Karakteristik ampas tapioka Rekayasa proses hidrolisis ampas tapioka menggunakan pemanasan gelombang mikro untuk produksi etanol

BAB VII SIMPULAN DAN SARAN

7.1. Simpulan

Ampas tapioka merupakan salah satu bahan yang potensial sebagai bahan baku etanol karena kandungan karbohidrat yang tinggi, terutama pati. Proses hidrolisis ampas tapioka menggunakan iradiasi gelombang mikro dalam medium air belum dapat memberikan hasil glukosa yang diharapkan, sedangkan dalam medium asam dapat diperoleh hasil dan konsentrasi glukosa yang tinggi untuk fermentasi etanol. Hasil glukosa tertinggi yang diperoleh pada proses hidrolisis dalam medium air masih rendah, yaitu 28,59 dari berat bahan kering atau 32,41 basis pati. Hasil glukosa dapat ditingkatkan secara signifikan dengan penambahan karbon aktif ke dalam suspensi ampas tapioka dalam air sebelum pemanasan gelombang mikro, sehingga diperoleh hasil glukosa tertinggi sebesar 51-52 basis pati. Penggunaan larutan asam sulfat 0,5 pada hidrolisis ampas tapioka dengan gelombang mikro dapat meningkatkan hasil glukosa sampai 91,52. Pada hidrolisis dalam medium asam dengan konsentrasi substrat 20 kondisi optimum hidrolisis adalah pada konsentrasi asam sulfat 0,88 dan lama pemanasan 9 menit dengan estimasi hasil glukosa 84,89 dan konsentrasi glukosa 140 gL. Penambahan karbon aktif dengan daya adsorpsi yang tinggi pada saat atau sesudah hidrolisis dapat meningkatkan produktivitas etanol karena teradsorpsinya senyawa inhibitor fermentasi seperti HMF di permukaan karbon aktif. Karbon aktif juga dapat mengadsorpsi maltooligomer dan glukosa yang terdapat di dalam hidrolisat, namun diduga glukosa yang teradsorpsi dapat tetap difermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae setelah terjadi desorpsi glukosa ke dalam hidrolisat. Penambahan karbon aktif pada hidrolisat sebelum fermentasi memberikan produktivitas etanol dan hasil etanol yang lebih tinggi dibandingkan dengan penambahan saat hidrolisis. Walau demikian, proses ini harus dilakukan pada tahap tersendiri, sedangkan jika karbon aktif ditambahkan sebelum hidrolisis tidak diperlukan lagi tahap khusus untuk proses adsorpsi senyawa inhibitor fermentasi. Di akhir fermentasi hasil dan konsentrasi etanol yang dihasilkan dari proses dengan penambahan karbon aktif saat hidrolisis masing-masing adalah 27-28 dari ampas tapioka kering dan 34-35 gL, sedangkan dari proses tanpa penambahan karbon aktif maupun dengan penambahan karbon aktif setelah hidrolisis masing-masing adalah 31-32 dari ampas tapioka kering dan 38-39 gL. Akan tetapi, fermentasi berlangsung jauh lebih cepat pada hidrolisat dengan penambahan karbon aktif yang mempunyai daya adsorpsi atau luas permukaan yang tinggi dibandingkan dengan pada hidrolisat tanpa karbon aktif atau dengan karbon aktif yang memiliki daya adsorpsi atau luas permukaan yang rendah. Oleh karena itu, produktivitas etanol 0,44-0,55 gLjam yang dihasilkan pun lebih tinggi pada perlakuan tersebut dibandingkan dengan perlakuan lain 0,28-0,34 gLjam. Hidrolisis menggunakan pemanasan gelombang mikro dan penambahan karbon aktif dapat dijadikan sebagai salah satu alternatif metode hidrolisis ampas tapioka menjadi glukosa yang selanjutnya digunakan untuk produksi etanol, dengan hasil yang setara atau lebih baik dari metode lain yang telah diteliti.

7.2. Saran

Mengingat masih terbatasnya informasi sehubungan peranan karbon aktif dalam proses hidrolisis menggunakan iradiasi gelombang mikro, masih perlu dikaji lebih jauh karakteristik karbon aktif, terutama sifat dielektrik dan sifat termalnya agar diperoleh karbon aktif yang sesuai untuk digunakan pada proses hidrolisis asam menggunakan iradiasi gelombang mikro, yaitu karbon aktif yang dapat membantu proses hidrolisis, tidak mengadsorpsi maltooligomer, namun efektif mengadsorpsi senyawa inhibitor seperti furfural dan HMF. Dalam hal ini, selain luas permukaan, maka peranan sifat dielektrik, sifat termal dan ukuran pori- pori karbon aktif perlu dikaji lebih dalam. Karena energi merupakan salah satu faktor yang penting dalam pemilihan metode proses, maka diperlukan analisis energi yang cermat terhadap proses hidrolisis ampas tapioka menggunakan pemanasan gelombang mikro, baik pada skala laboratorium maupun skala yang lebih besar. Hasil analisis tersebut juga harus dibandingkan dengan hasil menggunakan proses pemanasan konvensional, agar dapat diperoleh gambaran yang lebih menyeluruh terhadap kedua metode hidrolisis tersebut. DAFTAR PUSTAKA Ahmed SY, Ghildyal NP, Kunhi AAM, Lonsane BK. 1983. Confectioner’s syrup from tapioca processing waste. StarchStärke 35: 430-432. Ali U. 2006. Pengaruh penggunaan onggok dan isi rumen sapi dalam pakan komplit terhadap penampilan kambing peranakan Etawah. Majalah Ilmiah Peternakan 9: 69-72. [AOAC] Association of Official Analytical Chemists. 2005. Official Methods of Analysis of the Association of Official Analytical Chemists . Arlington, Virginia: Association of Official Analytical Chemists, Inc. Apiwatanapiwat W et al. 2011. Direct ethanol production from cassava pulp using a surface-engineered yeast strain co-displaying two amylases, two- cellulases, and β-glucosidase. Appl Microbiol Biotechnol 90: 377-384. Atichokudomchai N, Shobsngob S, Chinachoti P, Varavinit S. 2000. Morphological properties of acid-modified tapioca starch. StarchStärke 52: 283-289. Atichokudomchai N, Shobsngob S, Chinachoti P, Varavinit S. 2001. A study of some physicochemical properties of high-crystalline tapioca starch. StarchStärke 53: 577-581. Boyer LJ, Vega JL, Klasson KT, Clausen EC, Gaddy JL. 1992a. The effects of furfural on ethanol production by Saccharomyces cerevisiae in batch culture. Biomass Bioener 31: 41-48. Boyer LJ, Vega JL, Basu R, Clause EC, Gaddy JL. 1992b. The effects of furfural on ethanol production by Saccharomyces cerevisiae in a cross-linked immobilized cell reactor. Biomass Bioener 32: 71-76. [BPS] Badan Pusat Statistik. 2007. Produksi Industri Besar dan Sedang 2007. Jakarta: Badan Pusat Statistik Republik Indonesia, hlm 18-19. [BPS] Badan Pusat Statistik. 2008. Produksi Industri Besar dan Sedang 2008. Jakarta: Badan Pusat Statistik Republik Indonesia, hlm 19-20. [BPS] Badan Pusat Statistik. 2009. Produksi Industri Besar dan Sedang 2009. Jakarta: Badan Pusat Statistik Republik Indonesia, hlm 21-22. [BSN] Badan Standarisasi Nasional. 1996. SNI 06-4253-1996 Arang aktif untuk air minum. 3 hlm. [BSN] Badan Standarisasi Nasional. 2004. SNI 01-3545-2004 Madu. 13 hlm. Carta FS, Soccol CR, Ramos LP, Fontana JD. 1999. Production of fumaric acid by fermentation of enzymatic hydrolysates derived from cassava bagasse. Bioresour Technol 68: 23-28. Chotineeranat S, Pradistsuwana C, Siritheerasas P, Tantratian S. 2004. Reducing sugar production from cassava pulp using enzymes and ultra-filtration I: Enzymatic hydrolation. J Sci Res Chula Univ 292: 119-128. [CMF] Center for Materials Fabrication. 1993. Industrial Microwave heating applications. Techcommentary 43: 3-6. Cochran WG, Cox GM. 1992. Experimental Designs. New York: John Wiley Sons, Inc. Cullingford HS, George CE, Lightsey GR. 1993. Apparatus and method for cellulose processing using microwave pretreatment. US Patent No. 5,196,069. Devine WG, Leadbeater NE. 2011. Probing the energy efficiency of microwave heating and continuous-flow conventional heating as tools for organic chemistry. ARKIVOC v: 127-143. Dhepe PL, Fukuoka A. 2007. Cracking of cellulose over supported metal catalysts. Catalysts Surveys from Asia 114: 186-191. Djuma’ali, Soewarno N, Sumarno, Primarini D, Sumaryono W. 2011. Cassava pulp as a biofuel feedstock of an enzymatic hydrolysis process. Makara Teknologi 152: 183-192. [FAO] Food and Agriculture Organization. 2012. FAOSTAT 2012. faostat.fao.orgsite567default.aspxancor [8 Juni 2012]. Gabriel C, Gabriel S, Grant EH, Halstead BSJ, Mingos PM. 1998. Dielectric parameters relevant to microwave dielectric heating. Chem Soc Rev 27: 213- 223. Ge JP et al. 2011. Comparison of different detoxification methods for corn cob hemicellulose hydrolysate to improve ethanol production by Candida shehatae ACCC 20335. African J Microbiol Res 510: 1163-1168. Harmsen PFH, Huijgen WJJ, Lopez LMB, Bakker RRC. 2010. Literature Review of Physical and Chemical Pretreatment Processes for Lignocellulosic Biomass. Energy Research Center of the Netherlands. http: www.ecn.nl docslibraryreport2010e10013.pdf [1 Mei 2012]. Ikegamai T, Yanagishita H, Kitamoto D, Haraya K. 2000. Accelerated ethanol fermentation by Saccharomyces cerevisiae with addition of activated carbon. Biotechnol Lett 22: 1661-1665.