Kualitas molase sebagai bahan baku produksi alkohol pabrik spiritus Madukismo Yogyakarta - USD Repository
KUALITAS MOLASE SEBAGAI BAHAN BAKU PRODUKSI ALKOHOL PABRIK SPIRITUS MADUKISMO YOGYAKARTA
SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) Program Studi Ilmu Farmasi
Oleh : Reni Puspitasari
NIM : 058114157
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
KUALITAS MOLASE SEBAGAI BAHAN BAKU PRODUKSI ALKOHOL PABRIK SPIRITUS MADUKISMO YOGYAKARTA
SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat
Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) Program Studi Ilmu Farmasi
Oleh : Reni Puspitasari
NIM : 058114157
FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA
“ Pelajarilah Ilmu. Barang Siapa Yang Mempelajarinya Karena Allah, Itu Taqwa Menuntutnya, Itu Ibadah.
Mengulang-Ulangnya Itu Tasbih.
Membahasnya, Itu Jihad. Mengajarkannya Kepada Orang Yang Tidak Tahu, Itu Sedekah. Memberikannya Kepada Ahlinya, Itu Mendekatkan Diri Kepada Allah.”
(Ahusy Syaih Ibnu Hibban Dan Ibnu Abdil Barr) Jenius Adalah 1 % I nspirasi dan 99 % Keringat .
Tidak Ada Yang Dapat Menggant ikan Kerj a Keras. Keber unt ungan Adalah Sesuat u Yang Terj adi Ket ika Kesem pat an Bert em u Dengan Kesiapan. - Th om a s A. Edison
Karya ini kupersembahakan Teruntuk: Allah SWT atas segala Rahmat dan HidayahNYA
Nabi Muhammad SAW beserta keluarga, sahabat dan pengikutnya Ibu-Bapak, Kakakku atas kasih sayang yang tulus, dan doanya
Malaikat bertanduk yang telah banyak memberi inspirasi dan semangat dan almamaterku tercinta
PRAKATA
Puji syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala anugerah dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi dengan judul “Kualitas Molase Sebagai Bahan Baku Produksi Alkohol Pabrik Spiritus Madukismo Yogyakarta”.
Skripsi ini disusun dengan tujuan untuk memenuhi salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Farmasi (S.Farm.) di Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Penulisan skripsi ini tidak mungkin terwujud tanpa adanya bimbingan, bantuan dan dukungan dari berbagai pihak, maka pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :
1. Ibu Rita Suhadi M.Si., Apt., selaku Dekan Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma.
2. Bapak Ignatius Yulius Kristio Budiasmoro, M.Si., selaku dosen pembimbing skripsi yang telah meluangkan banyak waktu untuk membantu penulis hingga terselesaikannya skripsi ini.
3. Ibu Maria Dwi Budi Jumpowati, S.Si., selaku ketua peneliti “Optimalisasi Produksi Alkohol oleh Saccharomyces cereviceae dari PS Madukismo Yogyakarta” yang telah banyak memberi masukan, saran dan membantu penulis dalam penelitian ini.
4. Ibu Christine Patramurti, M.Si., Apt., selaku dosen penguji yang telah banyak memberi masukan kepada penulis.
5. Bapak Drs. Antonius Tri Priantoro M.For.Sc., selaku dosen pembimbing akademik yang telah membantu penulis selama masa perkuliahan.
6. Seluruh staf dosen Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma yang telah memberikan ilmunya kepada penulis.
7. Mas Bimo, Mas Kunto, Pak Parlan, seluruh laboran dan karyawan Universitas Sanata Dharma.
8. Orang tua dan kakakku tercinta, atas segala kasih sayang, dukungan, dan doanya selama ini.
9. Pak Eko dan Mbak Hasti atas izin dan bantuannya dalam pengambilan data penelitian di PS Madukismo Yogyakarta.
10. Kelompok GBU ( Iman, Agung, Totok, Pak Rete, Bayu, Eko, Natalia) untuk masa-masa yang tak terlupakan selama kuliah.
11. Sahabat-sahabatku kelas C FST untuk kebersamaan yang menyenangkan, we are still the best, always be rainbow.
12. Teman-teman seperjuangan di laboratorium, Yuna, Ermin, Pipit, Prima, Angel dan Imel.
13. Semua pihak yang telah banyak membantu penyusunan laporan ini yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis juga menyadari sepenuhnya bahwa penulisan skripsi ini tidak terlepas dari keterbatasan dan kekurangan penulis. Oleh karena itu, kritik dan saran yang sifatnya membangun demi penyempurnaan laporan skripsi ini sangat penulis harapkan.
INTISARI
Molase hasil samping dari PS Madukismo digunakan sebagai bahan baku produksi alkohol secara fermentasi. Alkohol yang diproduksi PS Madukismo terdiri dari 75% alkohol murni dengan kadar 95% yang dapat digunakan pada industri minuman, farmasi dan kosmetik. Sedangkan 25% alkohol teknis, kadar <95%, digunakan untuk membuat spiritus bakar dan telah disiasati untuk diproses menjadi alkohol absolut yang memenuhi standar kefarmasian. Salah satu yang dapat mempengaruhi hasil produksi alkohol adalah kualitas bahan bakunya. Penelitian ini dilakukan untuk mengetahui kualitas molase sebagai bahan baku produksi alkohol oleh S. cerevisiae dari PS Madukismo Yogyakarta sehingga produk alkohol yang dihasilkan dapat dioptimumkan.
Penelitian ini merupakan penelitian non eksperimental dengan metode penelitian menggunakan rancangan penelitian eksploratif deskriptif. Tahapan penelitian meliputi uji organoleptis (bau, warna dan rasa), analisis brix, polarisasi, kadar sakarosa, kadar gula reduksi, sisa gula, kadar gula yang tidak meragi dan kadar abu.
Hasil penelitian menunjukkan brix dalam molase sebesar 88,6%, polarisasi sebesar 31,09, kadar sakarosa 35,53%, kadar gula reduksi 18,63%, kadar sisa gula 0,47%, kadar gula yang tidak dapat meragi 6,00% dan kadar abu 7,73%. Dari hasil analisis yang telah dilakukan menunjukkan bahwa kualitas molase secara keseluruhan mempunyai mutu yang baik sebagai bahan baku produksi alkohol. Data-data penelitian ini dideskripsikan dan dijadikan evaluasi proses produksi alkohol bagi PS Madukismo Yogyakarta, baik evaluasi secara teoritis maupun metodologis.
Kata Kunci: molase, produksi alkohol, PS Madukismo
ABSTRACT
The side result of molasses from PS Madukismo is used as the main substance of alcohol production by fermentation. The alcohol produced by PS Madukismo consist of 75% pure alcohol with 95% degree that can be used to cosmetic, pharmacy, and beverage industries. Whereas 25% alcohol technically, with <95% is used create burning spiritus and being processed to be absolute alcohol to fullfill pharmacy standart. Anything case of can to influence yield alcohol production is quality the main of substance. This research was done to know the quality of molasses as the main substance of alcohol production by S.
cerevisiae from PS Madukismo Yogyakarta so it could optimize the products.
This research was non experimental research by using descriptive explorative research plan methodology. The step was research include of the test organoleptis (smell, color, and taste), analysis brix, polarization, deggre sucrose, degree of reduction glucose, degree of residue glucose, the degree glucose that could not be fermented, and degree of cinders.
The result of the research showed there were 88,6% brix in the molasses, 31,09 polarization, 35,53% deggre sucrose, 18,63 degree of reduction glucose, 0,47% degree of residue glucose, the degree glucose that could not be fermented is 6,00% and 7,73% degree of cinders. Hence, from the analysis, it showed the quality of molasses generally was good as the main substance of alcohol production. The data of this research was describe and used as evaluation of alcohol production processing in PS Madukismo, theoretically as well as methodologically evaluation.
Keywords : molasses, alcohol production, PS Madukismo
DAFTAR ISI halaman HALAMAN JUDUL ............................................................................................ ii HALAMAN PERSETUJUAN PEMBIMBING ............................................... iii HALAMAN PENGESAHAN............................................................................. iv HALAMAN PERSEMBAHAN ...........................................................................v PERNYATAAN KEASLIAN KARYA ............................................................. vi PRAKATA........................................................................................................... vii
INTISARI ............................................................................................................. ix ABSTRACT............................................................................................................x DAFTAR ISI......................................................................................................... xi DAFTAR TABEL .............................................................................................. xiv DAFTAR GAMBAR......................................................................................... xvi DAFTAR LAMPIRAN ..................................................................................... xvii
BAB I. PENGANTAR A. Latar Belakang ......................................................................................1
1. Perumusan masalah.........................................................................3
2. Keaslian penelitian..........................................................................3 3.
Manfaat penelitian...........................................................................3
B. Tujuan Penelitian ...................................................................................4 1.
Tujuan umum ...................................................................................4
2. Tujuan khusus ..................................................................................4
BAB II. PENELAAHAN PUSTAKA A. Proses Produksi Alkohol PS Madukismo Yogyakarta..........................5
1. Sakarosa dihidrolisa menjadi gula reduksi................... ...................5 2.
.........................5 Gula reduksi bereaksi menjadi alkohol dan gas co
2 B. Molase....................................................................................................7 1.
Definisi Molase ................................................................................7 2. Komponen Yang Terkandung Dalam Molase ...............................10
3. Kualitas Molase..............................................................................11
C. Keterangan Empiris .............................................................................22
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN A. Jenis Dan Rancangan Penelitian ..........................................................23 B. Variabel Penelitian Dan Definisi Operasional .....................................23
1. Variabel Penelitian.........................................................................23 2.
Definisi Operasional................. .....................................................23
C. Bahan Atau Materi Penelitian .............................................................24
D. Alat-alat Penelitian ..............................................................................27
E. Tatacara Penelitian ..............................................................................27
1. Pemeriksaan Pendahuluan.................... ........................................27 2.
Uji Kualitas Molase Bahan Baku Produksi Alkohol.............. .......27
F. Tata Cara Analisis Hasil ......................................................................32
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Pemeriksaan Pendahuluan ...................................................................33
1. Analisis Brix ..................................................................................35 2.
Analisis Polarisasi Dan Harga Kemurnian (HK) ...........................36
3. Analisis Sakarosa ...........................................................................38 4.
Analisis Gula Reduksi....................................................................39
5. Analisis Sisa Gula ..........................................................................43 6.
Analisis Gula Yang Tidak Dapat Meragi.......................................44 7. Analisis Kadar Abu........................................................................45
BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan............ ..............................................................................48 B. Saran....................... .............................................................................48
DAFTAR PUSTAKA...........................................................................................53
LAMPIRAN..........................................................................................................51
BIOGRAFI PENULIS .........................................................................................67
DAFTAR TABEL
Tabel I. Komponen Yang Terkandung Dalam Molase..................................10 Tabel II. Hasil Analisis Brix ...........................................................................35 Tabel III. Hasil Analisis Polarisasi...................................................................37 Tabel IV. Hasil Analisis Kadar Sakarosa .........................................................38 Tabel V. Hasil Analisis Gula Reduksi ............................................................43 Tabel VI. Hasil Analisis Sisa Gula...................................................................44 Tabel VII. Hasil Analisis Kadar Gula Yang Tidak Meragi......................... ......44 Tabel VIII. Hasil Analisis Kadar Abu.................................................................46 Tabel IX. Hasil Keseluruhan Analisis Kualitas Molase......................... ..........47 Tabel X. Isi Jenis Air Untuk Menghitung Isi Piknometer......................... .....51 Tabel XI. Hubungan Antara Kepekatan Dan Berat Jenis Larutan Gula...........51 Tabel XII. Koreksi Suhu Pada Penentuan Brix Molase.....................................51 Tabel XIII. Hubungan Antara Berat Jenis Larutan Molase Setelah Koreksi Suhu
Dan Brix.............................................................................. .............52 Tabel XIV. Tabel Schmitz...................................................................................52 Tabel XV. Tetapan Cara Inversi Menurut Steuerwald Pada Berbagai Suhu Dan
Kepekatan.........................................................................................52 Tabel XVI. Kadar Gula Reduksi Dari Polarisasi Dan Banyaknya Tembaga Yang
Dipisahkan (mg) (Pemeriksaan Gula Reduksi Secara Iodometri).........................................................................................53
Tabel XVII. Jumlah Gula Invert (mg) Sesuai Dengan Selisih Titrasi Yang Meningkat Dengan 0,1 ml Dan Dalam Larutan Titrasi Tidak Terdapat Sakarosa...................................................................... ......53
Tabel XVIII. Jumlah Gula Yang Tidak Dapat Meragi .........................................53
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Skema Alat Polarimeter ...................................................................14 Gambar 2. Skema Bagian Dari Nira ..................................................................20 Gambar 3. Struktur Fruktosa, Glukosa Dan Sakarosa .......................................37 Gambar 4. Kompleks Iod Amilum.....................................................................42
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1. Data Penimbangan Piknometer Untuk Mencari Nilai Air ............54 Lampiran 2. Data Penimbangan Sampel (Molase) ............................................54 Lampiran 3. Data Penimbangan Piknometer Yang Berisi Sampel Untuk
Mencari Berat Jenis Molase..........................................................54 Lampiran 4. Contoh Perhitungan Nilai Air .......................................................55 Lampiran 5. Hasil Perhitungan Nilai Air……………………………………...55 Lampiran 6. Contoh Hasil Perhitungan Berat Jenis Molase…………………..55 Lampiran 7. Hasil Perhitungan Berat Jenis Molase ..........................................55 Lampiran 8. Hasil Analisis Brix Tak Dikoreksi Molase Encer…………… .....56 Lampiran 9. Contoh Perhitungan Brix Molase ………………….....................56 Lampiran 10. Hasil Pengukuran Polarisasi .........................................................57 Lampiran 11. Contoh Perhitungan Harga kemurnian……………......................57 Lampiran 12. Data Hasil Analisis Sakarosa …………… ...................................58 Lampiran 13. Contoh Perhitungan Kadar Sakarosa ..................…………… .....58 Lampiran 14. Data Kadar Sakarosa dan Kadar Glukosa Dalam Sakarosa …… .59 Lampiran 15. Data Pembakuan Natrium Tiosulfat Untuk Penentuan Kadar Gula
Reduksi ………..................................................................……...60 Lampiran 16. Contoh Perhitungan Normalitas Natrium Tiosulfat ......................60 Lampiran 17. Data Penimbangan Sampel Molase Untuk Menentukan Gula
Reduksi …………………………………….................................61
Lampiran 19. Data Kadar Gula Reduksi .............................................................62 Lampiran 20. Data Pembakuan Natrium Tiosulfat Untuk Penentuan Kadar Sisa
Gula ……………..........................................................................62 Lampiran 21. Data Penimbangan Sampel Molase Untuk Menentukan Sisa Gula
…………………...........................................................................62 Lampiran 22. Contoh Perhitungan Kadar Sisa Gula …………… ......................63 Lampiran 23. Data Kadar Gula Reduksi …………… ........................................63 Lampiran 24. Data Pembakuan Natrium Tiosulfat Untuk Penentuan Kadar Gula
Yang Tidak Dapat Meragi ..................……………......................64 Lampiran 25. Data Penimbangan Sampel Molase Untuk Menentukan Kadar
Gula Yang Tidak Dapat Meragi ……...........................................64 Lampiran 26. Contoh Perhitungan Kadar Sisa Gula ………………… ..............64 Lampiran 27. Data Kadar Gula Yang Tidak Dapat Meragi …………… ...........65 Lampiran 28. Data Penimbangan Kadar Abu …………….................................65 Lampiran 29. Contoh Perhitungan Kadar Abu ..................…………….............65 Lampiran 30. Data Kadar Abu ....................................................................……66
BAB I PENGANTAR A. Latar Belakang Pemanfaatan molase sebagai bahan baku dalam industri fermentasi
alkohol sudah lama dilakukan. Molase merupakan salah satu produk utama setelah gula pasir, yang dihasilkan dari bermacam-macam tingkat pengolahan tebu menjadi gula (Witono, 2003). Menurut Judoamidjojo dan Darwis (1992), molase mengandung sejumlah besar gula, baik sukrosa maupun gula reduksi. Total kandungan gula berkisar 48-56% dan pH-nya sekitar 5,5-5,6. Gula reduksi merupakan faktor penting bagi sel yeast Saccharomyces cerevisiae sebagai sumber energi untuk melakukan metabolisme yang pada akhirnya akan berpengaruh terhadap konsentrasi alkohol yang dihasilkan (Mangunwidjaja dan Suryani, 1994). Molase pekat berasal dari cairan gula yang diuapkan sehingga mengandung 70-80% gula yang terdiri dari 70% gula invert (Purwani, Rofiq dan Hidayat, 2007).
Kualitas molase yang dihasilkan dari suatu industri gula dipengaruhi oleh cara pembersihan niranya, apabila kurang sempurna maka kotoran banyak terdapat dalam molase. Selain hal tersebut kualitas molase juga dipengaruhi oleh lokasi penanaman tebu, kondisi iklim tanam, komposisi molase dan kondisi penyimpanan. Selama masa penyimpanan molase tidak akan mengalami banyak perubahan sifat fisis maupun kimia, karena sifat dari molase itu sendiri dalam molase cukup tinggi dapat memberikan efek pengawetan pada molase (Prescott and Dunn,1990).
Kualitas molase yang buruk dapat mempengaruhi faktor-faktor kehidupan yeast yang akan berdampak terhadap produksi alkohol yang kurang optimal (Harahap, 2003). Oleh karena itu, mutu produk alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi dipengaruhi oleh kualitas molase. Molase yang mempunyai kualitas yang baik umumnya akan meningkatkan hasil produksi alkohol.
Untuk pembuatan alkohol, molase harus mendapatkan perlakuan pendahuluan, yang perlu disesuaikan yaitu pH, konsentrasi gula dan pemakaian nutrien. Hal tersebut disebabkan karena molase bersifat kental, kadar gula dan pH-nya masih terlalu tinggi serta nutrien yang dibutuhkan yeast belum mencukupi dalam molase. Jika konsentrasi gula terlalu tinggi akan berakibat buruk pada yeast yang digunakan atau alkohol yang dihasilkan akan menghambat aktivitas yeast.
Akibat lain jika konsentrasi gula terlalu tinggi maka waktu fermentasinya lebih lama dan sebagian gula tidak terkonversi (Sa'id, 1987).
Berdasarkan observasi dan wawancara yang peneliti lakukan di PS Madukismo dengan Wahyudi (2008), PS Madukismo mengalami kesulitan dalam pemasaran alkohol teknis yang kadarnya <95%. Pada tahun-tahun sebelumnya produksi alkohol teknis diaplikasikan untuk pembuatan spiritus bakar, dan sekarang diharapkan dapat digunakan sebagai bahan baku untuk industri farmasi dan kosmetik. Karena belum memenuhi standar kefarmasian maka penelitian ini dimaksudkan untuk mengetahui kualitas molase sebagai bahan baku produksi alkohol, sehingga kondisi produksi dapat dioptimalkan dan produk alkohol yang dihasilkan dapat memenuhi standar kefarmasian.
1. Perumusan masalah
Berdasarkan latar belakang masalah yang telah dipaparkan di atas, maka rumusan masalah yang dapat diajukan dalam penelitian ini adalah bagaimana kualitas molase dari PS Madukismo Yogyakarta yang berperan sebagai bahan baku produksi alkohol ?
2. Keaslian penelitian
Sejauh penelusuran pustaka dan jurnal yang dilakukan oleh penulis, penelitian mengenai kualitas molase sebagai bahan baku produksi alkohol PS Madukismo Yogyakarta belum pernah dilakukan.
3. Manfaat penelitian a.
Manfaat teoritis. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan sumbangan informasi mengenai kualitas molase sebagai bahan baku produksi alkohol.
b.
Manfaat praktis. Hasil penelitian ini dapat digunakan untuk meningkatkan kualitas produksi alkohol di PS Madukismo Yogyakarta yang memenuhi standar sebagai bahan baku industri farmasi dan kosmetik.
B.
Tujuan Penelitian
1. Tujuan umumTujuan umum dari penelitian ini adalah untuk mengetahui optimalisasi produksi alkohol dengan bahan baku molase secara fermentasi oleh
Saccharomyces cereviceae dari PS Madukismo Yogyakarta.
2. Tujuan khusus
Tujuan khusus dari penelitian ini adalah untuk mengetahui kualitas molase dari PS Madukismo Yogyakarta yang berperan sebagai bahan baku produksi alkohol.
BAB II PENELAAHAN PUSTAKA A. Proses Produksi Alkohol PS Madukismo Yogyakarta Proses pengolahan alkohol/spiritus di PS Madukismo Yogyakarta
menggunakan bahan baku molase yang merupakan hasil samping dari PG Madukismo. Proses produksi alkohol yang digunakan PS Madukismo adalah peragian (fermentasi) dengan yeast yang dipakai adalah S. cerevisiae. Enzim yang ada dalam yeast ini merubah gula yang masih ada dalam molase menjadi alkohol dan gas CO
2 (Anonim, 1984). Mekanisme reaksi dalam fermentasi sebagai
berikut: 1.
Sakarosa dihidrolisa menjadi gula reduksi
Pada prinsipnya reaksi dalam proses pembuatan alkohol dengan fermentasi digunakan disakarida seperti sakarosa. Reaksi yang terjadi pada tahap awal fermentasi adalah hidrolisa sakarosa dengan enzim invertase menghasilkan monosakarida (Sa’id, 1987).
invertase
C
12 H
22 O 11 + H
2 O
2 C
6 H
12 O 6 (1) Katalis
Sakarosa Monosakarida (Glukosa dan Fruktosa) 2.
2 Gula reduksi bereaksi menjadi alkohol dan gas CO
Reaksi pada tahap selanjutnya gula reduksi hasil dari hidrolisa sakarosa Enzim zymase merupakan enzim yang dikeluarkan oleh yeast yang dapat mengubah gula sederhana menjadi alkohol dan CO
2 (Sa’id, 1987). zymase
C H O
2 C H OH + 2 CO (2)
6
12
6
2
2
2 katalis
Glukosa Alkohol Alkohol yang diproduksi dengan fermentasi kadarnya 8-14%, jika di atas
14% maka alkohol dapat menghancurkan enzim zymase dan proses fermentasi akan berhenti (Shakhasiri, 2008). Menurut Harahap (2003) pembuatan alkohol terbagi dalam tahapan proses sebagai berikut :
a. Pengolahan molase. Pengolahan molase merupakan hal yang penting dalam pembuatan alkohol. Pengolahan ini dimaksudkan untuk mendapatkan kondisi yang optimum untuk pertumbuhan yeast. Yang perlu disesuaikan dalam pengolahan ini adalah pH, konsentrasi gula dan pemakaian nutrien.
b.
Sterilisasi molase. Sterilisasi molase perlu dilakukan karena kontaminasi mikroba lain akan memberikan dampak yang tidak menguntungkan sebagai berikut: 1) Kontaminan meningkatkan persaingan di dalam mengkonsumsi substrat sehingga akan mengurangi produk akhir.
2) Kontaminan dapat menghambat proses metabolisme sel sehingga akan mengurangi produk akhir.
3) Kontaminan meningkatkan turbiditas sehingga dapat mengacaukan produk akhir.
Proses sterilisasi dilakukan dengan menggunakan autoclave. Autoclave melakukan sterilisasi dengan menggunakan panas lembab. Keuntungan penggunaan panas lembab dalam proses sterilisasi adalah kelembaban mempermudah proses denaturasi protein sel kontaminan. Autoclave dioperasikan
o pada tekanan 15 psi dan temperatur 121 C selama 15 menit (Anonim, 2007).
c.
Pembibitan Saccharomyces cereviceae. Proses ini bertujuan untuk memperbanyak sel yeast yang akan digunakan dalam fermentasi alkohol. Proses dilakukan dengan cara bertahap untuk adaptasi lingkungan dari skala kecil sampai dengan skala besar, pengembangbiakan dilakukan dalam kondisi aerob.
d. Fermentasi. Fermentasi alkohol dibutuhkan kondisi anaerob hingga diharapkan sel yeast dapat melakukan peragian yang akan mengubah molase yang mengandung gula menjadi alkohol.
e. Distilasi. Produk hasil fermentasi mengandung alkohol yang rendah, disebut bir (beer), untuk meningkatkan konsentrasi alkoholnya maka dilakukan distilasi bertingkat.
B.
Molase
1. Definisi molaseMenurut Cruger and Grueger (1984), molase merupakan salah satu substrat yang sering digunakan untuk fermentasi alkohol sebagai salah satu sumber karbohidrat bagi yeast yang mengandung gula, senyawa N, vitamin dan unsur-unsur kelumit.
Pada umumnya molase digunakan sebagai media untuk produksi alkohol secara komersial pada industri fermentasi alkohol karena molase mudah didapatkan secara luas, murah serta dianggap sebagai bahan baku yang berkualitas. Molase berupa cairan kental seperti sirup dan berwarna coklat gelap atau coklat kemerahan bersifat asam, mempunyai pH 5,5-6,5 yang disebabkan oleh adanya asam-asam organik bebas (Harahap, 2003).
Selain molase, terdapat banyak variasi bahan baku yang dapat digunakan dalam industri fermentasi. Dan hampir semua bahan baku untuk proses fermentasi, baik secara langsung maupun tidak langsung menggunakan hasil pertanian seperti: tebu, jagung, kentang dan lain-lain. Menurut Harahap (2003), produksi alkohol dengan cara fermentasi bisa diproduksi dari 3 macam karbohidrat, yaitu : a. Bahan-bahan yang mengandung gula. Bahan yang mengandung gula atau disebut juga substansi sakarin yang rasanya manis, seperti misalnya gula tebu, gula bit, molase, macam-macam sari buah-buahan dan lain-lain.
b.
Bahan yang mengandung pati. Bahan yang mengandung pati, misalnya: padi-padian, jagung, gandum, kentang sorgum, malt, barley, ubi kayu dan lain-lain. Pada pembentukan alkohol (Sa’id, 1987) dengan bahan dasar pati memerlukan tiga tahap yaitu : 1) Tahap I, pemecahan pati dengan mengunakan enzim amylase menjadi komponen disakarida yaitu maltosa. amylase
2C
6 H
12 O 5 + H
2 O C
12 H
22 O 11 (3)
Pati Maltosa 2)
Tahap II, pemecahan maltosa dengan mengunakan enzym maltase, maltosa akan dihidrolisa menjadi glukosa.
altase
m C
12 H
22 O 11 + H
2 O
2C
6 H
12 O 6 (4)
Maltosa Glukosa 3)
Tahap III, pemecahan glukosa menjadi etanol dan karbondioksida dengan bantuan enzim zymase. zymase
C
6 H
12 O
6
2C
2 H
5 OH + 2CO 2 (5)
Glukosa Etanol c.
Bahan-bahan yang mengandung selulosa. Bahan-bahan yang mengandung selulosa, misalnya: kayu, cairan buangan pabrik pulp dan kertas (waste sulfire liquor). Bahan-bahan yang mengandung selulosa lebih sulit diuraikan karena selulosa umumnya terikat oleh lignin. Sebelum selulosa dihidrolisa menjadi glukosa, selulosa harus dilepaskan dahulu dari lignin. Pelepasan tersebut bisa dilakukan dengan perlakuan asam, basa, panas dan enzimatis. Monosakarida yang telah dilepaskan oleh proses diatas, kemudian difermentasikan menjadi alkohol (Toharisman dan Santosa, 1999).
2C
6 H
10 O 5 + H
2 O C
12 H
22 O 11 (6)
Selulosa Maltosa
C H O + H O 2C H O (7)
12
22
11
2
6
12
6 Maltosa Glukosa
C
6 H
12 O
6
2C
2 H
5 OH + 2CO 2 (8) Glukosa Etanol (Austin,1984).
2. Komponen yang terkandung dalam molase
Bahan baku molase yang dipakai dalam produksi alkohol mengandung beberapa komponen sebagai berikut ( Tabel I ):
Tabel I. Komponen yang Terkandung Dalam Molase (Toharisman dan Santosa, 1999)
No. Kandungan Kisaran (%) Rata-rata (%)
1. Air 17-25
20
2. Senyawa organik Sakarosa 30 - 40
35 Glukosa 4 - 9
7 Fruktosa 5 - 12
9 Gula reduksi lain 1 - 5
3 Protein kasar 2,5 - 4,5
4 Asam amino 0,3 - 0,5 0,4
3. Senyawa anorganik K 2 O 4,80 CuO 1,20 MgO 0,98 Na 2 O
0,10 Fe O 2 3 0,12 SO 3
1,90 Cl 1,80 P O 2 5
0,60 SiO 2 tak larut 0,60
4. Wax, phospolipid, dan sterol 0,40
5. Vitamin (µ/g) Biotin (H)
2 Cholin (B ) 4 8,80
Asam folat (B komplek) 0,35
Niacin (B komplek)
23 Riboflavin (B ) 2
40 Asam pantothenat (B komplek) 2,50 Pyridoxine (B 6 )
4
3. Kualitas molase
Proses pembuatan alkohol secara industri tergantung dari kualitas bahan bakunya. Komponen terbesar dalam molase yang dibutuhkan dalam pembuatan alkohol adalah gula terutama sakarosa, glukosa dan fruktosa. Komponen tersebut sangat penting dalam proses fermentasi yang berguna untuk menentukan mutu produk alkohol yang dihasilkan. Pabrik Spiritus Madukismo sebagai industri alkohol melakukan pengendalian mutu untuk menjaga kualitas produk alkohol yang dihasilkan dengan melakukan pengontrolan kualitas bahan baku molase (Anonim, 1984).
Kualitas molase sebagai bahan baku produksi alkohol memiliki beberapa persyaratan yaitu : a. Molase tidak mengalami kerusakan. Molase yang mengalami kerusakan akan mempengaruhi hasil produksi alkohol. Suatu proses pengendalian atau penyimpanan yang keliru dapat menyebabkan kehilangan gula secara langsung. Kehilangan gula mengakibatkan faktor-faktor nutrien yang dibutuhkan yeast untuk menghasilkan alkohol berkurang, sehingga produk alkohol yang dihasilkan tidak optimal. Menurut Honig (1963) dalam penyimpanannya molase dapat mengalami kerusakan oleh adanya kegiatan bakteri, yeast dan kapang. Aktivitas pertumbuhan mikroorganisme tersebut tergantung dari kandungan sukrosa, gula reduksi, air dan suhu. Mikroorganisme yang paling banyak dalam molase adalah bakteri. Bakteri ini bisa berasal dari batang tebu, kotoran tanah dan udara. Bakteri yang dapat tumbuh dalam larutan molase adalah :
1) Bakteri pembentuk lendir atau “gum” yaitu Leuconostic mesenteroids,
L.dextranicum yang menghasilkan dextran dari gula, Bacillus subtilis, B.mesenterius dan B.levaniformans.
2) Bakteri aerob pembentukan spora, Bacillus subtilis, B.cereus, B.megaterum dan B.arterrimus.
3) Bakteri aerob tidak membentuk spora yaitu tiga species micrococcus antara lain: Flauobacterium, Achromobacterium dan Escherichia.
Sedangkan yeast yang dapat hidup dalam molase adalah S. cerevisiae,
S.carlbergensis , Candida crusei, C.intermed. Adanya mikroorganisme yang
tumbuh dalam molase dapat menyebabkan inversi sakarosa, molase menjadi asam dan berbuih (Honig, 1963).
Untuk mencegah adanya mikroorganisme yang hidup dalam molase, maka sebelum digunakan untuk produksi alkohol molase harus disterilkan.
Sterilisasi merupakan suatu usaha untuk menghilangkan atau membebaskan bahan atau alat dari bentuk kehidupan mikroorganisme.
Mikroorganisme pengganggu apabila tidak dihilangkan akan dapat merusak media dan merusak proses fermentasi sehingga mutu alkohol yang dihasilkan rendah (Purnomo,1997).
b.
Kandungan gula. Pada proses produksi alkohol dengan cara fermentasi, gula akan diubah menjadi alkohol. Kandungan gula dalam bahan baku dan kondisi fermentasi yang optimal akan mendukung terbentuknya alkohol secara maksimal (Purnomo, 1997). Kualitas suatu molase sebagai bahan baku industri alkohol sangat ditentukan oleh kandungan gulanya. Kandunagan gula yang tinggi akan menghasilkan produk alkohol yang optimal.
Kandungan gula yang cukup besar dalam molase yaitu : 1)
Sakarosa Sakarosa merupakan karbohidrat yang mempunyai. rumus struktur C
12 H
22 O
11
, termasuk disakarida yang tersusun oleh dua komponen yaitu glukosa dan fruktosa. Sakarosa mempunyai sifat higroskopis, larut dalam air dan memutar bidang polarisasi. Pemecahan sakarosa menjadi glukosa dan fruktosa disebut inversi. Inversi adalah perubahan bidang putar polarisasi dari (+) ke (-) atau sebaliknya. Pada awalnya sakarosa merubah bidang sinar pol (+) dan setelah mengalami inversi merubah bidang sinar pol (-). Banyaknya sakarosa yang terinversi tergantung dari suhu dan pH. Inversi akan bertambah dengan meningkatnya suhu dan menurunnya pH (Soejardi,1974).
Pol suatu larutan gula yang tidak murni yang mengandung zat aktif optik yang larut bukan merupakan kadar sakarosa. Oleh karenanya dicari suatu cara untuk menentukan kadar sakarosa suatu larutan. Untuk menghilangkan pengaruh zat aktif optik yang lain, maka diadakan dua kali pembacaan pol, yaitu pertama pembacaan pol sebelum inversi dan kedua sesudah inversi. Pembacaan sesudah inversi adalah pembacaan pol setelah larutan gula tersebut dihidrolisa sehingga semua sakarosa yang ada menjadi gula invert (Kuswurj, 2008). Kualitas molase yang baik mempunyai kandungan sakarosa antara 30-40% dengan rata-rata kadar sakarosa dalam molase adalah 35% (Toharisman dan Santosa, 1999).
Derajat pol atau pol adalah jumlah gula (dalam g) yang ada dalam setiap 100 g larutan yang diperoleh dari pengukuran dengan menggunakan polarimeter secara langsung ( Kuswurj, 2008). Rotasi jenis adalah suatu zat yang memiliki sifat aktif optik dapat memutar bidang polarisasi apabila disinari langsung cahaya linier, hal ini tergantung dari panjang gelombang cahaya yang digunakan apabila panjang gelombang yang digunakan pendek maka rotasi jenis akan semakin besar (Roth, 1994). Telah diketahui bahwa sakarosa adalah senyawa karbohidrat yang pada kondisi tertentu yaitu keadaan asam dan temperatur tinggi mengalami hidrolisa menjadi senyawa glukosa dan fruktosa. Masing-masing senyawa ini mempunyai rotasi jenis yang berbeda-beda, sakarosa dan glukosa mempunyai rotasi jenis yang positif sedangkan fruktosa rotasi jenisnya negatif ( Kuswurj, 2008). Pembacaan pol dapat diukur menggunakan alat yang dinamakan Polarimeter atau Saccharomat. Polarimeter terdiri dari polarisator dan analisistor.
Secara sederhana skema polarimeter sebagai berikut :
Polarisator merupakan prisma nikol dari kwarsa yang hanya melewatkan arah penyimpangan b dari vektor cahaya a. Cahaya akan menyinari kuvet dan kemudian prisma nikol dapat berputar pada sumbu berkas cahaya sedangkan analisistor adalah bagian dari polarimeter yang mempunyai pembagian skala.
Prinsip kerja polarimeter adalah mula-mula titik nol pada alat ini dipasang lebih besar kemampuannya melewatkan cahaya, yaitu pada pengukuran pelarut untuk kuvet kosong. Titik nol dalam polarimeter ini tidak terdapat pada daerah kesilauan yang besar melainkan pada daerah kesilauan yang lebih rendah yaitu pada posisi prisma analisistor membentuk sudut 90 terhadap polarisator (Roth, 1994).
Untuk pengukuran larutan sampel, kuvet diletakkan pada lintasan cahaya sehingga dengan cara ini kesalahan pengukuran yang disebabkan oleh pencemaran optik pelarut atau pembiasan melalui celah dapat dihindarkan. Apabila kuvet yang berisi senyawa aktif optik diletakkan dilintasan cahaya maka bidang getaran cahaya dibelokkan sebesar harga rotasi α. Cahaya akan menjadi gelap, karena bidang belokan tidak lagi bersesuaian. Apabila analisistor diputar sebesar α dengan posisi f, maka akan mencapai posisi yang dapat meneruskan cahaya tertinggi. Analisistor dari sudut pengamat yang diputar sesuai dengan arah jarum jam yaitu kekanan menyebabkan larutan memutar kekanan dan apabila diputar berlawanan dengan jarum jam maka larutan dapat memutar kekiri (Roth, 1994).
2) Gula reduksi Gula reduksi adalah jenis bahan organik yang memiliki daya mereduksi dalam suasana alkalis adalah unsur yang memiliki gugus aldehid dan gugus keton. Komponen utama dalam molase yang mempunyai sifat mereduksi adalah glukosa dan fruktosa juga sering disebut gula reduksi. Gula reduksi dalam molase berasal dari batang tebu, dan sebagian berasal dari proses peruraian sakarosa karena hidrolisa yang disebabkan adanya pengaruh katalisator asam. Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut :
- H C
12 H
22 O 11 + H
2 O
2C
6 H
12 O 6 + C
4 H
12 O 2 (9)
Sakarosa Glukosa Fruktosa Kecepatan hidrolisa akan semakin besar dengan meningkatnya keasaman dan tingginya suhu, sedangkan waktu juga dapat menyebabkan perusakan yang semakin besar (Soejardi, 1974). Kualitas molase yang baik mempunyai kandungan gula reduksi sekitar 20,78% (Purnomo, 2007).
Penentuan gula reduksi dapat dilakukan dengan berbagai macam cara, menurut Sudarmadji dkk (1996) dapat dilakukan dengan cara antara lain : a) Penentuan gula reduksi dengan cara Luff Schoorl
Prinsip reaksi yang terjadi selama penentuan gula reduksi awalnya adalah kuprioksida dalam reagen akan membebaskan iod dari garam K-iodida.
Banyaknya iod yang dibebaskan ekuivalen dengan dengan banyaknya kuprioksida. Banyaknya iod dapat diketahui dengan titrasi menggunakan natrium tiosulfat. Untuk mengetahui bahwa titrasi sudah cukup diperlukan indikator amilum (Sudarmadji dkk, 1996). Reaksi dapat dituliskan sebagai berikut :
R-COH + CuO O + R-COOH (10)
2
→ Cu H
2 SO 4 + CuO 4 + H
2 O (11)
→ CuSO CuSO
4 + 2 KI 2 + K
2 SO 4 (12)
→ CuI
2 CuI I + I (13)
2
2
2
2
→ Cu
I
2 + Na
2 S
2 O
3
2 S
4 O
6 + I 2 (14)→ Na I + amilum : biru (15)
2
b) Cara Munson Walker
Penentuan gula reduksi dengan cara ini didasarkan atas banyaknya endapan Cu O yang terbentuk, dengan cara penimbangan atau dengan melarutkan
2 kembali dengan asam nitrat kemudian menitrasi dengan natrium tiosulfat.
Jumlah Cu O yang terbentuk ekuivalen dengan banyaknya gula reduksi yang
2
ada dalam larutan nira, dengan melihat tabel Hammond maka dapat diketahui jumlah gula reduksi. Tiap ml na-tiosulfat (39g Na
2 S
2 O 3 .5H
2 O) sesuai dengan 11,259 mg Cu O (Sudarmadji dkk, 1984).
2
c) Metode Iodometri Prinsip dari metode ini adalah sampel yang telah berada dalam bentuk larutan ditambah iodin encer dan NaOH kemudian dicampur secepatnya (karena iodin dapat berubah menjadi iodat dan tidak reaktif terhadap gula dalam larutan alkalis). Setelah itu diasamkan dengan asam klorida atau asam sulfat dan dibiarkan beberapa menit. Kemudian kelebihan iodin dititrasi dengan larutan natrium tiosulfat standar (Sudarmadji dkk, 1996). Reaksinya dapat dituliskan sebagai berikut :
R-COH + I + 3 NaOH O (16)
2
2
→ R-COONa + 2 NaI+ 2H
I
2 (sisa) + 2 Na
2 S
2 O
3
2 S
4 O 6 + 2 NaI (17)
→ Na
I
2 + amilum (18)
→ iod-amilum (biru) Titrasi blanko:
I
2 (total) + 2 Na
2 S
2 O
3
2 S
4 O 6 + 2 NaI (19)
→ Na Dalam penelitian kualitas molase ini, untuk menentukan kadar gula reduksi digunakan metode iodometri. Analisis kualitas molase dalam industri alkohol PS Madukismo ditambahkan pengujian sisa gula dan gula yang tidak dapat meragi. Hal tersebut dilakukan sebagai informasi tambahan untuk menentukan kualitas molase yang pada akhirnya menentukan mutu produk alkohol yang dihasilkan Pabrik Spiritus Madukismo Yogyakarta (Anonim, 2008).
c. Mempunyai kepekatan ± 90 brix. Molase yang akan digunakan sebagai bahan baku produksi alkohol harus memenuhi parameter brix. Kondisi molase yang pekat menghasilkan konsentrasi gula dalam molase cukup tinggi sehingga dapat memberikan efek pengawetan pada molase (Prescott and Dunn,1990). Menurut Prescott and Dunn (1990), kualitas molase yang baik harus mempunyai brix antara 85-95% brix.
Derajat brix adalah jumlah zat padat semu yang larut (dalam g) dalam setiap 100g larutan (Kuswurj, 2008). Untuk mengetahui banyaknya zat padat yang terlarut dalam larutan (brix) diperlukan suatu alat ukur. Adapun pengukuran brix (Kuswurj, 2008) dapat dilakukan dengan berbagai cara sebagai berikut :
1) Pengukuran brix dengan piknometer
Prinsip kerja pengukuran dengan piknometer adalah menentukan berat jenis benda. Alat ini terbuat dari gelas berbentuk seperti botol kecil, dilengkapi dengan tutup dengan lubang kapiler. Alat ini mempunyai volume tertentu dan dibuat sedemikian sehingga pada t yang sama selalu terukur volume yang sama (Kuswurj, 2008). Metode pengukuran brix dengan piknometer dipilih dalam penelitian ini karena memiliki beberapa keuntungan dan kelebihan.
Kelebihan metode ini adalah dapat dilakukan dengan cepat dan mudah, dalam skala laboratorium. Kerugian metode ini akan menjadi tidak efektif dan efesien jika digunakan dalam skala industri. 2)
Penentuan brix dengan hydrometer (timbangan brix) Alat ini paling umum digunakan di pabrik, karena pemakaiannya mudah dan cepat. Terbuat dari bahan gelas, berbentuk silindris yang bagian bawahnya berbentuk bola. Pada bagian atas meruncing dan terdapat skala yang menunjukkan derajat brix. Prinsip kerjanya adalah bahwa gaya ke atas yang dialami oleh suatu benda yang dicelupkan dalam cairan tergantung dari berat jenis cairan. Jadi semakin kecil berat jenis maka hidrometer semakin tenggelam. Kemudian brix akan ditunjukkan pada skala yang berada di permukaan cairan tersebut (Kuswurj, 2008).
3) Pengukuran brix dengan indeks bias Menurut Kuswurj (2008), indeks bias suatu larutan gula atau nira mempunyai hubungan yang erat dengan brix. Indeks bias nira yang diukur, dapat indeks bias dinamakan Refraktometer. Kelebihan alat ini adalah sampel nira yang digunakan sedikit dan alatnya tidak mudah rusak.