Optimasi pH, konsentrasi molase terhadap produksi etanol hasil fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae pada suhu 31 C : aplikasi desain faktorial - USD Repository

      OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP PRODUKSI ETANOL HASIL FERMENTASI OLEH Saccharomyces cerevisiae PADA SUHU 31ºC : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm) Program Studi Ilmu Farmasi

  oleh : Angelia Puspita Nugraheni

  NIM : 058114147

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

  ii    

  OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP PRODUKSI ETANOL HASIL FERMENTASI OLEH Saccharomyces cerevisiae PADA SUHU 31ºC : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm) Program Studi Ilmu Farmasi

  oleh : Angelia Puspita Nugraheni

  NIM : 058114147

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

  iii     iv  

HALAMAN PERSEMBAHAN

  

v

 

  KUPERSEMBAHKAN KEPADA : Tuhan Yesus Kristus Papa Mama di Surga Adikku Vina dan Ratna Sahabat-sahabatku Almamaterku Teman-temanku angkatan 2005 vi  

KATA PENGANTAR

  Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala limpahan berkat dan karunia-Nya sehingga penelitian yang berjudul ” Optimasi pH dan Konsentrasi Molase terhadap Produksi Etanol Hasil Fermentasi oleh

  

Saccharomyces cerevisiae pada Suhu 31ºC : Aplikasi Desain Faktorial” dapat

terlaksana dengan baik.

  Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah berkenan membantu pelaksanaan penelitian ini, yaitu :

  1. Ibu Rita Suhadi, M. Si., Apt. selaku dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma.

  2. Ibu Christine Patramurti, M.Si., Apt. selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan, kesempatan berdiskusi, informasi, saran dan koreksi selama pelaksanaan penelitian ini.

  3. Ibu Maria Dwi Budi Jumpowati, S.Si. selaku ketua tim penelitian “Optimalisasi Produksi Etanol Oleh Saccharomyces cerevisiae dari Perusahaan Spiritus Madukismo Yogyakarta” dan dosen penguji yang telah memberikan pengarahan, kesempatan berdiskusi, informasi, saran dan koreksi selama pelaksanaan penelitian ini.

  4. Bapak Ignatius Yulius Kristio Budiasmoro, M.Si. selaku dosen penguji yang telah memberikan pengarahan, kesempatan berdiskusi, informasi, saran dan koreksi selama pelaksanaan penelitian ini.

  vii

 

  5. Mama di Surga, seandainya aku bisa bilang ma’ aku kangen banget, aku kangen pelukan, ciuman selamat pagi sebelum berangkat, juga shering- shering dari mama. Aku percaya mama bahagia di sana, lihat aku dari sana ya ma........ selama proses penelitian aku selalu ingat kata-kata mama......

  6. Papa, terima kasih sudah memberi semangat selama ini, mau mendengarkan aku, seseorang di dunia ini yang masih mendukung aku meskipun aku salah, memperbaiki sikapku, makasih doanya selama ini, aku sayang papa.

  7. Adikku Vina dan Ratna yang telah memberikan dukungan kepada penulis selama pelaksanaan penelitian ini.

  8. Sahabat-sahabat terbaikku : Angger yang banyak memberi dukungan selama ini.

  9. Teman-teman persekutuan : Denok, Flora , Kila, Yuni, Flo-cil, kak Nana.

  10. Mas Bimo Lab. KA Instrument, n mas Bimo Lab. Analisa Pusat yang selama ini sudah menemani sampai harus pulang terlambat, mas Sarwanto, mas Wagiran, mas Sigit, mas Kunto, Pak Parlan, yang telah banyak membantu penulis selama penelitian.

  11. Teman-teman se-kost, terutama Venti dan Puput yang dah minjemin laptope, thanks a lot... Septi, makasih atas pinjeman komputernya waktu laptopeku rusak, I want to thank you very much sep....., Tiwi atas bantuan translet-annya, Yuli, Susi.

  12. Detha yang dah mau minjemin motor selama bulan November-Desember, sehingga seluruh kegiatan penulis dapat berjalan lancar.

  

viii

 

  13. Teman-teman KKN : Eska, Dea, Andre haha “PBI 05”, Nani “Sing” yang sudah bantuin translet, Weni, Irene yang dah minjemin laptope selama KKN, Wega yang dah mau mengantar penulis mengurus skripsi ke Paingan, Endru dan Johan yang turut mendukung.

  14. Teman-teman seperjuangan, Ermin, Yuna, Prima, Pipit, Reni, Imel yang telah rela berbagi suka duka selama pelaksanaan penelitian ini.

15. Mahasiswa angkatan 2005, khususnya kelas FST atas kenangan, suka- duka selama kuliah di Fakultas Farmasi Sanata Dharma.

  Penulis menyadari bahwa penelitian ini tidaklah sempurna, oleh karena itu penulis sangat mengharapkan kritik, saran, pendapat dari berbagai pihak dalam penyempurnaan penelitian ini di masa yang akan datang.

  Akhir kata, penulis berharap bahwa penelitian ini dapat memberikan manfaat kepada semua pihak, baik mahasiswa, lingkungan akademis, masyarakat umum, dan khususnya kepada PS Madukismo Yogyakarta dalam usaha peningkatan produksi etanol hasil fermentasi dari molase oleh Saccharomyces

  cerevisiae . Atas perhatiannya penulis ucapkan terima kasih.

  Yogyakarta, 28 Januari 2009 Penulis

  

ix

  x  

  INTISARI

  PS Madukismo merupakan pabrik di Yogyakarta yang memproduksi etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces

  

cerevisiae . Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30% adalah etanol teknis

yang mengandung aldehid, sehingga perlu dilakukan optimasi proses produksi.

  Proses fermentasi merupakan tahapan dalam produksi etanol dipengaruhi oleh konsentrasi molase, pH, dan suhu. Penelitian ini bertujuan mendapatkan kondisi optimum fermentasi molase oleh S cerevisiae yang meliputi parameter pH dan konsentrasi molase pada suhu 31ºC.

  Penelitian ini termasuk dalam jenis penelitian eksperimental yang bersifat eksploratif. S. cerevisiae diinkubasi selama 49,5 jam secara aerob. Optimasi proses fermentasi secara anaerob, dilakukan dengan menambahkan molase hingga konsentrasi 8, 16, dan 24° brix, serta asam sulfat hingga pH 4; 4,5; dan 5. Etanol yang dihasilkan didestilasi pada suhu ±80ºC, kemudian ditetapkan kadarnya dengan kromatografi gas. Data yang diperoleh, dianalisis menggunakan metode desain faktorial untuk mendapatkan faktor dominan dan persamaan regresi, yang digunakan untuk menentukan area optimum berdasarkan grafik contour plot. Tingkat signifikansi pengaruh konsentrasi molase, pH, interaksi keduanya terhadap kadar etanol, dianalisis dengan menggunakan analisis statistik Two-Way

  Anova dengan taraf kepercayaan 95%.

  Hasil penelitian menunjukkan, konsentrasi molase merupakan merupakan faktor dominan dan memiliki pengaruh yang signifikan dalam menentukan respon kadar etanol. Area optimum fermentasi molase oleh S.

  

cerevisiae pada suhu 31ºC diperoleh berdasarkan grafik contour plot yaitu pada

  konsentrasi molase 20,7 sampai 24°brix dan pH 4 sampai 5, dengan respon kadar etanol ≥ 25%.

  Kata kunci : etanol, fermentasi, Saccharomyces cerevisiae, optimasi pH dan konsentrasi molase suhu 31ºC, desain faktorial

  xi

 

  

ABSTRACT

  PS Madukismo is a factory in Yogyakarta which produces ethanol, with molasses as raw material with fermentation by Saccharomyces cerevisiae. 30% ethanol produced by PS Madukismo is technical ethanol which contains aldehide, so it needs optimization ethanol production process. Fermentation process is a phase of ethanol production that is influenced by molasse’s concentration, pH, and temperature. This research is aimed to get optimum condition of molasse’s fermentation by S. cerevisiae including parameter pH and molasse’s concentration in temperature 31 °C.

  This research was an explorative experimental research. S. cerevisiae was incubated for about 49,5 hours. The process was aerob. Optimization of anaerob fermentation process was done by adding molasse until concentration 8, 16, and

  24 °brix, and sulfuric acid until pH 4;4,5; and 5. Ethanol which had been produced, was destilated in temperature ±80 °C, then the quantity was determined by Gas Chomatography. The data was analyzed using factorial design method to get dominant factor and equal of regresi, which was used for determining optimum area based on contour plot basic. The degree of significance between molasse’s concentration, pH, and the interaction between them with the ethanol degree, analyzed by using statistic analyze Two-Way Anova with 95 % accuracy.

  The research showed that molasse’s concentration was a dominant factor and had significant influence in determining ethanol quantity respon. Optimum area of molasse’s fermentation by S. cerevisiae at temperature 31

  °C was based on

  

contour plot grafic, at molasse’s concentration 20,7 until 24 °brix and pH 4 until 5,

  with ethanol respon quantity ≥ 25%. Keyword : ethanol, fermentation, Saccharomyces cerevisiae, optimization pH and molasse’s concentration at 31

  °C, factorial design

  

xii

 

  

DAFTAR ISI

  Halaman Judul ………………………………………………………................ ii Halaman Persetujuan Pembimbing ……………………………………………. iii Halaman Pengesahan…………………………………………………………... iv Halaman Persembahan………………………………………………………… v Prakata…………………………………………………………………………. vii Pernyataan Keaslian Karya…………………………………………………….. x Intisari………………………………………………………………………….. xi

  

Abstract ………………………………………………………………………… xii

  Daftar Isi……………………………………………………………………….. xiii Daftar Tabel……………………………………………………………………. xvi Daftar Gambar…………………………………………………………………. xviii Daftar Lampiran……………………………………………………………….. xxv

  BAB I. PENGANTAR A. Latar Belakang………………………………………………...……. 1 1. Rumusan Permasalahan…………………………………...……... 3

  2. Keaslian Penelitian……………………………………..………... 4

  3. Manfaat Penelitian……………………………………………….. 4

  B. Tujuan Penelitian………………………………………………...…. 5

  BAB II. PENELAAHAN PUSTAKA A. Fermentasi etanol………………………………………………........ 6 B. Molase………………………………………………………………. 11 C. Saccharomyces cerevisiae…………………………………………... 13

  xiii  

  D. Etanol ……………………………………………..…………..……. 17

  E. Destilasi …………………...…………………….…………..……… 18

  F. Kromatografi Gas………………………………….…………..……. 19

  G. Validasi Metode Analisis……………………………………..…….. 22

  H. Desain Faktorial ………………………………….………….……... 24 I.

  Landasan Teori ………………………………………………..……. 27 J. Hipotesis ………………………………………………………….… 28

  BAB III. METODOLOGI PENELITIAN A. Jenis dan Rancangan Penelitian…………………………………..… 29 B. Variabel Penelitian dan Definisi Operasional………………………. 29 1. Variabel Penelitian………………………………………………. 29 2. Definisi Operasional……………………………………………... 30 C. Bahan Penelitian……………………………………………………. 31 D. Alat Penelitian………………………………………………………. 32 E. Tata Cara Penelitian………………………………………………… 32 1. Pengumpulan Molase……………………………………………. 32

  2. Penyiapan kultur murni S.cerevisiae ……………………………. 32

  3. Produksi etanol hasil fermentasi ……………………………….... 32

  a. Persiapan bahan baku ……………………………………. 32

  b. Tahap pembibitan ..………………………………………. 33

  c. Tahap fermentasi ..……………………………………….. 33

  4. Penetapan kadar etanol hasil fermentasi ………….……...……... 35

  a. Preparasi sampel …………………………………………. 35

  xiv

 

  xv  

  b. Optimasi metode kromatografi gas …………………….… 35

  5. Validasi metode analisis ………………………………………… 36

  a. Pembuatan seri larutan baku etanol ……………………… 36

  b. Pembuatan larutan untuk recovery dan kesalahan acak ….. 37

  c. Pembuatan kurva baku etanol ……………………………. 37 d.

  Validasi metode …………………………………………... 37 6. Penetapan kadar etanol hasil fermentasi ………………………… 38 F. Optimasi dan Analisis Data…………………………………………. 38 BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN………………………………………..

  40 BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

  59 A. Kesimpulan………………………………………………….……… 59 B. Saran………………………………………………………………... 59 DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………..………..

  60 LAMPIRAN……………………………………….…………………..………… 62 BIOGRAFI PENULIS……………………………..…………………………….

  97

  

DAFTAR TABEL

  Tabel I. Komposisi molase……………………………………………… 12 Tabel II. Contoh-contoh fase diam. …………..…………………………. 21 Tabel III. Parameter validitas metode yang dipersyaratkan untuk setiap kategori ………………………..……………………….............

  24 Tabel IV. Rancangan percobaan desain faktorial dengan dua faktor tiga level……………………………………………………….........

  26 Tabel V. Jumlah molase dan urea pada proses fermentasi………...…….. 33 Tabel VI. Variasi pH dan konsentrasi molase ….……………………..….. 35 Tabel VII. Seri larutan baku etanol dan standar n-butanol ….………...…... 37 Tabel VIII. Kurva baku etanol dengan standar internal n-butanol ………… 51 Tabel IX. Hasil perhitungan recovery dan kesalahan acak ………………. 52 Tabel X. Kadar etanol hasil destilasi sederhana selama 4 jam ……..….... 54 Tabel XI. Efek pH, konsentrasi molase, dan interaksi keduanya dalam menentukan respon kadar etanol …..………………………..…

  54 Tabel XII. Uji homogenitas ………………...…………………………...… 56 Tabel XIII. Uji Two-way Anova ………………………………………....… 56 Tabel XIV. Kadar etanol hasil fermentasi 36 jam………………………..… 73 Tabel XV. Kadar etanol hasil fermentasi 48 jam………………………..… 74 Tabel XVI. Kadar etanol hasil fermentasi 60 jam………………………..… 74 Tabel XVII. Kadar etanol hasil fermentasi 72 jam……………………..…… 75 Tabel XVIII. Kadar etanol konsentrasi molase 8 °brix, dan pH 4 ………...… 76

  

xvi

 

  Tabel XIX. Kadar etanol konsentrasi molase 8 °brix, dan pH 4,5.....……... 76 Tabel XX. Kadar etanol konsentrasi molase 8 °brix, dan pH 5…….….…. 77 Tabel XXI. Kadar etanol konsentrasi molase 16 °brix, dan pH 4 …..…….. 77 Tabel XXII. Kadar etanol konsentrasi molase 16 °brix, dan pH 4,5.…...…... 78 Tabel XXIII. Kadar etanol konsentrasi molase 16 °brix, dan pH 5...……...... 78 Tabel XXIV. Kadar etanol konsentrasi molase 24 °brix, dan pH 4 ……….... 79 Tabel XXV. Kadar etanol konsentrasi molase 24 °brix, dan pH 4,5………... 79 Tabel XXVI. Kadar etanol konsentrasi molase 24 °brix, dan pH 5.….…….... 80

  

xvii

 

  

DAFTAR GAMBAR

  Gambar 1. Skema jalur Emben Mayerhof Parnas (EMP) ……………... 10 Gambar 2. Molase………………………………………………………….. 11 Gambar 3. Sel Saccharomyces cerevisiae….………………………… 13 Gambar 4. Organela sel S. cerevisiae………………………………… 17 Gambar 5. Struktur etanol ……………… …………………………….. 18 Gambar 6. Skema kromatografi gas …………………………………… 19 Gambar7. Hasil pengecetan sederhana isolat S. cerevisiae dari PS

  Madukismo dan S.cerevisiae ATCC 3015 …….……………

  40 Gambar 8. Rangkaian alat fermentasi sederhana ………….…………... 45 Gambar 9. Kurva waktu fermentasi vs kadar etanol yang dihasilkan ...... 46 Gambar 10. Interaksi etanol dengan fase diam ……………….………… 48 Gambar 11. A. Hasil optimasi pemisahan etanol dan n-butanol ………... 50

  B. Kromatogram hexane dan n-butanol ……………………. 50 Gambar 12. Profil pengaruh pH dan konsentrasi molase terhadap respon kadar etanol …………………………………………………

  55 Gambar 13. Contour plot respon kadar etanol ………………………...... 58 Gambar 14. Kromatogram 0,2% Replikasi I…………………………….. 81 Gambar 15. Kromatogram 1,4% Replikasi I…………………………….. 81 Gambar 16. Kromatogram 2,6% Replikasi I…………………………….. 81 Gambar 17. Kromatogram 3,8% Replikasi I…………………………….. 81 Gambar 18. Kromatogram 5,0% Replikasi I…………………………….. 81

  

xviii

 

  Gambar 19. Kromatogram 0,2% Replikasi II……………………………. 81 Gambar 20. Kromatogram 1,4% Replikasi II……………………………. 81 Gambar 21. Kromatogram 2,6% Replikasi II……………………………. 81 Gambar 22. Kromatogram 3,8% Replikasi II……………………………. 81 Gambar 23. Kromatogram 5,0% Replikasi II……………………………. 81 Gambar 24. Kromatogram 0,2% Replikasi III…………………………... 82 Gambar 25. Kromatogram 1,4% Replikasi III…………………………... 82 Gambar 26. Kromatogram 2,6% Replikasi III…………………………... 82 Gambar 27. Kromatogram 3,8% Replikasi III…………………………... 82 Gambar 28. Kromatogram 5,0% Replikasi III…………………………... 82 Gambar 29. Kromatogram kadar terukur 1,0%. Replikasi I……………... 83 Gambar 30. Kromatogram kadar terukur 1,0%. Replikasi II……………. 83 Gambar 31. Kromatogram kadar terukur 0,2%. Replikasi III…………… 83 Gambar 32. Kromatogram kadar terukur 2,6%. Replikasi I……………... 83 Gambar 33. Kromatogram kadar terukur 2,6%. Replikasi II……………. 83 Gambar 34. Kromatogram kadar terukur 2,6%. Replikasi III…………… 83 Gambar 35. Kromatogram kadar terukur 3,4%. Replikasi I……………... 84 Gambar 36. Kromatogram kadar terukur 3,5%. Replikasi II……………. 84 Gambar 37. Kromatogram kadar terukur 3,5%. Replikasi III…………… 84 Gambar 38. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi I 85 Gambar 39. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi II……………………………………………………………..

  85

  xix  

  Gambar 40. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi

  85 III…………………………………………………………….

  Gambar 41. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi

  IV……………………………………………………………

  85 Gambar 42. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi V……………………………………………………………..

  85 Gambar 43. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi

  VI……………………………………………………………

  85 Gambar 44. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi I 85 Gambar 45. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi II……………………………………………………………..

  85 Gambar 46. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi

  III……………………………………………………………

  85 Gambar 47. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi

  IV……………………………………………………………

  85 Gambar 48. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi V…………………………………………………………….

  85 Gambar 49. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi

  VI……………………………………………………………

  85 Gambar 50. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi I 86 Gambar 51. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi II …………………………………………………………….

  86

  xx   Gambar 52. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi III…………………………………………………………….

  86 Gambar 53. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi

  IV……………………………………………………………

  86 Gambar 54. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi V……………………………………………………………..

  86 Gambar 55. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi

  VI……………………………………………………………

  86 Gambar 56. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi I 86 Gambar 57. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi II……………………………………………………………..

  86 Gambar 58. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi III…………………………………………………………….

  87 Gambar 59. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi 87  

  IV…………………………………………………………… Gambar 60. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi 87  

  V…………………………………………………………….. Gambar 61. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi 87  

  VI…………………………………………………………… Gambar 62. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4. Kontrol media…….. 88 Gambar 63. Kromatogram fermentasi 8  

  °brix, pH 4. Replikasi I………… 88 Gambar 64. Kromatogram fermentasi 8  

  °brix, pH 4. Replikasi II……….. 88

   

  Gambar 65. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4. Replikasi III………. 88

  xxi  

  xxii  

  °brix, pH 5. Replikasi III………. 90

  °brix, pH 4. Replikasi VI……... 91

  Gambar 87. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4. Replikasi IV……... 91   Gambar 88. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4. Replikasi V……… 91   Gambar 89. Kromatogram fermentasi 16

   

  °brix, pH 4. Replikasi III……... 91

  Gambar 83. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4. Kontrol media…… 91 Gambar 84. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4. Replikasi I……….. 91   Gambar 85. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4. Replikasi II……… 91   Gambar 86. Kromatogram fermentasi 16

   

  Gambar 82. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 5. Replikasi VI………. 90

   

  °brix, pH 5. Replikasi V……….. 90

  Gambar 80. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 5. Replikasi IV………. 90   Gambar 81. Kromatogram fermentasi 8

   

  Gambar 76. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4,5. Kontrol media…... 90   Gambar 77. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 5. Replikasi I………… 90   Gambar 78. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 5. Replikasi II……….. 90   Gambar 79. Kromatogram fermentasi 8

  Gambar 66. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4. Replikasi IV………. 88   Gambar 67. Kromatogram fermentasi 8

   

  Gambar 75. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4,5. Replikasi VI…….. 89

   

  °brix, pH 4,5. Replikasi V……... 89

  Gambar 73. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4,5. Replikasi IV…….. 89   Gambar 74. Kromatogram fermentasi 8

   

  °brix, pH 4,5. Replikasi III…….. 89

  Gambar 69. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4,5. Kontrol media…... 89   Gambar 70. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4,5. Replikasi I………. 89   Gambar 71. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4,5. Replikasi II……... 89   Gambar 72. Kromatogram fermentasi 8

   

  Gambar 68. Kromatogram fermentasi 8 °brix, pH 4. Replikasi VI………. 88

   

  °brix, pH 4. Replikasi V……….. 88

   

  xxiii  

  °brix, pH 5. Replikasi VI……. 93

   

  °brix, pH 4. Replikasi VI……. 94

  Gambar 109. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4. Replikasi V…….. 94   Gambar 110. Kromatogram fermentasi 24

   

  Gambar 108. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4. Replikasi IV……. 94

   

  °brix, pH 4. Replikasi III……. 94

  Gambar 104. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4. Kontrol media….. 94 Gambar 105. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4. Replikasi I……… 94   Gambar 106. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4. Replikasi II…….. 94   Gambar 107. Kromatogram fermentasi 24

   

  Gambar 102. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 5. Replikasi V…….. 93   Gambar 103. Kromatogram fermentasi 16

  Gambar 90. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4,5. Kontrol media... 92   Gambar 91. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4,5. Replikasi I......... 92   Gambar 92. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4,5. Replikasi II..…. 92   Gambar 93. Kromatogram fermentasi 16

   

  Gambar 101. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 5. Replikasi IV……. 93

   

  °brix, pH 5. Replikasi III……. 93

  Gambar 97. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4,5. Kontrol media... 93   Gambar 98. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 5. Replikasi I..…….. 93   Gambar 99. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 5. Replikasi II…..… 93   Gambar 100. Kromatogram fermentasi 16

   

  °brix, pH 4,5. Replikasi VI..… 92

  Gambar 94. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4,5. Replikasi IV..… 92   Gambar 95. Kromatogram fermentasi 16 °brix, pH 4,5. Replikasi V…... 92   Gambar 96. Kromatogram fermentasi 16

   

  °brix, pH 4,5. Replikasi III..… 92

  Gambar 111. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4,5. Kontrol media... 95 Gambar 112. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4,5. Replikasi I……. 95   Gambar 113. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4,5. Replikasi II…... 95  

  xxiv  

  Gambar 120. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 5. Replikasi II…….. 96

  Gambar 124. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 5. Replikasi VI……. 96  

   

  Gambar 123. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 5. Replikasi V…….. 96

   

  °brix, pH 5. Replikasi IV……. 96

  Gambar 121. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 5. Replikasi III……. 96   Gambar 122. Kromatogram fermentasi 24

   

   

  Gambar 114. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4,5. Replikasi III….. 95   Gambar 115. Kromatogram fermentasi 24

  °brix, pH 5. Replikasi I……… 96

  °brix, pH 5. Kontrol media….. 96 Gambar 119. Kromatogram fermentasi 24

  Gambar 117. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4,5. Replikasi VI….. 95   Gambar 118. Kromatogram fermentasi 24

   

  Gambar 116. Kromatogram fermentasi 24 °brix, pH 4,5. Replikasi V…... 95

   

  °brix, pH 4,5. Replikasi IV….. 95

   

  DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Perhitungan konsentrasi molase, urea dan NPK………….

  62 Lampiran 2. Tabel notasi desain faktorial dan percobaan desain faktorial……..……………………………………………..

  65 Lampiran 3. Data kadar etanol ……………..………………………….. 66 Lampiran 4. Persamaan desain faktorial kadar etanol …………...…….. 67 Lampiran 5. Perhitungan Two-Way Anova…... ...…………………...…. 68 Lampiran 6. Perhitungan persaman kurva baku ……………...…...…… 70 Lampiran 7. Perhitungan akurasi dan presisi ……...…...……………… 71 Lampiran 8. Optimasi waktu fermentasi ……...…………...…………... 73 Lampiran 9. Hasil pengukuran kadar etanol …...………………………. 76 Lampiran 10. Kromatogram kurva baku ………………………………... 81 Lampiran 11. Kromatogram penentuan akurasi dan presisi …………….. 83 Lampiran 12. Kromatogram optimasi waktu fermentasi ………………... 85 Lampiran 13. Kromatogram sampel …………………………………….. 88

  xxv  

BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Pada saat ini etanol tidak hanya digunakan dalam industri minuman

  tetapi juga dalam bidang kefarmasian, antara lain sebagai pelarut, antiseptik, dan bahan baku untuk pembuatan bahan kimia, seperti eter, chloroform, ester, dan acetaldehyde (Muspahaji, 2007). Etanol absolut, yang hampir 100% murni digunakan sebagai bahan bakar pengganti minyak seiring dengan meningkatnya harga bahan bakar minyak (Muspahaji, 2007; Suarni, 2003).

  PS Madukismo merupakan satu-satunya Pabrik Spiritus di Propinsi Daerah Istimewa Yogyakarta yang memproduksi etanol berbahan dasar molase, hasil samping PG Madukismo. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo terdiri dari 70% etanol murni dengan kadar 95%, merupakan etanol bebas aldehid yang dapat digunakan pada industri farmasi dan kosmetik, sedangkan 30% etanol teknis yang masih mengandung aldehid dengan kadar < 95% (Anonim, 1984).

  Kualitas etanol hasil fermentasi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara lain agen pemfermentasi, substrat, dan lingkungan tempat terjadinya fermentasi.

  

Saccharomyces cerevisiae sebagai agen pemfermentasi dapat menghasilkan etanol

  dengan yield tinggi. S. cerevisiae tahan terhadap kadar etanol yang tinggi yaitu

  v

  antara 9-13% / dan tahan terhadap kadar glukosa yang tinggi 14-25 °brix. pH

  v

  optimum pertumbuhan S. cerevisiae rendah yaitu 4,5-5, sedangkan suhu optimum pertumbuhan relatif tinggi yaitu 25-30 °C (Fardiaz, 1992; Prescott, 1990).

  

1

    Substrat harus menyediakan nutrient yang cukup untuk pertumbuhan agen pemfermentasi serta bahan dasar fermentasi, seperti unsur karbon (C), nitrogen (N), fosfor (F), mineral dan vitamin. Molase, sebagai substrat fermentasi, mengandung sukrosa dalam jumlah besar, glukosa dan fruktosa, serta mineral lainnya. Molase bersifat asam dan kadar abunya cukup tinggi serta mempunyai pH antara 5,5-6,5 yang disebabkan oleh adanya 19,6% asam-asam organik bebas (Hamidah, 2003).

  Lingkungan tempat terjadinya fermentasi harus disesuaikan dengan kondisi yang dibutuhkan oleh S.cerevisiae sebagai agen pemfermentasi. Faktor lingkungan yang perlu dioptimalisasi adalah pH, suhu, dan waktu inkubasi

  

( Anonim, 1984). Fermentasi etanol oleh S.cerevisiae berlangsung dalam keadaan

  pH rendah antara 4,0-5,0 (suasana asam), maka selama proses, biasanya ada penambahan asam, yaitu dengan asam sulfat. Sementara temperatur yang diperlukan berkisar antara 27-32 °C (Hidayat dan Nawapanca, 2007).

  Dalam rangka meningkatkan produksi etanol murni dengan kadar lebih dari 95% yang bebas aldehid, maka sebagai langkah awal, perlu dilakukan optimasi yang meliputi konsentrasi molase, suhu dan pH lingkungan tempat terjadinya fermentasi. Hingga sekarang PS Madukismo belum pernah melakukan optimasi proses produksi etanol yang meliputi ketiga faktor tersebut. Menurut Sulistio, J. (2008), kadar etanol yang umumnya dihasilkan setelah destilasi

  v

  sebanyak satu kali adalah 20% / . Pada penelitian ini dilakukan optimasi pH dan

  v

  konsentrasi molase terhadap produksi etanol hasil fermentasi oleh S. cerevisiae pada suhu 31ºC, yang berada dalam range suhu optimum fermentasi oleh S.

  cerevisiae.

  Etanol hasil fermentasi ditetapkan kadarnya dengan metode kromatografi gas, karena metode kromatografi gas memiliki keuntungan yaitu mampu menganalisis etanol dalam sampel yang relatif kompleks, waktu analisis relatif singkat, jumlah sampel yang dibutuhkan untuk analisis relatif kecil, serta kepekaannya tinggi (Munson, 1981).