PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH BIJI RAMBUTAN.
PENELITIAN
Oleh :
� � � � �� �� � � �
�� �
JURUSAN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI
UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL ”VETERAN” JAWA TIMUR
SURABAYA
2013
(2)
TUMIATAN
BIOETANOI
I}Aru
TIMBAH
BIJI
RAMBUTAN
Illsurun
Oleh :sITr,FIrY4,rERil*r,T4g\Rr
gD3r010016
Teleh
Diportrhrnkrn
Dlhrdrpn
Drn
Ilitcrine
Ohb
Tln
pcnguil
Prdr
Trrygrl
dJrrurrl
2Lil
fh
hrgrii
_r-
oy
Ir.
Ar* Wiairtl
ilT
ilr?.rr6m!,
r9qm3 2 00rhtlP.lgf,rslta
ls6g
t
001lFtr
l9f007t
tgr.t Iml
'Inr ttrrr
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
(3)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN”Veteran”Jatim i
KATA PENGANTAR
Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan karunia beserta rahmat-Nya kepada kita semua, sehingga kami diberikan kekuatan dan kelancaran dalam menyelesaikan laporan penelitian kami yang berjudul “Bioetanol Dari limbah Biji Rambutan”
Adapun penyusunan penelitian ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh dalam kurikulum program studi S-1 Teknik kimia dan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia di Fakultas Teknologi Industri UPN”Veteran”Jawa Timur Surabaya.
Laporan penelitian yang kami dapatkan tersusun atas kerjasama dan berkat bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini kami mengucapkan terimaksih kepada:
1. Bapak Ir.Sutiyono,MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri UPN”Veteran”Jawa Timur.
2. Ibu Ir.Retno Dewati,MT selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia UPN”Veteran”Jawa Timur.
3. Ibu Prof.Dr.Ir.Sri Redjeki,MT selaku dosen Pembimbing Penelitian. 4. Bapak Ir.Bambang Wahyudi,MS selaku dosen Penguji Penelitian 5. Ibu Ir.Atik Widiati,MT selaku Dosen Penguji Penelitian
6. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moril dan material dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan penelitian.
(4)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN”Veteran”Jatim ii
7. Seluruh teman-teman yang telah memberikan dorongan semangat dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan penelitian
kata, kami menyampaikan maaf atas kesalahan yang terdapat dalam laporan penelitian ini, semoga memenuhi syarat akademis dan bermanfaat bagi kita semua. Kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan penyusun berikutnya,penyusun mengucapkan terima kasih.
Surabaya , 01 januari 2013
(5)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN”Veteran”Jatim iii
INTISARI
Penelitian pembuatan bioetanol dari limbah biji rambutan bertujuan untuk meneliti energi alternatif yang berasal dari bahan-bahan yang sekiranya tidak bernilai ekonomis seperti pada biji rambutan dan untuk mengkaji proses bioetanol berbasis biji rambutan.
Pada prosedur penelitian ini adalah pertama proses hidrolisa untuk mengubah pati menjadi glukosa dengan menggunakan enzim, kemudian proses fermentasi dengan menggunakan saccharomyces cerevisiae dengan variabel 2,3,4 % (v/v) dalam waktu 4,6,7,8 hari, setelah itu dilakukan proses destilasi.
Berdasarkan proses penelitian didapatkan kadar etanol paling kecil yaitu 4,12 % dan kadar etanol paling besar yaitu 9,38 %.
(6)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN”Veteran”Jatim iv
DAFTAR ISI
LEMBAR PENGESAHAN ...
KATA PENGANTAR ... ii
INTISARI ... iv
DAFTAR ISI ... v
BAB I PENDAHULUAN I.1.Latar Belakang ... 1
I.2.Tujuan Percobaan ... 9
I.3.Manfaat Percobaan ... 9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1.Secara Umum ... 10
II.1.1.Rambutan ... 10
II.1.2.Biji Rambutan ... 21
II.1.3.Bioetanol ... 22
II.1.4.Hidrolisis ... 25
II.1.5.Fermentasi ... 27
(7)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN”Veteran”Jatim v
II.1.7.Mikroorganisme Dalam Fermentasi ... 34
II.1.8.Landasan Teori... 39
II.1.9.Hipotesis ... 40
BAB III PELAKSANAAN PRAKTIKUM III.1.Bahan ... 41
III.1.1.Bahan Utama ... 41
III.1.2.Bahan Baku ... 41
III.2.Alat-alat ... 41
III.3.Gambar Susunan Alat ... 43
III.4.Variabel ... 45
III.5.Prosedur Penelitian ... 46
III.6.Metode Analisa ... 48
III.7.Diagram Alir Pembuatan Bioetanol ... 49
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil ... 51
IV.1.1 Analisis Bahan Baku ... 51
IV.1.2 Analisis Kadar Glukosa Setelah Proses Hidrolisis ... 52
(8)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN”Veteran”Jatim vi
IV.1.4 Analisis Glukosa Sisa Setelah Proses Fermentasi ... 53
IV.2 Pembahasan ... 54
IV.2.1 Hasil Proses Fermentasi ... 55
IV.2.2 Kadar Glukosa Sisa Fermentasi ... 56
IV.2.3 Konversi Gula Menjadi Etanol ... 58
IV.2.2 Hasil Destilasi ... 59
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 61
V.2 Saran ... 61
DAFTAR PUSTAKA ... 62 APPENDIKS ... LAMPIRAN ...
(9)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 1
BAB I
PENDAHULUAN
I.1. Latar Belakang
Seiring dengan peningkatan jumlah penduduk dunia, kebutuhan akan energi semakin hari semakin meningkat. Sementara itu sumber daya alam yang dapat menghasilkan energi selama ini semakin terkuras. Hal inilah yang mendorong berbagai negara berusaha keras untuk mengadakan efisiensi dan penghematan energi serta mencari sumber energi baru sebagai energi alternatif. Terdapat tiga jenis biofuel sebagai pengganti BBM yaitu: bioetanol, biodiesel dan biomassa. Bioetanol sebagai pengganti premium, biodiesel sebagai pengganti solar sedangkan biomassa sebagai pengganti minyak tanah.
Salah satu teknologi yang berpeluang dikembangkan untuk mendukung pengadaan energi adalah produksi bioetanol. Bioetanol memiliki kelebihan dibanding dengan BBM, diantaranya memiliki kandungan oksigen yang lebih tinggi (35%) sehingga terbakar lebih sempurna, bernilai oktan lebih tinggi (118) dan lebih ramah lingkungan karena mengandung emisi gas CO lebih rendah 19–25% (Indartono Y., 2005). Selain itu bioetanol dapat diproduksi oleh mikroorganisme secara terus menerus. Produksi bioetanol di berbagai negara telah dilakukan dengan menggunakanbahan baku yang berasal dari hasil pertanian dan perkebunan (Sarjoko, 1991). Oleh karena itu dilakukan upaya mencari bahan baku alternatif lain dari biji rambutan yang selama ini masih dinggap sebagai limbah yang kurang dimanfaatkan. Sehingga biji rambutan ini digunakan
(10)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 2
untuk bahan bakar alternatif pengganti premium yaitu bioetanol dengan proses hidrolisis pati menjadi glukosa kemudian fermentasi dan destilasi.
Bioetanol memiliki banyak manfaat karena dicampurkan dengan bensin pada komposisi berapapun memberikan dampak yang positif dalam mengurangi emisi yang dihasilkan oleh bahan bakar minyak (bensin). Pencampuran bioetanol absolute sebanyak 10% dengan bensin 90% sering disebut gasohol E-10 yang memiliki angka oktan 92 dibanding dengan premium hanya 87-88. Bioetanol dikenal sebagai oktan enhancer (adiktif) yang paling ramah lingkungan dibandingkan Terta Ethyl Lead (TEL) maupun Methyl Tertiary Buthyl Ether.(MTBE).(Anonim,2008) .
I.2. Peniliti Terdahulu
A. Biodiesel Biji Rambutan.
Alternatif terbaru saat ini adalah Pemanfaatan minyak dari biji – bijian tanaman kehutanan seperti biji rambutan (Nephelium lapapaceum) sebagai bahan biodiesel karena merupakan sumber minyak terbarakan (renewale fuels) yang tidak bersaing dengan bahan baku pangan sebagai kebutuhan konsumsi manusia. Buah rambutan mengandung karohidrat, protein, lemak, fosfor, besi, kalsium dan vitamin C. Kulit buah mengandung tannin dan saponin. Biji mengandung lemak dan polifenol. Daun mengandung tannin dan saponin. Ulit batang mengandung tannin, saponin, flavonida, peptic substance dan zat besi.
Biji rambutan dukupas dari daging buahnya lalu dijemur selama2 hari dengan tujuan untuk menghilangkan kandungan air di dalam biji sehingga meningkatkan rendeman minyak yang
(11)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 3
dihasilkan. Bobot biji rambutan yang digunakan sebanyak 1 kg. Biji yang telah dikeringkan disiapkan untuk kemudian diproses dengan mesin pres hidrolik. Setelah itu saring untuk memisahkan kotoran kasar setelah itu dihitung rendeman minyak yang dihasilkan. Minyak biji rambutan yang dihasilkan dipanasan pada suhu 80oC sambil terus diaduk dengan magnethic strirer selama 15 menit. Kemudian ditambahkan H P0 20% teknis sebanyak 0,5% dari bobot minyak.( Angga Wijaya Nasdy : Mahasiswa IPB Bogor, Jurusan Departemen Hasil Hutan)( http:///I:/Peluang Usaha Biodisel Biji Rambutan Artikel Tentang Wanita.htm )
B. Bioetanol dari biji durian
Dewasa inikebutuhan energi dunia semakin meningkat sementara persediaan energi dari bahan bakar fosil yang selama ini diandalkan jumlahnya terbatas.Oleh karena itu,diperlukan sumber energi alternatif yangmampu mengatasi krisis energi tersebut.Salah satu sumber energi alternatif yang sedang dikembangkanadalah bioetanol. Bioetanol dapat diproduksi dengan cara fermentasi glukosa menggunakan ragiSaccharomyces cerevisiae. Diketahui biji durian mengandung karbohidrat antara 43,6 gram – 46,2 gramtiap 100 gram biji yang dapat diubah menjadi glukosa. Telah dilakukan penelitian pembuatan bioetanoldari biji durian sebagai Sumber Energi Alternatif. Variabel yang diteliti meliputi : waktu fermentasi, massatepung biji durian yang digunakan, dan perbandingan jumlah ragi merk “ DK” terhadap massa biji durian. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan diketahui bahwa fermentasi terhenti saat fermentasi telahberlangsung 75 jam (± 3 hari), massa tepung biji durian agar tercapai hasil etanol yang maksimum ialah 125 gram, dan perbandingan Saccharomyces cerevisiae dengan
(12)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 4
massa tepung biji durian adalah 1:25(Teknokimia Nuklir, Sekolah Tinggi Teknologi Nuklir Badan Tenaga Nuklir Nasional(STTN-BATAN))
(http://www.scribd.com/doc/61258078/bioethanol-bijidurian) C. Bioetanol dari Jerami
Bioetanol (C2H5OH) adalah alkohol yang dibuat dari fermentasi bahan-bahan organik,seperti jagung,tebu,jerani (padi dan gandum) dalam suatu proses yang mirip dengan pembuatan bir. Hasil akhirnya dicampur dengan bensin untuk mengurangi polutan gas buang kendaraan termasuk didalamnya CO2. Emisi CO2 yang dihasilkan pembakaran bioetanol sama dengan pembakaran bensin, akan tetapi dengan bioetanol CO2 akan digunakan oleh tumbuhan ketika terjadi fotosintesis. Hal tersebut menjadikan bioetanol sangat menarik untuk mencari jalan keluar dalam mengurangi emisi.
1. Jerami
Secara umum jerami dan bahan ligninselulose lainnya tersusun dari selulose, hemiselilose, dan lignin. Selulose dan hemiselulose tersusun dari monomer-monomer gula sama seperti gula yang menyusun pati (glukosa). Selulosa ini berbentuk serat-serat yang terpilin dan diikat oleh hemiselulose, kemudian dilindungi oleh lignin yang sangat kuat. Akibat dari perlindungan lignin dan hemiselulose ini, selulose menjadi sulit untuk dipotong-potong menjadi gula (proses hidrolisis). Salah satu langkah penting untuk biokonversi jerami menjadi etanol adalah memecah perlindungan lignin ini. Kandungan jerami menurut (Karimi,2006)sebagai berikut :
(13)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 5
Komponen kandungan (%) Hemiselulose 27 (±0,5) Selulose 39 (±1) Lignin 12 (±0,5) Abu (±0,5). Potensi etanol dari jerami padi menurut (Kim dan Dale,2004)adalah sebesar 0,28 L/kg jerami. Dan menurut (Badger,2004) adalah sebesar 0,20 L/kg jerami. Dari data ini,tentunya diperkirakan berapa potensi etanol dari padi di Indonesia, yaitu jerami (Kim dan Dale,2004) dan (Badger,2004) 54,700 dan 15,316 juta liter, 10,940 juta liter, 82,050,22,974 juta liter, dan 16,410 juta liter. 2. Proses Biokonversi Jerami menjadi Bioetanol
Jerami padi yang baru saja dipanen dikumpulkan di suatu tempat.Jerami ini kemudian di cacah-cacah dengan mesin cacah agar ukurannya menjadi kecil-kecil dan siap untuk dilakukan pretreatment.Banyak caramelakukan pretreatment, misalnya dengan cara ditekan dan dipanaskan secara tepat dengan uap panas (Steam Exploaded). Bisa juga dengan cara direndam dengan bahan-bahan kimia yang bisa membuka perlindungan lignin. Setelah pelindung lignin ini menjadi lunak, maka jerami siap untuk dihidrolis. Ada dua cara umum untuk hidrolisis yaitu : hidrolisis dengan asam dan hidrolisis dengan enzim. Hidrolisis asam biasanya menggunakan asam sulfat encer.Jerami dimasak dengan asam dalam kondisi ini waktu hidrolisisnya singkat.Hidrolisis bisa juga dilakukan dalam suhu dan tekanan rendah, tetapi waktunya menjadi lebih lama.Hidrolisis dilakukan dalam dua tahap. Pada tahap pertama sebagian besar hemiselulose dan sedikti selulose akan terpecah-pecah menjadi gula penyusunnya. Hidrolisis tahap kedua bertujuan untuk memecah sisa selulosa yang belum terhidrolisis. Dengan dua tahap hidrolisis ini diharapkan akan diperoleh gula dalam jumlah yang banyak.
(14)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 6
3. Hidrolisa Jerami
Cairan hidrolisat(hasil hidrolisis) asam memiliki pH yang sangat rendah dan kemungkinan ada juga senyawa-senyawa yang beracun untuk mikroba.Hidrolisat ini harus dinetralkan dan detoksifikasi adalah untuk menetralkan pH dan menghilangkan senyawa racun tersebut.Hidrolisat yang sudah netral tersebut siap untuk difermentasi menjadi bioetanol.Cara kedua hidrolisis adalah dengan menggunakan enzim selulosa.Enzim ini memiliki kemampuan untuk memecah selulosa menjadi glukosa.Penggunaan enzim lebih efisien dalam menghidrolisis selulosa. Keuntungan lainnya adalah bisa digabungkan dengan proses fermentasi yang dikenal dengan metode SSF (simultaneous sacharification and fermentation). Namun untuk saat ini harga enzim masih mahal. Proses fermentasi hidrolisat selulosa sama seperti proses fermentasi etanol pada umunya. Mikroba yang umum digunakan adalah ragi roti (yeast).Setelah difermentasi selama beberapa waktu, maka tahap berikutnya adalah purifikasi etanol. Proses purifikasi etanol ini tidak jauh berbeda dengan purifikasi etanol dari singkong. Prosesnya meliputi distilasi dan dehidrasi. Proses distilasiakan meningkatkan kandungan etanol hingga 95%. Sisa air yang masih ada dihilangkan dengan proses dehidrasi hingga kandungan etanol mencapai 99,5%. Etanol siap digunakan untuk mobil anda.
(http:///I:/bioetanol%20Dari%20Jerami.htm)
D. Bioetanol dari Kulit Pisang
Amilum atau dalam bahasa sehari-hari disebut pati terdapat dalam berbagai jenis tumbuh-tumbuhan yang disimpan dalam akar, batang, buah, kulit, dan biji sebagai cadangan
(15)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 7
makanan.Pati adalah polimer D-glukosa dan ditemukan sebagai karbohidrat simpanan dalam tumbuh-tumbuhan, misalnya ketela pohon, pisang, jagung dan lain-lainnya (Poedjiadi A,1994). Kulit pisang kapok digunakan karena mengandung karbohidrat. Karbohidrat tersebut diurai terlebih dahulu melalui proses hidrolisis kemudian difermentasi dengan menggunakan Saccharomyces cereviseae menjadi alkohol. Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan dari fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme (Anonim,2007). Bioetanol diartikan juga sebagai bahan kimia yang diproduksi dari bahan pangan yang mengandung pati,seperti ubi kayu, ubi jalar, dan sagu. Bioetanol merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak premium (Khairani,2007). Komposisi kulit pisang ditunjukkan pada tabel berikut :
Tabel I.1.Kandungan Kulit Pisang :
Unsur Komposisi Air 69,80% Karbohidrat 18,50% Lemak 2,11% Protein 0,32% Kalsium 715 mg/100gr
Pospor 117 mg/100gr Besi 0,6 mg/100gr Vitamin B 0,12 mg/100gr Vitamin C 17,5 mg/100gr
(16)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 8
Berdasarkan table diatas, komposisi terbanyak kedua pada kulit pisang adalah karbohidrat. Mengingat akan hal tersebut dan prospek yang baik di masa yang akan dating, maka penyusun mencoba mencari peluang untuk memanfaatkan kulit pisang sebagai bahan baku dalam pembuatan bioetanol (Prescott and Dunn,1959).
(Dyah Tri Retno dan Wasir Nuri Jurusan Teknik Kimia FTI UPN”Veteran”Yogyakarta)
I.3 Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk mengkaji proses Bioetanol berbasis biji rambutan pada proses fermentasi
I.4 Manfaat Penelitian
Adapun manfaat yang tidak dapat diperoleh dari penelitian ini adalah sebagai berikut :
Mendukung pemenuhan kebutuhan energi nasional melalui energi alternatif.
Memanfaatkan nilai guna yang tinggi dari biji rambutan yang diolah menjadi bioetanol sebagai sumber alternatif bahan bakar.
(17)
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.com/tag/manfaat-biji-rambutan/?l991101blog)
Biji rambutan basah sebanyak 1000gr jika dikeringkan dengan dioven pada suhu 1000C selama 90menit didapatkan biji rambutan kering dengan berat 440gr.
Gambar II.2.Gambar Biji Rambutan
(18)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 10
Tabel II.1.Analisa Kandungan biji Rambutan :
Kandungan Jumlah Glukosa 2,3506 m/l
Pati 248,0901 m/l
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.com/article/51-113-energi-lain-lain/510-proses-produksi-bioetanol.html)
(19)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 11
II.1.3. Proses ProduksiBioetanol
Produksi etanol/bioetanol (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 etanol/bioetanol secara sederhana ditujukkan pada reaksi berikut :
(C6H10O5)n N C6H12O6………(1)
(pati) (glukosa)
(C6H12O6)n 2 C2H5OH + 2 CO2………..(2)
(glukosa) (ethanol)
H2O
Enzim
Yeast(ragi)
(20)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 12
Selain etanol/bioetanol 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 etanol/bioetanol dari selulosa tidak perlu direkomendasikan. Meskipun teknik produksi etanol/bioetanol merupakan teknik yang sudah lama diketahui, namun etanol/bioetanol 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.org/markal_bppt/publish/biofbbm/biindy.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 seperti enzym α-amylase yang dipakai untuk hidrolisis pati menjadi glukosa dan maltosa.
(21)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 13
Reaksi Hidrolisis : Likuifikasi :
Reaksi 1 : α-amylase
(C6H12O5) + H2O (C6H12O5) + (C12H22O11) + (C6H22O11)………..(3) Pati Dekstrin Maltosa Glukosa
Sakarifikasi :
Reaksi 2 : glucoamylase
(C6H12O5) + H2O (C12H22O11)……….(4) Pati Maltosa
Reaksi 3 : glucoamylase
(C6H12O5) + H2O (C6H12O6)……….(5)
Pati Glukosa
(http://komo.padinet.com/bebas/v13/Sponsor/_SponsorPendamping/Praweda/Kimia/0189%20Ki m%202-2e.htm)
II.1.5. Fermentasi
(22)
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 (C6H12O6) yang merupakan gula palingsederhana, melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C2H5OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan.
Persamaan Reaksi Kimia
C6H12O6→ 2C2H5OH + 2CO2 + 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.org/wiki/Fermentasi)
Faktor - faktor yang mempengaruhi dalam proses fermentasi antara lain sebagai berikut :
(23)
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 (NH4)2SO4 atau NaNO3 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
(24)
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 KH2PO4 dan K2HPO4. 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 % (v/v). 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.id/2007/08/faktor-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 200C.S.Cereviceae var
(25)
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 (9-37oC) 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.org/wiki/Saccharomyces_cerevisiae)
(26)
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
(27)
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
(28)
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.com/2011/08/pengertian-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 air(Kirck 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 :
(29)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 21
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2...(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
(30)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 22
BAB III
PELAKSANAANPENELITIAN
III.1. BAHAN
III.1.1. Bahan Utama :
Bahan utama dari penelitian ini adalah biji rambutan yang didapat dari buah rambutan
yang diperoleh dari pasar “SOPONYONO” kecamatan Rungkut Surabaya.Untuk mengetahui
kandungan biji rambutan kami melakukan analisa dengan Spektro Pharodari. Tabel III.1.Analisa kadar glukosa dan pati biji rambutan
No Parameter Hasil Uji Satuan Keterangan Acuan Metode 1 Glukosa 2,3506 mg/l - Photometric Determination 2 Pati 248,0901 mg/l - Photometric Determination
III.1.2. Bahan Baku
1. Aquadest dibeli dari toko “Berkat Kimia” daerah Pondok Candra 2. Yeast dibeli dipasar “SOPONYONO” Rungkut
3. Enzim alfa-amilase dan gluko-amilase dibeli di toko “Tristan”Rungkut
(31)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 23
III.2. ALAT-ALAT 1. Thermometer 2. Oven
3. Water batch 4. Neraca Analitik 5. Kertas saring 6. Pengaduk 7. Erlenmeyer 8. Pipet 9. Beaker glass 10.Ose
11.Blender 12.Ayakan
13.Seperangkat alat hidrolisa 14.Seperangkat alat fermentasi 15.Seperangkat alat destilasi
(32)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 24
III.3. GAMBAR SUSUNAN ALAT
Gambar III.1.Gambar Alat Hidrolisis
1 2
3
4 5
6
Keterangan Gambar III.1 : 1. Labu leher tiga 2. Waterbath 3. Pengaduk 4. Thermometer 5. Kondensor 6. Statif
Gambar III.2.Gambar Alat Fermentasi
Keterangan Gambar III.2:
1
2 3
1. Botol fermentasi 2. Selang
3. Botol yang berisi air
(33)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 25
Keterangan Gambar III.3 : 1. Waterbath
2. Labu leher dua 3. Thermometer 4. Kondensor 5. Statif dan Klem 6. Penampung destilasi
1 2
3
4 5
6
Gambar III.3. Gambar Alat Destilasi
(34)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 26
III.4.VARIABEL 1. Hidrolisis
Kondisi yang ditetapkan :
a. Massa biji rambutan = 30 gram b. Likuifikasi
Suhu = 500-600C Volume enzim alfa-amilase = 2,5 ml
pH = 5
c. Sakarifikasi
Suhu = 500-600C Volume enzim gluko-amilase = 2,5ml
pH = 4,5
d. Volume pelarut = 250 ml 2. Proses Fermentasi
Kondisi yang ditetapkan
a. Suhu = 300C
b. pH = 4
c. volume filtrat = 150ml Kondisi yang dijalankan :
a. waktu fermentasi = 4,6,7,8 hari b. starter Saccharomyces Ceriviceae = 2,3,4 (% v/v )
(35)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 27
III.5. PROSEDUR PENELITIAN 1. Persiapan Alat :
Alat-alat yang akan digunakan dalam penelitian ini harus dibersihkan dengan air terlebih dahulu kemudian disterilisasi
Alat-alat yang telah steril disimpan pada tempat yang aman dan bersih 2. Persiapan Bahan Baku
1. Bersihkan biji rambutan.
2. Keringkan dengan dioven atau dijemur selama 5hari.
3. Hancurkan biji rambutan dengan cara diblender / digiling hingga berukuran 100 mesh 4. Analisa kandungan pati (karbohidrat ) dan glukosanya
3. Prosedur Hidrolisis Proses Likuifikasi :
1. Masukkan 30 gram biji rambutan ke dalam labu leher tiga 2. Tambahkan aquadest 250ml dan enzim alfa-amilase 2,5 ml 3. Panaskan dengan suhu 600C selama 20 menit
4. Dinginkan larutan likuifikasi Proses Sakarifikasi :
1. Larutan yang telah di dinginkan masukan enzim gluko-amilase 2. Panaskan dengan suhu 500C selama 20 menit
3. Saring larutan sakarifikasi
(36)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 28
4. Prosedur Fermentasi
1. Ambil filtrate hasil hidrolisis sebanyak 150 ml dan masukkan ke dalam botol fermentasi 2. Masukkan Saccharomyces Ceriviceae dengan variable 2,3,4 % v/vdan dikocok
3. Tambahkan NPK (nutrisi)
4. Tutup rapat botol fermentasi hingga rapat dan gas dialirkan kedalam botol lain yang berisi air.
5. Fermentasi sesuai dengan variabel waktu fermentasi yaitu 4, 6, 7 dan 8 hari dengan suhu fermentasi 30oC
5. Proses Destilasi
Filtrat hasil fermentasi didestilasi pada suhu 80oC untuk mendapatkan kadaryang lebih tinggi sesuai yang diinginkan dan kemudian dianalisa kadar etanolnya.
III.6. Metode Analisa Analisa Kadar Etanol
1. Timbang piknometer kosong
2. Ambil destilat setelah itu masukkan dalam piknometer 10 ml 3. Timbang piknometer yang berisi destilat
4. Hitung densitas etanol dengan rumus :
Densitas = Massa Pikno Isi−Massa Pikno Kosong Volume Pikno
5. Setelah menghitung densitas untuk mencari kadar etanol melihat di buku Perry edisi 6 tabel “Densities of aqueous organic solutions”
(37)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 29
III.7. Diagram Alir Pembuatan Bioetanol
Biji Rambutan
Pembersihan
Pengeringan (oven) 1000C, 1,5 jam
Pengecilan ukuran
Pengayakan
Penimbangan (Massa= 30gram)
Pencampuran (Volume= 250ml)
Hidrolisis (Likuifikasi) 600C,20 menit
---
Aquadest
Enzim alfa-amilase
Analisa kadar glukosa dan pati Serbuk biji rambutan
Biji Rambutan
(38)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 30
Sakarifikasi 500C, 20 menit Enzim gluko-amilase
Filtrasi
Fermentasi 300C
--- Analisa kadar glukosa
--- Waktu 4,6,7,8 hari
Saccharomyces Ceriviceae 2,3,4(%v/v)
Destilasi 800C
Bioetanol
--- Analisa kadar etanol dan Glukosa sisa
Analisa kadar etanol ---
Fitrat
Filtrat hasil fermentasi
(39)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 31
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
IV.1. Hasil
Analisis dalam proses pembuatan bioetanol dari biji rambutan ini, dianalisakan di Balai Penelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya dan Laboratorium Instrumentasi UPN “VETERAN” Jatim.
IV.1.1. Analisis Bahan Baku
Berdasarkan hasil analisis bahan awal (limbah biji rambutan ) diperoleh data sebagai berikut :
Tabel IV.1. Hasil Analisa kadar glukosa dan pati biji rambutan
No Parameter Satuan Hasil uji Acuan
Metode 1 Kadar Glukosa mg/l 2,3506 Photometric
Determination 2 Kadar Pati mg/l 248,0901 Photometric
Determination
(40)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 32
IV.1.2. Analisis Kadar Glukosa Setelah Proses Hidrolisis
Tabel IV.2. Hasil Analisa Kadar Glukosa setelah Proses Hidrolisis
No Parameter Hasil uji
1 Kadar Glukosa 8,35
IV.1.3. Analisis Kadar Etanol Pada Proses Fermentasi
Tabel IV.3. Analisa Kadar Etanol setelah Proses Fermentasi
Volume Starter (ml)
Waktu Fermentasi Kadar Etanol( %)
2
4 4,12
6 5,66
7 7,11
8 7,03
3
4 5,08
6 7,86
7 9,95
8 9,37
(41)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 33
4
4 5,41
6 7,96
7 9,92
8 9,38
IV.1.4. Analisis Glukosa Sisa Setelah Proses Fermentasi
Tabel IV.4. Hasil Analisa Kadar Glukosa Sisa setelah Proses Fermentasi
Volume strarter(%)
Waktu (hari) Kadar Glukosa Sisa( %) Konversi Glukosa (%)
2
4 7,15 14,37
6 5,58 33,17
7 4,12 50,65
8 4,10 50,89
3
4 6,11 26,83
6 3,41 59,16
7 1,32 84,19
8 1,26 84,91
(42)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 34
4
4 5,82 30,30
6 3,36 59,76
7 1,30 84,43
8 1,25 85,03
IV.1.5. AnalisisKadar Etanol Setelah Proses Destilasi
Tabel IV.5. Analisa Kadar Etanol setelah Proses Destilasi Volume Starter
(ml)
Waktu Fermentasi Kadar Etanol( %)
2
4 9,62179
6 12,61074
7 14,63448
8 13,25342
3
4 10,61842
6 16,39431
7 32,28421
8 20,73856
(43)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 35
4
4 11,11333
6 19,02387
7 29,16022
8 21,8387
IV.2. Pembahasan
Dari hasil analisa yang didapat, maka diperlukan pembahasan yang lebih mendetail agar dapat diambil kesimpulan pada setiap tahapan proses.
IV.2.1. Hasil Proses Fermentasi
Gambar IV.1. Hubungan antara kadar etanol hasil fermentasi terhadap waktu fermentasi dengan variasi jumlah starter
0 2 4 6 8 10 12
0 2 4 6 8 10
K a d a r E ta n o l (% ) Waktu (hari) starter 2% starter 3% starter 4%
(44)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 36
Pada gambar IV.1 Semakin lama waktu fermentasi maka semakin tinggi kadar etanol yang dihasilkan. Waktu yang terbaik untuk fermentasi yaitu 7 hari. Hubungan antara kosentrasi starter dengan kadar etanol yaitu semakin tinggi konsentrasi starter maka kadar etanol yang dihasilkan juga semakin tinggi, karena lama fermentasi dipengaruhi oleh konsentrasi gula dan suhu fermentasi.Setelah waktu 8 hari kadar etanol menurun, hal ini disebabkan nutrisi yang dibutuhkan untuk pembiakan sudah habis dan adanya isolasi yang tidak sempurna pada toples yang membuat proses anaerob yang tidak sempurna, yang membuat proses sedikit aerob sehingga memungkinkan tumbuhnya Acetobacter aceti yang dapat mengkonversi alkohol menjadi asetat. Reaksinya sebagai berikut :
Reaksi : CH3CH2OH + O2 CH3COOH + H2O (Hasil reaksi ini membentuk asam yang disebut asam asetat )
Hasil etanol yang terbesar yaitu 9,95% terjadi pada saat fermentasi berlangsung selama 7 hari dengan jumlah saccharomyces cerevisiae 3%. Sedangkan hasil yang paling rendah yaitu pada saat fermentasi berlangsung selama 2 hari dengan jumlah saccharomyces cerevisiae 2% dan hasil etanol yang didapat sebesar 2,48 %.
(45)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 37
IV.2.2. Kadar Glukosa sisa Fermentasi
Gambar IV.2.Grafik hubungan kadar glukosa sisa hasil fermentasi terhadap waktu fermentasi dengan variasi jumlah starter
Pada gambar IV.2 diatas dapat dilihat bahwa semakin lama waktu fermentasi, jumlah glukosa juga semakin besar karena pada fermentasi terjadi pengurangan glukosa sebagai substrat. Glukosa digunakan sebagai makanan untuk pertumbuhan mikroba dan pembentukkan etanol pada proses fermentasi. Semakin banyak jumlah pengurangan glukosa maka etanol terbentuk semakin banyak.
Kadar glukosa sisa paling kecil (1,25%) pada waktu fermentasi 8 hari dengan menggunakan volume starter 4%.Hal ini karena Saccharomyces Cerevisiae menggunakan gula pereduksi sebagai sumber karbon untuk menghasilkan alkohol.Sedangkan kadar glukosa sisa terbesar (7,76 %) yaitupada fermentasi yang volume starter 3% pada waktu fermentasi 2 hari. Hal ini disebabkan oleh lebih sedikitnya jumlah sel yang berperan,sehingga kecepatan pengubahan gula pereduksi menjadi alkohol menjadi lambat.
0 2 4 6 8
0 2 4 6 8 10
K a d a r g lu ko sa s is a ( % ) Waktu (hari) starter 2% starter 3% starter 4%
(46)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 38
IV.2.3. Konversi Glukosa menjadi Etanol
Gambar IV.3.Grafik hubungan konversi glukosa hasil fermentasi terhadap waktu fermentasi dengan variasi jumlah starter
Pada proses hidrolisis telah ditetapkan penggunaan katalis enzim alfa-amilase dan gluko-amilase dengan konsentrasi 1(%v/v) yang menghasilkan kandungan glukosa 8,35%. Dari glukosa proses hidrolisis sebesar 8,35% di lakukan proses fermentasi sehingga terjadi konversi glukosa menjadi etanol.
0 20 40 60 80 100
0 2 4 6 8 10
ko n v e rs i g lu ko sa ( % ) Waktu (hari) 2% 3% 4%
(47)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 39
IV.2.4. Hasil Destilasi
Gambar IV.4.Grafik hubungan kadar etanol hasil destilasi terhadap waktu fermentasi dengan variasi jumlah starter
Pada proses destilasi untuk kadar etanol tertinggi yaitu 32,28421 % pada penambahan saccharomyces cerevisiae 3% waktu 7hari. Didapatkan yield sebesar 10,1809 %.
Dari hasil penelitian Biji Rambutan ini diperoleh hasil terbaik setelah fermentasi yaitu 9,95% dengan kondisi hidrolisis enzim menggunakan enzim alfa-amilase 2,5ml, gluko-amilase 2,5 ml dengan waktu hidrolisis selama 20menit setelah itu dilakukan proses fermentasi selama 7hari dengan penambahan saccharomyces cerevisiae 3%. Sedangkan untuk glukosa sisa hasil fermentasi paling sedikit 1,25% pada waktu fermentasi 8hari penambahansaccharomyces cerevisiae 4%. Hasil yang diperoleh ini masih kurang baik karena kandungan pati pada biji rambutan ini masih sedikit sekitar 248,0901 m/l sehingga glukosa yang diperoleh setelah proses hidrolisis berkisar 8,35%, bila dibandingkan dengan hasil bioetanol dari biji durian hanya memerlukan lama fermentasi 3hari dan perbandingan massa tepung biji durian dengan massa
0 5 10 15 20 25 30 35
0 2 4 6 8 10
K a d a r E ta n o l D e st il a si ( % ) Waktu (hari) starter 2% starter 3% starter 4%
(48)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 40
ragi adalah 0,04 (1:25), bila dibandingkan dengan bioetanol dari kulit pisang hasil bioetanol biji rambutan ini kurang baik juga karena dilihat dari hasil bioetanol dari kulit pisang ini kadar etanol yang diperoleh 13,5406% dengan waktu optimum fermentasi diperoleh selama 144 jam dengan penambahan berat ragi yang relatif baik yaitu sebanyak 0,0624g dan banyak ragi yang ditambahkan menyebabkan kadar etanol yang dihasilkan semakin rendah.
(49)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 41
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan
1. Kadar glukosa dan kadar pati awal adalah 2,3506 m/l dan 248,0901 m/l % 2. Pada proses hidrolisis kadar glukosa yang diperoleh 8,35 %.
3. Kadar etanol terbaik sebesar 9,95% pada kondisi hidrolisis enzym menggunakan enzym alfa-amilase sebanyak 2,5ml dan gluko-amilase sebanyak 2,5ml dan proses fermentasi selama 7hari dengan penambahan saccharomyces cerevisiae sebesar 3%.
4. Kadar glukosa sisa paling kecil (1,25%) pada waktu fermentasi 7 hari dengan penambahan saccharomyces cerevisiae sebesar 3%.
5. Kadar glukosa sisa terbesar (7,15 %) pada waktu fermentasi 4haripenambahan saccharomyces cerevisiae sebesar 2%.
6. Pada hasil destilasi terbaik didapat kadar 32,28421 %, dan didapat yield sebesar 10,1809%.
IV.2. Saran
Penelitian ini masih merupakan penelitian potensi, oleh karena itu perlu dilakukan proses isolasi etanol hasil fermentasi sehingga dapat diketahui jumlah etanol yang akan dihasilkan dari proses ini dengan sesungguhnya. Penelitian ini masih sebagai tahap awal untuk dapat mengetahui beberapa variasi dari variabel-variabel yang digunakan dalam penelitian (belum
(50)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 42
merupakan penelitian optimasi). Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian optimasi yang dapat menghasilkan bioetanol dengan kadar tinggi dan dengan bahan utama melimpah.
(51)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN” Veteran “Jatim 59
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2008. Perkembangan Industri Biofuel di Indonesia. Indonesian Commercial Newsletter, (Online) , (http://www.datacom.co.id/Biofuel 2008 Ind. Html, di akses 14 Juli 2010).
Artikel Tentang Wanita.,” Peluang Usaha Biodisel Biji Rambutan “,http:///I:/Peluang Usaha Biodisel Biji Rambutan Artikel Tentang Wanita.htm diakses melalui internet 4 januari 2012
BPPT,2005”Kajian Prospek Pemanfaatan Biodiesel dan Bioetanol pada Sektor Transportasi
Di Indonesia”.
Budiyanto ,Krisno Agus,2002,Mikrobiolgi Dasar,pp 71-75,Universitas Muhammadiyah Malang,Malang
Biji Rambutan,http://meyka.blogdetik.com/tag/manfaat-biji-rambutan/?l991101blog, diakses melalui internet 20 januari 2012
Bioethanol-bijidurian, http://www.scribd.com/doc/61258078/bioethanol-bijidurian diakses melalui internet 3 januari 2012
Bioetanol-Jerami, http://www.scribd.com/doc/61258078/bioethanol-jerami diakses melalui internet 4 januari 2012
Distilasi , http://chemistry35.blogspot.com/2011/08/pengertian-destilasi.html, diakses melalui internet 20 februari 2012
(52)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN” Veteran “Jatim 60
Fardiaz , Srikandi, 1992, Mikrobiologi Pangan, Edisi , pp 245-254, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta
Fermentasi, http://id.wikipedia.org/wiki/Fermentasi , diakses melalui internet 20 februari 2012
Fessenden and Fessenden,1986,Kimia Organik ,jilid 2,Jakarta,Gramedia (http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbpp_gdl_annissawul.26 767 diakses melalui internet 27 januari 2012)
Fiesser dan Fisser,1963, Pengantar Kimia Organik, Dhiwantara, Bandung
Jenis – jenis Rambutan, http://cikempitz.blogspot.com/, diakses melalui internet 15 januari 2012
Kandungan Buah Rambutan, http://www.royyak.com/flora-fauna/kandungan-buah-rambutan diakses melalui internet 9 januari 2012
Kirck Othmer, 1953, Encyclopedia of Chemical Technologi. 2nd edition Volume 10
Proses bioetanol, http://www.oocities.org/markal_bppt/publish/biofbbm/biindy.pdf , diakses melalui internet 7 februari 2012
Rhonny dan Danang,2003,”Laporan Peneletian Pembuatan Bioetanol dari Kulit
Pisang”,Universitas Pembangunan Nasional,Yogyakarta
Winarno. F.G.,1994,Enzim Pangan, PT Gramedia Pustaka,Jakarta
Wikipedia , “Klasifikasi Rambutan”, http://id.wikipedia.org/wiki/Rambutan, diakses melalui internet 6 januari 2012
(1)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 39
IV.2.4. Hasil Destilasi
Gambar IV.4.Grafik hubungan kadar etanol hasil destilasi terhadap waktu fermentasi dengan variasi jumlah starter
Pada proses destilasi untuk kadar etanol tertinggi yaitu 32,28421 % pada penambahan saccharomyces cerevisiae 3% waktu 7hari. Didapatkan yield sebesar 10,1809 %.
Dari hasil penelitian Biji Rambutan ini diperoleh hasil terbaik setelah fermentasi yaitu 9,95% dengan kondisi hidrolisis enzim menggunakan enzim alfa-amilase 2,5ml, gluko-amilase 2,5 ml dengan waktu hidrolisis selama 20menit setelah itu dilakukan proses fermentasi selama 7hari dengan penambahan saccharomyces cerevisiae 3%. Sedangkan untuk glukosa sisa hasil fermentasi paling sedikit 1,25% pada waktu fermentasi 8hari penambahansaccharomyces cerevisiae 4%. Hasil yang diperoleh ini masih kurang baik karena kandungan pati pada biji rambutan ini masih sedikit sekitar 248,0901 m/l sehingga glukosa yang diperoleh setelah proses hidrolisis berkisar 8,35%, bila dibandingkan dengan hasil bioetanol dari biji durian hanya memerlukan lama fermentasi 3hari dan perbandingan massa tepung biji durian dengan massa
0 5 10 15 20 25 30 35
0 2 4 6 8 10
K a d a r E ta n o l D e st il a si ( % ) Waktu (hari) starter 2% starter 3% starter 4%
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
(2)
Laporan penelitian
Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 40
ragi adalah 0,04 (1:25), bila dibandingkan dengan bioetanol dari kulit pisang hasil bioetanol biji rambutan ini kurang baik juga karena dilihat dari hasil bioetanol dari kulit pisang ini kadar etanol yang diperoleh 13,5406% dengan waktu optimum fermentasi diperoleh selama 144 jam dengan penambahan berat ragi yang relatif baik yaitu sebanyak 0,0624g dan banyak ragi yang ditambahkan menyebabkan kadar etanol yang dihasilkan semakin rendah.
(3)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 41
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
V.1. Kesimpulan
1. Kadar glukosa dan kadar pati awal adalah 2,3506 m/l dan 248,0901 m/l %
2. Pada proses hidrolisis kadar glukosa yang diperoleh 8,35 %.
3. Kadar etanol terbaik sebesar 9,95% pada kondisi hidrolisis enzym menggunakan enzym
alfa-amilase sebanyak 2,5ml dan gluko-amilase sebanyak 2,5ml dan proses fermentasi selama 7hari dengan penambahan saccharomyces cerevisiae sebesar 3%.
4. Kadar glukosa sisa paling kecil (1,25%) pada waktu fermentasi 7 hari dengan
penambahan saccharomyces cerevisiae sebesar 3%.
5. Kadar glukosa sisa terbesar (7,15 %) pada waktu fermentasi 4haripenambahan
saccharomyces cerevisiae sebesar 2%.
6. Pada hasil destilasi terbaik didapat kadar 32,28421 %, dan didapat yield sebesar
10,1809%.
IV.2. Saran
Penelitian ini masih merupakan penelitian potensi, oleh karena itu perlu dilakukan proses isolasi etanol hasil fermentasi sehingga dapat diketahui jumlah etanol yang akan dihasilkan dari proses ini dengan sesungguhnya. Penelitian ini masih sebagai tahap awal untuk dapat mengetahui beberapa variasi dari variabel-variabel yang digunakan dalam penelitian (belum
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
(4)
Laporan penelitian
Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknolgi Industri – UPN”Veteran”Jatim 42
merupakan penelitian optimasi). Oleh karena itu, perlu dilakukan penelitian optimasi yang dapat menghasilkan bioetanol dengan kadar tinggi dan dengan bahan utama melimpah.
(5)
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN” Veteran “Jatim 59
DAFTAR PUSTAKA
Anonim, 2008. Perkembangan Industri Biofuel di Indonesia. Indonesian Commercial Newsletter, (Online) , (http://www.datacom.co.id/Biofuel 2008 Ind. Html, di akses 14 Juli 2010).
Artikel Tentang Wanita.,” Peluang Usaha Biodisel Biji Rambutan “,http:///I:/Peluang
Usaha Biodisel Biji Rambutan Artikel Tentang Wanita.htm diakses melalui internet 4
januari 2012
BPPT,2005”Kajian Prospek Pemanfaatan Biodiesel dan Bioetanol pada Sektor Transportasi Di Indonesia”.
Budiyanto ,Krisno Agus,2002,Mikrobiolgi Dasar,pp 71-75,Universitas Muhammadiyah Malang,Malang
Biji Rambutan,http://meyka.blogdetik.com/tag/manfaat-biji-rambutan/?l991101blog, diakses melalui internet 20 januari 2012
Bioethanol-bijidurian, http://www.scribd.com/doc/61258078/bioethanol-bijidurian diakses melalui internet 3 januari 2012
Bioetanol-Jerami, http://www.scribd.com/doc/61258078/bioethanol-jerami diakses melalui internet 4 januari 2012
Distilasi , http://chemistry35.blogspot.com/2011/08/pengertian-destilasi.html, diakses melalui internet 20 februari 2012
Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim :
(6)
Laporan Penelitian
Pembuatan Bioetanol dari Limbah Biji Rambutan
Program Studi Teknik Kimia
Fakultas Teknologi Industri-UPN” Veteran “Jatim 60
Fardiaz , Srikandi, 1992, Mikrobiologi Pangan, Edisi , pp 245-254, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta
Fermentasi, http://id.wikipedia.org/wiki/Fermentasi , diakses melalui internet 20 februari 2012
Fessenden and Fessenden,1986,Kimia Organik ,jilid 2,Jakarta,Gramedia
(http://digilib.itb.ac.id/gdl.php?mod=browse&op=read&id=jbptitbpp_gdl_annissawul.26 767 diakses melalui internet 27 januari 2012)
Fiesser dan Fisser,1963, Pengantar Kimia Organik, Dhiwantara, Bandung
Jenis – jenis Rambutan, http://cikempitz.blogspot.com/, diakses melalui internet 15 januari 2012
Kandungan Buah Rambutan, http://www.royyak.com/flora-fauna/kandungan-buah-rambutan diakses melalui internet 9 januari 2012
Kirck Othmer, 1953, Encyclopedia of Chemical Technologi. 2nd edition Volume 10
Proses bioetanol, http://www.oocities.org/markal_bppt/publish/biofbbm/biindy.pdf , diakses melalui internet 7 februari 2012
Rhonny dan Danang,2003,”Laporan Peneletian Pembuatan Bioetanol dari Kulit
Pisang”,Universitas Pembangunan Nasional,Yogyakarta Winarno. F.G.,1994,Enzim Pangan, PT Gramedia Pustaka,Jakarta
Wikipedia , “Klasifikasi Rambutan”, http://id.wikipedia.org/wiki/Rambutan, diakses melalui
internet 6 januari 2012