PENGARUH KONSENTRASI ASAM SULFAT DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP KADAR BIOETANOL YANG DIHASILKAN DARI BIJI ALPUKAT

  

PENGARUH KONSENTRASI ASAM SULFAT DAN

WAKTU FERMENTASI TERHADAP KADAR

BIOETANOL YANG DIHASILKAN DARI BIJI ALPUKAT

Roosdiana Muin*, Dwi Lestari, Tri Wulan Sari

• Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jln. Raya Palembang Prabumulih Km. 32 Inderalaya Ogan Ilir (OI) 30662

  

Abstrak

  Bioetanol cukup berpeluang untuk menjadi energi alternatif yang bersaing dalam mengatasi krisis energi yang terjadi sekarang ini. Selain memiliki kelebihan akan rendahnya emisi gas berbahaya, bioetanol juga dihasilkan dari bahan baku yang dapat diperbaharui dan tidak memiliki waktu regenerasi lama seperti halnya bahan bakar dari fosil. Salah satu biomassa yang dapat dijadikan bahan baku dalam pembuatan bioetanol adalah tepung biji alpukat karena memiliki kandungan pati dan glukosa yang cukup besar. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh konsentrasi asam sulfat pada proses hidrolisis serta waktu fermentasi terhadap kadar etanol yang dihasilkan dari tepung biji Alpukat sebagai bahan baku. Metode yang digunakan yaitu hidrolisis asam dengan variasi konsentrasi Asam Sulfat sebesar 3%, 4%,

  o

  5%, 6%, 7% pada temperatur hidrolisis 120

  C. Waktu fermentasi yang digunakan selama 72 jam, 120 jam dan 168 jam. Jenis ragi pada proses fermentasi berupa ragi roti (Saccharomyces cereviseae) dengan kadar 20% dari berat bahan baku. Berdasarkan hasil penelitian yang telah dilakukan, kadar etanol tertinggi yang

  o

  dihasilkan terdapat pada metode hidrolisis menggunakan konsentrasi 6%, temperatur 120 C dan waktu fermentasi selama 120 jam yaitu sebesar 15,100 %.

  

Kata Kunci : bioetanol, tepung biji alpukat, konsentrasi asam sulfat, temperatur hidrolisis, waktu

fermentasi.

  

Abstract

  Bioethanol has a chance to be a competitive alternative energy in dealing the energy crisis that happens nowadays. Beside having a lower harmful gas emissions, ethanol also produced from renewable raw materials and particularly advantageous since it is not dependent on a raw material of fossil origin which have longer regeneration time. One of biomass that can be used as raw material in the manufacture of bioethanol is the avocado seed powder which contains pretty much of starch and glucose. This research was aimed to assess the influence of concentration sulfuric acid and also duration of fermentation on the amount of ethanol produced from avocado seed flour as raw material. Method used in this experiment was acid hydrolysis with sulfuric acid concentration variation of 3%, 4%, 5%, 6%, 7% at hydrolysis

  o

  temperature 120

  C. Duration of fermentation was used for 72 hours, 120 hours and 168 hours. Type of yeast in fermentation process was baker’s yeast (Saccharomyces cereviseae) with levels of 20% from weight of raw material. Based on the research that has been done, the highest levels of ethanol are

  o

  produced on hydrolysis method using a concentration of 6% at temperature of 120 C with duration of fermentation for 120 hours is 15,100%.

  

Keywords : bioethanol, alpukat seed powder, sulfuric acid concentration, hydrolysis temperature,

fermentation period.

  6 ).

  Biji alpukat dapat diperoleh di daerah yang umumnya ditumbuhi banyak alpukat yang berpotensi adanya pembuangan biji alpukat karena dianggap sebagai limbah yang tidak bernilai. Biji alpukat juga sering kali ditemukan sebagai limbah dari penjualan jus buah dan industri makanan lainnya. Biji alpukat dapat dijadikan alternatif penelitian lebih lanjut agar memiliki nilai guna dan tidak dianggap sebelah mata lagi.

  12 O

  6 H

  Reaksi hidrolisis pada umumnya merupakan reaksi yang endoterm atau memerlukan kalor. Prinsip dari hidrolisis pati pada dasarnya yaitu pemutusan rantai polimer pati menjadi unit-unit dekstrosa (C

  Hidrolisis adalah reaksi kimia antara air dengan suatu zat lain yang menghasilkan satu zat baru atau lebih dan juga menyebabkan suatu larutan terdekomposisi dengan menggunakan air.

  Tabel 1. Komposisi kimia biji alpukat Komponen Jumlah (%) Kadar air 10,2 Kadar pati 80,1

  Peluang biji alpukat untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol cukup besar. Hal ini terlihat pada komposisi kimia biji alpukat yang dikutip dari Winarti dan Purnomo, 2006, ditunjukkan dalam tabel dibawah ini.

  Menurut Winarti dan Purnomo (2006), kandungan pati dalam biji alpukat bila ditinjau dari komposisi kimianya memiliki nilai yang cukup tinggi yaitu sebesar 80,1%. Pati merupakan polimer yang tersusun dari monomer-monomer glukosa yang merupakan substrat utama pada proses fermentasi untuk selanjutnya di destilasi hingga menghasilkan etanol.

  Indonesia memiliki iklim tropis yang menyebabkan banyaknya jenis buah-buahan dapat tumbuh dengan subur. Salah satunya adalah Alpukat dimana jenis buah ini hanya dapat tumbuh pada daerah dengan curah hujan bervariasi dan tidak dapat tumbuh di suhu yang dingin.

   PENDAHULUAN

  Alpukat

  dilakukan proses hidrolisis dan fermentasi. Produk dari tanaman Alpukat yang dimanfaatkan kebanyakan hanya pada daging buahnya saja sedangkan biji alpukat sering sekali dibuang begitu saja dan dianggap limbah rumah tangga. Padahal, dengan kandungan pati dan glukosa yang cukup besar memungkinkan biji alpukat untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Hal inilah yang mendorong peneliti untuk membuat bioetanol dari biji alpukat dengan menganalisa pengaruh variabel penelitian seperti konsentrasi asam sebagai katalisator pada proses hidrolisis dan kadar bioetanol yang dihasilkan.

  pulp dan kertas harus melalui tahap pretreatment terlebih dahulu sebelum

  Bahan baku berupa pati seperti jagung, kentang, singkong maupun limbah buah- buahan lainnya harus dihidrolisis terlebih dahulu sebelum dilakukan proses fermentasi lebih lanjut untuk mengkonversikannya menjadi bioetanol. Bahan baku berupa selulosa seperti kayu, limbah pertanian, limbah pabrik

  Bahan baku untuk pembuatan bioetanol ini dapat diklasifikasikan menjadi tiga kelompok yaitu gula, pati dan selulosa. Bahan baku yang mengandung gula seperti gula tebu, gula bit, molase dan buah-buahan yang banyak mengandung glukosa dapat secara langsung dikonversikan menjadi bioetanol melalui proses fermentasi.

  Daniel de idral (2012), mengatakan bahwa etanol adalah salah satu bahan bakar alternatif yang dapat diperbaharui, ramah lingkungan serta menghasilkan gas emisi karbon yang rendah dibandingkan dengan bensin atau sejenisnya sampai 85 % lebih rendah.

  Bioetanol adalah senyawa biokimia yang dihasilkan melalui proses fermentasi dari berbagai sumber karbohidrat dengan menggunakan bantuan mikroorganisme sebagai agent biologinya.

  Ketergantungan manusia akan energi yang biasanya diperoleh dari sumber daya alam guna memenuhi kebutuhan hidup semakin meningkat seiring berjalannya waktu. Akan tetapi hal ini bertolak belakang dengan jumlah ketersediaannya terutama untuk sumber daya alam yang tidak dapat diperbarui seperti penggunaan bahan bakar fosil. Kebijakan Energi Nasional yang diatur dalam Peraturan Presiden No. 5 Tahun 2006 merupakan bukti bahwa pemerintah serius dalam mengembangkan energi alternatif dimana dalam peraturan tersebut menegaskan tentang pemanfaatan BBN (biofuel) ditargetkan 5% pada tahun 2025.

• *Amilosa 43,3
• *Amilopektin 37,7 Protein tn Lemak tn Serat kasar 1,21 Hidrolisis

unit dekstrosa ini dapat terjadi melalui polisakarida (amilum dan selulosa) menjadi beberapa cara misalnya secara enzimatis, monosakarida (glukosa) dengan katalis asam kimiawi ataupun kombinasi keduanya. dan tahap kedua berupa pengubahan glukosa

  Hidrolisis secara enzimatis melibatkan menjadi bioetanol dengan bantuan ragi. Untuk bantuan enzim yang dihasilkan oleh proses terkonversinya pati yang ada pada biji mikroorganisme tertentu sedangkan hidrolisis alpukat menjadi bioetanol, memiliki reaksi secara kimiawi umumnya menggunakan sebagai berikut : bantuan senyawa asam sebagai katalis. Hidrolisis pati secara enzimatis merupakan (C H O ) + x H O xC H O

  6

  10 5 x

  2

  6

  12

  6

  proses sakarifikasi, proses ini berupa Pati Air Glukosa pemutusan seluruh rantai molekul pati sehingga glukosa yang dihasilkan dari proses hidrolisa C H O (l) 2 C H OH (l) + 2CO (g)

  6

  12

  6

  2

  5

  2

  menjadi maksimal. Beberapa enzim yang Glukosa Etanol Karbon umum digunakan dalam proses hidrolisa pati Dioksida antara lain α-amilase, ß-amilase dan glukoamilase.

  2. METODOLOGI PENELITIAN

  Hidrolisis asam dapat dibagi menjadi dua kelompok yaitu hidrolisis asam pekat dan Bahan yang digunakan : hidrolisis asam encer. Menurut Iranmahob dkk 1.

  Tepung biji alpukat (2002) yang mengatakan bahwa keuntungan 2.

  Ragi roti (Saccharomyces cereviceae) utama hidrolisa menggunakan asam encer

  3. SO (variasi konsentrasi Larutan H

  2

  4

  adalah tidak perlunya recovery asam dan tidak 3% ; 4% ; 5% ; 6% ; 7% ) adanya kehilangan asam dalam proses dan

  4. Aquadest biasanya asam yang digunakan pada proses ini

  5. Larutan NaOH (40%) adalah HCl atau H SO pada rentang

  2

  4 o

  konsentrasi 2-5 % pada suhu reaksi ± 160

  C. Alat-alat yang digunakan 1.

  Erlenmeyer

  Fermentasi 2.

  Gelas ukur Fermentasi alkohol adalah proses 3.

  Beker gelas penguraian glukosa menjadi etanol dan CO

  4.

2 Pengaduk

  yang dihasilkan oleh aktifitas suatu jenis 5.

  Pipet tetes mikroorganisme yang disebut khamir dalam

  6. Kertas Ph (Indicator Universal) keadaan anaerob.

  7. Aluminium foil

  Menurut Astuty, (1991) faktor yang 8.

  Corong gelas dapat mempengaruhi jumlah bioetanol yang

  9. Neraca analitik dihasilkan dari fermentasi adalah

  10. Kertas saring mikroorganisme dan media yang digunakan.

  11. Seperangkat Alat destilasi Selain itu hal yang perlu diperhatikan selama 12.

  Autoklaf fermentasi adalah pemilihan khamir,

  13. Piknometer konsentrasi gula, keasaman, ada tidaknya oksigen dan suhu. Prosedur Penelitian

  1. Tahap persiapan bahan baku Bioetanol Tepung biji Alpukat

  Bioetanol adalah etanol yang bahan a.

  Biji alpukat terlebih dahulu dicuci utamanya berasal dari tumbuhan dan umumnya hingga bersih lalu direndam menggunakan proses fermentasi dengan dalam air hangat agar kulit ari bantuan mikroorganisme. Menurut Novia, et biji alpukat mudah mengelupas. al., (2011), mengatakan bahwa etanol atau etil b.

  Kemudian biji alpukat tersebut di alkohol (C H OH) merupakan cairan tak iris tipis-tipis dan di jemur

  2

  5 berwarna dengan karakteristik antara lain menggunakan sinar matahari.

  mudah menguap, mudah terbakar, larut dalam c.

  Selanjutnya irisan biji alpukat air, terurai secara biologis, toksisitas rendah yang telah kering tersebut dan tidak menimbulkan polusi udara yang dihaluskan dengan cara ditumbuk. besar bila bocor .

  d.

  Tepung biji alpukat yang telah Etanol dihasilkan dari proses halus itu lalu diayak sampai fermentasi glukosa dengan bantuan enzimase berbentuk powder. dari ragi. Proses ini berlangsung dalam dua

  

Persiapan peralatan sebelum proses Lalu diaduk lebih kurang 5 menit

hidrolisis

  sampai campuran homogen.

  e.

  Setelah itu Erlenmeyer 500 ml yang Siapkan peralatan yang akan digunakan pada berisis bubur biji alpukat tersebut proses hidrolisis dengan menggunakan autoklaf dihubungkan dengan selang karet dan

  o

  pada temperatur 121 C selama 15 menit ujung selang dimasukkan ke dalam air Setelah keluar dari autoklaf peralatan tersebut agar tidak terjadi kontak langsung didinginkan. dengan udara.

  f.

  Selanjutnya larutan difermentasikan

3. Hidrolisis selama 72 jam, 120 jam, 168 jam.

  a. g. Siapkan 5 buah Erlenmeyer ukuran Setelah fermentasi selesai, dilakukan 500 ml (sudah di sterilisasi penyaringan sehingga larutan terpisah menggunakan autoklaf) untuk 5 dari pengotor lain. sampel yang akan dihidrolisis.

  b.

  5. Membuat larutan 3 % , 4 %, 5 %, 6 %, Destilasi

  7% dari asam sulfat 96% dengan volume masing-masing 200 ml, sesuai a.

  Siapkan peralatan destilasi dan dengan persamaan: rangkai peralatan dengan benar. V . M = V . M b.

  1

  1

  2

2 Masukkan hasil fermentasi tadi ke c.

  dalam labu lalu pasang labu pada alat Tepung biji alpukat yang telah halus tadi ditimbang sebanyak 100 gram destilasi yang telah ada.

  o

  untuk 5 sampel (tiap sampel sebanyak

  c. C dan waktu Atur temperaturnya 78 20 gram). destilasi dilakukan selama ±1 jam.

  d. d. Masukkan tepung biji alpukat tersebut Simpan hasil (destilat) yang di dapat ke dalam masing-masing Erlenmeyer dalam botol yang ditutup rapat. yang sudah disiapkan kemudian kemudian timbang destilat yang telah masukkan larutan asam sulfat sesuai disimpan itu. konsentrasi nya (3%, 4%, 5%, 6%, 7%) ke dalam masing- masing 3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

  erlenmeyer dan segera tutup dengan gabus yang sudah dilapisi Aluminium

  foil .

  e.

  20 Selanjutnya 5 buah sampel tadi

  17.4 dimasukkan ke dalam autoclave pada

  18

  o

  temperatur 120 C selama 60 menit

  16 f. Setelah itu hidrolisat didinginkan

  13.2

  15.01 terlebih dahulu dan dilakukan uji %)

  14

  12.6

   ( kandungan kadar glukosanya. sa

  12

  o

  10

  9.7

  luk 4. Fermentasi G a.

  8 Ambil sampel dengan kadar glukosa r tertinggi setelah hidrolisis tadi untuk

  da

  6

  a difermentasikan. K

  4 b. Kemudian ukur pH larutan, pH 4-5.

  Pengukuran pH hasil hidrolisis perlu

  2 dilakukan karena khamir akan dimasukkan pada hidrolisat sehingga

  5

  10 pH diatur 4-5 dimana derajat keasaman tersebut sesuai dengan

  Konsentrasi Asam Sulfat (%)

  khamir Saccharomyces cereviceae

  Gambar 1. Pengaruh konsentrasi asam sulfat

  untuk dapat bekerja dengan baik. Jika terhadap kadar glukosa (temperatur hidrolisis

  o

  pH asam maka diperlukan penetralan 120 C selama 60 menit) dengan penambahan NaOH.

  c.

  Masukkan ragi roti ke dalam bubur Pada gambar 1 menunjukkan hubungan kadar hidrolisat yang sudah di hidrolisis glukosa yang dihasilkan dengan variasi masing-masing sebanyak 20% dari konsentrasi asam sulfat 3 %, 4 %, 5 %, 6 %,

  o massa feed.

  7% pada temperatur hidrolisis 120 C selama 60 menit. Dari gambar diatas, kenaikan kadar konsentrasi asam sulfat 6 % dengan temperatur Kadar etanol akan mengalami penurunan

  o hidrolisis 120 C yaitu sebesar 17,4%. apabila telah melewati waktu optimumnya.

  Gambar ini menunjukkan bahwa Penurunan kadar etanol pada waktu fermentasi semakin tinggi konsentrasi asam sulfat, maka 168 jam dapat disebabkan karena pada waktu kadar glukosa yang dihasilkan semakin besar. tersebut telah terjadi penumpukan toksin. Asam sulfat dalam hal ini bertindak sebagai katalisator yang bertujuan untuk mempercepat

  4. KESIMPULAN

  jalannya reaksi hidrolisis. Menurut enny Dari penelitian yang dilakukan, dapat kriswiyanti (2006), semakin banyak jumlah diambil beberapa kesimpulan : katalisator yang digunakan maka makin cepat 1.

  Semakin tinggi konsentrasi asam sulfat reaksi hidrolisis. Namun meningkatnya pada proses hidrolisis maka semakin tinggi konsentrasi asam dalam proses hidrolisis juga kadar glukosa yang dihasilkan. Dimana dapat mengakibatkan glukosa dan senyawa pada penelitian ini konsentrasi yang gula lainnya terdegradasi menjadi senyawa optimum yaitu konsentrasi asam sulfat 6% hidroksi metil furfural (HMF) dan furfural dengan menghasilkan kadar glukosa yang akhirnya keduanya akan membentuk sebesar 17,40%. asam formiat (Taherzadeh dan karimi, 2007).

  2. Kadar etanol yang didapatkan pada proses Konsentrasi optimum pada penelitian ini untuk fermentasi akan semakin tinggi sampai menghasilkan kadar glukosa yang tinggi yaitu waktu optimal dan setelah itu kadar etanol konsentrasi asam sulfat 6%. yang dihasilkan akan menurun. Kondisi terbaik pada penelitian ini didapat saat waktu fermentasi 120 jam pada temperatur

  16

  15.1

  o hidrolisis 120 C sebesar 15,100%.

  12.63

  14 3.

  3.. Semakin tinggi konsentrasi asam sulfat maka semakin besar glukosa yang

  12

  %)

  dihasilkan sehingga kadar bioetanol yang

  l (

  10 dihasilkan juga akan semakin besar. Kadar

  no

  etanol optimum pada penelitian ini sebesar

  ta

  8 E 15,1 % dengan kadar glukosa setelah

  r

  6 hidrolisis 17,4% pada waktu fermentasi

  5.12

  da a

  4 120 jam.

  K

  2 DAFTAR PUSTAKA Anonim. 1979. Farmakope Indonesia Edisi

  Ketiga. Departemen Kesehatan

  100 200 Republik Indonesia : Jakarta.

  Waktu Fermentasi (Jam)

  Astuty, E.D. (1991). Fermentasi Etanol Kulit

  Buah Pisang . Universitas Gajah Mada Gambar 2. Pengaruh waktu fermentasi

  : Yogyakarta terhadap kadar etanol pada pemakaian Artati, Enny Kriswiyanti dan A, Andik P. konsentrasi asam sulfat 6%.

  2006. Pengaruh Konsentrasi Asam Terhadap Hidrolisis Pati Pisang . Pada gambar 2 menunjukkan

  Fakultas Teknik, Universitas Negeri pengaruh kadar etanol yang dihasilkan terhadap Sebalas Maret : Surakarta. waktu fermentasi pada konsentrasi asam sulfat

  o Chandra, A, hie maria inggrid dan verawati.

  6% dengan temperatur hidrolisis 120 C selama 2013. Pengaruh pH dan Jenis Pelarut 60 menit. Kadar etanol tertinggi dari Gambar 2

  pada Perolehan dan Karakterisasi

  dihasilkan pada waktu fermentasi selama 120

  Pati dari Biji Alpukat . Universitas

  jam dengan pemakaian konsentrasi 6% dan

  o Katolik Parahyangan.

  temperatur hidrolisis 120 C yaitu sebesar Cheng, Jiayang. Ye Sun. 2002. Hydrolysis of 15,100 %.

  lLgnocellulosic Materials for Ethanol

  Dari gambar tersebut terlihat semakin

  Production : A review. USA: North

  lama waktu fermentasi, maka kadar etanol yang Carolina State University dihasilkan juga akan mengalami kenaikan. De idral, Daniel, Murniati salim dan elidah

  Akan tetapi setelah waktu fermentasi 120 jam, mardiah. 2012. Pembuatan Bioetanol kadar etanol yang dihasilkan dari sampel

  dari Ampas Sagu dengan Proses

  mengalami penurunan. Hal ini disebabkan

  Hidrolisa Asam dan menggunakan

  karena proses fermentasi telah mencapai kimia FMIPA, Universitas Andalas: Campuran . Fakultas Teknologi Padang. Pertanian IPB : Bogor. Ermaiza. 2009. Pengaruh Dua Jenis Sudarmadji, Slamet. dkk., 1984. Prosedur

  Polisakarida dalam Biji Alpukat Analisa untuk Bahan Makanan dan terhadap Kandungan Sirup Glukosa Pertanian . Liberti Yogyakarta : melalui Proses Hidrolisis dengan HCl Yogyakarta. 3%. Fakultas MIPA, Universitas Syamsu, K. 2008. Rekayasa Bioproses

  Sumatera Utara : Medan. Produksi Bioetanol Dari Hidrolisat Haviz, M. dan Maryadi. 2012. Pengaruh Pati Ubi Jalar (Ipomoea batatas L)

  Konsentrasi Asam dan Jenis Ragi Menggunakan Saccharomyces pada Proses Hidrolisis dan cerevisiae . Laboratorium Rekayasa Fermentasi Pembuatan Bioetanol dari Bioproses, Institut Pertanian Bogor : Koran Bekas . Fakultas Teknik, Bogor.

  Universitas Sriwijaya : Palembang. Zahara, T dan Meyka Hartika. 2014. Pengaruh Iranmahboob, J., Nadim, F., Monemi, S., 2002. Molaritas Asam, Waktu Fermentasi

  Optimizing Acid-hydrolysis : A dan Jenis Ragi (Ragi Roti dan Ragi Crictical Step for Production of Tape) terhadap Pembuatan Bioetanol Ethanol from Mixed Wood Chips. berbahan dasar Pati Limbah Biji

• – Biomass and Bioenergy , 22 : 401 Nangka . Fakultas Teknik, Universitas 404.

  Sriwijaya : Palembang. Irawan, Dedy dan Zainal arifin. 2012. Proses

  Hidrolisa Sampah Organik menjadi Gula dengan Katalis Asam Klorida .

  Fakultas Teknik, Politeknik Negeri Samarinda. Jannah, F. N. 2014. Pemanfaatan Limbah Biji Alpukat dijadikan Bioetanol .

  (https://id.scribd.com/doc/220361036/ Pemanfaatan-Limbah-Biji-Alpukat- Dijadikan-Bioetanol,diakses pada tanggal 24 April 2014).

  Kirk & orthmen. 1967. Encyclopedia of

  Chemical Technology , vol 9.

  Microbial. 41,465-505. Leroy, W. S and D. Glenn. 1931. Chemical

  Composition of Avocado Seed ,

  Chemical Laboratory, University of Southern California, Los Angeles. Lopez. VMG. 2002. Fruit Characterization of High Oil Content Avocado Varieties .

  Scientia Agricol. Masniary, L.L. 2008. Ekstraksi Pati dari Biji

  Alpukat . Fakultas Pertanian, Universitas Sumatera Utara : Medan.

  Novia, M. Faizal, M. F Anko dan D. H.

  Yogamina. 2011. Hidrolisis Enzimatik

  dan Fermentasi TKKS yang didelignifikasi dengan Asam Sulfat dan NaOH untuk Produksi Etanol .

  Prosiding seminar nasional AVoER ke-3.451-462. Setyawati, Harimbi dkk. Bioetanol dari Kulit

  Nanas dengan Variasi Massa Saccharomyces cereviciae dan Waktu fFrmentasi . ITN, Malang

  Shofiyanto,M. Edy. 2008. Hidrolisa Tongkol

  Jagung oleh Bakteri Selulolitik untuk