospora, asam sitrat yang  terbentuk menjadi sedikit • Rasio jumlah Cu dan Fe mempengaruhi bentuk  miselium ini • Oksigen harus antara 20 – 25% jenuh, dengan laju  aerasi 0,2 – 1 vvm • Tidak perlu dilakukan pengadukan karena  viskositasnya tidak tinggi

• Pemurnian selanjutnya dengan asam sulfat,  lalu diendapkan sebagai kalsium sulfat • Penambahan kabon aktif, atau ion exchange,  dan kristalisasi sebagai asam sitrat atau asam  sitrat monohidrat pada 36,5 C

• Jika asam oksalat terbentuk sebagai produk  samping (side product), maka asam oksalat  harus diendapkan dengan Ca agar membentuk  endapan Ca‐oksalat pada suasana asam. Asam  sitrat akan tetap tertinggal dalam larutan  sebagai mono‐kalsium sitrat • Asam sitrat selanjutnya diendapkan pada pH  7,2 dengan suhu 70 – 90 C