LOKASI PENELITIAN HASIL ANALISIS KADAR GULA NIRA AREN KARAKTERISASI FTIR FOURIER TRANSFORM INFRA RED ETANOL

13 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Teknik, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Jalan Almamater Kampus USU, Medan, Indonesia.

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

3.2.1 Bahan

Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain : 1. Nira aren Arenga pinnata Merr 2. Biokatalis Saccharomyces cervisiae 3. NPK

3.2.2 Peralatan

Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain : 1. Autoclaved 2. Beaker glass 3. Corong gelas 4. Erlenmeyer 5. Gelas ukur 6. Kondensor refluks 7. Labu leher tiga 8. Neraca digital 9. Hemositometer 10. Water bath 11. Piknometer 12. Refraktometer 13. Statif dan klem 14. Stopwatch 15. Termometer Universitas Sumatera Utara 14

3.3 PROSEDUR PENELITIAN

3.3.1 Prosedur Pembuatan Starter

1. Semua peralatan disterilisasi di dalam autoclave selama 15 menit pada suhu 121 o C. 2. Kadar gula nira aren Arenga pinnata Merr segar diukur dengan refraktometer. 3. Nira aren dipasteurisasi pada suhu 80 o C kemudian didinginkan hingga suhu ruangan. 4. Dicampurkan satu oase S.cerevisiae dengan 500 ml nira aren kemudian diaduk di rotary shaker hingga merata. 5. Starter didiamkan selama 48 jam pada suhu ruangan. 6. Dilakukan perhitungan jumlah sel hingga diperoleh konsentrasi larutan starter diatas 1.10 6 selml dengan hemositometer.

3.3.2 Prosedur Fermentasi

1. Semua peralatan disterilisasi di dalam autoclave selama 15 menit pada suhu 121 o C. 2. Kadar gula nira aren Arenga pinnata Merr segar diukur dengan refraktometer. 3. Nira aren dipasteurisasi pada suhu 80 o C kemudian didinginkan hingga suhu ruangan. 4. Dicampurkan nira aren dengan larutan starter sebanyak 15 vv dari total volume campuran 500 ml. 5. Ditambahkan NPK 0,4 mm ke dalam larutan. 6. Campuran dijaga pada suhu 35 o C selama 24 jam dalam kondisi anaerobik. 7. Dimasukkan hasil fermentasi ke dalam peralatan distilasi, kondisi operasi diatur pada suhu 85 o C. 8. Distilat di tampung dengan erlenmeyer dan diukur volumenya. 9. Diambil sampel distilat untuk dianalisis. 10. Prosedur di atas diulangi dengan volume starter 25 ,35, 45,55 serta variasi suhu 32 o C dan 39 o C. Universitas Sumatera Utara 15

3.3.3 Prosedur Analisis

3.3.3.1 Analisis Kadar Gula Nira Segar Dengan Refraktometer 1. Dibersihkan permukaan prisma refraktometer lalu keringkan. 2. Dialirkan satu tetes aquades ke prisma refraktometer untuk menentukan titik nol. 3. Dibersihkan dan dikeringkan prisma refraktometer. 4. Diteteskan nira segar ke permukaan prisma dengan menggunakan batang plastik, buat larutan gula menyebar ke permukaan prisma dan jangan sampai terbentuk gelembung kemudian prisma ditutup. 5. Baca hasil pengukuran kadar gula pada refraktometer [55]. 3.3.3.2 Analisis Densitas 1. Alat piknometer yang digunakan untuk mengukur densitas bioetanol dikeringkan ke dalam oven pada temperatur 100 o C selama 10 menit kemudian didinginkan sampai suhu kamar. 2. Ditimbang piknometer kosong dengan menggunakan neraca analitis kemudian dicatat massanya. 3. Diisi piknometer dengan aquades kemudian ditimbang dengan neraca analitis dan dicatat massanya. Dicatat suhu aquades pada saat pengukuran. 4. Piknometer dikeringkan di dalam oven pada temperatur 100 o C selama 10 menit lalu didinginkan sampai suhu kamar. 5. Dimasukkan sampel distilat ke dalam. 6. Ditimbang piknometer yang berisi sampel distilat dengan menggunakan neraca analitis dan dicatat massanya. 7. Dihitung densitas distilat dengan rumus : ρ 1 m 1 = ρ 2 m 2 Dimana: ρ 1 = densitas air m 1 = massa piknometer berisi air – piknometer kosong ρ 2 = densitas distilat m 2 = massa piknometer berisi distilat – piknometer kosong [4] Universitas Sumatera Utara 16 3.3.3.3 Analisis Spesific Gravity dan API Gravity Specific gravity dan API gravity adalah suatu pernyataan yang menyatakan densitas kerapatan atau berat per satuan volume dari suatu bahan. Hubungan antara specific gravity sg dan API gravity G adalah sebagai berikut: , sg , Besarnya harga dari API gravity berkisar dari 0-100, sedangkan specific gravity merupakan harga relatif dari densitas suatu bahan terhadap air. Hubungan antara densitas dan specific gravity adalah sebagai berikut: S densi as kg densi as air kg 3.3.3.4 Analisis Nilai Kalor Nilai densitas, spesific gravity dan API gravity kemudian digunakan untuk menghitung nilai kalor dengan persamaan: , , 3.3.3.5 Analisis Kadar Bioetanol dengan Metode Densitas Analisa kadar bioetanol dilakukan dengan metode densitas dengan cara berikut: 1. Nilai densitas yang diperoleh sebelumnya dicocokkan pada tabel 3.1 berikut. 2. Kadar etanol dihitung dengan menginterpolasi data densitas berat jenis dan kadar etanol pada suhu 30 o C pada tabel 3.1. Tabel 3.1 Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol [56] Kadar Larutan Etanol Berat Jenis Larutan Etanol gmL Kadar Larutan Etanol Berat Jenis Larutan Etanol gmL 1 2 3 4 5 0,99568 0,99379 0,99194 0,99014 0,98839 0,98670 25 26 27 28 29 30 0,95607 0,95442 0,95272 0,95098 0,94922 0,94741 [4] [4] Universitas Sumatera Utara 17 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 0,98507 0,98347 0,98189 0,98031 0,97875 0,97723 0,97573 0,97424 0,97278 0,97133 0,96990 0,96844 0,96697 0,96547 0,96395 0,96242 0,96087 0,95929 0,95769 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 0,94557 0,94370 0,94180 0,93986 0,93790 0,93591 0,93390 0,93186 0,92979 0,92770 0,92558 0,92344 0,92128 0,91910 0,91692 0,91472 0,91250 0,91028 0,90805 3.3.3.6 Analisis Bioetanol Dengan Reaksi Oksidasi Kalium Dikromat K 2 Cr 2 O 7 Analisis kualitatif bioetanol dilakukan dengan metode reaksi oksidasi dengan langkah sebagai berikut: 1. Persiapan bahan dan alat yang ingin digunakan pada saat analisis. 2. Dimasukkan ke dalam tabung reaksi 2 ml K 2 Cr 2 O 7 2 dan tambahkan 5 tetes H 2 SO 4 pekat. 3. Tabung reaksi digoyangkan hingga larutan homogen. 4. Ditambahkan 1 ml sampel bioetanol ke dalam tabung reaksi yang telah homogen. 5. Diamati perubahan yang terjadi. 6. Reaksi positif ditandai dengan terjadinya perubahan warna dari jingga ke hijau kebiruan [57]. Universitas Sumatera Utara 18

3.4 FLOWCHART PENELITIAN

3.4.1 Flowchart Pembuatan Starter

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Starter Dicampurkan satu oase S.cerevisiae dengan 500 ml nira aren kemudian diaduk di rotary shaker hingga merata Ya Tidak Dilakukan perhitungan jumlah sel dengan hemositometer Dipasteurisasi nira aren pada suhu 80 o C kemudian didinginkan hingga suhu ruangan Mulai Selesai Disterilisasi semua peralatan di dalam autoclave selama 15 menit pada suhu 121 o C Apakah konsentrasi starter sudah lebih dari 1.10 6 selml? Starter didiamkan selama 48 jam pada suhu ruangan Diukur kadar gula nira aren segar dengan refraktometer Universitas Sumatera Utara 19

3.4.2 Flowchart Fermentasi

Gambar 3.2 Flowchart Proses Fermentasi Diukur kadar gula nira aren segar dengan refraktometer Dicampurkan nira aren dengan larutan starter sebanyak 15 vv dari total volume campuran 500 ml Mulai Selesai Disterilisasi semua peralatan di dalam autoclave selama 15 menit pada suhu 121 o C Ditambahkan NPK 0,4 mm ke dalam larutan Dimasukkan hasil fermentasi ke dalam peralatan distilasi, kondisi operasi diatur pada suhu 85 o C Distilat di tampung dengan erlenmeyer dan diukur volumenya Diambil sampel distilat untuk dianalisis Apakah masih ada variasi lain? Ya Tidak Dijaga campuran pada suhu 35 o C selama 24 jam Dipasteurisasi nira aren pada suhu 80 o C kemudian didinginkan hingga suhu ruangan Universitas Sumatera Utara 20 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 HASIL ANALISIS KADAR GULA NIRA AREN

Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan bahan baku berupa nira aren Arenga pinnata Merr yang diperoleh dari kecamatan Namorambe, Sumatera Utara, Indonesia. Hasil pengukuran dengan menggunakan refraktometer diperoleh kandungan gula nira aren sebesar 11 brix. Brix adalah zat padat kering yang terlarut dalam suatu larutan yang dihitung sebagai sukrosa. Selain itu brix juga didefinisikan sebagai persentase massa sukrosa yang terkandung di dalam massa larutan sukrosa [58]. Berdasarkan Tangkuman et al [11] yang menyatakan bahwa nira aren mengandung kadar gula berkisar 6-16.

4.2 KARAKTERISASI FTIR FOURIER TRANSFORM INFRA RED ETANOL

Karakterisasi FTIR Fourier Transform Infra Red etanol dari nira aren dilakukan untuk mengidentifikasi gugus fungsi dari senyawa etanol. Karakteristik FTIR etanol dapat dilihat pada Gambar 4.1 di bawah ini. Gambar 4.1 Spektrum FTIR Fourier Transform Infra Red Etanol Dari Nira Aren Keterangan analisa gugus fungsi [59]: - 3336,46 cm -1 : ikatan pada -OH - 2978,00 cm -1 : ikatan pada alkana C-H - 1642,24 cm -1 : ikatan pada amida N-H - 1085,54 : ikatan pada C-OH - 1043,99 cm -1 : ikatan pada C-OH - 877,92 cm -1 : ikatan aromatic C-H Universitas Sumatera Utara 21 Data spektrum etanol dengan mencermati puncak serapan gelombang yang diperlihatkan dapat dianalisis bahwa pada serapan 3336,46 cm -1 terdapat serapan yang kuat dan melebar, Serapan yang melebar menunjukkan adanya interaksi antara molekul elektronegatif O dengan positif H yang membentuk ikatan hidrogen [60]. Hal ini menunjukkan adanya gugus –OH dalam sampel. Serapan kecil pada 2978,00 cm -1 menunjukkan adanya ikatan alkana C-H yang kuat. Pada serapan 1043,99 cm -1 terdapat ikatan C-OH. Maka dari hasil analisis FTIR dapat disimpulkan bahwa sampel uji yang merupakan produk dari penelitian ini adalah etanol. Namun dari hasil analisis FTIR bioetanol masih terdapat beberapa gugus fungsi yang lain diantaranya adanya serapan pada 1642,24 cm -1 menunjukkan adanya ikatan antara nitrogen dan hidrogen N-H. Serta pada 877,92 cm -1 menunjukkan adanya ikatan aromatik. Hal ini disebabkan karena adanya kandungan senyawa lain selain gula seperti abu, protein dan lemak pada nira [13] yang terurai pada saat pemanasaan saat distilasi kemudian ikut menguap bersama etanol sehingga terdapat beberapa gugus lain pada kandungan bioetanol yang diperoleh.

4.3 HASIL ANALISIS ETANOL DENGAN REAKSI OKSIDASI KALIUM DIKROMAT K