PEMBUATAN BIETANOL DARI LIMBAH TONGKOL JAGUNG DENGAN VARIASI KONSENTRASI ASAM KLORIDA DAN WAKTU FERMENTASI

  

PEMBUATAN BIETANOL DARI LIMBAH

TONGKOL JAGUNG DENGAN VARIASI KONSENTRASI

ASAM KLORIDA DAN WAKTU FERMENTASI

• *

  Ahmad Rasyidi Fachry , Puji Astuti, Tri Gita Puspitasari

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

  Email: kagakukogaku_unsri@yahoo.com

  

Abstrak

  Limbah tongkol jagung yang melimpah perlu ditangani karena akan menyebabkan pencemaran lingkungan. Salah satu cara dengan mengubah tongkol jagung menjadi bioetanol. Kandungan hemilselulosa dan selulosa pada tongkol jagung berpotensi untuk diolah menjadi glukosa yang kemudian difermentasi sehingga menghasilkan bioetanol. Variabel penelitian berupa molaritas asam dan lama waktu fermentasi. Proses pembuatan bioetanol terdiri dari pretreatment, hidrolisa, fermentasi, dan pemurnian. Pretreatment dilakukan dengan menambahkan NaOH 0,1 M pada bubuk tongkol jagung. Lalu dihidrolisa dengan HCl pada variasi konsentrasi 0,1 M ; 0,2 M ; 0,3 M ; 0,4 M ; 0,5 M. Lalu difermentasi selama 3, 5, dan 7 hari. Fermentasi dilakukan dengan menambahkan Saccaromyces Cerevisiae sebanyak 2 gram dan urea sebagai nutrien sebanyak 0,2 gram . Produk setelah difermentasi dimurnikan dengan cara didestilasi pada temperatur 80

  C. Hasil penelitian menunjukkan adanya hubungan yang berbanding lurus antara molaritas asam dengan kadar etanol yang dihasilkan. Semakin tinggi konsentrasi asam, maka akan semakin tinggi pula kadar etanol yang didapat. Begitu pula hubungan antara lama waktu fermentasi dengan kadar etanol. Kadar etanol tertinggi yang dihasilkan pada kondisi HCl 0,5 M dengan waktu fermentasi 7 hari yaitu 1,3 % (v/v). Kata kunci : bioetanol, fermentasi, hidrolisa, tongkol jagung

  

Abstract

Amount of corn cobs which are commonly generated from agriculture must be treated because they can

make environmental pollution. So far not a lot of waste corn cobs used to be a value-added product. We

can solve this problem by changing corn cobs become bioethanol. Corn cobs consist of hemilselulose and

cellulose which is potential to be converted into bioethanol. The purpose of this research is for knowing

what is the effect of variation acid concentration and fermentation time on ethanol content. There are

four steps for manufacturing bioethanol, they are pretreatment, hydrolysis, fermentation, and

purification. Pretreatment performed by adding 0.1 M NaOH on corn cob powder. The corn cob

hydrolyzed with HCl at concentrations variation 0.1 M ; 0.2 M ; 0.3 M ; 0.4 M ; 0.5 M and it fermented

for 3, 5, and 7 days. Fermentation is done by adding Saccaromyces cereviceae as much as 2 grams of

yeast and as much as 0.2 grams of nutirent. After the fermented, product was purified by distilled at a

temperature of 80

  C. For bioethanol the research results, it can be concluded that the higher molarity

hydrochloric acid and the longer the fermentation time, it will increase the ethanol content. From the

result of research on the manufacture of bioethanol from corn cobs obtained the highest content of

ethanol is 1.3% (v/v) in optimum condition NaOH 0.5 M and fermentation for seven days .

  Keywords: bioethanol, corn cob, fermentation, hydrolysis

  Page 60 Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013

  Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013 Page 61 1.

   PENDAHULUAN

  Jagung adalah salah satu produk pertanian yang banyak dihasilkan di negara Indonesia. Pada tahun 2007 produksi jagung nasional mencapai 13.287.527 ton dan diperkirakan meningkat menjadi 14.854.050 ton pada tahun 2008 (Anonim, 2006 dalam Subekti, 2006). Buah jagung terdiri dari 30% limbah yang berupa tongkol jagung (Irawadi, 1990 dalam Subekti, 2006). Jika dikonversikan dengan jumlah produksi jagung pada tahun 2008, maka negara Indonesia berpotensi menghasilkan tongkol jagung sebanyak 4.456.215 ton. Jumlah limbah tersebut dapat dikatakan sangat banyak dan akan menjadi sangat potensial jika dapat dimanfaatkan secara tepat.

  Penelitian ini diarahkan untuk mengetahui pengaruh molaritas asam klorida pada proses hidrolisa asam dan lama waktu fermentasi terhadap kadar etanol yang dihasilkan.

  Tongkol Jagung

  Tongkol pada jagung adalah bagian dalam organ betina tempat bulir duduk menempel. Istilah ini juga dipakai untuk menyebut seluruh bagian jagung betina (buah jagung). Tongkol terbungkus oleh kelobot (kulit "buah jagung"). Secara morfologi, tongkol jagung adalah tangkai utama malai yang termodifikasi. Malai organ jantan pada jagung dapat memunculkan bulir pada kondisi tertentu. Tongkol jagung muda, disebut juga babycorn, dapat dimakan dan dijadikan sayuran. Tongkol yang tua ringan namun kuat, dan menjadi sumber furfural, sejenis monosakarida dengan lima atom karbon.

  Tongkol jagung merupakan salah satu limbah lignoselulosik yang banyak tersedia di Indonesia. Limbah lignoselulosik adalah limbah pertanian yang mengandung selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Masing-masing merupakan senyawa-senyawa yang potensial dapat dikonversi menjadi senyawa lain secara biologi. Selulose merupakan sumber karbon yang dapat digunakan mikroorganisme sebagai substrat dalam proses fermentasi untuk menghasilkan produk yang mempunyai nilai ekonomi tinggi (Suprapto dan Rasyid, 2002 dalam Shofiyanto, 2008).

  Gambar 1. Tongkol Jagung

  Karakteristik kimia dan fisika dari tongkol jagung sangat cocok untuk pembuatan tenaga alternative (bioetanol), kadar senyawa kompleks lignin dalam tongkol jagung adalah 6,7-13,9%, untuk hemiselulose 39,8% , dan selulose 32,3-45,6%. Selulose hampir tidak pernah ditemui dalam keadaan murni di, melainkan selalu berikatan dengan bahan lain yaitu lignin dan hemiselulose.

  Garrote et al.,2002 dalam Shofiyanto, 2008), menyatakan bahwa limbah buah jagung yaitu tongkol jagung, dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku industri dengan proses

  biomass refening berdasarkan sparasi fraksi-

  fraksi kimianya. Menurut Koswara (1991), tongkol jagung adalah tempat pembentukan lembaga dan gudang penyimpanan makanan untuk pertumbuhan biji. Jagung mengandung kurang lebih 30 % tongkol jagung sedangkan sisanya adalah kulit dan biji.

  Menurut Irawadi, 1990 (pada Shofiyanto, 2008) limbah pertanian (termasuk tongkol jagung), mengandung selulosa (40-60%), hemiselulosa (20-30%) dan lignin (15-30%). Komposisi kimia tersebut membuat tongkol jagung dapat digunakan sebagai sumber energi, bahan pakan ternak dan sebagai sumber karbon bagi pertumbuhan mikroorganisme.

  Tabel 1. Komposisi tongkol jagung Kandungan Persentase

  Selulosa 41 Hemiselulosa 36 Lignin 16 Air dan lain-lain

  7 Sumber : Huda, 2007 dalam Shofiyanto, 2008

  2003 asam, engan elama nomer ulosa. untuk sulfat sulfat diteliti asam. njadi: encer yanto,

  Mekani ri asam akan b atan glikosidi hingga akan eberadaan as nformasi tid mutusan ikata njugasi pada eberadaan air H

  % O. Rumus e

  n

  , dengan ba but dengan der ahnya mencap olekul sekur lekul selulosa ril selulosa te n bagian b al dan adany keliling selu untuk mengh alam Shofiyan yang se glukosa, sed akan mengha losa berbeda nya teridiri at antai molekul ai molekul. U embentuk hem kompleks s ksuronat dan ener, 1995; N 2008). losa ditemuk xylan, mannan lam bentuk ar noxylan. Ma komannan dan ktan yang uk arabino gal alah katalis no baik selulosa h makromo sangat kuat, dapat menghi imer aroma alui polimeri hol (turunan f mencapai 11.0 h makromole dikonversi perubahan p ang melindu hidrolisis kar n eter. erdapat di dal material veget ndung 44,4% empiris selulo anyaknya sat rajat polimeri pai 1.200-10.0 rang-sekurang a rata-rata sek rdiri atas bag erkristal (85 ya lignin se ulose merupa hidrolisa selul nto, 2008). P empurna a dangkan pro asilkan disakar dengan selul tas berbagai u yang pendek

  Unit gula (g miselulosa da seperti pento n deoksi-heks Nishizawa, 19 kan dalam t n, dan galakt rabinoxylan, a annan dijum n galaktomann relative jara laktan. on spesifik y a maupun lign olekul den sehingga ha idrolisis selul

  Jur matik sasi fenil

  000. ekul ke pada ungi rena lam tatif

  % C, osea tuan sasi

  000 gnya kitar gian 5%). erta akan lose

  Pada akan oses rida losa unit dan gula apat osa, sosa

  989 tiga ktan. atau mpai nan. ang, yang nin. ngan anya losa pad kat kua hid dib sel pem Hid 2. dar ika seh Ke kon pem kon Ke OH seh Pro cep dua sec ter dal bio asa wa gul Be hid (H me dan Hid hid (Ta 200 rnal Teknik K da tingkat k talis non spe at juga meny drolisis.

  Proses bagi menjadi lulosa dan mucatan,peny drolisa divisu Sumber : Xian Gambar 2. selulo

  Di dal omassa ligno am pada suhu aktu tertentu, la dari polim eberapa asam drolisis asam

  adalah pol erbentuk mela sinamil alkoh bot melekul m lignin adala lignin dapat a mengalami

  2 SO

  4

  ), asam p erupakan asam n dimanfaat drolisis asam drolisis asam aherzadeh &

  08).

  Kimia No. 1, V konversi yan esifik yang sa ebabkan degr hidrolisis sel lima tahap asam, hidr yaringan dan ualisasikan se

  n, 2003 dalam

  Mekanisme re osa oleh katal sme yang ter berinteraksi se k oksigen pa membentuk sam konjuga dak stabil an C-O dan m konformasi pada sistem a erikatan denga bebaskan gu bentuk akan b katan glikosi ang lain. Pros sampai semua menjadi gluko 2010). lam metode oselulosa dip u dan tekana dan mengh mer selulosa yang umum antara lain a perklorat, dan m yang palin kan untuk dapat dikelom pekat dan hid

  Karimi, 2007 Vol. 19, Januar ng tinggi. S angat reaktif, radasi glukosa lulosa secara yaitu pencam rolisis, netra pemekatan. eperti pada G m Kardono, 20 eaksi hidrolisi lis asam erjadi yaitu p ecara cepat de ada dua unit asam konju asi menyeba sehingga te membebaskan yang tidak s akan menyeba gan ion karbo ula dan prot berinteraksi s idik oksigen ses tersebut te ua molekul sel osa (Xiang, hidrolisis a paparkan de an tertentu se hasilkan mon dan hemiselu m digunakan u adalah asam s n HCl. Asam s ng banyak d hidrolisis a mpokkan men drolisis asam

  7 pada Shofiy ri 2013 ebagai

  , asam a hasil a asam mpuran alisasi,

  Proses Gambar

  010 is roton engan gula ugasi. abkan erjadi asam stabil. abkan onium ton . ecara pada erjadi ulosa

  Lignin ya han terhadap lkil dan ikatan ulosa alami te man dan m murni mengan

  selulosa

  Page 6

  Serat selu ng sel tanam ya. Selulosa m

  Komp Ligni

  komp tiga d propa Denga dari p mono bentuk selulo adany

  Selulo

  dindin lainny 6,2% adalah gluko (DP), dan 5.000 400.0 amorf Strukt hemis hamb (Sjost proses meng hidrol selebi

  Hemi

  karen gula, percab anhidr dibag hekso (Feng dalam kelom Xylan arabin dalam Sedan dijum

  Hidro

  dapat Selulo krista asam

  62 ponen Lignos in

  Lignin pleks yang te dimensi dari s an) dengan bob an kata lain, polifenil.

  Polimer omernya tanpa k dasarnya. ose bersifat tah ya ikatan arilal

  osa

  H dan 49,3% h (C

  Asam ada menyerang b osa adalah linitas yang kuat yang d

  6 H

  10 O

  5

  )

  n

  osa yang diseb dimana juml panjang mo nm.

  Berat mol

  00 Mikrofibr f (15%) dan tur berkrista selulose disek atan utama u trom, 1995 da s hidrolisa ahasilkan g lisa sebagian iose.

  iselulosa

• dari air be hingga memb oton yang terb pat dengan ik a unit gula ya cara kontinyu rahidrolisis m lam Kardono,

  Hemiselul a komposisin disebabkan ra bangan ranta ro) yang me i menjadi osa, asam ke gel dan Wege m Shofiyanto, 2

  Hemiselul mpok yaitu x n dijumpai dal no glukurun m bentuk gluk ngkan galak mpai dala bentu

  olisa Asam Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013 Page 63 Hidrolisis asam pekat merupakan teknik yang sudah dikembangkan cukup lama.

  Braconnot di tahun 1819 pertama menemukan bahwa selulosa bisa dikonversi menjadi gula yang dapat difermentasi dengan menggunakan asam pekat (Sherrad and Kressman 1945 in (Taherzadeh & Karimi, 2007 pada Shofiyanto, 2008). Hidrolisis asam pekat menghasilkan gula yang tinggi (90% dari hasil teoritik) dibandingkan dengan hidrolisis asam encer, dan dengan demikian akan menghasilkan ethanol yang lebih tinggi (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005 dalam Shofiyanto, 2008). Hidrolisis asam encer dapat dilakukan pada suhu rendah. Namun demikian, konsentrasi asam yang digunakan sangat tinggi (30 – 70%).

  Hidrolisis dapat dilakukan secara kimia (asam) atau enzimatik. Ada dua macam hidrolisa yang digunakan pada pembuatan bioetanol dari bahan baku biomassa, yaitu enzimatis dan hidrolisa asam.

  5 OH.

  2 H

  Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai derivat senyawa hidrokarbon yang mempunyai gugus hidroksil dengan rumus C

  Bioetanol adalah etanol yang. berasal dari sumber hayati. Bioetanol bersumber dari karbohidrat yang potensial sebagai bahan baku seperti tebu, nira sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung: jerami, bonggol jagung dan kayu. Setelah melalui proses fermentasi, dihasilkan etanol.

  Bioetanol

  C. Suhu yang lebih tinggi akan mempermudah dekomposisi gula sederhana dan senyawa lignin

  o

  atau HCl pada range konsentrasi 2-5% 2002), dan suhu reaksi ± 160

  4

  2 SO

  Hemisellulosa dan selulosa mudah dihidrolisa menggunakan asam konsentrasi rendah (encer) pada kondisi reaksi moderat, akan tetapi diperlukan kondisi yang lebih ekstrim untuk dapat menghidrolisa sellulosa. Keuntungan utama hidrolisa dengan asam encer adalah, tidak diperlukannya recovery asam, dan tidak adanya kehilangan asam dalam proses (2002). Umumnya asam yang digunakan adalah H

  6 ).

  Hidrolisis asam encer juga dikenal dengan hidrolisis asam dua tahap (two stage acid hydrolysis) dan merupakan metode hidrolisis yang banyak dikembangkan dan diteliti saat ini. Hidrolisis asam encer pertama kali dipatenkan oleh H.K. Moore pada tahun 1919. Potongan (chip) kayu dimasukkan ke dalam tangki kemudian diberi uap panas pada suhu 300

  ) dan heksosa (C

  5

  Hidrolisis meliputi proses pemecahan polisakarida di dalam biomassa lignoselulosa, yaitu: selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer gula penyusunnya. Hidrolisis sempurna selulosa menghasilkan glukosa, sedangkan hemiselulosa menghasilkan beberapa monomer gula pentose (C

  Shofiyanto, 2008).

  Kelemahan dari hidrolisis asam encer adalah degradasi gula hasil di dalam reaksi hidrolisis dan pembentukan produk samping yang tidak diinginkan. Degradasi gula dan produk samping ini tidak hanya akan mengurangi hasil panen gula, tetapi produk samping juga dapat menghambat pembentukan ethanol pada tahap fermentasi selanjutnya. Beberapa senyawa inhibitor yang dapat terbentuk selama proses hidrolisis asam encer adalah furfural, 5- hydroxymethylfurfural (HMF), asam levulinik (levulinic acid), asam asetat (acetic acid), asam format (formic acid), asam uronat (uronic acid), asam 4-hydroxybenzoic, asam vanilik (vanilic acid), vanillin, phenol, cinnamaldehyde, formaldehida (formaldehyde), dan beberapa senyawa lain (Taherzadeh & Karimi, 2007 dalam

  C, 0.4% asam sulfat) (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005 dalam Shofiyanto, 2008).

  o

  Tahap kedua dilakukan pada suhu yang lebih tinggi, tetapi dengan konsentrasi asam yang lebih rendah untuk menghidrolisis selulosa (215

  o C).

  Hidrolisis selulosa dengan menggunakan asam telah dikomersialkan pertama kali pada tahun 1898 (Hamelinck, Hooijdonk, & Faaij, 2005 dalam Shofiyanto, 2008). Tahap pertama dilakukan dalam kondisi yang lebih ‘lunak’ dan akan menghidrolisis hemiselulosa (misal 0.7% asam sulfat, 190

  F selama satu jam. Selanjutnya dihidrolisis dengan menggunakan asam fosfat. Hidrolisis dilakukan dalam dua tahap. Hidrolisat yang dihasilkan kemudian difermentasi untuk menghasilkan ethanol.

  o

  Etanol merupakan zat cair, tidak berwarna, berbau spesifik, mudah terbakar dan menguap, dapat bercampur dalam air dengan segala perbandingan. Penggunaan bioetanol di antaranya adalah sebagai bahan baku industri, minuman, farmasi, kosmetika, dan bahan bakar. Beberapa jenis etanol berdasarkan kandungan alkohol dan penggunaannya adalah (1) Industrial crude (90-94,9% v/v), rectified (95-96,5% v/v), (2) jenis etanol yang netral, aman untuk bahan minuman dan farmasi (96-99,5% v/v), dan (3) etanol untuk bahan bakar, fuel grade etanol (99,5-100% v/v).

• 106-111
• American Petroleum Institute Ketika etanol dihasilkan dari biomassa yang mengandung pati atau selulosa, maka etanol mampu menjadi bioenergi. Atau lebih dikenal dengan istilah bioetanol. Salah satu proses pembuatan etanol dalam industri dengan cara fermentasi.

  Bahan – bahan ini mengandung gula atau disebut substansi sakarin yang rasanya manis. Bahan ini berasal dari gula tebu, gula bit, molase ( tetes ) buah-buahan yang langsung dapat difermentasikan menjadi alkohol

  Faktor-faktor yang mempengaruhi kemampuan enzim menghidrolisis bahan lignoselulosa diantaranya kandungan lignin dan hemiselulosa dan tingkat kekristalan selulosa. Oleh karena itu pretreatment diperlukan untuk : 1.

  Pretreatment ini dimaksudkan untuk meningkatkan kemampuan area permukaan (porositas) selulosa sehingga dapat meningkatkan konversi selulosa menjadi glukosa (gula fermentasi).

  Salah satu cara yang dapat digunakan untuk proses pretreatment bahan lignoselulosa adalah alkali pretreatment. Proses alkali pretreatment menggunakan kondisi temperatur dan tekaran yang rendah

  Proses ini tergantung pada jumlah lignin yang terkandung dalam biomasa. Sodium, potassium, calsium, dan aluminium hidroksida adalah senyawa kimia yang cocok untuk proses ini.

  Alkali pretreatmet dapat dilakukan pada kondisi rata-rata dengan waktu dalam hitungan jam atau hari. Proses alkali dapat mendegradasi gula lebih sedikit dibandingkan proses asam. Sodium, potasium, kalsium dan ammonium hidroksida merupakan senyawa yang cocok untuk proses alkali pretreatment. Dari keemapat senyawa ini, natrium hidroksida lebih sering digunakan dalam proses. Natrium nidroksida merupakan senyawa pretreatment yang lebih efektif. NaOH dapat menghilangkan senyawa amorf seperti lignin dan hemiselulosa yang terdapat pada biomassa. Alkali pretreatment dapat meningkatkan efektifitas enzim pada proses enzimatik hidrolisis. Kandungan lignin pada biomassa akan mengalami proses penguraian dengan proses NaOH pretreatment , tetapi tidak terjadi pada kandungan selulosanya. Alkali pretreatment dapat miningkatkan

  2. Starches Starches adalah bahan yang mengandung pati, gandum, kentang, akar tumbuh- tumbuhan, jagung, ubi kayu, padi padian dan lain-lain. Bahan jenis ini terlebih dahulu harus dihidrolisa dengan bantuan enzim atau katalis asam terlebih dahulu, agar dapat menjadi gula, kemudian difermentasikan menjadi etanol.

   Sugar

  Pretreatment juga harus bisa menghalangi terbentuknya inhibitor pada hidrolisis berikutnya dan selama proses fermentasi, menghalangi kehilangan karbohidrat, dan biaya yang efektif (Sun dan Cheng, 2005; Kumar dan Wyman, 2009 dalam Octavia, 2011).

  Proses fermentasi dilakukan dengan memakai berbagai macam bahan baku. Bahan baku yang umum digunakan antara lain, 1.

  Sumber: Kirk-Orthmer, Enyclopedia of Chemical Technolgy, vol 9, 1967)

  29676,6 Panas jenis pada 25ºC (J/kg) 2,42 Nilai oktan (penelitian)

  839,31 Panas pembakaran pada 25ºC (J/kg)

  Berat molekul (g/mol) 46,1 Titik beku (ºC) -114,1 Titik didih normal (ºC) 78,32 Densitas (g/ml) 0,7983 Viskositas pada 20ºC (Cp) 1,17 Panas penguapan normal (J/kg)

  Tabel 2. Sifat Fisika dan Kimia Etanol Properti Nilai

  Menghilangkan lignin dan hemiselulosa, 2. Menurunkan tingkat kekristalan selulosa sehingga meningkatkan fraksi amorph selulosa, dan 3. Meningkatkan porositas material (Sánchzes dan Cardona, 2007; Zhu dkk., 2008; Hsu dkk., 2010 dalam Octavia, 2011).

3. Cellulose Material

  Lignin merupakan salah satu bagian yang mengayu dari tanaman seperti janggel, kulit keras, biji, bagian serabut kasar, akar, batang dan daun. Lignin mengandung substansi yang kompleks dan merupakan suatu gabungan beberapa senyawa yaitu karbon, hidrogen dan oksigen. Selain lignin, bagian yang lain dari jerami adalah selulosa. Selulosa merupakan polisakarida yang didalamnya mengandung zat - zat gula (Hari Hartadi, 1983 dalam Octavia, 2011).

  Pembuatan Bioetanol Delignifikasi

  Page 64 Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013

  Bahan-bahan ini mengandung sellulosa, misalnya ampas kelapa, kayu, ampas tebu, kulit kerang, ‘waste sulft liquor’ yang merupakan residu dari pabrik pulp dan kertas. Untuk menghasilkan etanol sellulosa harus dihidrolisa dengan mineral atau larutan asam sebelum difermentasikan

• – 180°C.

  6 Selulosa Air Glukosa

  Zat - zat penghidrolisa ada beberapa rnacam, antara lain :

  Asam 3. Basa 4. Enzim

  Beberapa faktor yang mempengaruhi proses hidrolisa, antara lain: a. Jumlah kandungan karbohidrat pada bahan baku Jumlah kandungan karbohidrat pada bahan baku sangat berpengaruh terhadap hasil hidrolisis asam, dimana bila kandungan karbohidrat sedikit maka jumlah gula yang terjadi juga sedikit, dan bila sebaliknya bila kandungan karbohidrat terlalu tinggi mengakibatkan kekentalan campuran akan meningkat, sehingga tumbukkan antara molekul karbohidrat dan molekul air semakin berkurang dengan demikian kecepatan reaksi pembentukan glukosa semakin berkurang pula.

  b. PH Hidrolisa PH berpengaruh terhadap jumlah produk hidrolisis, pH ini erat hubungannya dengan kosentrasi asam, dimana pH makin rendah bila kosentrasi asam yang digunakan lebih besar, pH optimum adalah 2 - 3. (Tina Jeoh, 1998 )

  c. Waktu hidrolisa Semakin lama pemanasan, warna semakin keruh dan semakin besar pula konversi pati yang dihasilkan. Waktu yang dibutuhkan untuk proses hidrolisa asam ini yaitu 1 sampai dengan 3 jam.

  d. Suhu Semakin besar suhunya semakin besar pula konversinya karena konstata kecepatan reaksi juga semakin besar. Suhu yang digunakan untuk mencapai konversi selulosa adalah antara 120°C

  e. Tekanan Tekanan berpengaruh terhadap jumlah produk hidrolisis. Tekanan yang digunakan untuk titik didih 120°C, tekanan atmosfernya adalah 1 atm. (Tina Jeoh, 1998).

  

Fermentasi

  Fermentasi adalah suatu kegiatan penguraian bahan - bahan karbohidrat yang tidak menimbulkan bau busuk dan menghasilkan gas karbondioksida. Suatu fermentasi yang busuk merupakan fermentasi yang mengalami kontaminasi.

  Ada berbagai macam fermentasi tergantung dari hasil akhir fermentasi tersebut. Salah satu fermentasi yang telah berumur ribuan tahun adalah fermentasi alkohol (etanol). Fermentasi ini dilakukan oleh mikroorganisme berupa khamir. Khamir yang sering digunakan pada fermentasi etanol adalah Saccharomyces

• nH

  cereviseae , S. uvarium, Schizosaccharomyces sp., Kluyveromyces sp. Khamir yang sangat

  potensial untuk fermentasi etanol adalah

  Saccharomyces cereviseae karena memiliki daya

  konversi menjadi etanol sangat tinggi, metabolismenya sudah diketahui, metabolit utama berupa etanol, karbondioksida, dan air dan sedikit menghasilkan metabolit lainnya.

  Beberapa organisme seperti Saccharomyces dapat hidup, baik dalam kondisi lingkungan cukup oksigen maupun kurang oksigen. Organisme yang demikian disebut aerob fakultatif. Dalam keadaan cukup oksigen, Saccharomyces akan melakukan respirasi biasa. Akan tetapi, jika dalam keadaan lingkungan kurang oksigen Saccharomyces akan melakukan fermentasi. Saccharomyces

  12 O

  6 H

  selulosa, akan tetapi berpengaruh terhadap pembengkakan antarkristal di dalam selulosa. Membengkaknya selulosa menyebabkan renggangnya ikatan lignoselulosa dan lignohemiselulosa dan pecah sehingga dinding sel menjadi lemah (Murni dkk, 2008)

  Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013 Page 65 kandungan selulosa dan efektif untuk menghilangkan lignin.

  Secara skematis pada prinsipnya kerja alkali adalah sebagai berikut :

  1. Memutuskan sebagian ikatan antara selulosa dan hemiselulosa dengan lignin,

  2. Esterifikasi gugus asetil dengan membentuk asam uronat,

  3. Merombak struktur dinding sel, melalui pengembangan jaringan serat, dan memudahkan penetrasi molekul enzim mikroorganisme. Cara kerja alkali memecah ikatan lignoselulosa dan lignohemiselulosa belum diketahui secara sempurna. Alkali mempunyai kemampuan untuk mengurangi ikatan hidrogen di dalam molekul selulosa kristal sehingga selulosa membengkak dan bagian selulosa kristal akan berkurang. Alkali mampu menghasilkan perubahan terhadap struktur dinding sel yang mencakup hilangnya grup asetil dan fenolik, larutnya silika dan hemiselulosa serta kemungkinan hidrolisis ikatan hemiselulosa – lignin. Pembengkakan selulosa dapat dibedakan menjadi dua macam yakni pembengkakan di dalam kristal (intercrystalline swellin) dan pembengkakan antarkristal (intracrystalline

  swelling ). Air tidak dapat menembus struktur

  Hidrolisa

  2 O nC

  Hidrolisa adalah proses antara reaktan dengan menggunakan air supaya suatu persenyawaan pecah atau terurai. Reaksi hidrolisa yaitu : (C

  6 H

  10 O

  5

  )

  n

1. Air 2.

  reviseae

5 OH + 2 C

  a yang kemud itoplasma. H H , dan 2A ia jika di tem na Sacharomy oksigen dal vat akan diu mudian dijadi ubah menj an molekul C ion H

• d

  AD maka seba fermentasi eta atan ion H

  Jur ngan ung sfat, dan alah yang maan dian

  Hasil ATP. mpat

  yces

  lam ubah ikan jadi CO

  2

  dari agai anol oleh jadi

  O

  2

  , kosa Pro ter me

  a. K Ko fer dip dip dap wa kem Ko ada and

  b. B Ba bah me fos ure dal c. p Pad fer opt fer tin aw ber pal ma leb leb pem me dik yan

  e. W Wa ter fak sem jam

  d. T Te fer me sec kar (en ber suh

  20 rnal Teknik K oses fermenta rgantung empengaruhi,

  Kosentrasi gu osentrasi gu rmentasi diant pergunakan k pergunakan ko pat nlenurunk aktu fermenta mungkinan a osentrasi gula alah 12% ata d Dunn, 1959

  Bahan nutrien ahan nutrient han yang di engandung fos sfat, ammoni ea, dan lainl lam Octavia, 2 pH fermentasi da kemasam rmentasi akan timum pada rmentasi mem ggi, basil ferm wal pa(ht pH 4 rkapasitas buf ling baik pH aka pH mediu bih tinggi glis bih banyak. manasan untu engendapkan kehendaki, m ng diperoleh.

  Temperatur mperatur b rmentasi mela empengaruhi cara tidak lan rena pengua nzimatik) yang rtambah sesua hu optimum. Waktu yang d aktu yang rgantung pada ktor-faktor mpurna biasa m.(Foster A.

  11).

  Kimia No. 1, V asi alkohol de dari fakt antara lain: la ula yang tara 10 – 18 w kosentrasi se osentrasi gala kan pertumbu asi akan leb adanya gula a yang sering au sedikit leb dalam Octavi nt yang bisa dit fermentasi a sfor dan nitro ium sulfat, ain. (Prescott 2011). i man di bawa n berkurang a pH 4,5-5 mpunyai kapa mentasi terba

  4,5-4,7; sedan ffer rendah, n 5,5. Karena um akan turun erol dan asam

  Pemberian uk mengurang garam-gara mempertinggi berpengaruh luil dua hal ya aktivitas en ngsung mengu apan. Sepert g lain, kecepa ai dengan ken diperlukan unt diperlukan a temperatur, lainnya. W anya selama

  Agblevor, 20 Vol. 19, Januar engan bantua tor-faktor digunakan walaupun dapa elain itu. A terlalu tinggi uhan ragi, seh bih lama da a tidak ekon g kali dipergu bih tinggi. (P ia, 2011). tambahkar, ke adalah zat-zat ogen, seperti . ammonium tt and Dunn, ah pH 0,3 kecepatanny

  5,0. Bila m asitas buffer aik tercapai b ngkan pada m nilai pH awa aktivitas fem n dan pada pH m organik terb asam sulfa gi kontaminan am yang kemurnian a terhadap aitu secara lan nzim khamir urangi hasil a ti proses b atan fermentas naikan suhu s tuk fermentasi untuk ferm kosentrasi gu

  Waktu ferm kurang leb 003 dalam O ri 2013 an ragi yang untuk at pula

  Apabila hal ini hingga an ada nomis. unakan rescott edalam t yang

  . super fosfat, 1959 proses ya, pH medium r yang ila pH medium al yang mentasi,

  H yang bentuk t dan n akan tidak alkohol proses ngsung r dan alkohol biologi si akan sampai i mentasi ula dan mentasi bih 24 ctavia,

  Perubahan y alarn persam

  H menjadi NA alam proses f ehid. Pengika membentuk sen ini adalah 2 e

  Fermentasi : kanisme Ferm endro Subekti trisi yaitu den ang mengandu i super fos fosfat, urea, digunakan ada

  Mikroba y

  Page 6

  cerevi

  menam fosfor ammo lain-la

  Sacch

  terjad beriku C

  6 H

  12 Gula

  2 C

  2 H

  alkoh Diawa dilisis pemec Prose itu ba cerevi respir menja Etano asetal Aseta pengu aksep ini ad asetal roduk dan 2 Meka

  Gamb

  Menja

  66 iseae akan me

  mbahkan bah r dan nitro onium sulfat, ain.

  haromyces c

  , namun karen dak perlu a asam piruv id yang kem piruvat diu gga dilepaska ra mengikat

  di biasanya d ut:

  2 O + Sacch

  H

  hol karb ali dengan ba s dalam glik cahan 2 piru s berpindah k anyak oksigen isae ini tid rasinya maka adi asetaldehi ol.

  Asam ldehid sehing aldehid seger uraian NADH ptor ion H

  anisme Proses

  bar 3. Mek

  adi Etanol (He emperoleh nut han zat-zat ya ogen, seperti ammonium yamg biasa d

  cereviseae. P

  dinyatakan da

  haromyces cer

  Ragi CO

  2

  bondioksida ahan Glukosa kolisis di si uvat, 2 NADH ke mitokondri

• d dalah asetalde ldehid akan m k fermentasi i ATP.
• o nyawa etanol j etanol , 2 CO mentasi Gluk i, 2006)

  Pemurnian Limbah tongkol jagung

  Untuk memisahkan alkohol dari hasil fermentasi dapat dilakukan dengan destilasi. Destilasi adalah metode pemisahan berdasarkan perbedaan titik didih. Proses ini dilakukan untuk Pretreatment dengan NaOH mengambil alkohol dari hasil fermentasi.

  Destilasi dapat dilakukan pada suhu

  Hidrolisa dengan HCl

  80°C, karena titik alkohol 78°C. sedangkan titik

  C

  didih air 100 C.

  Destilasi adalah memisahkan komponen

  Pengaturan suhu dan pH fermentasi

• komponen yang mudah menguap suatu   campuran cair dengan cara menguapkannya (separating agent-nya panas), yang diikuti dengan kondensasi uap yang terbentuk dan

  Penambahan Ragi

  menampung kondensat yang dihasilkan. Uap yang dikeluarkan dari campuran disebut sebagai uap bebas, kondensat yang jatuh sebagai destilat

  Fermentasi

  dan bagian campuran yang tidak menguap disebut residu.

  Distilasi 2.

   METODOLOGI Etanol

  Percobaan dilakukan dengan menimbang 20 gram tongkol jagung,

  Analisa Kadar Etanol memasukkan kedalam 6 buah erlemeyer 500 ml.

  Lalu menambahkan 200 ml NaOH 0,1 M dan menutup rapat erlenmeyer dengan gabus. Gambar 4. Diagram Alir Penelitian

  o

  Kemudian dipanaskan dengan suhu 121 C dengan waktu 30 menit. Kemudian mencuci fase solidnya dengan air beberapa kali .

  3. HASIL DAN PEMBAHASAN

  Hidrolisis dan fermentasi dilakukan pada erlenmeyer dengan pengisian biomassa sebanyak

  1. Pengaruh Molaritas Asam HCl Terhadap

  20 gram hasil pretreatment dengan Kadar Etanol Pada berbagai Variasi menambahkan 200 ml larutan HCl. Kemudian Waktu Fermentasi

  o

  dipanaskan dalam autoclave pada suhu 121 C selama 60 menit. Bubur tongkol jagung 4 didingingkan kemudian diatur pH nya. Setelah itu ditambahkan Saccaromyces Cerevisiae

  3,9 sebanyak 2 gram dan 0,2 gram nutrient. Fermentasi dimulai dengan adanya penambahan

  3,8 yeast dan nutrient ini. Erlenmeyer ditutup dengan

   (%)

  penutup yang dilengkapi dengan selang karet ol yang ujung selang dimasukkan ke dalam air agar 3,7

   Etan

  tidak terjadi kontak dengan udara. Sakarifikasi dan fermentasi dilanjutkan selama 3, 5, dan 7 3,6

  Kadar

  hari. Data percobaan yang diukur adalah kadar etanol yang dihasilkan menggunakan piknometer

  3  hari

  3,5 dan kromatografi gas.

  5  hari

  3,4 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5

  Konsentrasi  HCl (M) Gambar 5. Pengaruh molaritas HCl terhadap

  kadar etanol pada berbagai waktu fermentasi Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013 Page 67 eta kro ber

  Waktu Fermentasi (Hari) M

  0,1 0,5 0,1 0,5 0,1 0,5

  Ta

  F

  Perbandin Analisa M Kromatog

  Dari hasil anol meng omatografi ga rikut :

  abel 3. Perban

  H

  3

  perhitungan ggunakan as, maka dipe dingan Kadar di atas terliha sa secara pikno gunakan gas antara kedua nyebabkan tersebut d

  Molaritas HCl (M) A Pik

  ar Etanol n Piknomete

  HCl, yang elah buat HCl 5 % dari dari bas. akan dan

  Pada pros awa HCl akan kol jagung m s radikal beb atan dengan hasilkan gluk HCl telah me al bebas dari dihasilkan ma

  % .

  bar di atas m l menggunak at bahwa sem kadar etanol j juga terjadi ukan oleh S anol dari selul k proses hiroli

  data analisa piknometer eroleh data s r Etanol at perbedaan ometer denga

• d gugus serat d s radikal beb kemudian a dari H

  Kadar Etanol (% Analisa knometer A

  3,4686 3,9026 3,6156 3,9166 3,7486 3,9446

  pada er dan

  kadar dan sebagai antara an hasil graph . besar salahan karena besar analisa secara andung ihitung etanol.

  %v/v) Analisa GC 0,1372

  0,1788 0,2229 0,306 0,755

  2.

• kosa. Pada sa encukupi pem tongkol jagun aksimal.

2 O

• ugus kosa ama yang bkan maka jadi atas pada adar abel mum

  graph kadar

  68

  s chromato

  anya sangat persen kes disebabkan

  raph lebih

  . Pada a adar produk masih menga tanol akan di olasi densitas

  romatograph

  omponen-kom pel. Kemudia

  peak) senyawa

  or yang kem yawa-senyaw yang dia

  graph telah dis

  g lama. Seh etanol pada s

  disi konsentra i 7 hari yaitu inggi menggu h pada kondis besar 3,9946%

  Vol. 19, Januar

  Keter

  G

  1

  ri 2013

  gluko diliha

  Cerev

  (GC)

  mponen n akan a yang mudian wa yang analisa simpan hingga sampel etanol asi HCl

  1,3093 unakan si yang %.

  Page 6 Gamb etanol terliha maka sama dilaku bioeta untuk dan 1 senya tongk Gugu berika mengh dari H radika yang d waktu dihasi karen semak alkoh maksi peneli etanol peneli pertum

  1,3093

  Demikian u fermentasi, ilkan semakin a semakin la kin banyak gl ol terutama et imum aktivi itian ini tidak l. Hal ter itian ini belum mbuhan mikr

  H

  yces

  Dari hasil g rtinggi diperol

  ikan apat

  Jur adar mbar

  . Namun p penurunan ka abkan varia kondisi optim a Saccaromy emfermentasi han miroba da i : uhan mikroba ase se

  nil ana Sel seh me ket dib pik kes sen sec Sed me yan dih ter dap ter me dal me tela ter 0,5 %. ana sam

  at kebutuhan mbentukan gu ng maka gluk n semakin la dar etanol y l ini disebab fermentasi m ereduksi menj entunya ada ba

  rnal Teknik K

  juga dengan , maka kad n tinggi. Hal ama waktu f lukosa yang te tanol tetapi te tas mikroba k ditunjukkan sebut diseb m mencapai k roba sehingg h dapat m anol. hap pertumbuh r di bawah ini urva pertumbu og phase xponential pha ogaritmic phas ationer phase eath phase sil analisa ka er. Dari gam molaritas H tinggi. Hal y itian yang te yang memb menggunakan H onsentrasi 0,5 proton H

  5. De merupakan has kan piknomete makin tinggi juga semakin pada peneli amsuri, dkk losa bagase m isa dengan ko ses hidrolisa, n mengubah menjadi gugus bas tersebut gugus OH

  4. Sta

  Dari tabel d ai hasil analis alisa mengg lisih nilai a hingga men enjadi besar.

  Perbedaaan telitian gas bandingkan knometer, aka seluruhan dim nyawa lain. L cara manual d dangkan ana engukur secar ng ada di dala hasilkan punc ridentifikasi pat dihitung p rkandung.

  Selain itu enggunakan ga lam jangka emungkinkan ah menguap.

  5 M pada wak Untuk kada alisa piknome ma dengan kad Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari 2013 Page 69 4.

  osa menjadi eta Kurva tah at pada gambar

  3. Lo

  2. Ex

  angan : 1. Lo

  5

  7 Kimia No. 1, V ngan Kada Menggunakan grafi Gas

  Gambar 6. Ku

  chromatogr piknometer.

  an diukur ka mana sampel Lalu kadar et dengan interpo lisa gas chr ra spesifik ko am suatu samp ak-puncak (p oleh detekto ersentase seny u, sampel

  as chromatog

  waktu yang kandungan e

  gas chromatog

  leh pada kond ktu fermentasi ar etanol terti eter diperoleh dar etanol seb

  visiae masih

   KESIMPULAN

  Octavia, Silvi dkk.2011. Pengolahan Awal

  Fakultas Teknologi Pertanian IPB. Bogor

  Hidrolisat Fraksi Selulosa Tongkol Jagung oleh Saccharomyces cerevisiae.

  Pertanian IPB. Bogor Subekti, Hendra. 2006. Produksi Etanol Dari

  Jagung oleh Bakteri Selulolitik Untuk Produksi Bioetanol Dalam Kultur Campuran . Fakultas Teknologi

  Teknologi vol.11 no. 1 Shofiyanto, M. Edy. 2008. Hidrolisa Tongkol

  Bagas Untuk Produksi Ethanol Melalui Sakarifikasi dan Fermentasi Serentak Dengan Enzim Xylanase . Makara

  Institute Samsuri, dkk. 2007. Pemanfaatan Sellulosa

  Technolgy vol.9. American Petroleum

  Nasional Teknik Kimia . Yogyakarta Orthmer, Kirk. 1967. Enyclopedia of Chemical

  Lignoselulosa Menggunakan Amoniak Untuk Meningkatkan Perolehan Gula Fermentasi . Prosiding Seminar

  Laboratorium Makanan Ternak Fakultas Peternakan Universitas Jambi

  Berdasarkan hasil percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa Semakin besar molaritas HCl dan semakin lama waktu fermentasi maka kadar etanol yang dihasilkan semakin besar.

  Serpong Murni, R. Dkk. 2008. Buku Ajar Teknologi Pemanfaatan Limbah Untuk Pakan .

  Etanol Berbasis Lignoselulosa Tumbuhan Tropis untuk Produksi Biogasoline . Laporan Akhir Program Intensif Peneliti dan Perekayasa LlPI.

  Blacksburg, Virginia Kardono, S. Broto. 2010. Teknologi Pembuatan

  Faculty of The Virginia Polytechnic Institute and State University in Partial Fulfillment of The Requirements for The Degree of Master of Science.

  of Cotton Gin Waste for Fuel Ethanol Production . Thesis Submitted To The

  Jeoh, Tina. 1998. Steam Explosion Pretreatment

  Hasil terbaik yang didapatkan pada penambahan 0,5 M HCl dan waktu fermentasi selama 7 hari. Karena pada penambahan 0,5 M HCl dan waktu fermentasi selama 7 hari, diperoleh kadar etanol tertinggi.

  peak (puncak) senyawa etanol yang lebih spesifik dibandingkan senyawa impuritisnya.

  berupa puncak-puncak (peak) senyawa yang terkandung didalam larutan dan terlihat bahwa

  Chromatograph (GC) dihasilkan grafik yang

  Dari analisa menggunakan perhitungan interpolasi densitas adalah 3,9306 % pada kondisi HCl 0,5 M dengan waktu fermentasi 7 hari. Dengan analisa Gas Chromatograph (GC) kadar etanol tertinggi yang diperoleh adalah 1,3039 % pada kondisi yang sama. Perbedaan kadar etanol yang dihasilkan disebabkan karena dalam analisa piknometer, produk masih mengandung senyawa lain yang merupakan impuritis sedangkan dari analisa Gas