Penentuan Konsentrasi Bahan Baku Ubi Kayu dan Asam Sulfat H

tahapan ini digunakan sebagai bahan baku pada penelitian tahap berikutnya dengan proses detoksifikasi. 3.3.3 Penentuan Konsentrasi Arang Aktif dan Lama Waktu Kontak pada Proses Detoksifikasi Arang Aktif Pada penelitian ini, sistem detoksifikasi dilakukan dalam 2 tahapan yaitu metode overliming dan arang aktif modifikasi metode Converti et al. 1999. Pada tahap overliming, hidrolisat asam yang dihasilkan dari proses hidrolisis dengan konsentrasi ubi kayu dan asam sulfat H 2 SO 4 terbaik ditambahkan larutan kapur tohor CaOH 2 untuk menaikkan pH menjadi pH 10. Konsentrasi larutan CaOH 2 yang digunakan sebesar 16,77 Jenkins 1966. Larutan ini didapat dari hasil penambahan kapur tohor CaO dengan air H 2 O, dengan perbadingan 1 : 5. Setelah ditambahkan CaOH 2 , kemudian hidrolisat diaduk selama 30 menit dan dilakukan penyaringan untuk menghilangkan kandungan kapur dan senyawa lain yang mengendap. Selanjutnya asam sulfat H 2 SO 4 ditambahkan pada hidrolisat untuk menurunkan pH hidrolisat hingga mencapai pH 5,5 – 6. Asam sulfat H 2 SO 4 yang digunakan untuk menurunkan pH hidrolisat memiliki konsentrasi 0,4 M. Karena pada metode overliming kandungan HMF dan furfural di dalam hidrolisat masih cukup tinggi. Maka diperlukan metode lanjutan untuk mengurangi kandungan HMF dan furfural yaitu adsorpsi arang aktif. Setelah metode overliming dilanjutkan tahap ke-2 yaitu penambahan arang aktif dengan konsentrasi 1, 2,5, 5 dan 10 pada hidrolisat dan lama waktu kontak arang aktif dengan hidrolisat selama 30, 45 dan 60 menit pada suhu 40 o C dan dengan pengaduk 150 rpm sehingga diharapkan dapat menyerap dengan baik kandungan toksik yang dihasilkan pada proses hidrolisis asam dan etanol yang dihasilkan pada proses fermentasi menjadi lebih baik dibandingkan dengan tanpa menggunakan arang aktif. Arang aktif yang digunakan memiliki ukuran pori pada permukaan luar 0,54 – 1,08 µm. Parameter yang diamati selama proses detoksifikasi meliputi konsentrasi HMF, furfural, total gula, gula pereduksi dan total asam. Prosedur analisa dapat dilihat pada Lampiran 1. Diagram alir proses detoksifikasi hidrolisat asam disajikan pada Gambar 6. Hidrolisat Asam Hasil dari tahap 1 Hidrolisat pH10 Hidrolisat pH 5,5 Detoksifikasi Overliming Detoksifikasi Arang Aktif Hidrolisat Penyaringan Hidrolisat Larutan H 2 SO 4 Larutan CaOH 2 Gambar 6. Proses detoksifikasi hidrolisat asam modifikasi metode Converti et al . 1999 Rancangan percobaan yang digunakan adalah Rancangan Acak Lengkap RAL faktorial yang terdiri dari dua faktor yaitu konsentrasi arang aktif A dan waktu kontak M dengan dua ulangan. Faktor 1. A = Konsentrasi arang aktif A1 = 1 A2 = 2,5 A3 = 5 A4 = 10 Faktor 2. M = Waktu Kontak M1 = 30 menit M2 = 45 menit M3 = 60 menit Data hasil penelitian akan dianalisis sidik ragam dengan model matematis sebagai berikut : Y ijk = µ + A i + M j + AM ij + ε ijk Keterangan: Y ijk : Nilai pengamatan pada faktor konsentrasi arang aktif taraf ke-i, faktor waktu kontak taraf ke-j dan ulangan ke-k µ : Nilai rata-rata umum A i : Pengaruh konsentrasi arang aktif taraf ke-i M j : Pengaruh lama waktu kontak taraf ke-j AM ij : Pengaruh interaksi konsentrasi arang aktif taraf ke-i dan waktu kontak taraf ke-j ε ijk : Galat percobaan pada faktor konsentrasi arang aktif taraf ke-i, pada faktor waktu kontak taraf ke-j dan ulangan ke-k i : Konsentrasi arang aktif i = 1, 2,5, 5 dan 10 j : Lama waktu kontak j = 30, 45 dan 60 menit Parameter yang diamati meliputi kadar total gula, gula pereduksi HMF, furfural, dan total asam. Uji lanjut dengan Newman-keuls dilakukan untuk menentukan pengaruh perlakuan terhadap parameter.

3.3.4 Penentuan Laju Adsorpsi Arang Aktif

Setelah didapat konsentrasi arang aktif yang terbaik dari hasil proses detoksifikasi dengan berbagai konsentrasi dilakukan pengukuran laju adsorpsi arang aktif terhadap kandungan total gula, gula pereduksi, HMF dan furfural di dalam hidrolisat. Proses ini dilakukan untuk mengetahui pada menit ke berapa, arang aktif yang ada di dalam hidrolisat telah mencapai waktu terbaik dalam proses penjerapan senyawa inhibitor HMF dan furfural. Pada tahapan ini, konsentrasi bahan baku ubi kayu dan H 2 SO 4 terbaik dilakukan proses hidrolisis, kemudian didetoksifikasi dengan overliming terlebih dahulu sebelum ditambahkan konsentrasi arang aktif terbaik. Pada detoksifikasi arang aktif dilakukan proses pengadukan 150 rpm dengan suhu 40 o C. Tahap penarikan sampel dilakukan secara terus menerus pada hidrolisat yang diberi arang aktif. Pengambilan sampel dilakukan sebanyak 14 kali yaitu pada waktu menit ke 1, 3, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 dan 60. Parameter yang diamati meliputi kadar HMF, furfural, total gula, dan gula pereduksi. Penentuan konstanta laju adsorpsi dilakukan dengan menentukan konstanta kesetimbangan adsorpsi. Penentuan kondisi kesetimbangan adsorpsi dilakukan dengan memplotkan HMF dan furfural di dalam hidrolisat c dengan lama adsorpsi t Kirk dan Othmer 1964. Hubungan antara konsentrasi penjerapan HMF dan furfural dalam adsorben q dengan konsentrasi penyerapan HMF dan furfural di dalam hidrolisat c dengan menggunakan model isoterm adsorpsi. Perhitungan nilai q dapat dilihat pada persamaan : Kirk dan Othmer 1964 q = co − ct x V m …………………………………………………………….1 Keterangan : q = konsentrasi penjerapan HMF dan furfural di dalam adsorben gg co = konsentrasi awal HMF dan furfural di dalam hidrolisat gl ct = konsentrasi HMF dan furfural di dalam hidrolisat dalam lama waktu adsorpsi tertentu gl V = volume hidrolisat l m = massa adsorben g Nilai konstanta laju adsorpsi k dapat ditentukan dengan cara memplotkan nilai konsentrasi penjerapan HMF dan furfural di dalam adsorben q dengan nilai konsentrasi HMF dan furfural di dalam hidrolisat c pada persamaan Langmuir dan Freundlich. Plot dari 1q dan 1c menghasilkan bentuk linear dari model Langmuir. Persamaan linear tersebut dapat dilihat pada persamaan 1 : 1 q = k qmaks 1 c + 1 qmaks ………………………………………………….…. 2 Kemiringan dari hasil regresi linear persamaan 2 menghasilkan nilai kq maks dimana k merupakan konstanta laju adsorpsi dan intersepnya menunjukan nilai 1q maks. Sedangkan Plot dari log q dan log c menghasilkan bentuk linear dari model Freundlich. Persamaan linear tersebut dapat dilihat pada persamaan 3 : log q = log k + n log c ……………………………………………….…. 3 Kemiringan atau slope dari hasil regresi linear persamaan 3 menghasilkan nilai n dan intersepnya menunjukan nilai konstanta laju adsorpsi k Kirk dan Othmer 1964.