LOKASI PENELITIAN BAHAN DAN PERALATAN .1 Bahan PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN BIOETANOL

28 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia Fisika, Politeknik Teknologi Kimia Industri Medan dan di Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan. 3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1 Biji Nangka 2 Ragi Saccharomyces cereviceae 3 H 2 SO 4 5 dari jumlah volume aquadest 4 NaOH 5 dari jumlah volume aquadest 5 Aquadest

3.2.2 Peralatan

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi : 1. Alumunium Foil 2. Corong Gelas 3. Beaker Glass 500 ml, 100 ml 4. Erlenmeyer 250 ml 5. Gelas Ukur 100 ml, 1000 ml 6. Piknometer 10 ml 7. Ayakan mesh 50 8. pH Meter 9. Neraca Analitik digital 10. Blender 11. Pengukus 12. Saringan 13. Kaca Arloji Universitas Sumatera Utara 29 14. Batang Pengaduk 15. Spatula 16. Thermometer 17. Pipet Tetes 18. Peralatan Destilasi 1 set lengkap 19. Peralatan Indeks Bias 1 set lengkap 20. Satu unit alat GC 3.3 PROSEDUR PENELITIAN 3.3.1 Pembuatan Tepung Biji Nangka 1. Sebanyak 10 kg biji nangka dicuci bersih. 2. Biji nangka dimemarkan dan dijemur dibawah sinar matahari selama 2 hari 3. Pisahkan kulit ari dari biji nangka dengan cara dikupas. 4. Hasil pengeringan kemudian dihaluskan dengan mesin penggiling dan diayak dengan ayakan 50 mesh hinga diperoleh tepung biji nangka.

3.3.2 Tahap Persiapan Bahan Fermentasi

1. Ditimbang sebanyak 100 gr tepung biji nangka. 2. Dimasukkan ke dalam beker gelas ukuran 500 ml. 3. Ditambahkan aquadest sebanyak 250 ml. 4. Ditambahkan H 2 SO 4 5 dari jumlah volume aquadest sampai pH 2,3. 5.Campuran dipanaskan di dalam panci pengukus sambil diaduk-aduk selama 30 menit pada suhu 93-95 o C.

3.3.3 Tahap Fermentasi

1. Campuran didinginkan pada suhu kamar. 2. Ditambahkan aquadest sebanyak 110 ml dan disaring hingga tidak ada ampas dalam larutan hasil hidrolisis. 3. Cek pH dengan pHmeter sampai pada 4,5 jika larutan terlalu asam atau pH menurun maka ditambahkan larutan Natrium hidroksida. Universitas Sumatera Utara 30 4. Ditambahkan ragi Saccaromycess cereviceae masing-masing sebanyak 3 dari berat bahan. 5. Campuran diaduk rata, kemudian ditutup dalam wadah fermentasi. 6. Campuran disimpan dan dibiarkan pada temperatur kamar dengan waktu 2, 3 dan 4 hari. 7. Prosedur diulangi untuk perlakuan massa ragi 6 dan 9 dari massa bahan.

3.3.4 Tahap Destilasi

1. Peralatan destilasi dirangkaikemudian hasil fermentasi dimasukkan ke dalam labu leher tiga. 2. Ditambahkan 50 ml aquadest lalu di aduk rata. 3. Larutan dipanaskan hingga suhu mencapai 80 o C 4. Destilat ditampung dan diukur volumenya.

3.3.5 Prosedur Analisa

3.3.5.1 Penentuan Jumlah Bioetanol ml 1. Destilat hasil destilasi yang ditampung bioetanol diukur dengan menggunakan gelas ukur. 2. Volume dicatat untuk tiap-tiap perlakuan. 3.3.5.2 Penentuan Densitas Bioetanol grml 1. Periksa keadaan alat lalu disambungkan dengan arus listrik. 2. Piknometer ditimbang dalam timbangan digital dan dicatat sebagai berat pikno kosong. 3. Kemudian piknometer diisi dengan sampel bioetanol hingga penuh kemudian timbang kembali dan dicatat sebagai berat pikno berisi. 4. Kemudian dihitung dengan rumus : Densitas = Berat Piknometer +Bioetanol − Berat Piknometer Kosong Volume Piknometer 5. Percobaan yang sama dilakukan dengan sampel yang berbeda. Universitas Sumatera Utara 31 3.3.5.3 Prosedur Analisa Spesific Gravity dan API Gravity Specific gravity dan API gravity adalah suatu pernyataan yang menyatakan densitas kerapatan atau berat per satuan volume dari suatu bahan. Hubungan antara specific gravity sg dan API gravity G adalah sebagai berikut: � = 141,5 �� − 131,5 3.1 �� = 141,5 � + 131,5 3.2 Besarnya harga dari API gravity berkisar dari 0-100, sedangkan specific gravity merupakan harga relatif dari densitas suatu bahan terhadap air. Hubungan antara densitas dan specific gravity adalah sebagai berikut: �� = ������� �� � 3 ���������� �� � 3 3.3 3.3.5.4 Menghitung Nilai Kalor NK 1. Nilai kalor dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : �� = 2,2046226 3,9673727 × {18.650 + 40 × � − 10}3.4 NK = Nilai Kalor G = Gravity 2. Dicatat semua nilai kalor yang diperoleh untuk tiap-tiap perlakuan[15]. 3.3.5.5Pengujian Indeks Bias 1. Periksa keadaan alat lalu disambungkan dengan arus listrik. 2. Tetesi 2 tetes bioetanol diatas kaca pada alat, kemudian diatur putaran agar tepat pada garis perpotongan. Universitas Sumatera Utara 32 3. Dicatat hasil indeks biasnya. Percobaan yang sama dilakukan dengan sampel yang berbeda 3.3.5.6 Uji Kualitatif a. Uji dengan larutan K 2 Cr 2 O 7 danH 2 SO 4 Prosedur Kerja : 1. Persiapan bahan dan alat yang ingin digunakan pada saat analisa. 2. Dimasukkan kedalam tabung reaksi 2 ml K 2 Cr 2 O 7 2 dan tambahkan 5 tetes H 2 SO 4 pekat. 3. Tabung reaksi digoyangkan hingga larutan homogen. 4. Ditambahkan 1 ml sampel bioetanol kedalam tabung rekasi yang telah homogen. 5. Diamati perubahan yang terjadi pada tabung reaksi. 6. Reaksi positif ditandai dengan terjadinya perubahan warna dari jingga ke hijau. b. Uji dengan larutan KMnO 4 Prosedur Kerja: 1. Persiapan bahan dan alat yang ingin digunakan pada saat analisa. 2. Dimasukkan kedalam tabung reaksi ½ spatula KMnO 4. 3. Dilarutkan dengan 5 ml aquadest hingga larutan homogen. 4. Dipipet 1 ml sampel ke dalam tabung reaksi. 5. Diamati perubahan yang terjadi pada tabung reaksi. 6. Reaksi positif ditandai dengan terjadinya perubahan warna dari ungu ke ungu tua mendekati hitam. c. Uji Bakar Prosedur Kerja: 1. Persiapan bahan dan alat yang ingin digunakan pada saat uji nyala. 2. Diambil 1ml sampel kedalam beker glass yang steril. 3. Direndam tissu kedalam beker glass yang berisi sampel. 4. Tissu dibakar dan amati warna api yang menyala. 5. Pada uji nyala api yang bewarna biru menandakan adanya kadar etanol dalam sampel. Universitas Sumatera Utara 33 3.3.5.7 Analisis Kadar Bioetanol dengan Metode Berat Jenis 1. Nilai densitas yang diperoleh sebelumnya di sesuaikan pada tabel [15]. 2. Kadar etanol dihitung dengan menginterpolasi data densitas dan kadar etanol pada tabel 3.1. Tabel 3.1 Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol [18] Kadar Larutan Etanol Berat Jenis Larutan Etanol Pada suhu 30 o C grml Kadar Larutan Etanol Berat Jenis Larutan Etanol Pada suhu 30 o C grml 0,99568 25 0,95607 1 0,99379 26 0,95442 2 0,99194 27 0,95272 3 0,99014 28 0,95098 4 0,98839 29 0,94922 5 0,98670 30 0,94741 6 0,98507 31 0,94557 7 0,98347 32 0,94370 8 0,98189 33 0,94180 9 0,98031 34 0,93986 10 0,97875 35 0,93790 11 0,97723 36 0,93591 12 0,97573 37 0,93390 13 0,97424 38 0,93186 14 0,97278 39 0,92979 15 0,97133 40 0,92770 16 0,96990 41 0,92558 17 0,96844 42 0,92344 18 0,96697 43 0,92128 19 0,96547 44 0,91910 20 0,96395 45 0,91692 21 0,96242 46 0,91472 22 0,96087 47 0,91250 23 0,95929 48 0,91028 24 0,95769 49 0,90805 Universitas Sumatera Utara 34 Tabel 3.2. Tabel Indeks Bias [13] No. Konsentrasi vv Indeks bias 1 1.34449 2 10 1.34645 3 20 1.34844 4 30 1.35105 5 40 1.35342 6 50 1.3562 7 60 1.35924 8 70 1,36189 9 80 1,36432 10 90 1,36621 11 99,98 1,36944 Sumber :Laboratorium Operasi Teknik Kimia 2013 Universitas Sumatera Utara 35

3.3.6 FLOWCHART PENELITIAN

1. Flowchart Pembuatan Tepung Biji nangka

Mulai Dicuci 10 kg biji nangka Dimemarkan dan di jemur dibawah sinar matahari Dipisahkan kulit ari dari biji nangka dengan cara di kupas Digiling dan diayak menjadi tepung Selesai Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Tepung Biji Nangka Universitas Sumatera Utara 36

2. Flowchart Persiapan Bahan Fermentasi

Mulai Dimasukkan ke dalam erlenmeyer Ditambahkan aquadest Sebanyak 250 ml Di panaskan dengan penangas air sambil diaduk selama 30 menit pada suhu 93-95 o C Didinginkan sampai pada suhu kamar Selesai Ditimbang tepung biji nangka sebanyak 100 gr Ditambahkan H 2 SO 4 5 dari jumlah volume aquadest sampai pH 2,3 Gambar 3.2 Flowchart Persiapan Bahan Fermentasi Universitas Sumatera Utara 37

3. Flowchart Proses Fermentasi

Mulai Ditambahkan ragi saccaromycess cereviceae 3 dari berat bahan Campuran diaduk rata lalu ditutup set alat fermentasi Disimpan pada suhu kamar selama perlakuan 2, 3 dan 4 hari Diulangi untuk perlakuan massa ragi 6 dan 9 Selesai Cek pH dengan pH meter sampai pada 4,5 Tambahkan aquadest sebanyak 110 ml dan disaring hingga tidak ada ampas dalam larutan hasil hidrolisis Gambar 3.3 Flowchart Proses Fermentasi Universitas Sumatera Utara 38

4. Flowchart Proses Destilasi

Mulai Cairan hasil fermentasi dimasukkan ke dalam labu destilasi Dipanaskan hingga mencapai suhu 78-80 o C Destilat ditampung Selesai Dihitung volume bioetanol yang dihasilkan Dilakukan analisa Densitas, indeks bias, Spesifik Grafity, Api Gravity G dan Uji Kualitatif Gambar 3.4 Flowchart Proses Destilasi Universitas Sumatera Utara 39 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1UJI KUALITATIF Analisa kualitatif merupakan suatu pemeriksaan atau proses kimia yang menguji adanya ion atau unsur-unsur dalam suatu senyawa, senyawa organik merupakan golongan besar senyawa kimia yang molekulnya mengandung karbon kecuali karbida, karbonat, dan oksida karbon [27].

A. Uji Identifikasi Kualitatif dengan K

2 Cr 2 O 7 dan H 2 SO 4 a b c Gambar A: a Campuran K 2 Cr 2 O 7 dan H 2 SO 4 yang bewarna orange. a Warna menjadi coklat setelah ditambahkan 1 ml sampel bioetanol. b Campuran menjadi warna hijau pekat setelah 1 menit Reaksi : 3C 2 H 5 OH + 2K 2 Cr 2 O 7 + 8H 2 SO 4 3CH 3 COOH+2Cr 2 SO 4 3 +11H 2 O+ 2K 2 SO 4 Jingga Hijau [27] Universitas Sumatera Utara 40 B. Uji Identifikasi Kualitatif dengan KMnO 4 a b c Gambar B : a Campuran KMnO 4 dengan Aquadest dan H 2 SO 4 yang bewarna ungu muda. b Warna menjadi ungu tua setelah ditambahkan 1 ml sampel bioetanol. c Campuran menjadi warna coklat mendekati hitam. Reaksi: C 2 H 5 OH + KMnO 4 CH3COOH + MnO 2 Ungu Coklat [27] teroksidasi Tereduksi Universitas Sumatera Utara 41

4.2 PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN BIOETANOL

Penelitian ini menggunakan ragi Saccharomyces Cerevisiae dengan variasi 3, 6, 9.Fermentasi merupakan tahap paling kritis dalam produksi etanol, yang sangat dipengaruhi oleh media, suhu, nutrisi, pH, dan waktu fermentasi. Waktu fermentasi, jika terlalu cepat maka ragi masih dalam massa pertumbuhan sehingga jumlah alkohol yang dihasilkan relatif sedikit dan jika terlalu lama ragi tidak dapat tumbuh sehingga alkohol yang dihasilkan tidak maksimal [24]. Pada gambar 4.2 memperlihatkan pengaruh konsentrasi ragi fermentasi terhadap jumlah bioetanol murni dari biji nangka. Gambar 4.2 Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Jumlah Bioetanol Gambar 4.2menunjukkan bahwa volume bioetanol yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar 3,75 ml – 10,9 ml. Seiring bertambahnya konsentrasi ragi pada proses fermentasi maka volume bioetanol semakin besar. Diperoleh volume bioetanol yang tertinggi yaitu 10,9 ml pada waktu 3 hari dengan konsentrasi ragi 9 sedangkan untuk penambahan ragi 6 dan 3 mengalami penurunan yaitu 8,6 dan 6,2.Volume bioetanol yang diperoleh dari variasi konsentrasi ragi 2 4 6 8 10 12 2 3 4 V ol u m e B ioe tan ol m l Waktu hari konsentrasi 3 konsentrasi 6 konsentrasi 9 Universitas Sumatera Utara 42 fermentasi pada hari ke 2 meningkat dihari ke 3 kemudian menurun pada variasi lama fermentasi hari ke 4. Pada saat penambahan 9 ragi pada hari ke 2 sampel mengalami pada fase lag yang merupakan penyesuaian mikroba sejak mikroorganisme mengalami kondisi pertumbuhan dalam lingkungan yang baru. Pada fase ini terjadi pertumbuhan mikroba yang lambat karena sel mempersiapkan diri melakukan pembelahan dan mengalami masa adaptasi dengan lingkungan.Pada hari ke 3 mikroba mengalami pertumbuhan yang sangat cepat sehingga terjadi pemecahan gula secara besar-besaran guna untuk memenuhi kebutuhan perrtumbuhan saccharomyces cerevisiae..Enzim invertase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisiaeakan mengubah glukosa menjadi alkohol. Semakin besar konsentrasi ragi dan semakin lama proses fermentasi, maka semakin banyak glukosa yang dirombak menjadi alkohol.Pada hari ke 3 mikroba mengalami fase statis yaitu laju pertumbuhan seimbang dengan laju kematian dan tidak dapat berubah lagi.Pada hari ke 4bakteri Saccaromyces Cereviceae mengalami fase pertumbuhan diperlambat atau mengalami fase kematian sehingga aktivitas bakteri untuk mengubah glukosa semakin menurun [25].Hal ini disebabkan karena jumlah Saccharomyces cereviseae yang ada lebih banyak dibanding nutrisi yang tersedia, sehingga Saccharomyces cereviseae lebih banyak menggunakan glukosa tersebut untuk bertahan hidup daripada merombaknya manjadi alkohol. Semakin banyak mikroba yang terdapat di dalamnya, maka semakin besar pula kebutuhannya akan nutrisi, sehingga glukosa yang diuraikan menjadi alkohol akan berkurang, karena sudah dikonsumsi sebagai nutrisi sebelum dirubah menjadi produk etanol [24].

4.3 PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP DENSITAS BIOETANOL