Secara Umum TINJAUAN PUSTAKA

Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 9

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Secara Umum

II.1.1. Biji Rambutan

Biji rambutan Nephelium lappaceum L., Sapindaceae tidak beracun dan mengandung karbohidrat,protein yang dapat memenuhi kebutuhan dari gizi.Biji rambutan juga mengandung lemak polofenol cukup tinggi. Komposisi zat-zat kimia dalam biji rambutan tersebut menghasilkan hipoglikernik menurunkan kadar gula dalam darah. Biji berbentuk elips dan kulit biji tipis berkayu. http:meyka.blogdetik.comtagmanfaat-biji-rambutan?l991101blog Biji rambutan basah sebanyak 1000gr jika dikeringkan dengan dioven pada suhu 100 C selama 90menit didapatkan biji rambutan kering dengan berat 440gr. Gambar II.2.Gambar Biji Rambutan Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 10 Tabel II.1.Analisa Kandungan biji Rambutan : Kandungan Jumlah Glukosa 2,3506 ml Pati 248,0901 ml

II.1.2. Bioetanol

Bioetanol merupakan cairan hasil proses fermentasi gula dari polisakarida menggunakan bantuan mikroorganisme.Bahan baku meliputi bahan baku sumber gula diantaranya adalah molases dan nira, bahan baku sumber pati yaitu ubikayu, jagung serta ubi-ubian lain, serta bahan baku sumber serat lignoselulosa diantaranya tongkol jagung, sekam dan sebagainya. Proses pembuatan bioetanol dibedakan menjadi tiga berdasarkan bahan bakunya yaitu bahan bakusumber gula, pati dan serat. Proses pembuatan bioetanol meliputi aspek fermentasi dan destilasinya. Bahan - bahan yang mengandung sakarin dapat langsung di fermentasi, akan tetapi bahan yang mengandung pati dan selulosa harus dihidrolisis terlebih dahulu menjadi komponen yang sederhana.Meskipun pada dasarnya fermentasi dapat langsung menggunakan enzim tetapi saat ini industri fermentasi masih memanfaatkan mikroorganisme karena cara ini jauh lebih mudah dan murah, mikroba yang banyak digunakan dalam proses fermentasi adalah khamir, kapang dan bakteri Agus Krisno, 2002. http:www.alpensteel.comarticle51-113-energi-lain-lain510-proses-produksi-bioetanol.html Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 11

II.1.3. Proses ProduksiBioetanol

Produksi etanolbioetanol alkohol dengan bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula glukosa larut air. Glukosa dapat dibuat dari pati-patian, proses pembuatannya dapat dibedakan berdasarkan zat pembantu yang dipergunakan, yaitu Hidrolisa asam dan Hidrolisa enzym. Berdasarkan kedua jenis hidrolisa tersebut, saat ini hidrolisa enzym lebih banyak dikembangkan, sedangkan hidrolisa asam misalnya dengan asam sulfat kurang dapat berkembang, sehingga proses pembuatan glukosa dari pati-patian sekarang ini dipergunakan dengan hidrolisa enzym. Dalam proses konversi karbohidrat menjadi gula glukosa larut air dilakukan dengan penambahan air dan enzym; kemudian dilakukan proses peragian atau fermentasi gula menjadi etanol dengan menambahkan yeast atau ragi. Reaksi yang terjadi pada proses produksi etanolbioetanol secara sederhana ditujukkan pada reaksi berikut : C6H10O5n N C6H12O6…………………1 pati glukosa C6H12O6n 2 C2H5OH + 2 CO2………..2 glukosa ethanol H 2 O Enzim Yeastragi Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 12 Selain etanolbioetanol dapat diproduksi dari bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat, juga dapat diproduksi dari bahan tanaman yang mengandung selulosa, namun dengan adanya lignin mengakibatkan proses penggulaannya menjadi lebih sulit, sehingga pembuatan etanolbioetanol dari selulosa tidak perlu direkomendasikan. Meskipun teknik produksi etanolbioetanol merupakan teknik yang sudah lama diketahui, namun etanolbioetanol untuk bahan bakar kendaraan memerlukan etanol dengan karakteristik tertentu yang memerlukan teknologi yang relatif baru di Indonesia antara lain mengenai neraca energi energy balance dan efisiensi produksi, sehingga penelitian lebih lanjut mengenai teknologi proses produksi etanol masih perlu dilakukan. http:www.oocities.orgmarkal_bpptpublishbiofbbmbiindy.pdf

II.1.4. Hidrolisis

Hidrolisis merupakan proses pemecahan suatu senyawa menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan molekul air. Kirck Othmer, 1967. Salah satu hidrolisis yaitu Hidrolisis dengan enzym, hidrolisis ini dilakukan dengan mengunakan enzym sebagai katalis. Enzym yang digunakan dihasilkan dari mikroba sepert i enzym α-amylase yang dipakai untuk hidrolisis pati menjadi glukosa dan maltosa. Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 13 Reaksi Hidrolisis : Likuifikasi : Reaksi 1 : α-amylase C 6 H 12 O 5 + H 2 O C 6 H 12 O 5 + C 12 H 22 O 11 + C 6 H 22 O 11 ………..3 Pati Dekstrin Maltosa Glukosa Sakarifikasi : Reaksi 2 : glucoamylase C 6 H 12 O 5 + H 2 O C 12 H 22 O 11 …………………………………………….4 Pati Maltosa Reaksi 3 : glucoamylase C 6 H 12 O 5 + H 2 O C 6 H 12 O 6 ……………………………………………….5 Pati Glukosa http:komo.padinet.combebasv13Sponsor_SponsorPendampingPrawedaKimia018920Ki m202-2e.htm

II.1.5. Fermentasi

Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 14 Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik tanpa oksigen. Secara umum, fermentasi adalah salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapiterdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal. Dirmanto,2006. Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat, glukosa C 6 H 12 O 6 yang merupakan gula palingsederhana, melalui fermentasi akan menghasilkan etanol 2C 2 H 5 OH. Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan. Persamaan Reaksi Kimia C 6 H 12 O 6 → 2C 2 H 5 OH + 2CO 2 + 2 ATP Energi yang dilepaskan:118 kJ per mol……6 Dijabarkan sebagai Gula glukosa, fruktosa, atau sukrosa → Alkohol etanol + Karbon dioksida + Energi ATP Jalur biokimia yang terjadi, sebenarnya bervariasi tergantung jenis gula yang terlibat, tetapi umumnya melibatkan jalur glikolisis, yang merupakan bagian dari tahap awal respirasi aerobik pada sebagian besar organisme. Jalur terakhir akan bervariasi tergantung produk akhir yang dihasilkan. http:id.wikipedia.orgwikiFermentasi Faktor - faktor yang mempengaruhi dalam proses fermentasi antara lain sebagai berikut : Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 15 1. Nutrien Unsur-unsur dasar untuk suplai zat gizi mikroba adalah karbon, nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, magnesium, zat besi dan sejumlah kecil logam lainnya. Karbon dan sumber energi untuk hampir semua bakteri yang berhubungan dengan bahan pangan, dapat diperoleh dari jenis gula karbohidrat sederhana seperti glukosa. Tergantung dari spesiesnya, kebutuhan nitrogen dapat diperoleh dari sumber-sumber anorganik seperti NH 4 2 SO 4 atau NaNO 3 atau sumber-sumber organik seperti asam amino dan protein. Molekul-molekul kompleks dari zat-zat organik seperti polisakarida, lemak dan protein harus dipecahkan terlebih dahulu menjadi unit yang lebih sederhana sebelum zat tersebutdapat masuk ke dalam sel dan dipergunakan. Pemecahan awal ini dapat terjadi akibat ekskresi enzim ekstraseluler – suatu sifat yang sangat erat hubungannya dengan pembusukan bahan pangan. 2. Suhu Suhu adalah salah satu faktor lingkungan terpenting yang mempengaruhi kehidupan dan pertumbuhan organisme. Beberapa mikroorganisme dapat tumbuh pada kisaran suhu yang luas. Berkaitan dengan suhu pertumbuhan dikenal suhu minimum, maksimum dan optimum. Suhu minimum adalah suhu yang paling rendah dimana kegiatan mikroba masih berlangsung. Suhu optimum adalah suhu yang paling baik untuk kehidupan jasad. Sedangkan suhu maksimum adalah suhu tertinggi yang masih dapat menumbuhkan mikroba tetapi pada tingkat kegiatan fisiologi yang paling rendah. 3. pH Setiap organisme mempunyai kisaran nilai pH dimana pertumbuhan masih Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 16 memungkinkan. Masing-masing mikroorganisme biasanya mempunyai pH optimum.untuk menjaga agar pH dalm medium konstan, maka perlu ditambahkan zat-zat buffer, misalnya KH 2 PO 4 dan K 2 HPO 4 . Dalam campuran garam tersebut garam-garam dibasis akan mengadsorbsi ion-ion H, sedangkan garam-garam monoabsis akn menyerap ion OH. 4. Jumlah Starter Kuantitas starter yang ditambahkan dalam media bergantung pada temperatur inkubasi, kurang lebih 5 – 10 vv. Pada umumnya jumlah starter yang ditambahkan tergantung pada keasaman starter, suhu dan lama fermentasi yang diinginkan. 5. Lama Fermentasi Lama fermentasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu mikroorganisme untuk merombak bahan menjadi lebih sederhana. Media bisa berupa karbohidrat atau protein. Lama fermentasi dipengaruhi oleh konsentrasi gula, kultur yang digunakan dan suhu fermentasi Judoamidjojo, 1992. http:www.gogreen.web.id200708faktor-faktor-yang-mempengaruhi.html

II.1.5. Mikroorganisme Dalam Fermentasi

Saccharomyces Ceriviceae Spesies yang paling umum digunakan dalam industri makanan misalnya dalam pembuatan roti dan produksi alkohol anggur ,brem,gliserol dan enzim invertase. Dalam industri alkohol dan anggur digunakan khamir yang disebut khamir permukaan Top yeast, yaitu khamir yang bersifat fermentative kuat dan tumbuh dengan cepat pada suhu 20 C.S.Cereviceae var Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 17 Ellipsoideus adalah galur yang memproduksi alkohol dalam jumlah tinggi sehingga sering digunakan dalam produksi alkohol,anggur dan minuman keras.Srikandi Fardiaz, 1992.Saccharomyces cereviceae umumnya digunakan karena :  Jenis ini berproduksi etanol tinggi  Toleransi terhadap kadar alkohol cukup tinggi 8-12  Tahan terhadap kadar gula tinggi  Tetap aktif melakukan fermentasi pada suhu 9-37 o C dengan suhu optimum D.Syamsul Bahri,1973 Saccharomyces cerevisiae berfungsi dalam pembuatan roti dan bir,karena Saccharomyces bersifat fermentatif melakukan fermentasi, yaitu memecah glukosa menjadi karbondioksida dan alkohol kuat.Namun, dengan adanya oksigen, Saccharomyces juga dapat melakukan respirasi yaitu mengoksidasi gula menjadi karbon dioksida dan air. http:id.wikipedia.orgwikiSaccharomyces_cerevisiae Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 18 Gambar II.2.Gambar Saccharomyces Ceriviceae Klasifikasi ilmiah  Kerajaan : Fungi  Filum : Ascomycota  Kelas :Saccharomycetes  Ordo : Saccharomycetales  Family : Saccharomycetaceae  Genus : Saccharomyces E.C Hansen 1838 Meyen

II.1.7. Distilasi

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap volatilitas bahan atau didefinisikan juga teknik Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 19 pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih.Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton. Gambar II.3.Gambar Alat Destilasi Gambar di atas merupakan alat destilasi atau yang disebut destilator.Yang terdiri dari thermometer, labu didih, steel head, pemanas, kondensor, dan labu penampung destilat. Thermometer Biasanya digunakan untuk mengukur suhu uap zat cair yang didestilasi selama proses destilasi berlangsung. Pemisahan senyawa dengan destilasi bergantung pada perbedaan tekanan uap senyawa dalam campuran.Tekanan uap campuran diukur sebagai kecenderungan molekul dalam permukaan cairan untuk berubah menjadi uap. Jika suhu dinaikkan, tekanan uap cairan akan naik sampai tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap atmosfer. Pada keadaan itu cairan akan mendidih. Suhu pada saat tekanan uap cairan sama dengan tekanan uap atmosfer Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 20 disebut titik didih. Cairan yang mempunyai tekanan uap yang lebih tinggi pada suhu kamar akan mempnyai titik didih lebih rendah daripada cairan yang tekanan uapnya rendah pada suhu kamar. http:chemistry35.blogspot.com201108pengertian-destilasi.html

II.1.8. Landasan Teori

Biji rambutan yang mengandung glukosa dapat diubah menjadi bioetanol dengan proses hidrolisis.Hidrolisis merupakan proses pemecahan suatu senyawa menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan molekul airKirck Othmer, 1967. Salah satu hidrolisis yaitu Hidrolisis dengan enzym, hidrolisis ini dilakukan dengan mengunakan enzym sebagai katalis, lalu difermentasi hingga terbentuk bioetanol.Mekanisme reaksi seperti di bawah ini : Pati Hidrolisis Glukosa Fermentasi Etanol Proses fermentasi merupakan salah satu caramendapatkan bioetanoldengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme. Adapun mikroorganisme yang digunakan untuk memproduksi bioetanol dalam penelitian ini adalah bakteri Saccharomyces Ceriviceae.Karena kemampuannya dalam menghasilkan alkohol inilah, S. cerevisiae disebut sebagai mikroorganisme aman Generally Regarded as Safe yang paling komersial saat ini. Dengan menghasilkan berbagai minuman beralkohol, mikroorganisme tertua yang dikembangbiakkan oleh manusia ini memungkinkan terjadinya proses bioteknologi. Dalam proses fermentasi ini, glukosa dari hasil fermentasi diubah menjadi etanol dengan reaksi sebagai berikut : Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 21 C 6 H 12 O 6 2C 2 H 5 OH + 2CO 2.................. 7

II.1.9. Hipotesis

Adanya kandungan pati karbohidrat yang terdapat didalam limbah biji rambutanmemungkinkan untuk dapat dijadikan bioetanol dengan cara menghidrolisis pati katbohidrat menjadi glukosa menggunakan enzim, yang kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi. Pada proses fermentasi diduga konsentrasi starter dan waktu fermentasi sangat mempengaruhi kualitas dari bioetanol yang dihasilkan. Glukosa Etanol Saccharomyces Ceriviceae Hak Cipta © milik UPN Veteran Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber. Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 22

BAB III PELAKSANAANPENELITIAN