Pembuatan Bioetanol dengan Bahan Baku Kimpul (Xanthosoma sagittifolium)

PEMBUATAN BIOETANOL DENGAN BAHAN BAKU
KIMPUL (Xanthosoma sagittifolium)

SKRIPSI

OLEH :
JOI SAPUTERA KARO-KARO
070308001

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2011

Universitas Sumatera Utara

PEMBUATAN BIOETANOL DENGAN BAHAN BAKU
KIMPUL (Xanthosoma sagittifolium)

SKRIPSI

OLEH :
JOI SAPUTERA KARO-KARO
070308001/KETEKNIKAN PERTANIAN

Skripsi sebagai salah satu syarat untuk dapat menerima gelar sarjana
di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara

PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN
FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
2011

Universitas Sumatera Utara

Judul Skripsi

: Pembuatan Bioetanol dengan
(Xanthosoma sagittifolium)
Nama

: Joi Saputera Karo-Karo
NIM
: 070308001
Program Studi : Keteknikan Pertanian

Bahan

Baku

Kimpul

Disetujui Oleh :
Komisi Pembimbing

Ainun Rohanah, STP, M.Si
Ketua

Ir. Edi Susanto, M.Si
Anggota

Mengetahui,

Ir. Edi Susanto, M.Si
Ketua Program Studi

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
JOI SAPUTERA KARO-KARO : Pembuatan Bioetanol dengan Bahan Baku
Kimpul (Xanthosoma sagittifolium), dibimbing oleh AINUN ROHANAH dan
EDI SUSANTO.
Bioetanol merupakan teknologi alternatif dalam mengatasi semakin
menipisnya bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui. Penelitian ini dilakukan
pada bulan Mei-Juni 2011 di Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas
Pertanian USU, Medan dengan menggunakan rancangan acak lengkap faktorial 2
faktor yaitu konsentrasi ragi (3%, 5% dan 7%) dan lama waktu fermentasi (2 hari,
3 hari dan 4 hari). Parameter yang diamati adalah kadar alkohol setelah proses
fermentasi, kadar alkohol setelah proses destilasi, jumlah etanol dan jumlah etanol
perkilogram bahan baku.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi ragi memberikan

pengaruh yang sangat nyata terhadap semua parameter. Lama waktu fermentasi
memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap semua parameter kecuali kadar
alkohol setelah proses destilasi. Interaksi perlakuan berpengaruh sangat nyata
terhadap jumlah etanol dan berpengaruh nyata terhadap jumlah etanol perkilogram
bahan baku. Hasil yang terbaik diperoleh pada kombinasi konsentrasi ragi 7%
dengan lama waktu fermentasi 4 hari.
Kata kunci : Bioetanol, Konsentrasi Ragi, Lama Waktu Fermentasi

ABSTRACT
JOI SAPUTERA KARO-KARO : Bioetanol from Tannia (Xanthosoma
sagittifolium), supervised by AINUN ROHANAH and EDI SUSANTO
Bioetanol is an alternative technology in surpassing the diminishing of
unrenewable fuel. This research was done in March untill May 2011 in
Agricultural Engineering Laboratory, College of Agriculture, USU, Medan using
factorial completely randomized design with two factors, i. l yeast concentration
(3%, 5% and 7%) and time of fermentation (2 days, 3 days and 4 days).
Parameters measured were alcohol concentration after fermentation, alcohol
concentration after destilation, etanol concentration and etanol concentration for
each kilogram of Tannia.
The results showed that yeast concentration had significanltly affected all

parameters. Time of fermentation had significantly affected all parameters except
alcohol concentration after destilation process. The interaction of the two factors
had only significantly affected the etanol concentration and etanol concentration
for each kilogram of Tannia. The best result was found in the combination of
yeast concentration of 7% in 4 days time of fermentation.
Keywords: Bioetanol, Yeast Concentration, Time of Fermentation.

Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP

Penulis lahir di Kabanjahe, Kabupaten Karo pada tanggal 25 April 1989
dari ayah Maju Karo-Karo dan ibu Suwarni br. Sembiring. Penulis merupakan
putra pertama dari dua bersaudara.
Tahun 2007 penulis lulus dari SMA Negri 1 Pulau Rayat, Kabupaten
Asahan dan pada tahun 2007 lulus melalui jalur Panduan Minat dan Prestasi
(PMP) masuk ke Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian
Universitas Sumatera Utara.
Selama mengikuti perkuliahan, penulis menjadi asisten mata kuliah
Mekanisasi Pertanian. Penulis mengikuti kegiatan organisasi ATM (Agriculture

Technology Moslem), IMATETA (Ikatan Mahasiswa Teknik Pertanian).
Penulis melaksanakan Praktek Kerja Lapangan (PKL) di Pabrik Kelapa
Sawit PTPN 3 , Sei Mangkei, Kabupaten Simalungun, Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas rahmat dan
karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul
“Pembuatan Bioetanol dengan Bahan Baku Kimpul (Xanthosoma sagittifolium)”
yang merupakan salah satu syarat untuk mendapat gelar sarjana di Program Studi
Keteknikan Pertanian

Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.

Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada
Ibu Ainun Rohanah, STP, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan
Bapak Ir. Edi Susanto, M.Si selaku anggota komisi pembimbing yang telah
membimbing dan memberikan berbagai masukan, saran serta kritikan berharga

kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.
Penulis juga mengucapkan terima kasih kepada semua staf pengajar,
pegawai di Program Studi Keteknikan Pertanian, ayah, ibu serta seluruh keluarga
yang telah memberi dukungan moril maupun materil, termasuk teman-teman yang
membantu penulisan skripsi ini. Akhir kata penulis mengucapkan terima kasih
dan semoga skripsi ini bermanfaat.

Medan,

Juni 2011

Penulis

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI
ABSTRAK ...................................................................................................
RIWAYAT HIDUP ......................................................................................
KATA PENGANTAR ..................................................................................
DAFTAR TABEL ........................................................................................

DAFTAR GAMBAR ....................................................................................
DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................
PENDAHULUAN
Latar Belakang ..............................................................................................
Tujuan Penelitian ..........................................................................................
Batasan Penelitian .........................................................................................
Kegunaan Penelitian .....................................................................................
TINJAUAN PUSTAKA
Kimpul (Xanthosoma sagittifolium) ..............................................................
Karbohidrat ...................................................................................................
Enzim ...........................................................................................................
Ragi ..............................................................................................................
Fermentasi ....................................................................................................
Bioetanol ......................................................................................................
Alat Destilasi Etanol .....................................................................................
Proses Pembuatan Bioetanol .........................................................................
BAHAN DAN METODE
Waktu dan Tempat ........................................................................................
Bahan dan Alat .............................................................................................
Metode Penelitian .........................................................................................

Model Rancangan Penelitian .........................................................................
Prosedur Penelitian .......................................................................................
Parameter Penelitian .....................................................................................
Kadar Alkohol Setelah Fermentasi .......................................................
Kadar Alkohol Setelah Destilasi ..........................................................
Jumlah Etanol. .....................................................................................
Jumlah Etanol Perkilogram Bahan Baku ..............................................
HASIL DAN PEMBAHASAN
Kadar Alkohol Setelah Fermentasi ................................................................
Pengaruh Konsentrasi Ragi ..................................................................
Pengaruh Lama Waktu Fermentasi.......................................................
Pengaruh Interaksi ...............................................................................
Kadar Alkohol Setelah Destilasi....................................................................
Pengaruh Konsentrasi Ragi ..................................................................
Pengaruh Lama Waktu Fermentasi.......................................................
Pengaruh Interaksi ...............................................................................

Hal.
i
ii

iii
vi
vii
viii
1
3
3
3
4
6
7
8
9
12
14
16
20
20
20
22

22
24
24
24
24
24
28
28
29
31
32
32
33
34

Universitas Sumatera Utara

Jumlah Etanol yang Dihasilkan. ....................................................................
Pengaruh Konsentrasi Ragi ..................................................................
Pengaruh Lama Waktu Fermentasi.......................................................
Pengaruh Interaksi ...............................................................................
Jumlah Etanol Perkilogram Bahan Baku .......................................................
Pengaruh Konsentrasi Ragi ..................................................................
Pengaruh Lama Waktu Fermentasi.......................................................
Pengaruh Interaksi ...............................................................................
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan...................................................................................................
Saran ............................................................................................................
DAFTAR PUSTAKA ...................................................................................
LAMPIRAN .................................................................................................

34
34
36
37
40
40
41
43
46
46
48
50

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
No.

Hal.

1. Kandungan zat makanan yang terdapat pada kimpul .......................... 5
2. Sifat-sifat fisika maupun kimia etanol................................................ 13
3. Pengaruh konsentrasi ragi terhadap parameter yang diamati .............. 26
4. Pengaruh lama fermentasi terhadap parameter yang diamati .............. 26
5. Uji LSR efek konsentrasi ragi terhadap kadar alkohol setelah proses
fermentasi ......................................................................................... 28
6. Uji LSR efek lama waktu fermentasi terhadap kadar alkohol setelah
proses fermentasi............................................................................... 30
7. Uji LSR efek konsentrasi ragi terhadap kadar alkohol setelah proses
destilasi ............................................................................................. 32
8. Uji LSR efek konsentrasi ragi terhadap jumlah etanol yang dihasilkan 35
9. Uji LSR efek lama waktu fermentasi terhadap jumlah etanol yang
dihasilkan .......................................................................................... 36
10. Uji LSR efek utama interaksi pengaruh konsentrasi ragi dan lama
waktu fermentasi terhadap jumlah etanol yang dihasilkan .................. 38
11. Uji LSR efek konsentrasi ragi terhadap jumlah etanol perkilogram
bahan baku yang dihasilkan ............................................................... 40
12. Uji LSR efek lama waktu fermentasi terhadap jumlah etanol perkilogram
bahan baku yang dihasilkan ............................................................... 41
13. Uji LSR efek utama interaksi pengaruh konsentrasi ragi dan lama
waktu fermentasi terhadap jumlah etanol perkilogram bahan baku
yang dihasilkan ................................................................................. 43

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
No.

Hal.

1. Kimpul (Xanthosoma sagittifolium) ................................................... 4
2. Pengaruh konsentrasi ragi terhadap kadar alkohol setelah
proses fermentasi............................................................................... 29
3. Pengaruh lama waktu fermentasi terhadap kadar alkohol
setelah proses fermentasi ................................................................... 31
4. Pengaruh konsentrasi ragi terhadap kadar alkohol setelah
proses destilasi .................................................................................. 33
5. Pengaruh konsentrasi ragi terhadap jumlah etanol yang
dihasilkan .......................................................................................... 35
6. Pengaruh lama waktu fermentasi terhadap jumlah etanol
yang dihasilkan ................................................................................. 37
7. Pengaruh
kombinasi
konsentrasi ragi dan lama waktu
fermentasi terhadap jumlah etanol yang dihasilkan ............................ 39
8. Pengaruh konsentrasi terhadap rendemen alkohol .............................. 41
9. Pengaruh lama waktu fermentasi terhadap jumlah etanol
perkilogram bahan baku .................................................................... 42
10. Pengaruh interaksi kombinasi konsentrasi ragi dan lama waktu
fermentasi terhadap jumlah etanol perkilogram bahan baku ............... 44

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
No.
Hal.
1. Flow chart prosedur penelitian .......................................................... 50
2. Gambar teknik alat destilasi............................................................... 51
3. Spesifikasi alat destilasi bioetanol ..................................................... 52
4. Kadar alkohol setelah fermentasi ....................................................... 53
5. Kadar alkohol yang dihasilkan setelah proses destilasi....................... 54
6. Jumlah etanol yang dihasilkan ........................................................... 55
7. Jumlah etanol perkilogram bahan baku yang didapat ......................... 58
8. Massa endapan setelah proses fermentasi .......................................... 59
9. Volume Beer/ Sake Setelah Proses Pemerasan .................................. 59
10. Dokumentasi penelitian ..................................................................... 60

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
JOI SAPUTERA KARO-KARO : Pembuatan Bioetanol dengan Bahan Baku
Kimpul (Xanthosoma sagittifolium), dibimbing oleh AINUN ROHANAH dan
EDI SUSANTO.
Bioetanol merupakan teknologi alternatif dalam mengatasi semakin
menipisnya bahan bakar yang tidak dapat diperbaharui. Penelitian ini dilakukan
pada bulan Mei-Juni 2011 di Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas
Pertanian USU, Medan dengan menggunakan rancangan acak lengkap faktorial 2
faktor yaitu konsentrasi ragi (3%, 5% dan 7%) dan lama waktu fermentasi (2 hari,
3 hari dan 4 hari). Parameter yang diamati adalah kadar alkohol setelah proses
fermentasi, kadar alkohol setelah proses destilasi, jumlah etanol dan jumlah etanol
perkilogram bahan baku.
Hasil penelitian menunjukkan bahwa konsentrasi ragi memberikan
pengaruh yang sangat nyata terhadap semua parameter. Lama waktu fermentasi
memberikan pengaruh yang sangat nyata terhadap semua parameter kecuali kadar
alkohol setelah proses destilasi. Interaksi perlakuan berpengaruh sangat nyata
terhadap jumlah etanol dan berpengaruh nyata terhadap jumlah etanol perkilogram
bahan baku. Hasil yang terbaik diperoleh pada kombinasi konsentrasi ragi 7%
dengan lama waktu fermentasi 4 hari.
Kata kunci : Bioetanol, Konsentrasi Ragi, Lama Waktu Fermentasi

ABSTRACT
JOI SAPUTERA KARO-KARO : Bioetanol from Tannia (Xanthosoma
sagittifolium), supervised by AINUN ROHANAH and EDI SUSANTO
Bioetanol is an alternative technology in surpassing the diminishing of
unrenewable fuel. This research was done in March untill May 2011 in
Agricultural Engineering Laboratory, College of Agriculture, USU, Medan using
factorial completely randomized design with two factors, i. l yeast concentration
(3%, 5% and 7%) and time of fermentation (2 days, 3 days and 4 days).
Parameters measured were alcohol concentration after fermentation, alcohol
concentration after destilation, etanol concentration and etanol concentration for
each kilogram of Tannia.
The results showed that yeast concentration had significanltly affected all
parameters. Time of fermentation had significantly affected all parameters except
alcohol concentration after destilation process. The interaction of the two factors
had only significantly affected the etanol concentration and etanol concentration
for each kilogram of Tannia. The best result was found in the combination of
yeast concentration of 7% in 4 days time of fermentation.
Keywords: Bioetanol, Yeast Concentration, Time of Fermentation.

Universitas Sumatera Utara

PENDAHULUAN

Latar Belakang
Manusia memiliki kehausan yang tidak terpuaskan terhadap energi. Itu
terbukti dari permintaan global terhadap energi yang telah meningkat sejak tahun
1950. Hingga sekarang penggunaannya setara dengan 10.000 juta ton minyak
setahun. Sebagian besar peningkatan permintaan terjadi di negara-negara
berkembang (emerging markets). Namun mayoritas pasokan energi tersebut masih
tergantung pada bahan bakar fosil, yakni batu bara, minyak bumi dan gas
(Hendroko, 2007).
Menipisnya cadangan bahan bakar fosil dan meningkatnya populasi sangat
kontradiktif dengan kebutuhan energi bagi kelangsungan hidup manusia beserta
aktivitas ekonomi dan sosialnya. Sejak lima tahun terakhir, Indonesia mengalami
penurunan produksi minyak nasional akibat menurunnya cadangan minyak pada
sumur-sumur produksi secara ilmiah, padahal dengan pertambahan jumlah
penduduk, meningkat pula kebutuhan akan sarana transportasi dan aktivitas
industri .
Bahan bakar berbasis nabati salah satu contohnya adalah bioethanol.
Bioethanol dapat dibuat dari sumberdaya hayati yang melimpah di Indonesia.
Bioethanol terbuat dari bahan-bahan bergula atau berpati seperti singkong atau ubi
kayu, tebu, nira, sorgum, nira nipah, ubi jalar ganyong dan lain-lain. Hampir
semua tanaman di atas merupakan tanaman yang sudah tidak asing lagi, karena
mudah ditemukan dan beberapa tanaman tersebut digunakan sebagai bahan
pangan (Susana, 1989).

Universitas Sumatera Utara

Bioetanol merupakan salah satu bahan bakar nabati yang saat ini menjadi
alternatif untuk mengggantikan minyak bumi. Minyak bumi saat ini harganya
semakin meningkat, selain kurang ramah lingkungan juga termasuk sumber daya
yang tidak dapat diperbaharui. Bioetanol mempunyai kelebihan selain ramah
lingkungan, penggunaannya sebagai campuran BBM terbukti dapat mengurangi
emisi karbon monoksida dan asap lainnya dari kendaraan. Saat ini bioetanol juga
bisa dijadikan pengganti bahan bakar minyak tanah. Selain hemat, pembuatannya
bisa dilakukan di rumah dengan mudah, lebih ekonomis dibandingkan
menggunakan minyak tanah. Dengan demikian bisnis bioetanol di Indonesia
mempunyai prospek yang cerah karena melimpahnya baku.
Kimpul berpotensi sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, di Indonesia
kimpul dimanfaatkaan sebagai bahan makanan tambahan dan pakan ternak. Di
Sumatera Utara sendiri tanaman kimpul belum cukup dikenal, Kimpul hanya
dijadikan pakan ternak dan tanaman pembatas pada kebun. Kimpul mudah di
dapat karena tanaman ini sangat mudah tumbuh terutama di areal perkebunan.
Kimpul mengandung karbohidrat sekitar 34%, Kandungan karbohidrat ini
berpotensi untuk dijadikan bahan baku pembuatan bioetanol (Kay, 1973).
Kimpul merupakan tanaman yang mudah ditanam dan cukup potensial,
sehingga sangat layak untuk dikembangkan. Kimpul dapat ditanam secara luas di
daerah tropis dan sub tropis. Selain dapat ditanam di dataran tinggi, Kimpul juga
ditanam di dataran rendah pada kondisi tergenang ataupun normal. Bahkan,
kimpul dapat juga tumbuh dalam kondisi yang berlawanan dengan kondisi
kebanyakan tanaman. (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998)

Universitas Sumatera Utara

Tujuan Penelitian
Untuk menghitung jumlah etanol perkilogram bahan baku dan kadar
alkohol dengan bahan baku kimpul yang dihasilkan pada penelitian.
Batasan Penelitian
Penelitian ini membahas tentang proses pembuatan etanol yang
menggunakan bahan baku kimpul dengan alat destilasi satu tingkat serta pengaruh
pemberian ragi dengan konsentrasi dan lama waktu fermentasi yang telah
ditentukan dengan menggunakan metode rancangan acak lengkap (RAL).
Kegunaan Penelitian
•

Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakan
syarat untuk menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan
Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.

•

Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian
lebih lanjut mengenai cara pembuatan bioetanol.

•

Bagi masyarakat, khususnya bagi petani agar dapat memanfaatkan tanaman
kimpul menjadi bioetanol yang memiliki nilai ekonomis tinggi.

Universitas Sumatera Utara

TINJAUAN PUSTAKA

Kimpul (Xanthosoma Sigittifolium)
Tanaman kimpul merupakan tanaman asli daerah tropika benua Amerika.
Tanaman Kimpul merupakan tanaman tahunan, tidak berkayu, terdiri dari akar,
pelepah daun, daun, bunga dan umbi. Tinggi tanaman dapat mencapai dua meter,
tangkai daun tegak, tumbuh dari tunas yang berasal dari umbi yang merupakan
umbi yang tumbuh dari bawah tanah (Nur 1955).
Taksonomi tumbuhan kimpul adalah sebagai berikut:
Kingdom

: Plantae

Divisi

: Spermatophyta

Class

: Monocotyledoneae

Ordo

: Arecales

Famili

: Araceae

Genus

: Xanthosoma

Spesies

: Xanthosoma sagittifolium

(Purseglove, 1972).

Gambar 1. Kimpul (Xanthosoma sagittifolium)

Universitas Sumatera Utara

Tanaman kimpul dapat tumbuh baik di daerah tropika basah dengan curah
hujan merata sepanjang tahun. Umumnya tanaman kimpul akan memberikan hasil
yang optimum pada lahan yang kering dan gembur, sedangkan pada lahan yang
becek atau tergenang air tanaman ini tidak dapat tumbuh dengan baik
(Kay, 1973).
Bentuk umbi kimpul silinder sampai agak bulat, terdapat internode atau
ruas dengan beberapa bakal tunas. Jumlah umbi anak dapat mencapai 10 atau
lebih dengan panjang sekitar 12-25 cm dan diameter 12-15 cm dan umbi yang
dihasilkan

biasanya

berukuran

300-1000

gr.

Irisan

melintang

umbi

memperlihatkan bahwa strukturnya terdiri dari kulit, korteks, pembuluh floem dan
xylem. Kulit umbi mempunyai tebal sekitar 0,1 cm. Pada pembuluh xylem dan
floem terdapat butir-butir pati (Muchtadi dan Sugiono, 1989)
Umbi induk tanaman kimpul tidak pernah dimakan, karena member rasa
gatal. Umbi anak juga memberi rasa gatal, rasa gatal tersebut disebabkan adanya
kristal-kristal kalsium oksalat yang berbentuk jarum. Kalsium oksalat ini dapat
dikurangi dengan pencucian dengan menggunakan air (Greenwell, 1974).
Tabel 1. Kandungan zat makanan per 100 gr umbi kimpul
Kandungan
Energi (kal)
Protein (g)
Lemak (g)
Karbohidrat (g)
Serat (g)
Abu (%)
Kalsium (mg)
Fosfor (mg)
Besi (mg)
Asam askorbat(mg)
Vitamin B1(mg)
Vitamin C (mg)
Air (%)
Bagian yang dapat dimakan (%)

Jumlah
145,00
1,2,50
0,40
34,20
1,50
1,00
26,00
54,00
1,40
0,10
0,10
2,00
69,20
85,00

(Kay ,1973)

Universitas Sumatera Utara

Karbohidrat
Karbohidrat adalah sumber energi utama yang sebagian besar dihasilkan
dari serealia dan sayuran berpati. Karbohidrat mengandung karbon, hidrogen dan
oksigen; strukturnya dapat sederhana dan kompleks. Monosakarida dan disakarida
merupakan contoh karbohidrat sederhana, sedangkan polisakarida seperti pati dan
fruktosa merupakan karbohidrat kompleks (Rubatzky dan Yamaguchi, 1998).
Pati merupakan polisakarida yang ditemukan begitu melimpah dalam padipadian, serta umbi-umbian. Pati adalah salah satu sumber energi. Dilihat dari
susunannya pati merupakan suatu campuran amilosa (polisakarida yang berantai
lurus dan berantai cabang). Pati tidak larut dalam air dingin. Didalam pangan
mentah pati tersebut terdapat dalam butiran yang kalau dipanaskan dalam air akan
mengambang, pecah dan selanjutnya melepaskan pati. Selanjutnya pati akan
membentuk suatu bahan yang rekat dan mudah dicerna. Pada hidrolisis pati
pertama-tama pati akan membentuk dekstrosa lalu amilosa dan glukosa
(Harper, dkk, 1986).
Glukosa merupakan senyawa kimia yang dibentuk dari karbondioksida
dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun. Selanjutnya
glukosa yang yang terjadi diubah menjadi amilum dan disimpan pada bagian lain,
misalnya pada buah dan umbi. Amilum terbentuk dari glukosa dengan jalan
penggabungan molekul-molekul glukosa. Proses pembentukan glukosa dari
karbondioksida dan disebut proses fotosintesis. Di alam glukosa terdapat di dalam
buah-buahan dan madu lebah. (Poedjiadi dan Supriyanti, 1994).

Universitas Sumatera Utara

Tahapan-tahapan proses perubahan pati menjadi alkohol adalah sebagai
berikut :
1. Hidratasi pati : umbi-umbian digiling dan serbuk unbi-umbian diberi
air sehingga terjadi disperse.
2. Gelatinisasi pati : ditentukan oleh tipe pati hubungan suhu dan waktu,
ukuran partikel dan konsentrasi bubur (merupakan tahap pemula
penting untuk proses).
3. Hidrolisis pati : konversi pati untuk menghasilkan gula yang tidak
terfermentasi terjadi karena hidrolisis enzimatis.
4.

Konversi gula menjadi alkohol : gula sangat disukai oleh hampir
semua makhluk hidup sebagai sumber energi. Khamir dapat
memfermentasi glukosa, maltosa dan galaktosa tetapi tidak dapat
memecah pentosa. Disakarida seperti sukrosa dan maltosa difermentasi
dengan khamir karena memiliki enzim sukrase dan maltase untuk
mengubah maltosa menjadi heksosa (Hidayat, dkk., 2006).

Enzim
Enzim adalah katalisator organik (biokatalisator) yang dihasilkan oleh sel.
Enzim berfungsi seperti katalisator anorganik, yaitu untuk mempercepat reaksi
kimia. Setelah reaksi berlangsung, enzim tidak mengalami perubahan jumlah,
sehingga jumlah enzim sebelum dan setelah reaksi adalah tetap. Enzim
mempunyai selektivitas dan spesifitas yang tinggi terhadap reaktan yang
direaksikan dan jenis reaksi yang dikatalisasi. Enzim meningkatkan kecepatan
reaksi dengan cara menurunkan energi aktivasi. Energi aktivasi adalah energi
yang diperlukan untuk mengaktifkan suatu reaktan sehingga dapat bereaksi untuk
membentuk senyawa lain. (Sumarsih, 2003).

Universitas Sumatera Utara

Enzim yang tahan suhu tinggi digunakan dalam proses likuifikasi,
sedangkan yang labil terhadap suhu tinggi digunakan dalam proses sakarifikasi.
Likuifikasi mengkonversi pati menjadi dekstrin (yang terdiri dari glukosa,
maltosa, maltotriosa dan oligosakarida), sedangkan sakarifikasi mengkonversi
dekstrin menjadi glukosa (Norman, 1980).
Ragi
Ragi merupakan kumpulan spora mikroba yang ditempatkan pada media
tertentu misalnya tepung beras. Mikroba dari berbagai golongan aktif dalam
kegiatan fermentasi, namun hanya beberapa yang bersifat dominan, tergantung
media yang disediakan. Jenis ragi bermacam-macam, masing-masing dengan
kandungan spora dan mikroba yang berlainan sehingga setiap ragi memiliki
kemampuan yang berbeda dalam memfermentasi bahan. Ragi diberi nama sesuai
dengan kemampuannya dalam memfermentasi bahan misalnya ragi tempe
(memfermentasi kedelai menjadi tempe), ragi tapai (memfermentasi singkong atau
ketan menjadi tapai) dan ragi roti (memfermentasi terigu menjadi roti). Kualitas
ragi tidak dapat dideteksi hanya dengan dilihat, namun harus dicoba untuk
digunakan dalam fermentasi setelah 2-3 hari dicampurkan. Dengan demikian,
kualitas ragi akan diketahui dari produk yang dihasilkan. Kualitas ragi salah
satunya ditentukan oleh proses pembuatan ragi (Suprapti, 2005).
Jenis khamir yang biasanya dipakai dalam indutri fermentasi alkohol
adalah jenis Saccharomyces cereviseae. Saccharomyces cereviseae adalah jenis
khamir utama yang berperan dalam produksi minuman beralkohol seperti bir,
anggur, dan juga digunakan untuk fermentasi adonan dalam perusahaan roti dan

Universitas Sumatera Utara

fermentasi tape. Kultur yang dipilih harus dapat tumbuh dengan baik dan
mempunyai toleransi yang tinggi terhadap alkohol serta mampu menghasilkan
alkohol dalam jumlah banyak (Irianto, 2006).
Sebuah sel ragi mampu memfermentasi glukosa dengan massa yang sama
dengan massa selnya sendiri dalam jangka waktu satu jam. Ragi dapat bereproduksi
secara aseksual dengan membentuk tunas ataupun secara seksual dengan
pembentukan ascospora. Selama proses reproduksi aseksual, sebuah tunas baru
tumbuh dari ragi dengan kondisi tertentu dan saat mencapai ukuran dewasa ia akan
melepaskan diri dari sel induknya (European Bioinformatics Institute, 1996).

Fermentasi
Dalam pengertian yang luas, fermentasi adalah proses pemecahan gulagula sederhana (glukosa dan fruktosa) menjadi etanol dan CO2 dengan melibatkan
enzim yang dihasilkan pada ragi agar dapat bekerja pada suhu optimum. Proses
fermentasi tergantung pada banyak sedikitnya penambahan khamir dalam bahan.
Semakin banyak jumlah ragi yang diberikan berarti semakin banyak jumlah
khamir yang terlibat, sehingga kadar alkohol meningkat (Tarigan, 1990).
Khamir memiliki sekumpulan enzim yang diketahui sebagai zymase yang
berperanan pada fermentasi senyawa gula, seperti glukosa menjadi etanol (etil
alkohol) dan karbon dioksida. Proses fermentasi alkohol hanya dapat terjadi
apabila terdapat sel-sel khamir. Cepat lambatnya khamir juga dapat dipengaruhi
oleh beberapa faktor diantaranya adalah formulasi media yang digunakan sebagai
proses pengembangbiakan, inokulum, tahapan fermentasi dan ketersediaan
substrat yang cukup (Buckle, 1985).

Universitas Sumatera Utara

Waktu fermentasi yang biasa dilakukan 3-14 hari. Jika waktunya terlalu
cepat Saccharomyces cereviseae masih dalam masa pertumbuhan sehingga
alkohol yang dihasilkan dalam jumlah sedikit

dan jika terlalu lama

Saccharomyces cereviseae akan mati maka alokhol yang dihasilkan tidak
maksimal (Prescott and Dunn, 1959).
Syarat-syarat yang dipergunakan dalam memilih ragi untuk fermentasi,
adalah :
1. Cepat berkembang biak
2. Tahan terhadap alkohol tinggi
3. Tahan terhadap suhu tinggi
4. Mempunyai sifat yang stabil
5. Cepat mengadakan adaptasi terhadap media yang difermentasi
Untuk memperoleh jenis ragi yang mempunyai sifat-sifat seperti di atas,
harus dilakukan percobaan-percobaan di laboratorium dengan teliti. Pada
umumnya ragi yang

dipakai untuk

pembuatan alkkohol adalah

jenis

Saccharomyces cerevisiae yang mempunyai pertumbuhan sempurna pada suhu ±
30oC dan pH 4,8 (Hamidah, 2003).
Dalam ragi banyak terdapat Sacharomoces cerevisae yang mempunyai
daya konversi gula yang sangat tinggi karena menghasilkan enzim zimase dan
intervase. Enzim zimase berfungsi sebagai pemacu. Perubahan sukrosa menjadi
monosakarida (glukosa dan fruktosa). Sedangkan enzim intervase mengubah
glukosa menjadi alkohol. (Judoamidjoyo, dkk., 1990).
Proses fermentasi dalam pembuatan alkohol sulit untuk dikontrol.
Terkadang proses fermentasi terjadi dengan waktu yang cukup lama, tergantung

Universitas Sumatera Utara

dari kemampuan ragi untuk mengubah karbohidrat menjadi alkohol. Pemilihan
ragi yang akan digunakan dan proses penyulingan merupakan hal yang paling
penting dalam pembuatan alkohol. (Briggs, et al., 1981).
Tahap inti dari produksi bioetanol adalah fermentasi gula sederhana, baik
yang berupa glukosa, sukrosa, maupun fruktosa dengan menggunakan ragi/yeast
terutama Saccharomyces sp. atau bakteri Zyomomonas mobilis. Dalam proses ini,
gula akan dikonversi menjadi etanol dan gas karbon dioksida.
C6 H12 O6

2 C2 H5 OH + 2 CO2
ragi/yeast

gula

etanol

karbondioksida

(Waller, J.C., dkk. 1981).
Faktor-faktor yang mempengaruhi kehidupan ragi:
a.

Nutrisi (zat gizi)
Dalam

kegiatannya

ragi

memerlukan

penambahan

nutrisi

untuk

pertumbuhan dan perkembangbiakan, misalnya:
− Unsur C: ada pada karbohidrat

− Unsur N: dengan penambahan pupuk yang mengandung nitrogen,
ZA, Urea, Anomia, Pepton dan sebagainya.
− Unsur P: penambahan pupuk fospat dari NPK, TSP, DSp dan lainlain.
− Mineral-mineral dan
− Vitamin-vitamin

Universitas Sumatera Utara

b. Keasaman (pH)
Untuk fermentasi alkoholis, ragi memerlukan media suasana asam, yaitu
antara pH 4,8–5,0. Pengaturan pH dilakukan penambahan asam sulfat jika
substratnya alkalis atau natrium bikarbonat jika substratnya asam.
c. Temperatur
Temperatur optimum untuk pengembangbiakan adalah 28–30ºC pada
waktu fermentasi, terjadi kenaikan panas, karena ekstrem. Untuk
mencegah agar suhu fermentasi tidak naik, perlu pendinginan supaya suhu
dipertahankan tetap 28-30ºC.
d. Udara
Fermentasi alkohol berlansung secara anaerobik (tanpa udara). Namun
demikian, udara diperlukan pada proses pembibitan sebelum fermentasi,
untuk pengembangbiakan ragi sel (Hamidah, 2003).
Bioetanol
Bioetanol merupakan alternatif penyedia energi yang merupakan senyawa
alkohol yang dapat diperoleh melalui proses-proses fermentasi biomassa dengan
bantuan mikroorganisme. Bahan baku bioetanol merupakan segala jenis tanaman
yang mengandung karbohidrat. Tanaman-tanaman ini sangat mudah ditemukan di
Indonesia karena keadaan iklim dan tanah yang sangat mendukung pertumbuhan
tanaman-tanaman tersebut (Karmawati, 2009).
Bioetanol adalah etanol yang diperoleh dari proses fermentasi bahan baku
yang mengandung pati atau gula seperti tetes tebu dan singkong. BBN (Bahan
Bakar Nabati) digunakan sebagai pengganti premium (gasoline). Ethanol yang
dapat digunakan sebagai BBN (Bahan Bakar Nabati) adalah alkohol murni yang

Universitas Sumatera Utara

bebas air (anhydrous alcohol) dan berkadar lebih dari 99,5% atau disebut dengan
fuel grade ethanol (FGE) campuran premium dan FGE disebut dengan gasohol
(Hambali, dkk, 2008).
Etanol memiliki banyak manfaat bagi masyarakat karena memiliki sifat
yang tidak beracun. Selain itu etanol juga memiliki banyak sifat-sifat, baik secara
fisika maupun kimia. Adapun sifat-sifat fisika etanol dapat dilihat pada Tabel 2.
dibawah ini:
Tabel 2. Sifat-sifat fisika maupun kimia etanol
Sifat-sifat fisika etanol
Berat molekul
Titik lebur
Titik didih
Densitas
Indeks bias
Viskositas 20ºC
Panas penguapan
Warna cairan
Kelarutan
Aroma

Keterangan
46,07 gr/grmol
-112ºC
78,4ºC
0,7893 gr/ml
1,36143 cP
1,17 cP
200,6 kal/gr
cairan tidak berwarna
larut dalam air dan eter
memiliki aroma yang khas

(Perry, dkk., 1999).

Etanol yang digunakan dalam minuman umumnya berasal dari peragian
karbohidrat yang berkataliskan enzime (fermentasi gula dan pati). Satu tipe enzim
mengubah karbohidrat ke glukosa kemudian ke etanol, tipe yang lain
menghasilkan cuka (asam asetat), dengan etanol sebagai zat perantara. Sumber
karbohidrat untuk peragian bergantung pada ketersediaannya dan pada tujuan
penggunaan alkohol. Di Amerika Serikat karbohidrat diperoleh terutama dari
jagung dan dari residu molase dari pabrik gula. Namun kentang, beras, ubi kayu,
atau buah-buahan (anggur, berry hitam dan lain-lain) dapat juga digunakan.
(Fessenden dan Fessenden, 1986).

Universitas Sumatera Utara

Alat Destilasi Etanol
Destilasi merupakan suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan
perbedaan kemudahaan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan,
campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan
sehingga kembali kedalam bentuk cair. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah
akan menguap lebih dulu. Metode ini termasuk unit operasi kimia jenis
perpindahan massa. Penerapan proses ini berdasarkan pada teori bahwa pada suatu
larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Bahan yang
akan didestilasikan pada drum pemasakan tidak boleh penuh, melainkan harus
menyediakan sedikitnya 10% ruang kosong dari kapasitas penuh drum pemasakan
(Kister, 1992).
Prinsip dari proses destilasi yaitu

memisahkan etanol dari campuran

etanol dan air. Untuk larutan yang terdiri dari komponen-komponen yang berbeda
nyata

suhu

didihnya,

destilasi

merupakan

cara

yang

paling

mudah

dioperasikandan juga merupakan cara pemisahan yang secara thermal efisien.
Pada tekanan atmosfir, air mendidih pada suhu 100ºC dan etanol mendidih pada
suhu sekitar 77ºC. perbedaan dalam titik didih inilah yang memungkinkan
pemisahan campuran etanol air (Lurgi, 1989).
Kadar etanol hasil fermentasi tidak dapat mencapai level diatas 18-21%,
sebab etanol dengan kadar tesebut bersifat racun terhadap ragi yang memproduksi
etanol tersebut sehingga untuk memperoleh etanol dengan kadar yang lebih tinggi
perlu dilakukan destilasi. Destilasi adalah proses pemanasan yang memisahkan
etanol dan beberapa komponen cair lain dari substrat fermentasi sehingga
diperoleh kadar etanol yang lebih tinggi (Archunan, 2004).

Universitas Sumatera Utara

Alat destilasi yang digunakan memiliki komponen sebagai berikut :
1. Drum 30 liter
Drum ini berfungsi sebagai tempat bahan baku (beer/sake) yang akan
didestilasi. Drum ini dilengkapi dengan termometer yang berfungsi untuk
mengontrol suhu di dalam drum selama proses pemanasan. Drum ini
berbentuk silinder yang pada bagian tutupnya diberi lubang keluaran uap
yang dihubungkan dengan pipa tembaga yang berfungsi sebagai saluran
uap yang akan dikondensasi.
2. Pipa Tembaga
Pipa tembaga ini berdiameter ¼ inci yang berfungsi sebagai saluran uap
etanol yang dihasilkan dari proses pemanasan bahan baku (beer/sake) di
drum pemasakan menuju pipa ulir di dalam kondensor.
3. Pipa Ulir
Pipa ini terbuat dari tembaga dan berbentuk ulir yang berada di dalam
kondensor. Pipa ulir ini berfungsi untuk mengubah etanol yang dihasilkan
dari proses pemanasan yang berupa fasa uap menjadi fasa cair melalui
proses kondensasi pada kondensor.
4. Kondensor
Kondensor ini terdiri dari 30 L yang berisi air dan pipa ulir. Di bagian alas
dan atas drum dilubangi sebagai tempat pipa ulir, bagian atas sebagai
saluran pemasukan uap etanol dan bagian bawah sebagai saluran keluaran
etanol yang telah berubah menjadi fasa cair. Air di dalam drum ini akan
menurunkan temperatur uap etanol yang berada di dalam pipa ulir,
sehingga etanol yang berfasa gas akan berubah menjadi fasa cair.

Universitas Sumatera Utara

5. Pipa Keluaran
Pipa ini berfungsi untuk mengeluarkan hasil proses destilasi, pada pipa ini
terdapat kran pembuka dan pengunci pipa.
6. Kompor Gas
Kompor gas berfungsi sebagai alat pemanas untuk memanaskan drum
yang berisi bahan berupa bioetanol dan air. Selama proses pemanasan
diusahakan suhu yang dihasilkan antara 78 – 98oC, karena apabila suhu
mencapai 100oC, uap yang dihasilkan akan banyak mengandung air yang
mengakibatkan penurunan kadar bioetanol yang dihasilkan
7. Erlenmeyer dan Gelas Ukur
Erlenmeyer dan gelas ukur berfungsi sebagai pengukur bioetanol yang
dihasilkan melalui proses distilasi ini (Dwinarso, 2010).
Kadar alkohol setelah proses destilasi hanya dipengaruhi oleh alat destilasi
yang digunakan. Alat destilasi yang digunakan merupakan alat destilasi satu
tingkat yang hanya mampu menghasilkan etanol dengan kadar alkohol 40%
(Shidik, 2010).
Proses Pembuatan Bioetanol
Secara umum produksi bioetanol mencakup tiga rangkaian proses yaitu,
persiapan bahan baku, fermentasi dan pemurnian. Bahan baku bioetanol bisa
diperoleh dari berbagai tanaman yang menghasilkan gula seperti tebu dan molase
dan juga tanaman penghasil pati atau tepung seperti jagung, singkong dan juga
sagu. Pada tahapan persiapan, bahan baku berupa padatan harus dikonversi
terlebih dahulu menjadi larutan gula sebelum akhirnya difermentasi untuk
menghasilkan etanol, sedangkan bahan-bahan yang sudah dalam bentuk larutan

Universitas Sumatera Utara

gula seperti molase dapat secara langsung difermentasi. Bahan padatan dikenai
perlakuan pengecilan ukuran dan juga tahap pemasakan. Proses pengecilan ukuran
dapat dilakukan dengan menggiling bahan (singkong, sagu, dan jagung) sebelum
memasuki tahap pemasakan. Tahap pemasakan bahan meliputi proses liquifikasi
dan sakarifikasi. Pada tahap

ini, tepung/pati dikonversi menjadi gula

(Hambali, E., dkk. 2008).
Alkohol dibuat dengan cara memfermentasi bahan yang mengandung gula.
Secara alami, gula terdapat dalam buah-buahan misalnya anggur. Gula juga dapat
dihasilkan dari pati dalam padi-padian dan umbi-umbian. Fermentasi minuman
beralkohol dilakukan oleh jamur jenis Saccharomyces cerevisiae (jenis utama)
dan beberapa jenis lainya seperti ragi. Pembuatan alkohol diperlukan kondisi asam
(pH yang rendah), perlu ditambahkan asam. Adapun suhu yang dibutuhkan
berkisar antara 29-37oC. Agar kadar alkohol yang dihasilkan tinggi selain proses
fermentasi dilakukan juga proses penyulingan (Arisworo dan Yusa, 2006).
Bahan baku bioetanol bisa diperoleh dari berbagai tanaman yang
menghasilkan gula dan tepung. Pada tahap persiapan, bahan baku berupa padatan
harus dikonversi terlebih dahulu menjadi larutan gula sebelum akhirnya
difermentasi untuk menghasilkan etanol, sedangkan bahan yang sudah berbentuk
larutan gula dapat langsung difermentasi. Bahan padatan dikenai perlakuan
pengecilan ukuran dan tahap pemasakan.
Tahap pemasakan bahan meliputi liquifikasi dan sakarifikasi. Pada tahap
ini, tepung dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan menjadi gula
kompleks. Pada tahap liquifikasi dilakukan penambahan air dan enzim alpha
amilase. Proses dilakukan pada suhu 80-900C berakhir nya proses liquifikasi

Universitas Sumatera Utara

ditandai dengan parameter cairan seperti sup. Tahap sakarifikasi dilakukan pada
suhu 50-60oC. Enzim yang ditambahkan pada tahap ini adalah enzim
glukoamilase. Pada tahap sakarifikasi akan terjadi pemecahan gula kompleks
menjadi gula sederhana. Proses liquifikasi yang menggunakan enzim alphaamilase
dan sakarifikasi yang menggunakan enzim glukoamilase secara langsung dapat
digantikan oleh penggunaan cendawan Aspergillus sp. Hal ini disebabkan karena
cendawan ini menghasilkan enzim alphaamilase dan glukoamilase yang akan
berperan

dalam

mengurai pati

menjadi

glukosa

atau

gula

sederhana

(Hambali, dkk., 2008).
Pada proses fermentasi alkohol diupayakan konsentrasi gulanya menjadi
15%-20%. Untuk memenuhi kebutuhan nutrisi, maka ditambahkan amonium
sulfat,

sedangkan

untuk

menurunkan

pH-nya

digunakan

asam

sulfat.

Saccharomyces cerevisiae merupakan khamir yang umum digunakan dalam
industri fermentasi etanol.. Proses fermentasi membutuhkan waktu sekitar 28-72
jam, tetapi biasanya 44 jam untuk menghasilkan etanol dengan konsentrasi 8-10%
dengan suhu optimum berkisar 32oC–33oC (Riegel, 1992).
Tahap fermentasi merupakan tahap kedua dalam proses produksi
bioetanol. Pada tahap ini terjadi proses pemecahan gula-gula sederhana menjadi
etanol dengan melibatkan enzim dan ragi. Fermentasi dilakukan pada kisaran suhu
27 - 32oC. pada tahap ini akan dihasilkan gas CO2 sebagai produk sampingan dan
sludge sebagai limbahnya. Gas CO2 yang dihasilkan memiliki perbandingan
stoikiometri yang sama dengan etanol yang dihasilkan yaitu 1 : 1. Setelah melalui
proses pemurnian, gas CO2 dapat digunakan sebagai bahan baku gas dalam
pembuatan minuman berkarbonat.

Universitas Sumatera Utara

Tahap berikutnya adalah pemurnian etanol. Tahap ini dilakukan melalui
metode destilasi. Destilasi dilakukan pada suhu diatas titik didih etanol murni,
yaitu pada kisaran 78 – 100oC. Produk yang dihasilkan pada tahap ini memiliki
kemurnian hingga 96 %. Akan tetapi, sebelum memasuki tahap pemurnian
dilakukan pemisahan etanol dengan sludge yang diperoleh dari hasil fermentasi
etanol yang dihasilkan. Salah satu pemanfaatan limbah sludge yang telah berhasil
dilakukan yaitu pengolahan sludge menjadi pupuk kalium majemuk dengan kadar
kalium 40 %.
Jika etanol yang dihasilkan akan digunakan sebagai bahan bakar maka
etanol hasil destilasi ini harus dikeringkan terlebih dahulu. Pengeringan ini dapat
dilakukan

dengan

metode

purifikasi

molecular

sieve

bertujuan

untuk

meningkatkan kemurnian etanol hingga memenuhi spesifikasi bahan bakar.
Molecular sieve adalah suatu bahan yang memiliki pori-pori kecil dan digunakan
sebagai absorben cairan dan gas. Bahan ini mampu menyerap air hingga 20 % dari
berat bahan itu sendiri. Zeolit, lempung, karbon aktif dan porous glasses adalah
beberapa bahan yang termasuk molecular sieve. Selain itu, pengeringan etanol
dapat menggunakan metode lain yaitu metode azeotrofik destilasi. Etanol hasil
pengeringan ini memiliki kemurnian hingga 99, 5 % (Hambali, dkk., 2008).

Universitas Sumatera Utara

BAHAN DAN METODE

Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Keteknikan Pertanian
Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera
Utara pada bulan Mei-Juni 2011.
Bahan dan Alat Penelitian
Adapun bahan yang digunakan adalah kimpul, enzim alfa-amilase,
enzim glukoamilase, Saccharomyces cerevisiae (ragi roti), urea, air dan LPG.
Sedangkan alat yang digunakan adalah termometer, dandang, timbangan,
ember, alat destilasi alkohol, alat pemarut ubi, kompor gas, batang pengaduk,
cawan petri, corong, selang plastik, alkohol meter, timbangan, saringan, wadah
fermentasi, Erlenmeyer, gelas ukur, kalkulator, alat tulis dan komputer.
Metode Penelitian
Penelitian ini dilakukan dengan cara studi literatur (kepustakaan), dengan
melakukan pengamatan tentang cara pembuatan bioetanol. Selanjutnya dicari
bahan dan cara pembuatan yang cocok digunakan. Setelah itu, dilakukan proses
pembuatan bioetanol dan pengamatan parameter.
Selain itu, Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan Rancangan Acak
Lengkap (RAL), dengan dua faktor yang terdiri dari :

Universitas Sumatera Utara

Faktor I : Konsentrasi Ragi (C) yang terdiri dari 3 taraf yaitu :
C1

=

3%

C2

=

5%

C3

=

7%

Faktor II : Lama Fermentasi (T) yang terdiri dari 3 taraf yaitu :
T1

=

2 hari

T2

=

3 hari

T3

=

4 hari

Jumlah kombinasi perlakuan sebanyak (Tc) = 3 X 3 = 9, dengan jumlah
minimum ulangan percobaan (n) sehingga banyak ulangan percobaan dapat
dihitung dengan :
Tc (n – 1)

≥

15

9 (n – 1)

≥

15

9n – 9

≥

15

9n

≥

24

n

≥

2,67

n

=

3

Dengan demikian penelitian ini dilakukan sebanyak 3 kali ulangan, dengan
kombinasi perlakuan sebagai berikut :
C1T1

C1T2

C1T3

C2T1

C2T2

C2T3

C3T1

C3T2

C3T3

Universitas Sumatera Utara

Model Rancangan Penelitian
Model rancangan yang digunakan adalah rancangan acak lengkap (RAL)
yang terdiri dari dua faktor perlakuan yaitu faktor konsentrasi ragi (C) dan faktor
lama fermentasi (T) dengan kode rancangan :
Yijk

= µ + αi + βj + (αβ)ij + εijk

Dimana :
Yijk = Hasil pengamatan dari faktor C pada taraf ke–i dan faktor T
pada taraf ke– j pada ulangan ke– k
µ

= Nilai tengah sebenarnya

αi

= Efek faktor C pada taraf ke-i

βj

= Efek faktor T pada taraf ke-j

(αβ)ij = Efek interaksi faktor C pada taraf ke-i dengan faktor T pada
taraf ke-j
Εijk = Pengaruh galat (pengacakan)
Prosedur Penelitian
1. Dikuliti umbi kimpul lalu dicuci dengan air hingga bersih
2. Ditimbang sebanyak 4 kg.
3. Diparut dengan alat pemarut umbi.
4. Ditambahkan air dengan volume 8 liter.
5. Dimasukkan ke dalam dandang.
6. Dipanaskan hingga suhu 100°C atau sampai mendidih sambil terus diaduk
hingga hancur menjadi bubur.
7. Didiamkan bubur hingga suhunya sekitar 90oC.

Universitas Sumatera Utara

8. Dimasukkan enzim alfa-amilase sebanyak 0,5 ml dan diaduk hingga
homogen dan dibiarkan 5 menit.
9. Dimasukkan campuran bubur ke wadah fermentasi.
10. Dimasukkan enzim glukoamilase sebanyak 0,4 ml dan diaduk hingga
homogen saat suhu bubur 50 - 60oC.
11. Dimasukkan 8 gr urea dan jamur Saccaromyces cerevisiae sesuai dengan
perlakuan ke dalam bubur tersebut saat suhu bubur sama dengan suhu
ruangan.
12. Ditutup wadah fermentasi agar jamur Saccaromyces cerevisiae bekerja
dengan baik.
13. Difermentasikan bubur tersebut selama waktu yang telah ditentukan.
14. Setelah sesuai dengan waktu perlakuan, diperas bubur untuk mengambil
larutan etanol yang terkandung dalam hasil fermentasi bubur.
15. Ditimbang ampas yang dihasilkan dan diukur volume serta kadar alkohol
dari larutan etanol hasil fermentasi yang telah diperas.
16. Dilakukan destilasi atau penyulingan menggunakan alat destilasi etanol
dengan suhu 78 - 98°C.
17. Ditampung hasil penyulingan pada wadah yang telah disiapkan.
18. Diukur volume dan kadar etanol yang dihasilkan.
19. Dilakukan pengamatan sesuai parameter penelitian.

Universitas Sumatera Utara

Parameter Penelitian
1. Kadar Alkohol setelah Fermentasi (%)
Kadar alkohol merupakan indikator kandungan alkohol pada cairan
yang telah mengalami proses fermentasi. Kadar alkohol yang ada pada
bioetanol dapat diukur menggunakan alkohol meter.
2. Kadar Alkohol Proses Destilasi (%)
Kadar alkohol ini merupakan indikator kandungan alkohol pada
cairan yang telah mengalami proses penyulingan dengan menggunakan
alat destilasi. Kadar alkohol yang terkadung dalam bioetanol dapat diukur
menggunakan alkohol meter juga.
3. Jumlah Etanol (ml)
Jumlah alkohol yang dihasilkan dapat diketahui dengan mengukur
banyaknya

etanol

yang

dihasilkan

melalui

proses

penyulingan

menggunakan alat destilasi menggunakan erlenmeyer dan gelas ukur.
4. Jumlah Etanol Perkilogram Bahan Baku (ml/kg)
Jumlah etanol perkilogram bahan baku dapat diketahui dengan cara
membagikan banyak alkohol yang didapat dengan massa kimpul, atau
dapat ditulis dengan rumus :
jumlah etanol

Universitas Sumatera Utara

HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada proses pembuatan bioetanol dengan bahan baku kimpul terlebih
dahulu dilakukan pemarutan terhadap bahan baku kimpul yang bertujuan untuk
memudahkan proses hidolisis pati oleh enzim. Menurut Hambali dkk (2008)
Bahan padatan dikenai perlakuan pengecilan ukuran dan juga tahap pemasakan.
Proses pengecilan ukuran dapat dilakukan dengan menggiling bahan (singkong,
sagu, dan jagung) sebelum memasuki tahap pemasakan. Tahap pemasakan bahan
meliputi proses liquifikasi dan sakarifikasi. Pada