Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Waktu Fermentasi Pada Pembuatan Bioetanol Dari Biji Cempedak

BAB I
PENDAHULUAN
1.1. LATAR BELAKANG
Kebutuhan Bahan Bakar Minyak (BBM) sebagai sumber energi setiap
harinya semakin meningkat, sedangkan cadangan energi minyak bumi (fosil)
semakin menipis. Menurut majalah kompas diperkirakan konsumsi bahan bakar
minyak dunia pada tahun 2025-2030 sekitar 190 juta barrel per hari, atau dua kali
lipat dari konsumsi BBM saat ini. Indonesia merupakan salah satu negara yang
sedang menghadapi persoalan energi yang serius akibat ketergantungan yang sangat
besar terhadap energi fosil. Padahal minyak bumi merupakan bahan bakar yang
tidak dapat diperbaharui (non-renewable). Oleh karena itu, untuk memenuhi
kebutuhan bahan bakar maka perlu dikembangkan bahan bakar alternatif yang
sifatnya dapat diperbaharui dan ramah lingkungan (renewable) [1].
Sumber energi terbarukan mendapat perhatian tidak hanya untuk melindungi
lingkungan tetapi juga untuk memasok kebutuhan energi dengan mengurangi
ketergantungan pada minyak asing . Dalam beberapa tahun terakhir , sumber bio energi memiliki menjadi lebih penting sebagai alternatif dan ekonomis sumber .
Etanol merupakan salah satu sumber bio – energi dengan efisiensi tinggi dan
dampak lingkungan yang rendah . Di seluruh dunia produksi etanol adalah sekitar
51.000 juta liter . BBM mencakup 73 % dari etanol yang dihasilkan , sementara
minuman dan etanol industri merupakan 17 dan 10 %. sebagai penambah bahan
bakar , etanol memiliki beberapa keuntungan . Woodson dan Jablonowskiy

melaporkan bahwa " sebagai aditif ( etanol ) , berfungsi sebagai extender Volume
bahan bakar , sebuah oksigenat dan peningkat oktan” [20].
Sejak beberapa tahun 2014 terakhir Indonesia mengalami penurunan
produksi minyak nasional yang disebabkan menurunnya secara alamiah cadangan
minyak serta pertambahan jumlah penduduk, meningkatnya penggunaan dalam
rumah tangga, transportasi serta aktivitas industri [2]. Untuk mengatasi keadaan
tersebut diperlukan adanya bahan bakar alternatif yang dapat diperbaharui serta
ramah lingkungan (renewable) [3]. Ada beberapa jenis energi alternatif yang

i
Universitas Sumatera Utara

sedang diteliti dan dikembangkan di dunia saat ini seperti biodiesel, bioetanol dan
biogas.
Salah satu alternatif yang potensial untuk dikembangkan adalah penggunaan
bioetanol. Bioetanol adalah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan
(biomassa) dengan cara fermentasi. Etanol sintesis, sering etil alkohol, terbuat dari
etilen, salah satu derivate minyak bumi atau batu bara. Bahan ini diperoleh dari
proses sintesa kimia yang disebut hidrasi, sedangkan bioetanol direkayasa dari
biomassa (tanaman) melalui proses biologi (fermentasi). Bahan baku bioetanol

sebagai berikut [4]:
a. Bahan berpati (amilum), berupa singkong atau ubi kayu, ubi jalar,
tepung sagu, biji jagung dan biji durian.
b. Bahan bergula, berupa molasses (tetesan tebu), nira tebu, nira kelapa,
nira batang sorgum manis.
c. Bahan berselulosa, berupa limbah logging, limbah pertanian seperti
jerami padi, ampas tebu, tongkol jagung, onggok, batang pisang, serbuk
gergaji.

Pati atau amilum yang berbentuk polisakarida dapat dihidrolisis menjadi
glukosa melalui pemanasan, menggunakan katalis dan pemanfaatan enzim.
Glukosa selanjutnya difermentasi menghasilkan etanol. Fermentasi etanol
merupakan aktivitas penguraian gula (karbohidrat) menjadi senyawa etanol dengan
mengeluarkan gas CO2 , fermentasi ini dilakukan dalam kondisi anaerob atau tanpa
adanya

oksigen.

Umumnya,

produksi

bioetanol

menggunakan

mikroba

saccharomyces cerevisiae. Mikroba jenis ini dapat digunakan untuk konversi gula
menjadi etanol dengan kemampuan konversi yang baik [5], tahan terhadap etanol
kadar tinggi, tahan terhadap pH rendah dan tahan terhadap temperatur tinggi [6].
Studi pada fermentasi langsung dari pati singkong menggunakan pemula
kering ragi tapai dan kokultur dengan saccharomyces cerevisiae, menunjukkan
bahwa glukosa yang dihasilkan sebanding dengan pati Konsentrasi. Para peneliti
juga melaporkan bahwa hasil untuk kokultur adalah 48 % lebih tinggi untuk
monokultur ragi [21]

i
Universitas Sumatera Utara

Salah satu sumber hayati yang memiliki potensi besar sebagai bahan baku
bioetanol adalah biji cempedak (Arthosarpus champeden).

Cempedak adalah

tanaman buah-buahan dari family Moraceace. Buah cempedak hampir sama dengan
nangka tetapi ada perbedaan. Buah cempedak memiliki nama latin Arthosarpus
champeden sedangkan nangka Artocarpus Heterophyllus,Lmk. Selama ini,
umumnya biji menjadi limbah yang hanya sebagian kecil dimanfaatkan sebagai
pakan ternak, malahan sebagian besar dibuang begitu saja ataupun menjadi limbah.
Padahal jika diolah lebih lanjut biji cempedak, dapat bermanfaat lebih sebagai
bahan baku olahan lainnya yang tentunya akan memberikan nilai tambah [7].
Biji cempedak ternyata tidak selalu harus dianggap limbah dan dibuang
begitu saja. Selama ini biji cempedak dimanfaatkan hanya dengan merebus dan
memakannya. Kandungan karbohidrat biji cempedak, memang lebih rendah
dibanding beras. Kandungan karbohidrat 100 gr beras sebesar 78,9 gr. Jika
dibandingkan, maka dua kg cempedak sebanding dengan satu kg beras, meski
begitu biji cempedak dapat dimanfaatkan sebagai alternatif bahan pangan yang
cukup bergizi karena masih adanya kandungan zat lain yang lebih tinggi dibanding
makanan penghasil karbohidrat lainnya seperti protein. Jika dibandingkan dengan

berbagai jenis tanaman yang umum dipakai sebagai penghasil karbohidrat seperti
beras giling, jagung rebus, dan singkong maka biji cempedak termasuk memiliki
kadar zat gizi yang relatif potensial.
Proses fermentasi dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya temperatur,
pH fermentasi, lama fermentasi (waktu), kuantitas ragi Saccharomyces cerevisiae
yang digunakan. Menurut Fifi Nurflana dkk [2]. persentase ragi Saccharomyces
cerevisiae yang ditambahkan pada proses fermentasi tanpa ragi dan fermentasi
dengan menggunakan ragi sangat mempengaruhi kualitas dan kuantitas bioetanol
yang dihasilkan. Oleh sebab itu, diperlukan penelitian lebih lanjut dalam
menentukan jumlah optimal ragi Saccharomyces cerevisiae yang ditambahkan saat
melakukan fermentasi.
Hal inilah yang mendorong penulis untuk membuat bietanol dari biji
cempedak (Artocarpus champeden). Biji cempedak merupakan sumber karbohidrat

(36,7 g/100g), yang jumlahnya 3 kali lipat dibanding gandum. Protein biji
cempedak (4,2 g/100g) hampir melebihi setengah dari kandungan gandum, dengan

i
Universitas Sumatera Utara

energi (1,65 kkal/100g), sehingga dapat dimanfaatkan sebagai bahan bahan bakar
yang cukup potensial. Penelitian-penelitian sebelumnya terkait pembuatan
bioetanol diperlihatkan pada Tabel 1.1 berikut.

Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Sebelumnya Terkait Pembuatan Bioetanol
No

Nama Peneliti

Judul
Metode dan Hasil Penelitian
Penelitian

1.

Fifi Nuerfiana,

Pembuatan

Bahan baku: Biji durian

Mukaromah,

Bioethanol

Prosedur: Pembuatan cake biji durian, 2 metode

Vicki Jeannisa,

Dari Biji

yaitu fermentasi tanpa ragi dan fermentasi dengan

dan Sugili Putra

Durian

variasi massa dan waktu.

(2009) [2]

Sebagai

Hasil:

Sumber

- Fermentasi telah berlangsung selama 75 jam.

Energi

- Massa tepung biji durian agar tercapai hasil

Alternatif

ethanol yang maksimum adalah 125 gram.
- Perbandingan massa ragi Saccharomyces
cerevisiae merk “DK” dan massa tepung biji
durian kering adalah 0,04.

2.

Minarni Neni,

Pembuatan

Bahan Baku: Tepung Biji Durian

Bambang

Bioetyanol

Prosedur: Sampel biji durian ditimbang sebanyak

Ismuyanto,

dengan

2,5 gram dipanaskan dengan aquades selama 3

Sutrino (2013)

bantuan

jam, ditambahkan variabel HCl.

[6]

Saccharomyc

Hasil:

es Cerevisiae

- Pembiakan ragi diperoleh 5,8 gram sel basah dari

Dari Glukosa

600ml media cair yang digunakan.

Hasil
Hidrolisis
Biji
Durian(Durio
Zhibetinius

i
Universitas Sumatera Utara

3

Jhonprimen H.S, Pengaruh

Bahan baku: Biji Durian

Andreas Turnip,

Massa Ragi,

Prosedur: Pretreatment beberapa jenis, fermentasi

M, dan Hatta

jenis Ragi,

dengan ragi (tempe dan roti).

Dahlan (2012)

dan Lama

Hasil: Massa ragi, jenis ragi, dan lama fermentasi

[4]

Fermentasi

mempengaruhi kadar etanol. Kadar etanol

pada

tertinggi adalah pada metode hidrolisis dengan 3

Bioetanol

hari fermentasi, berat ragi 10 gr, dan jenis ragi

dari Biji

tape.

Durian

4.

Rudy Sutanto,

Analisa

Bahan Baku: Nanas

Harisman Jaya,

Pengaruh

Prosedur: Lama fermentasi 5,7, dan 9 hari dengan

dan

Lama

temperatur distilasi adalah 60, 75, dan 80 0C.

Arif Mulyanto

Fermentasi

Massa sampel 1750 gr ditambahkan ragi (bubuk)

(2013) [5]

dan

sebanyak

Temperatur

75 gr atau sebanyak 4,3 % massa sampel tersebut.

Distilasi

Hasil:

terhadap Sifat

- Kadar alkohol meningkat dengan

Fisik

bertambahnya lama fermentasi dan berbanding

(Spesific

terbalik terhadap temperatur distilasi. Kadar

Gravity dan

alkohol tertinggi diperoleh sebesar 76,03 %

Nilai Kalor)

sedangkan yang terendah adalah 65,01 %.
- Specivic gravity menurun dengan bertambah

Bioetanol
Berbahan

lamanya fermentasi dan menurunnya

Baku Nanas

temperatur distilasi. Specific gravitynya

(Ananas

0,84448-0,87098

Comosus)

- Nilai kalor meningkat seiring dengan
bertambah lamanya fermentasi dan
menurunnya temperatur distilasi. Nilai
kalornya 13458,48 - 29679,47 J/gr .

i
Universitas Sumatera Utara

5.

Hanum Farida,

Pengaruh

Bahan Baku : Biji Durian

Nurhasmawaty

Massa Ragi

Prosedur: variasi massa ragi 3%,6%,9%, pH

pohan, Mulia

Dan Waktu

fermentasi 4,5 dan waktu fermentasi 0;24;48;72;

Rambe, Ratih

Fermentasi

dan 96 jam.

Primadony, Mei

Terhadap

Hasil :

Ulyna (2013)

Bioetanol

Hasil kadar bioetanol yang tertingggi sebesar

[15]

Dari Biji

18,9988% pada massa ragi 6% dan waktu

Durian

fermentasi 48 jam.
Bahan Baku: Biji Durian

6.

Djaeni

Kelayakan

Prosedur: Uji komposisi nutrisi, uji kandungan

Moh,

Biji Durian

toksik (Asam Lemak, HCN)

A.Prasety

Sebagai

Hasil: Proses hidrolisa menggunakan enzim

aningrum

Bahan

amylase menghasilkan knversi pati menjadi

(2010)

Pangan

glukosa 16-17%.

[16]

Alternatif :
Aspek Nutrisi
Dan Tekno
Ekonomi

1.2.

PERUMUSAN MASALAH
Perumusan masalah pada penelitian ini adalah:

1) Apakah ragi tape dapat digunakan secara langsung tanpa mengisolasi
Saccharomyces cereviceae terlebih dahulu dalam pembuatan bioetanol dari
fermentasi glukosa hasil hidrolisis tepung biji durian dengan HCl
2) Bagaimana pengaruh konsentrasi ragi dan lama waktu fermentasi terhadap
kadar bioetanol yang dihasilkan.

i
Universitas Sumatera Utara

1.3. TUJUAN PENELITIAN
Tujuan penelitian adalah:
a. Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi ragi saccharomyces cerevisiae dan
waktu fermentasi terhadap kadar bioetanol yang diperoleh.
b. Untuk memanfaatkan limbah cempedak (Arthosarpus champeden) untuk
pembuatan bioetanol sebagai energi alternatif dan menjadi suatu produk
yang bernilai ekonomi.

1.4. MANFAAT PENELITIAN
Adapun hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi
khususnya kepada masyarakat tentang bagaimana kualitas bioetanol yang
dihasilkan dari proses fermentasi biji cempedak sebagai bahan bakar alternatif dan
juga dapat menjadi salah satu solusi dalam penanganan limbah biji cempedak yang
selama ini hanya dibuang begitu saja khususnya di wilayah Sumatera Utara agar
lebih bernilai guna.

1.5

RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika, Pendidikan Teknologi

Industri, Medan, Sumatera Utara dan di Fakultas MIPA Universitas Sumatera.
Bahan-bahan yang digunakan antara lain biji cempedak, tepung biji cempedak,
asam sulfat (H2SO 4) dan ragi (Saccharomyces Cereviceae). Peralatan yang
digunakan adalah rangkaian alat fermentasi dan destilasi.

Variabel-variabel yang diamati dalam penelitian ini meliputi :
1. Variabel tetap
 Temperatur fermentasi 28-320C
 pH yang digunakan adalah pH optimum ragi yaitu 4-5
 massa tepung biji cempedak untuk tiap sampel 100 gr
 Konsentrasi H2SO4 5% dari volume aquadest
2. Variabel berubah
 Konsentrasi ragi (3; 6; 9)%
 Lama fermentasi (2; 3; 4) hari

i
Universitas Sumatera Utara

3. Parameter uji yang dilakukan adalah
 Kadar alkohol setelah proses distilasi
 Jumlah bioetanol
 Densitas
 Nilai kalor bioetanol
 Spesifik Gravity
 Indeks Bias
 API Gravity (G)
 Uji Kualitatif dengan K2CrO7 dan H2 SO4
 Uji Kualitatif dengan KMnO4
 Uji Bakar

i
Universitas Sumatera Utara