Studi Pemanfaatan buah Dengen (Dillena Serrata) sebagai bahan baku Bioetanol

Setyo Wardoyo Jurusan Teknik Mesin

Harman

Jurusan Teknik Mesin Akademi Teknik Soroako

Akademi Teknik Soroako Sorowako, Indonesia

Sorowako, Indonesia harman@ats-sorowako.ac.id

swardoyo@ats-sorowako.ac.id

Abstrak—Bioetanol merupakan senyawa alkohol yang diperoleh

yang membuat bioetanol, baik dengan cara tradisional

lewat proses fermentasi

menggunakan drum bekas dan kayu bakar maupun dengan

mikroorganisme. Untuk menghasilkan sejumlah cairan bioetanol

cara modern. Akan tetapi dalam penggunaan kayu bakar dapat

diperlukan minimal 4 tahapan yang diintegrasikan dalam satu

menimbulkan masalah polusi udara dan ketersediaan kayu

mesin yang terdiri dari proses blender, hidrolisis, permentasi dan distilasi. Mesin ini terdiri atas empat tangki dari bahan stailess steel

bakar itu sendiri sedangkan dengan cara modern memerlukan

yang masing- masing dihubungkan dengan pipa dan kran agar

mesin penghancur dan beberapa alat yang terpisah mulai dari

cairan bisa langsung masuk ke tangki untuk tahapan berikutnya

proses penghancuran bahan baku sampai menghasilkan cairan

sedangkan bahan baku bioethanol menggunakan buah Dengen

bioetanol, sehingga memerlukan tempat dan biaya yang lebih

(Dillena Serrata). Tahapan untuk memperoleh cairan bioetanol

besar.

dimulai dari proses penghancuran buah dengen menjadi bubur

Oleh karena itu pada penelitian ini kami akan

dengen di dalam tangki blender dan berakhir pada proses distilasi

membuat mesin pembuat bioetanol yang diintegrasikan dalam

untuk menghasilkan cairan bioetanol. Sedangkan sumber panas

satu mesin yang terdiri dari proses blender, hidrolisis,

yang diperlukan pada proses hidrolisis dan distilasi menggunakan elemen listrik yang dapat dikontrol temperatur yang dinginkan

fermentasi, dan distilasi. Dalam hal ini bahan baku yang akan

(70 o -80 o ) Dari hasil pengujian diperoleh bahwa untuk memperoleh

digunakan adalah buah dengen.

1 liter Bioetanol dari keseluruhan proses selain proses fermentasi diperlukan waktu rata-rata 17 jam untuk pengoperasian baru dan

II. METODOLOGI PENELITIAN

selanjutnya 14 jam per liter.

Alat yang digunakan untuk membuat mesin pembuat bioetanol yaitu mesin- mesin manufaktur (mesin bubut,

Kata kunci—bioetanol, mesin, alcohol

rolling , mesin bor, mesin milling, plasma cutting dan shearing ), mesin las listrik, dan alat- alat perkakas tangan lainnya berupa roll meter, palu plastik, palu besi,

penggores, penitik, mistar baja. Selain itu, digunakan pula Dengan teknologi yang ada sekarang cadangan minyak dunia

ENDAHULUAN I. P

pHmeter untuk mengukur nila keasaman buah dengen tidak akan bertahan lebih lama dari 50 tahun, sementara

setelah dihancurkan.

konsumsi dalam negeri terus meningkat. Selain itu penggunaan bahan bakar minyak yang berasal dari fosil sudah

T AHAPAN P ROSES P EMBUATAN M ESIN diketahui dapat menimbulkan polusi gas rumah kaca (terutama

1. Tahap pra desain

CO 2 ) sehingga dapat mengakibatkan pemanasan global[8]. Sebelum dilakukan proses rancang bangun, terlebih Gas pembuangan tersebut juga dapat menimbulkan gangguan

dahulu ditentukan bahan baku yang akan diproses, yaitu pernapasan, kanker, bahkan kemandulan[6]. Karena itu sudah

buah Dengen dengan data-data fisik sebagai berikut: saatnya dilakukan pengembangan sumber energi alternatif

terbarukan sekaligus ramah lingkungan. Pemakaian bahan TABEL I. S PESIFIKASI BUAH DENGEN bakar alternatif dari sumber daya alam terbarukan memberikan

dampak positif, antara lain dapat diperbarui, emisi gas

Uraian

buangnya ramah lingkungan (terutama mengurangi efek 3 1. Massa jenis 875kg/m 2. Keasaman (pH)

rumah kaca), serta potensi untuk pengembangan industri 2.9

kekuningan pertanian. Salah satu bahan bakar alternatif yang perlu

3. Warna

4. Rata-rata ukuran karpela masak 45 mm dikembangkan adalah memperoleh bioetanol dari berbagai

Bulat tanaman yang terdapat di Indonesia[4]. Banyak tanaman yang

5. Bentuk

dapat dimanfaatkan salah satunya adalah buah-buahan. Untuk melakukan proses permentasi pH yang Pengolahan buah menjadi bioetanol merupakan salah satu

disyaratkan adalah 4 sampai 5[2][3][7][9],sehingga alternatif untuk mengantisipasi hasil produksi buah yang

untuk mencapai hal tersebut diperlukan campuran H 2 O melimpah namum tidak dipasarkan dan kurang dimanfaatkan

sekaligus untuk mengurangi kekentalan bubur buah. karena mutunya rendah[1]. Saat ini sudah banyak kalangan

Berdasarkan eksperimen, diperoleh sejumlah 90% Aquadem (H 2 O) agar bubur buah mencapai pH 4.9

flow process pengerjaan pengelasan:

Mulai

2. Tahap desain

Ket

Proses pembuatan gambar desain dimulai dengan membuat gambar sket diatas kertas kemudian

1 2 3 No.Komponen

dikonversi ke program gambar Inventory professional 2013 di PC sedangkat pembuatan gambar bagian

lengkap menggunakan software AutoCad 2013.

GR Persiapan Bahan GAMBAR I. D ESAIN MESIN BIOETANOL

Proses Perakitan dan

Fabrikasi

Pengendalian Mutu

Selesai

Produk Jadi

langkah- langkah perakitan adalah:

1. Memasang

motor listrik pada

rangka/dudukan.

2. Memasang

tabung blender pada

dudukannya.

3. Memasang blade (mata potong) pada poros.

4. Memasang housing dan poros blade pada Bahan penelitian berupa 4 buah tabung yang terbuat

3. Tahap manufaktur

tabung blender.

dari bahan stainless steel untuk setiap proses yang

5. Merangkai puli dan sabuk pada poros motor berbeda yaitu blender, hidrolisis, fermentasi, dan

dan poros blade.

distilasi. Komponen yang diperlukan pada table berikut:

6. Memasang elemen pemanas pada tabung hidrolisis dan distilasi.

TABEL II. K OMPONEN MESIN

7. Memasang housing, kopling, motor mesin jahit, dan poros pengaduk pada tutup tabung

No. Nama Komponen

Jumlah

1. Poros blender

1 ea

hidrolisi.

2. Poros pengaduk

8. Memasang tabung hidrolisis, fermentasi, dan 3. Housing

1 ea

distilasi pada dudukannya masing- masing. 4. Kopling

2 ea

9. Menghubungkan masing- masing tabung 5. Puli

2 ea

dengan kran.

10. Memasang pipa spiral (kondensor) pada flow process tahap permesinan masing- masing

tutup tabung distilasi dan memasang kotak komponen:

kondensor yang berisi air.

Mulai

11. Memasang rangkaian listrik.

Ket

12. Tes rangkaian listrik.

13. Tes kerja masing- masing tabung.

1 2 3 4 5 No.Komponen

14. Perbaikan jika perlu.

SW SW SW SW

Persiapan Bahan

15. Pengecekan akhir.

Proses Permesinan

Pengendalian Mutu

Selesai

Produk Jadi

Sistem Kontrol GAMBAR II. D IAGRAM KONTROL KELISTRIKAN

2. Buah pepaya

Dari hasil penelitian didapatkan bioetanol dengan kadar 60% dengan penambahan ragi 2%[2]

Secara singkat teknologi proses produksi bioetanol tersebut

dapat

dibagi

dalam beberapa tahap,

yaitu[2][3][7][9]:

1. Persiapan bahan baku Persiapan bahan baku beragam tergantung pada bahan bakunya,

seperti

pembuatan bubur dengan

menggunakan blender.

2. Hidrolisis Hidrolisis adalah suatu proses antara reaktan dengan air agar suatu senyawa pecah terurai. Salah satu proses hidrolisis yaitu hidrolisis asam, di mana katalisatornya

Asam berfungsi sebagai fungsi yang berbeda-beda sehingga setiap unit akan

Mesin ini terdiri dari beberapa unit dengan

menggunakan

asam.

katalisator dengan mengaktifkan air. Di dalam industri dilengkapi dengan system control untuk mengatur

asam yang dipakai adalah H 2 SO 4 dan HCl. HCl lebih pemasukan daya masing unit.

menguntungkan karena lebih efektif dibandingkan

H 2 SO 4 .

Perawatan

3. Fermentasi Proses fermentasi bertujuan untuk mengubah glukosa

Perawatan untuk merawat mesin pembuat bioetanol tidaklah terlalu rumit. Hal- hal yang

menjadi etanol/ bioetanol dengan menggunakan ragi (yeast). Pada tahap ini, tepung berubah menjadi gula

perlu dilakukan untuk proses perawatan yaitu: sederhana (glukosa dan sebagian fruktosa). Proses

1. Memberikan pelumas pada bagian- bagian selanjutnya melibatkan penambahan enzim berupa ragi yang mudah berkarat dan bagian yang agar dapat bekerja pada suhu optimum. Proses berputar yaitu bearing, housing, dan kopling. fermentasi ini menghasilkan etanol dan CO 2 .

2. Membersihkan tabung/tangki setiap setelah

4. Distilasi

digunakan agar tidak berbau dan kotor Distilasi merupakan suatu proses pemisahan campuran sehingga tidak mempengaruhi hasil dari senyawa yang didasarkan pada perbedaan titik bioetanol. didihnya. Alat yang digunakan dinamakan dengan

distilator. Distilasi dilakukan untuk memisahkan

III. TEORI DASAR etanol dari beer (sebagian besar adalah air dan etanol).

A. Etanol dan Bioetanol

distilasi berlangsung pada tekanan Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari

Umumnya

atmosfer. Titik didih etanol murni adalah 78ºC karbon, hidrogen, dan oksigen sehingga dapat dilihat sebagai

sedangkan air adalah 100ºC (kondisi standar). Dengan derivat senyawa hidrokarbon yang mempunyai gugus

memanaskan larutan pada rentang suhu 78ºC -100ºC

akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap tidak berwarna, berbau spesifik, mudah terbakar dan menguap,

hidroksil dengan rumus C 2 H 5 OH. Etanol merupakan zat cair,

dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan dapat bercampur dengan air dengan segala perbandingan.

etanol.

Bioetanol merupakan senyawa alkohol yang diperoleh lewat

B. Pengelasan

proses fermentasi biomassa (tumbuhan) dengan bantuan Berdasarkan definisi dari DIN (Deutch Industrie mikroorganisme[7]. Normen) las adalah ikatan metalurgi pada sambungan

logam paduan yang dilaksanakan dalam keadaan lumer Pada umumnya buah-buahan dapat dijadikan sebagai

atau cair. Dari definisi tersebut dapat dijabarkan lebih bahan baku bioetanol karena mengandung gula dan vitamin C.

lanjut bahwa las adalah sambungan setempat dari beberapa Buah yang dapat diolah menjadi bioetanol banyak terdapat di

batang logam dengan menggunakan energi panas[10]. Indonesia dan selalu tumbuh setiap musimnya, akan tetapi

Sampai pada waktu ini banyak sekali cara-cara pengolahan dan pemanfaatannya oleh masyarakat masih

pengklasifikasian yang digunakan dalam bidang las, ini kurang

disebabkan karena belum adanya kesepakatan dalam hal membusuk. Oleh karena itu pengolahannya menjadi bioetanol

sehingga buah

tersebut seringkali

dibiarkan

tersebut. Secara konvensional cara pengklasifikasian sangat bermanfaat. Adapun buah yang pernah diteliti sebagai tersebut pada waktu ini dapat dibagi dalam dua golongan, bahan baku pembuatan bioetanol adalah sebagai berikut: yaitu klasifikasi berdasarkan cara kerja dan klasifikasi

1. Buah salak berdasarkan energi yang digunakan. Klasifikasi pertama Dari hasil penelitian didapatkan bioetanol dengan kadar

membagi las dalam kelompok las cair, las tekan, las patri 54,16% dengan penambahan ragi 7,5%[9] membagi las dalam kelompok las cair, las tekan, las patri 54,16% dengan penambahan ragi 7,5%[9]

membedakan adanya kelompok- kelompok seperti las

(7) listrik, las kimia, las mekanik, dan seterusnya. Bila

momen gabungan[5]

diadakan klasifikasi tersebut di atas akan terbaur dan terbentuk kelompok- kelompok yang banyak sekali[10].

)(. ) (8) Pengelasan Baja Tahan Karat (Stainless Steel)

tegangan bengkok ijin[5]

Baja tahan karat termasuk dalam baja paduan tinggi yang tahan terhadap korosi, suhu tinggi, dan suhu rendah.

βk

Di samping itu juga mempunyai ketangguhan dan sifat

mampu potong yang cukup. Karena sifatnya, maka baja ini

(9) banyak digunakan dalam reaktor atom, turbin, mesin jet,

pesawat terbang, alat rumah tangga dan lain- lainnya. Pengelasan dengan las elektroda terbungkus, las MIG dan

kebutuhan kawat las[10]

las TIG adalah cara yang banyak digunakan dalam pengelasan baja tahan karat. Di samping itu, kadang- kadang digunakan juga las busur rendam, las sinar elektron

(10) dan las resistansi listrik[10].

Pengelasan Galvanis Pengelasan galvanis dilakukan hampir sama dengan

ASIL IV. H D AN P EMBAHASAN pengelasan baja biasa pada umumnya mulai dari proses

pengelasan, pengaturan ampere, volt, dan lain- lain. Akan Gambar III menunjukkan prototype Mesin Bioetanol tetapi, pada prosesnya membutuhkan waktu dan biaya yang

yang dibuat berdasarkan hasil perancangan dengan lebih tinggi karena galvanis merupakan bahan yang mudah

spesifikasi sebagai berikut:

meleleh dan mengeluarkan banyak asap saat proses pengelasan sehingga keterampilan seorang welder sangat

TABEL IV. S PESIFIKASI M ESIN B IOETANOL dibutuhkan. Elektroda las yang baik digunakan untuk

No. Spesifikasi

Kapasitas Jumlah

pengelasan galvanis adalah elektroda yang sedikit

100 cm x 72 cm x 150 cm mengandung silikon. Bila mengandung banyak silikon

1 Dimensi total

2 Unit utama

10 kg/Jam 1 bh menyebabkan keretakan. Elektroda tipe penembusan tidak

dapat menyebabkan seng menembus logam lasan dan

Blender

12 ltr 1 bh boleh digunakan pada saat pengelasan baja galvanis[10].

Tabung Hydrolisis

Tabung Fermentasi 12 ltr 1 bh

Distilator

12 ltr 1 bh

3 Motor listrik 1 phasa

0.5 HP 1 bh

C. Rumus-rumus yang digunakan

4 Motor listrik 1 phasa

100 W 1 bh

5 Heater element

600 W 2 bh

100 W 2 ea volume tabung[10]

6 Termometer digital

450 W 2 ea ..

7 Thermocontroller

= Rp. 5.000.000 ( ) (1)

8 Biaya Produksi

GAMBAR III. Mesin Bioetanol rasio putaran puli[5]

gaya keliling[5]

kecepatan linier sabuk[5]

panjang keliling sabuk[5] =2 + (

tegangan bengkok[5]

momen punter[5]

ESIMPULAN V. K GRAFIK I. Grafik waktu terhadap kenaikan suhu

Dari hasil penelitan dapat disimpulkan bahwa:

1. pembuatan bioethanol yang terdiri dari beberapa tahapan, dapat dibuat dengan satu mesin yang terintegrasi dengan temperatur yang dapat dikontrol

2. Kapasitas alat yang dibuat adalah 7 kg bahan baku dengen

3. Kapasitas Produksi bioethanol adalah 70 ml per jam

D AFTAR P USTAKA [1] Anonomous, Online http://puspiptek.ristek.go.id, 60 jenis

tanaman bisa jadi alternatif pengganti BBM, diakses Maret GRAFIK II. Grafik waktu terhadap produksi

2014. [2] Fauzi, Achmad Faikar Ali. 2011. Pemanfaatan Buah Pepaya (Carica papaya) sebagai Bahan Baku Bioetanol dengan Proses

Fermentasi dan Distilasi. Semarang [3] Fitriana, Lila. 2009. Analisis Kadar Bioetanol Hasil Fermentasi

dari Pati Sagu Asal Papua. Manokwari [4] La Ode M. Abdul Wahid, Pemanfaatan Bio-Ethanol sebagai

Bahan bakar Kendaraan Berbahan Bakar Premium, online, www.oocities.com, diakses Maret 2014

[5] Mott, Robert L. 2009. Elemen-Elemen Mesin dalam Perancangan Mekanis. Andi. Yogyakarta

[6] Nanny Kusminingrum, 2008, Bahan bakar Nabati sebagai salah satu alternative untuk mendukung penggunaan bahan bakar ramah lingkungan

Dari kedua grafik terlihat bahwa pengoperasian unit [7] Risa Fahmi Sukmawati dan Salimatul Milati. 2009. Pembuatan distilator pada Satu jam pertama belum menghasilkan

Bioetanol dari Kulit Singkong. Surakarta. cairan Bioetanol sedangkan Satu jam berikutnya,

[8] Sugiono, Agus. 2006, Pengembangan Bahan Bakar Nabati untuk sejumlah tetesan keluar dari pipa aliran. Hal ini

Mengurangi dampak Pemanasan Global, Jakarta terjadi karena pada 2 jam pertama pengoperasian,

[9] Wijayanti, Yurida Tri. 2011. Pembuatan Bioetanol dari Buah masih terjadi proses pemanasan bahan baku dalam

Salak dengan Proses Fermentasi dan Distilasi. Semarang tabung dari temperature awal 28 o

C menuju

temperature yang ditetapkan

yang

diatur

menggunakan controller sebesar 80 o

C. Selama

rentang waktu tersebut belum terjadi penguapan hingga

(Temperatur penguapan Bioetanol adalah 78.4 o C[7]). Pada jam-jam berikutnya, unit distilator telah menunjukkan performanya. Dari grafik terlihat bahwa setelah 3 jam beroperasi, dan temperature telah konstan di 80 o

C, sejumlah 40.5 ml cairan

keluar dari pipa aliran, dan pada jam ke-4 dan ke-5 berturut-turut 50.0 dan 60.0. perbedaan ini terjadi karena sejumlah uap dari dalam tabung belum mencapai pipa aliran hingga pada jam ke-5. Jam ke-6 dan seterusnya Produksi telah konstan yaitu 70 ml setiap jam. Sehingga untuk memproduksi sejumlah 1 liter cairan Bioetanol dari distilator, diperlukan waktu selama 17 jam untuk pengoperasian baru dan selanjutnya 14 jam per liter.

Redesain Penampungan Udara Pembakaran pada tungku untuk meningkatkan kinerja Proses Peleburan

Studi Pemanfaatan buah Dengen (Dillena Serrata) sebagai bahan baku Bioetanol