Tahap Fermentasi PROSES PEMBUATAN BIOETANOL
sederhana. Disebut sederhana karena hanya melibatkan satu fase pertumbuhan dan produksi, pada fase tersebut glukosa diubah secara simultan menjadi biomassa,
etanol dan CO
2
[31]. Selanjutnya ragi akan menghasilkan etanol sampai kandungan etanol dalam tangki mencapai 8-12 biasa disebut cairan beer, dan
kemudian ragi tersebut akan menjadi tidak aktif, karena kelebihan etanol akan berakibat racun bagi ragi. Tahap ini menghasilkan gas CO
2
sebagai produk samping dan sludge sebagai limbahnya [11].
Berikut adalah reaksi pembentukan etanol menjadi glukosa: C
6
H
12
O
6
2C
2
H
5
OH + 2CO
2
Glukosa Etanol Karbondioksida Gambar 2.3 Reaksi Pembentukan Bioetanol [31]
Fermentasi dipengaruhi oleh berbagai faktor, termasuk suhu, pH, sifat dan komposisi medium, O
2
terlarut, CO
2
terlarut, sistem operasional misalnya batch, fed batch, kontinu, pencampuran, dan kecepatan dalam fermentor. Variasi
faktor-faktor ini dapat mempengaruhi: tingkat fermentasi, spektrum produk dan hasil, sifat organoleptik produk penampilan, rasa, bau dan tekstur, kualitas gizi,
dan sifat fisika-kimia [32].
Tahapan dalam proses fermentasi dapat dibagi menjadi [33]: 1. Pengolahan hulu yang melibatkan persiapan medium cair, pemisahan partikulat
dan bahan kimia hambat dari media, sterilisasi, pemurnian udara. 2. Fermentasi yang melibatkan konversi substrat untuk produk yang diinginkan
dengan bantuan agen biologis seperti mikroorganisme. 3. Pengolahan hilir yang melibatkan pemisahan sel dari kaldu fermentasi,
pemurnian dan konsentrasi produk yang diinginkan dan pembuangan limbah atau daur ulang.
Pengendalian Kondisi Fermentasi
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses fermentasi adalah :
1 Suhu
Khamir akan tumbuh pada suhu 30 sampai 35
o
C. Adapun proses fermentasi yang optimum terjadi pada suhu tinggi yaitu antara 30-38
o
C. Selama proses fermentasi, akan dihasilkan ATP yang menghasilkan panas, sehingga terjadi
kenaikan suhu. Kenaikan suhu selama fermentasi tersebut akan menurunkan ketahanan khamir terhadap alkohol yang dihasilkan, sehingga mempercepat
pembentukan asam asetat yang bersifat racun. Suhu yang terlalu tinggi akan menyebabkan rendahnya etanol yang diperoleh, yang berhubungan dengan kinerja
khamir. Sebaliknya, suhu yang terlalu rendah akan menyebabkan proses fermentasi berjalan lambat dan tidak ekonomis. Oleh karena itu, suhu harus
dipertahankan pada titik optimum sehingga aktivitas metabolik sel dan pertumbuhan berjalan secara optimum [12]. Seperti penelitian yang dilakukan
Torija et all, temperatur tidak hanya mempengaruhi kinetika fermentasi laju dan lama fermentasi, tetapi juga metabolisme dari khamir ragi itu sendiri.
Pertumbuhan khamir pada suhu 25-30
o
C merupakan pertumbuhan khamir yang terbaik tetapi setelah meningkatnya suhu terjadi penurunan pertumbuhan khamir
tersebut. Ini membuktikan bahwa suhu sangat mempengaruhi proses fermentasi sehingga suhu harus diperhatikan [34].
2 pH
pH media berguna untuk mengatur aktifitas fermentasi dan pertumbuhan mikroba di dalamnya. Selain itu pH juga berfungsi untuk menghentikan kegiatan
fermentasi bila dianggap telah cukup. Pada pH di bawah 3,0 proses fermentasi akan berkurang kecepatannya dan pH optimum untuk fermentasi dalah 4,5 – 5,0.
Pengaturan keasaman dapat dibantu dengan penambahan larutan bufer sehingga fluktuasi keasaman tidak terlalu besar [31].
3 Oksigen
Ketersediaan oksigen berpengaruh besar dalam fermentasi karena oksigen tersebut dapat menjadi penentu tipe aktivitas mikroba. Mikroba yang digunakan
dalam fermentasi adalah jenis mikroba fermentasi kuat dan mempunyai aktifitas
respirasi yang rendah. Ketersediaan oksigen dapat dikurangi dengan sistem isolasi udara. Selain dengan mengisolasi udara, dapat pula diberikan sejumlah kapang
yang dapat digunakan untuk menutup permukaan sehingga mengambil sebagian besar oksigen yang tersedia. Untuk menjaga kondisi aerasi selama fermentasi
maka medium fermentasi dapat ditutup dengan kapas, busa, atau bahan lain yang tidak menghambat aliran udara [31].
4 Unsur Hara
Umumnya khamir membutuhkan unsur C, H, O, N, P, K, Mg dan Ca dalam jumlah yang cukup besar sedangkan unsur Fe dan Cu dibutuhkan dalam jumlah
yang kecil. Kebutuhan akan unsur nitrogen dapat diperoleh dari garam-garam ammonium, asam amino, pepton dan peptida. Bentuk ammonium merupakan
bentuk yang paling mudah dipergunakan oleh khamir [31].
5 Media Fermentasi
Proses fermentasi adalah pembentukan etanol dan karbon dioksida dari glukosa dengan bantuan khamir. Jika konsentrasi gula dalam substrat terlalu tinggi
maka etanol yang terbentuk akan menghambat aktivitas khamir, sehingga waktu fermentasi menjadi lebih lama dan efisiensi menjadi lebih rendah, karena tidak
semua gula dikonversi menjadi etanol. Konsentrasi gula yang terlalu rendah menjadikan proses tidak ekonomis, karena penggunaan fermentor tidak efisien
[31].
6 Pengadukan
Pengadukan berfungsi untuk meratakan kontak sel dan substrat, menjaga agar mikroorganisme tidak mengendap di bawah dan meratakan temperatur di seluruh
bagian bioreaktor. Oleh karena itu pemilihan jenis pengaduk dan kecepatan pengaduk yang tepat diharapkan dapat menunjang fungsi pengadukan sehingga
dapat meningkatkan hasil fermentasi [35].