BAB I
PENDAHULUAN
A.
Latar
belakang
Ketergantungan
terhadap sumber daya alam minyak bumi untuk memenuhi kebutuhan hidup
sehari-hari menyebabkan semakin menipisnya cadangan minyak bumi. Berbagai macam
penelitian telah dilakukan untuk mengembangkan sumber energi alternatif dari
sumber daya alam yang dapat diperbarui dan limbah-limbah industri yang masih
dapat diolah untuk menggantikan minyak bumi.
Etanol
merupakan salah satu sumber energi alternatif yang mempunyai prospek yang
sangat bagus sebagai pengganti bahan bakar cair dan gasohol. Etanol dapat
diproduksi dengan sintesis kimia atau metode fermentasi. Tahun 1968 lebih dari
90% etanol diproduksi dengan metode sintesis kimia dari etilen. Namun, kenaikan
harga minyak mentah yang menjadi sumber dari etilen, menyebabkan perhatian
dunia beralih untuk memproduksi etanol dengan metode fermentasi. Produksi
etanol dengan metode fermentasi memiliki potensi menggantikan dua kebutuhan penting,
yaitu penyediaan bahan bakar dan bahan baku di industri kimia [Okafor,
2007]. Produksi etanol dengan metode fermentasi dapat dilakukan
dengan berbagai macam bahan baku yang mengandung gula reduksi. Salah satu bahan
baku yang digunakan untuk fermentasi memproduksi etanol adalah kulit nanas.
Nanas
(Ananas comosus L. Merr) adalah salah satu jenis buah yang terdapat di
Indonesia yang pemasarannya cukup merata di daerah-daerah Indonesia.
Berdasarkan hasil studi kasus di lapangan, beberapa usaha olahan keripik nanas
di Kualu Nanas, Pekanbaru, Riau memiliki kapasitas rata-rata 12-15 kg/hari,
dengan jumlah buah nanas yang digunakan sebagai bahan baku sekitar 200 kg/hari.
Tahir (2008) menyatakan limbah kulit nanas yang dihasilkan dari satu buah nanas
berkisar 21,73 – 24,48 %, sehingga limbah kulit nanas yang dihasilkan dapat
mencapai 40-50 kg/hari.
Salah
satu teknologi yang dapat digunakan untuk pengolahan limbah kulit nanas adalah metode
Solid State Fermentation (SSF) untuk memproduksi etanol. Solid State
Fermentation (SSF) merupakan metode fermentasi dalam media padat yang
sederhana dan lebih hemat energi daripada metode Liquid State Fermentation (LSF),
yaitu fermentasi dalam media cair yang membutuhkan agitasi, aerasi dan
pengontrolan busa.
Beberapa
peneliti sebelumnya telah melakukan produksi etanol dengan kulit nanas sebagai
bahan baku substrat, diantaranya Setyawati dan Astuti (2010), melakukan
penelitian bioetanol dari kulit nanas dengan variasi massa Saccharomyces
cereviceae dan waktu fermentasi, menggunakan fermentasi dalam media cair.
Hasil penelitian yang diperoleh adalah kadar etanol tertinggi sebesar 3,965%
pada penambahan 30 gram Saccharomyces cerevisiae dan waktu fermentasi 10
hari. Febriyanti dan Rufita (2011), melakukan penelitian pembuatan etanol dari limbah
kulit nanas (Ananas comosus L. merr) dengan proses enzimasi dan
fermentasi. Kadar etanol tertinggi dengan proses fermentasi melalui enzimasi
sebesar 49,2296% dengan lama waktu fermentasi 3 hari. Pada penelitian ini
dilakukan fermentasi dengan metode SSF dengan bahan baku kulit nanas
menggunakan Zymomonas mobilis, untuk mengetahui waktu optimum fermentasi
dan mempelajari pengaruh ukuran partikel substrat terhadap kinetika pertumbuhan
sel Zymomonas mobilis.
Ada
banyak metode yang digunakan dalam pembuatan bioethanol dari kulit nanas ini.
Namun yang paling sering digunakan yaitu dengan metode fermentasi, yaitu
denngan menggunakan ragi. Dalam proses ini juga terdapat beberapa faktor yang
menjadi penentu besarnya konsentrasi ethanol yang dihasilkan. Mulai dari
metode, jenis ragi, banyaknya penambahan ragi sampai jangka waktu melakukan
fermentasi akan sangat mempengaruhi produk yang dihasilkan.
Nanas
(Ananas comosus L. Merr) adalah salah satu jenisbuah yang terdapat di
Indonesia yang pemasarannya cukup merata di daerah-daerah Indonesia.
Berdasarkan hasil studi kasus di lapangan, beberapa usaha olahan keripik nanas
di Kualu Nanas, Pekanbaru, Riau memiliki kapasitas rata-rata 12-15 kg/hari,
dengan jumlah buah nanas yang digunakan sebagai bahan baku sekitar 200 kg/hari.
Tahir (2008) menyatakan limbah kulit nanas yang dihasilkan dari satu buah nanas
berkisar 21,73 – 24,48 %, sehingga limbah kulit nanas yang dihasilkan dapat
mencapai 40-50 kg/hari. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk
pengolahan limbah kulit nanas adalah metode Solid State Fermentation (SSF)
untuk memproduksi etanol.
Solid
State Fermentation (SSF) merupakan metode fermentasi
dalam media padat yang sederhana dan lebih hemat energi daripada metode Liquid
State Fermentation (LSF), yaitu fermentasi dalam media cair yang membutuhkan
agitasi, aerasi dan pengontrolan busa. Beberapa peneliti sebelumnya telah melakukan
produksi etanol dengan kulit nanas sebagai bahan baku substrat, diantaranya Ahmat
tabah dan Antonius (2010),
melakukan penelitian bioetanol dari kulit nanas dengan proses ekstraksi dengan
perbandingan berat yeast dan waktu fermentasi dengan menggunakan ragi Saccharomyces
cereviceae, menggunakan fermentasi dalam media cair. Dari hasil penelitian,
seberat 400 gram kulit nanas menghasilkan etanol dengan kadar 15,45 %(b/b),
yield 9,39 %, konversi glukosa sebesar 52,56% dengan waktu fermentasi selama 3
hari.
Indonesia
mempunyai potensi yang sangat besar untuk menghasilkan (bio)etanol mengingat
bahan bakar nabati ini dapat memanfaatkan kondisi geografis dan sumber bahan
baku minyak nabati dari berbagai tanaman yang tersedia di Indonesia.
|
Provinsi
|
Luas Perkebunan Nanas (Ha)
|
|
Sumatera Utara
|
-
|
|
Sumatera Selatan
|
4.670
|
|
Sulawesi Utara
|
2.813
|
Oleh
karena itulah kelompok penulis memilih
metode solid state fermentation (SSF)
dengan memfariasikan partikel substrat menggunakan ragi Zymomonas mobilis
yang telah dilakukan oleh Reni
oktaviani,dkk. Dimana dengan menggunakan metode ini konsentrasi ethanol
yang dihasilkan kadarnya lebih tinggi yaitu sebesar 33 %. Selain menghasilkan
konsentrasi yang lebih tinggi metode ini juga lebih mudah dan sederhana.
B.
Rumusan masalah
Berdasarkan latar
belakang diatas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
1. Bagaimana
cara pemanfaatan kulit nanas untuk menghasilkan bioetanol yang dapat dijadikan
substitusi bahan bakar minyak ?
2. Bagaimana
proses pembuatan bioetanol dari kulit buah nanas ?
3. Bagaimana
cara mengoptimalkan kadar bioetanol yang berbahan baku kulit nanas?
4. Berapa
kadar bioetanol yang dihasilkan pada fermentasi kulit nanas dengan menggunakan
metode SSF ?
C.
Tujuan
Adapun tujuan
dalam pembuatan makalah ini adalah :
1. Untuk
melengkapi tugas yang diberikan oleh dosen pembimbing
2. Untuk
mengetahui potensi limbah nenas dalam memproduksi bioetanol.
3. Untuk
mengetahui konsentrasi dan evisiensi pembuatan bioetanol menggunakan metode
SSF.
D.
Manfaat
Dengan dibuatnya tugas ini manfaat yang
didapatkan adalah :
1. Dapat
mengetahui Proses pembuatan bioetanol dari kulit buah nanas
2. Mengetahui
komoditas daerah yaitu buah Nanas yanng dapat dmenjadi bioethanol diolah dan tahap-tahap pengolaha fisis maupun kimia.
3. Menambah
wawasan mengenai sumber energi alternatif yang dapat dikembangkan menjadi
sesuatu yang lebih bernilai ekonomis
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A.
Buah
Nanas
Buah nanas (Ananas comosus L.
Merr) merupakan salah satu jenis buah yang terdapat di Indonesia, mempunyai
penyebaran yang merata. Selain dikonsumsi sebagai buah segar, nanas juga banyak
digunakan sebagai bahan baku industri pertanian. Dari berbagai macam
pengolahana nanas seperti selai, manisan, sirup, dan lain-lain maka akan
didapatkan kulit yang cukup banyak sebagai hasil sampingan.
Gambar 1. Nanas (Ananas
Comocus L. Mer)
Klasifikasi
Divisio :
Spermatophyta (tumbuhan berbiji)
Sub Divisio : Angiospermae
(berbiji tertutup)
Classis :
Monocotyledoneae
Ordo : Bromeliales
Familia :
Bromeliaceae
Genus :
Ananas
Spesies : Ananas comosus L.
Bagian
utama yang bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah buahnya. Buah
nanas selain dikonsumsi segar juga diolah menjadi berbagai macam makanan dan
minuman, seperti selai, buah dalam sirop, bahan baku industri pertanian dan
lain-lain. Rasa buah nanas manis sampai agak masam segar, sehingga disukai
masyarakat luas. Disamping itu, buah nanas mengandung gizi cukup tinggi dan
lengkap. Buah nanas mengandung enzim bromelain, (enzim protease yang dapat
menghidrolisa protein, protease atau peptide), sehingga dapat digunakan untuk
melunakkan daging. Enzim ini sering pula dimanfaatkan sebagai alat kontrasepsi
keluarga berencana (Anonim, 2008).
Selama
ini masyarakat Indonesia memanfaatkan nanas terbatas pada daging buahnya saja
atau sebatas tanaman konsumsi saja, sementara kulit dibuang tidak dimanfaatkan
atau diolah lebih lanjut karena struktur fisik kulitnya yang kasar dan keras.
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa kulit nanas mengandung 81,72 %
air; 20,87 % serat kasar; 17,53 % karbohidrat; 4,41 % protein dan 13,65 % gula
reduksi. Mengingat kandungan karbohidrat dan gula yang cukup tinggi tersebut
maka kulit nanas memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan
bahan kimia, salah satunya etanol melalui proses fermentasi.
Tanaman
nanas merupakan salah satu tanaman komoditi yang banyak ditanam di Indonesia.
Prospek agrobisnis tanaman nanas sangat cerah, cenderung semakin meningkat baik
untuk kebutuhan buah segar maupun sebagai bahan olahan. Bagian utama yang
bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah buahnya, memiliki rasa manis
sampai agak asam menyegarkan, sehingga disukai oleh masyarakat luas.
Di
samping itu buah nanas mengandung gizi yang cukup tinggi dan lengkap.
Permintaan nanas sebagai bahan baku industri pengolahan buah-buahan juga
semakin meningkat misal untuk sirup, keripik, dan berbagai produk olahan nanas
seperti nata (Rukmana, 1996). Untuk pemanfaatan nanas hanya terbatas pada
daging buahnya saja, sementara kulit dan bonggolnya dibuang. Padahal kulit dan bonggol
nanas tersebut masih memiliki manfaat.
B. Proksimat
Buah Nanas
Bagian utama yang bernilai
ekonomis dari nanas adalah buahnya. Buah nanas selain dikonsumsi segar juga
diolah menjadi berbagai macam makanan dan minuman, seperti selai, buah dalam
sirup dan lain-lain. Selain buahnya, bagian lain nanas dapat dimanfaatkan seperti
kulit buah. Kulit buah nanas dapat dimanfaatkan sebagai campuran pakan ternak
yang disebut silase. Selama periode 2000 – 2005 produksi nanas Indonesia
rata-rata sebesar 6.145.382 ton (www.agribisnis.deptan.go.id).
Dengan semakin meningkatnya produksi nanas, maka limbah yang dihasilkan akan
semakin meningkat pula. Di bawah ini merupakan tabel analisis proksimat limbah
kulit nanas:
TABEL I. ANALISIS PROKSIMAT
LIMBAH KULIT NANAS
Sumber
: Sidartha (1989)
Menurut
analisa diatas komponen terbesar dalam kulit nanas adalah air (86,7%) dan
karbohidrat (10,54%). Karbohidrat terbagi menjadi tiga yaitu : monosakarida
(glukosa dan fruktosa), disakarida (sukrosa, maltosa dan laktosa) dan
polisakarida (amilum, glikogen dan selulosa). Menurut Hasnely dan Dewi (1997)
kandungan gula reduksi pada filtrat kulit nanas sebesar 11,40 %. Mengingat
kandungan gula yang cukup tinggi tersebut maka kulit nanas memungkinkan untuk
dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol melalui proses fermentasi. Nanas (Ananas comosus) bukan tanaman asli Indonesia melainkan
tanaman ini berasal dari Brazilia (Amerika Selatan). Tanaman ini diperkirakan masuk ke Indonesia tahun 1599, dibawa oleh para
pelaut Spanyol dan Portugis.
Sejarah juga menyebutkan bahwa pulau Jawa merupakan tempat yang penduduknya
pertama kali mengembangkan tanaman nanas. Selama
ini masyarakat Indonesia memanfaatkan nanas terbatas pada daging buahnya saja
atau sebatas tanaman konsumsi saja, sementara kulit dibuang tidak dimanfaatkan
atau diolah lebih lanjut karena struktur fisik kulitnya yang kasar dan keras.
Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa kulit nanas mengandung 81,72 %
air; 20,87 % serat kasar; 17,53 % karbohidrat; 4,41 % protein dan 13,65 % gula
reduksi. Mengingat kandungan karbohidrat dan gula yang cukup tinggi tersebut
maka kulit nanas memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan
bahan kimia, salah satunya etanol melalui proses fermentasi.
D.
Kandungan Gizi Buah Nanas
TABEL II. KANDUNGAN GIZI BUAH
NANAS DALAM 100 GRAM
|
Kandunga
Gizi
|
Jumlah
|
|
Kalori
|
52 kal
|
|
Protein
|
0,40 g
|
|
Lemak
|
0,20 g
|
|
Karbohidrat
|
16 g
|
|
Fosfor
|
11 mg
|
|
Zat Besi
|
0,30 mg
|
|
Vitamin A
|
130 SI
|
|
Vitamin B1
|
0.08 mg
|
|
Vitamin C
|
24 mg
|
|
Air
|
85,3 g
|
|
Bagian dapat dimakan
|
53%
|
(Sumber
: Buletin Teknopro Hortikultura Edisi 71 Juli 204)
1. Sifat
Kimia dan Fisika Buah Nanas
1) Sifat Fisika
a.
Buah nenas rasanya
enak.
b.
Rasa manis pada buah
yang masak dan rasa asam pada buah yang muda.
c.
Daging buah berwarna
kuning apabila telah masak dan kuning pucat keputih – putihan untuk buah yang
muda.
d.
Kandungan air 90%.
e.
Bijinya kecil dan
pengembangbiakan dengan mahkota, tunas batang, atau tunas ketiak daunnya.
f.
Bentuk buah bulat
panjang dan ada yang bulat, diameter buah dan bentuk buah tergantung
varietasnya.
g.
Kulit mempunyai mata
yang banyak berwarna hijau dan apabila telah masak berwarna kuning.
h.
Kandungan gula cukup
tinggi pada nenas yang masak.
i.
Dapat melunakkan
daging.
1) Sifat
Kimia
Berdasarkan sifat
kimianya buah nanas mengandung beberapa senyawa sebagai berikut :
a.
Vitamin A, C, B12,E
b.
Ethanol
c.
Kalsium
d.
Fosfor
e.
Magnesium
f.
Besi
g.
Kalium
h.
Natrium
i.
Dekstrosa
j.
Sukrosa (gula tebu)
k.
Enzim bromelin
l.
Zat phitochemical
m.
Sulfur
n.
Khlor
o.
Asam
p.
Selulose
q.
Senyawa sterosapon
Sebagai salah satu tanaman hortikultura, nanas sangat cocok dibudidayakan
di daerah tropis yang cukup banyak turun hujan. Tanaman ini tidak akan tumbuh
baik di tempat yang terlalu kering maupun pada lahan yang airnya tergenang. Di
Indonesia, hampir semua daerah dapat dibudidayakan nanas, Pada zaman dahulu nanas dikenal sebagai buah istimewa. Buah ini sering
dipakai sebagai persembahan untuk raja-raja. Sekarang tanaman ini sudah
tersebar di mana-mana dan menjadi buah favorit yang selalu menghiasi
hidangan-hidangan dimeja makan. Buah ini sangat
digemari karena enak rasanya, kandungan vitaminnya banyak, serta nilai
kalorinya tinggi sehingga sangat baik untuk kesehatan. Dalam sistematika tumbuhan tanaman nanas termasuk keluarga Bromeliaceae.
Dalam keluarga genus termasuk keluarga ananas, dimana merupakan satu-satunya golongan
yang cukup mempunyai nilai ekonomis. Nanas dipisahkan dari golongan lain dalam
keluarga ini terutama didasarkan atas tipe sinkarpus (daun buah majemuk yang
menyatu).
Bagian
utama yang bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah buahnya. Buah
nanas selain dikonsumsi segar juga diolah menjadi berbagai macam makanan dan
minuman, seperti selai, buah dalam sirop, bahan baku industri pertanian dan
lain-lain. Rasa buah nanas manis sampai agak masam segar, sehingga disukai
masyarakat luas. Disamping itu, buah nanas mengandung gizi cukup tinggi dan
lengkap. Buah nanas mengandung enzim bromelain, (enzim protease yang dapat
menghidrolisa protein, protease atau peptide), sehingga dapat digunakan untuk
melunakkan daging. Enzim ini sering pula dimanfaatkan sebagai alat kontrasepsi
keluarga berencana (Anonim, 2008).
Tanaman
nanas merupakan salah satu tanaman komoditi yang banyak ditanam di Indonesia.
Prospek agrobisnis tanaman nanas sangat cerah, cenderung semakin meningkat baik
untuk kebutuhan buah segar maupun sebagai bahan olahan. Bagian utama yang
bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah buahnya, memiliki rasa manis
sampai agak asam menyegarkan, sehingga disukai oleh masyarakat luas. Di samping
itu buah nanas mengandung gizi yang cukup tinggi dan lengkap. Permintaan nanas
sebagai bahan baku industri pengolahan buah-buahan juga semakin meningkat misal
untuk sirup, keripik, dan berbagai produk olahan nanas seperti nata (Rukmana,
1996). Untuk pemanfaatan nanas hanya terbatas pada daging buahnya saja,
sementara kulit dan bonggolnya dibuang. Padahal kulit dan bonggol nanas
tersebut masih memiliki manfaat. Seluruh bagian nanas dapat
dijadikan berbagai produk yang memiliki nilai guna dan ekonomis lebih tinggi.
Untuk lebih jelasnya lihatlah diagram alir agro industri nanas dibawah ini !
E. Pohon Industri
Nanas
F. Limbah Kulit Nanas
Limbah merupakan sisa pembuangan
dari suatu proses kegiatan manusia dapat berbentuk padat, cair dan gas, dari
segi estetika sangat kotor, tidak enak dipandang dan juga dari segi bau sangat
menggangu. Dengan demikian secara langsung maupun tidak langsung limbah
menimbulkan ketidaknyamanan di sekitarnya sebab pembuangan limbah ke lingkungan
umumnya tidak diikuti dengan upaya penanganan dan pengolahan limbah yang baik,
karena selalu dikaitkan dengan teknologi dan pengolahan yang relatif mahal. Menurut
Nigam, (1999) saat ini banyak industri yang memanfaatkan limbah untuk pembuatan
produk baru yang bermanfaat bagi makhluk hidup lainnya seperti kulit buah nanas
yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan etanol, dimana dengan
memanfaatkan kulit buah nanas dapat mengurangi pencemaran terhadap lingkungan.
Pembuatan etanol diperlukan bahan
baku dengan kadar gula yang cukup tinggi. Kulit buah nanas diketahui cukup
banyak mengandung gula, sehingga bisa digunakan sebagai bahan baku dalam
pembuatan (bio)etanol. Menurut Wijana et al., (1991) dalam Attayaya
(2008) kandungan gizi kulit buah nanas dapat dilihat pada Tabel 1. dan
hasil analisis proksimat kulit buah nanas berdasarkan berat basah dapat dilihat
pada Tabel 2. (Sidharta, 1989 dalam Attayaya, 2008) :
Tabel 3. Kandungan Gizi Kulit Buah Nanas
|
Kandungan
gizi
|
Jumlah (%)
|
|
Karbohidrat
Protein
Gula
reduksi
Kadar air
Serat
kasar
|
17,53
4,41
13,65
81,72
20,87
|
(Sumber: Wijana, et al., 1991
dalam Attayaya, 2008
Tabel 4. Hasil
Analisis Proksimat Kulit Buah Nanas Berdasarkan Berat Basah
|
Komposisi
|
Rata-rata
(%bb)
|
|
Air
Protein
Lemak
Abu
Serat
basah
Karbohidrat
|
86,70
0,69 0,02 0,48 1,66 10,54 |
(Sumber: Sidharta, 1989 dalam
Attayaya, 2008)
Menurut
analisa diatas komponen terbesar dalam kulit nanas adalah air (86,7%) dan
karbohidrat (10,54%). Karbohidrat terbagi menjadi tiga yaitu : monosakarida
(glukosa dan fruktosa), disakarida (sukrosa, maltosa dan laktosa) dan
polisakarida (amilum, glikogen dan selulosa). Menurut Hasnely dan Dewi (1997)
kandungan gula reduksi pada filtrat kulit nanas sebesar 11,40 %. Mengingat
kandungan gula yang cukup tinggi tersebut maka kulit nanas memungkinkan untuk
dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol melalui proses fermentasi.
Ethanol dapat
dibuat dari tiga jenis bahan baku, yaitu:
1. Sakarin
(Saccharine). Sakarin
adalah material yang di dalamnya terdapat karbohidrat (bahan yang sebesarnya
dari mana alcohol dibuat) dalam bentuk sederhana, enam dan dua belas molekul
gula karbon seperti glukosa, fruktosa, dan maltose yang
dapat langsung difermentasikan. Beberapa material yang mengandung sakarin,
seperti : tebu, bit gula (sugar beets), buah-buahan segar dan kering,
tetes dan lain-lain.
2. Saripati
(Starch).
Saripati merupakan bagian yang mengandung karbohidrat yang lebih kompleks
seperti pati dan inulin yang dapat dipecah menjadi enam dan duabelas molekul
gula karbon dengan proses hidrolisis dengan asam atau enzim di dalam proses
yang disebut malting. Beberapa material yag mengandung saripati, seperti
: nanas, jagung, biji sorghum, jawawut (barley), gandum, kentang, ubi
jalar, jerusalem artichokes, ubi kayu, akar panah (arrowroot), dan
lain-lain.
3. Selulosa,
Contoh selulosa seperti kayu, limbah kayu, kertas, jerami, batang jagung,
tongkol jagung, kapas dan lain-lain, yang mengandung material yang dapat
dihidrolisis dengan asam, enzim atau dengan kata lain dirubah menjadi gula yang
dapat difermentasikan. Penggunaan paling besar dari gula untuk fermentasi
adalah molasesnya yang mengandung sekitar 35-40% berat sukrosa, 15-20% berat
gula invers seperti glukosa dan fruktosa, dan 28-35% berat padatan bukan gula.
Molases
diencerkan untuk memperoleh 10-20% berat gula. Setelah pH dijadikan 4-5 dengan
asam mineral kemudian diinokulasikan dengan yeast dan difermentasi pada suhu
20-320C selama kira-kira 1-3 hari. Fermentasi langsung nira gula tebu, nira
gula bit, molases gula bit, buah segar, sorghum, whey, susu skim digunakan
untuk mendapatkan ethanol, tapi molasses adalah bahan terbaik untuk
menghasilkan ethanol (Othmer.,1978).
Dari uraian diatas dapat ditarik bahwa kulit nanas sangat
erpotensi untuk diolah menjadi bahan bakar biodiesel karena kulit nanas banyak
mengandung karbohidrat. Karbohidrat inilah yang dimanfaatkan sebagai bahan
bakunya. Untuk lebih memahaminya akan dijelaskan di bab pembahasan mengenai
proses pengolahan bioetanol itu sendiri.
4. Komponen Kabohidrat (Disakarida)
Maltosa
Sukrosa
Laktosa
Glukosa
BAB III
PEMBAHASAN
A.
Bioetanol dari kulit nanas
Bioetanol adalah cairan biokimia pada proses fermentasi
gula dari sumber karbohidrat dengan menggunakan bantuan mikroorganisme
dilanjutkan dengan proses destilasi. Sebagai bahan baku digunakan tanaman yang
mengandung pati, selulosa dan sukrosa. Dalam perkembangannya produksi bioetanol
yang paling banyak digunakan adalah metode fermentasi dan destilasi. Bioetanol
dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar minyak tergantung dari tingkat
kemurniannya.
Bioetanol
dengan kadar 95-99% dapat dipakai sebagai bahan substitusi premium (bensin),
sedangkan kadar 40% dipakai sebagai bahan substitusi minyak tanah (Nurianti,
2007). Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan
oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai derivat senyawa hidrokarbon yang mempunyai
gugus hidroksil dengan rumus C2H5OH.
Bioetanol adalah cairan biokimia pada proses
fermentasi gula dari sumber karbohidrat dengan menggunakan bantuan
mikroorganisme dilanjutkan dengan proses destilasi. Sebagai bahan baku
digunakan tanaman yang mengandung pati, ligno selulosa dan sukrosa. Dalam
perkembangannya produksi bioetanol yang paling banyak digunakan adalah metode
fermentasi dan destilasi (Rizani, 2000). Etanol atau etil alkohol yang
dipasaran lebih dikenal sebagai alkohol merupakan senyawa organik dengan rumus
kimia C2H5OH.
Dalam kondisi kamar, etanol berwujud cairan yang tidak berwarna, mudah menguap,
mudah terbakar, mudah larut dalam air dan tembus cahaya. Etanol adalah senyawa
organik golongan alkohol primer. Sifat fisik dan kimia etanol bergantung pada
gugus hidroksil (Rizani, 2000). Sifat fisik etanol dapat dilihat pada Tabel 1
berikut ini.
·
Indonesia perlu
mengembangkan bioetanol karena :
a.
Konsumsi energi
meningkat
b.
Bahan bakar fosil akan
habis
c.
Devisa (impor bbm)
d.
Potensi penggunaan
biofuel
e.
Potensi lahan
f.
Potensi sumber daya
manusia (petani) (Mahasiswanegarawan, 2007).
B. Pembuatan Bioetanol dari kulit Nanas
1.1 Material pembuatan Bioetanol
1. Kulit Nanas
2. Air
3. Mikroorganisme
1.2 Metodologi Penelitian SSF (Solid state Fermentation )
1.
Kulit nanas.Kulit nanas
yang digunakan sebagai bahan baku substrat diperoleh dari limbah yang
dihasilkan industri rumahan keripik nanas dll.
2.
Mikroorganisme dan
penyiapan inokulum Mikroorganisme yang digunakan adalah Zymomonas mobilis FHCC-0056
yang diperoleh dari Laboratorium PAU Universitas Gadjah Mada, dan ditumbuh
kembangkan pada media tumbuh yang diperkaya dengan komposisi media glukosa 10%,
yeast exstract 1%, KH2PO4 0.1%, MgSO4.7H2O 0.05%, dan (NH4)2SO4 0.1%
[Tanaka,1999 dalam Ageng,2009]. 1 jarum ose Zymomonas mobilis diinokulasi
ke dalam 1 ml media tumbuh diperkaya yang telah disterilisasi pada temperatur
121°C selama 20 menit dan dishaker selama 24 jam pada kecepatan 120 rpm
[Aditya, 2011].
3.
Solid state
fermentation (SSF), Proses fermentasi dilakukan pada erlenmeyer 1 liter, dngan
variasi ukuran partikel substrat berupa slurry, 1x1 cm, dam 2x2 cm. Sebelum
inokulum zymomonas mobilis diinokulasikan ke dalam media fermentasi, dilakukan
sterilisasi media fermentasi pada temperatur 121°C selama 20 menit. Kondisi
lingkungan fermentasi diatur pada pH 5 menggunakan buffer sitrat dan
temperatur 30°C. Waktu pengambilan sampel fermentasi pada 6; 12; 18; 24; 30;
dan 36 jam.
Hasil :
1) Waktu
maksimum fermentasi
Waktu fermentasi mempengaruhi konsentrasi
etanol yang dihasilkan.Penelitian ini dilakukan dengan variasi ukuran partikel
substrat untuk memperoleh waktu maksimum yang dibutuhkan dalam memproduksi
etanol pada proses solid state fermentation(SSF) dengan sumber bahan baku substrat
kulit nanas.Gambar 3.1 menampilkan grafik pengaruh waktu fermentasi terhadap
konsentrasi etanol pada ukuran partikel substrat slurry, 1x1 cm, dan 2x2 cm.
Gambar 1.
Pengaruh
waktu fermentasi terhadap konsentrasi etanol pada variasi ukuran parikel
substrat.
Gambar 1 menunjukkan
waktu maksimum yangdiperoleh untuk memproduksi etanol dengan berbagai ukuran
partikel substrat adalah pada waktu 24 jam, konsentrasi etanol yang dihasilkan pada
waktu fermentasi 24 jam adalah 33% V untuk ukuran partikel berupa slurry, 17% V
untuk ukuran 1x1 cm dan 15% V untuk ukuran 2x2 cm. Kenaikan konsentrasi etanol
yang terjadi disebabkan karena adanya aktivitas metabolisme mikroorganisme yang
memanfaatkan substrat pada bahan baku untuk menguraikan gula reduksi hingga menjadi
etanol.Setelah waktu maksimum fermentasi tercapai, konsentrasi etanol menurun pada
waktu 30 jam sampai dengan 40 jam.Semakin lama waktu fermentasi, maka
konsentrasi sel mikroorganisme akan semakin menurun dan menuju pada fase declin
karena etanol yang dihasilkan semakin banyak dan konsentrasi nutrien sebagai
makanan mikroorganisme semakin menurun [Setyawati, 2010].
2) Pengaruh ukuran partikel substrat
Pertumbuhan dan
pembentukan produk oleh mikroorganisme yang digunakan merupakan proses konversi
nutrisi menjadi massa sel dan pembentukan produk metabolit pada proses fermentasi
[Didu, 2010].Ukuran partikel substrat pada metode SSF merupakan salah satu
faktor yang mempengaruhi proses fermentasi, hal tersebut mempengaruhi luas
permukaan terhadap ratio volume partikel substrat yang dimanfaatkan oleh mikroorganisme
[Yu dkk, 2008]. Gambar 1 menunjukkan konsentrasi etanol tertinggi diperoleh pada
ukuran partikel substrat berupa slurry.
Ukuran partikel substrat
sangat mempengaruhi proses fermentasi glukosa menghasilkan etanol secara anaerob.
Adanya pengecilan ukuran partikel substrat, menyebabkan Zymomonas mobilis lebih
mudah menguraikan gula reduksi menjadi etanol. Kepadatan partikel substrat dan
pengurangan rongga kosong antar partikel menyebabkan lebih banyak etanol yang
diproduksi dengan ukuran partikel lebih kecil (slurry). Kondisi anaerob
pada waktu fermentasi menghasilkan etanol yang cepat disebabkan oleh
pengurangan luas area transfer panas dan pertukaran gas dilingkungan sekitar media
fermentasi. Ukuran partikel substrat juga mempengaruhi kinetika pertumbuhan sel
Zymomonas mobilis pada proses fermentasi.Kinetika pertumbuhan sel Zymomonas
mobilis yang diperoleh dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Pengaruh
waktu fermentasi terhadap kinetika sel Zymomonas mobilis pada variasi ukuran
partikel substrat.
Zymomonas mobilis merupakan
salah satu mikroorganisme yang memiliki laju pertumbuhan sel yang tinggi
(Rogers dkk,2007). Zymomonas mobilis mencapai konsentrasi sel tertinggi
pada jam ke 24. Konsentrasi sel yang diperoleh dari ketiga variasi
ukuran partikel substrat sebesar 6,96 x 108 CFU/ml, 5,27 x 108 CFU/ml,
dan 4,55 x 108 CFU/ml.Konsentrasi sel tertinggi diperoleh pada ukuran
partikel substrat berupa slurry. Kinetika pertumbuhan sel Zymomonas
mobilis yang diperoleh pada fermentasi dengan metode SSF ini mengikuti
pola pembentukan produk yang berasosiasi dengan pertumbuhan sel. Zymmonas
mobilis melalui fase adaptasi dari 0 jam sampai dengan 12 jam. Pada saat
fase adaptasi, Zymomonas mobilis menghasilkan etanol dengan konsentrasi
etanol yang dihasilkan masih kecil.
Memasuki
fase stasioner konsentrasi etanol yang dihasilkan oleh Zymomonas mobilis semakin
meningkat sampai waktu 24 jam.Pada fase stasioner Zymomonas mobilis mengalami
pertumbuhan sehingga konsentrasi etanol yang dihasilkan juga semakin meningkat.
Setelah waktu 24 jam, etanol yang dihasilkan mulai menurun, hal tersebut
merupakan indikasi Zymomonas mobilis telah memasuki fasedeclin.
Pada fasedeclin mikroorganisme yang berkembang biak lebih sedikit
daripada mikroorganisme yang mati, selain itu penurunan konsentrasi nutrisi
yang tersedia juga menyebabkan menurunnya konsentrasi etanol yang dihasilkan.
Penurunan konsentrasi etanol terjadi sampai waktu fermentasi 36 jam.Pada pola
ini,
laju pertumbuhan spesifik
mikroorganisme berbanding lurus dengan laju pembentukan produk yang dihasilkan
[Ahmad,2009]. Selama proses fermentasi berlangsung, komposisi substrat berubah
setiap waktunya dan produk metabolit akan terbentuk. Kondisi lingkungan
pertumbuhan Zymomonas mobilis berada dalam keadaan unstedy state.
Proses fermentasi berlangsung pada laju pertumbuhan spesifik yang konstan dan
tidak bergantung pada perubahan konsentrasi nutrien [Ahmad, 2009]. Tabel 1
menunjukkan nilai laju pertumbuhan spesifik Zymomonas mobilis yang
diperoleh pada variasi ukuran partikel substrat.
Laju pertumbuhan spesifik yang
diperoleh pada berbagai variasi ukuran partikel digunakan untuk menghitung laju
pertumbuhan maksimum dengan menggunakan persamaan Monod. Laju pertumbuhan
spesifik maksimum ditentukan dengan menggunakan laju pertumbuhan spesifik yang
tertinggi, yaitu 0,083/jam untuk slurry, 0,093/jam untuk 1x1 cm, dan
0,092/jam untuk 2x2 cm dengan laju pertumbuhan spesifik maksimum yang diperoleh
dari perhitungan masing-masing sebesar 0,43/jam, 0,40/jam, dan 0,39/jam.
Nilai laju pertumbuhan spesifik
maksimum yang diperoleh dari hasil perhitungan menunjukkan kinerja selZymomonas
mobilis dalam menghasilkan etanol. Gambar 1 menunjukkan ukuran partikel slurry
menghasilkan konsentrasi etanol yang lebih tinggi daripada ukuran partikel 1x1
cm, dan 2x2 cm, hal tersebut berbanding lurus dengan laju pertumbuhan spesifik
maksimum yang diperoleh dari perhitungan menggunakan persamaan Monod.
1.3. Metodologi
Penelitian LSF (Liquid State Fermentation)
Langkah – langkah dalam produksi
bioetanol berbahan dasar limbah kulit nanas.
adalah :
1. Persiapan Bahan Baku. Disiapkan
limbah kulit kulit nanas. Dicuci bersih dan ditunggu agak kering agar air bekas
cucian mengering. Kemudian diblender dan disaring sehingga diperoleh pati
limbah kulit nanas. Pati dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan
menjadi gula kompleks (liquefaction) dan pemecahan gula kompleks menjadi
gula sederhana (sakarifikasi).
Proses
liquefaction, pati yang didapat dimasukkan ke dalam wadah besar lalu
ditambahkan air dan diaduk sambil dipanasi menggunakan kompor listrik hingga
1000C
selama seperempat jam. Aduk rebusan sampai mendidih. Dinginkan selama 1 jam,
lalu dimasukkan ke dalam tempat sakarifikasi. Sakarifikasi adalah proses
penguraian pati menjadi glukosa.
Dimasukkan Aspergillus niger yang akan memecah
pati menjadi glukosa. Untuk menguraikan bubur pati limbah kulit nanas
diperlukan 10% larutan Aspergillus niger dari total larutan. Setelah
proses ini dilakukan perhitungan jumlah Aspergillus niger (Lampiran 2). Aspergillus
niger berkembang biak dan bekerja mengurai pati. Ditunggu dua jam bubur
akan berubah menjadi 2 lapisan air dan endapan gula. Diaduk pati yang sudah
menjadi gula.
2.
Fermentasi. Selanjutnya
difermentasikan dengan menggunakan yeast (ragi) Saccharomyces cerevisiae. Dimasukkan
ragi ke dalam bubur, kemudian diukur nilai pH (lampiran 3). Ditutup wadah
fermentasi untuk mencegah kontaminasi dan Saccharomyces bekerja mengurai
glukosa lebih optimal. Fermentasi berlangsung anaerob (tidak membutuhkan
oksigen). Fermentasi optimal pada suhu pada 28— 320C
dan pH 4,5—5,5.
3. Destilasi Ditunggu
selama 7 hari, larutan pati berubah menjadi 3 lapisan. Lapisan terbawah berupa
endapan protein, di atasnya air, dan etanol. Untuk proses pemisahkan dilakukan
destilasi. Sebelumnya diukur nilai pH (Lampiran 3) dan disaring dengan kertas
saring untuk menyaring endapan protein. Etanol yang disaring masih bercampur
air. Kemudian dipisahkan dengan destilasi atau penyulingan. Campuran air dan
etanol dipanaskan pada suhu 780C
atau setara titik didih etanol. Pada suhu itu etanol lebih dahulu menguap dan
dialirkan melalui pipa yang terendam air sehingga terkondensasi dan kembali
menjadi etanol cair dan diukur.
4. Analisis
Analisis data dilakukan dengan
menggunakan analisis varian (ANAVA) untuk mengetahui perbedaan hasil etanol
dengan bahan limbah kulit nanas,. Uji lanjut menggunakan uji Duncan’s Range
Test (DMRT) pada taraf uji 5% untuk mengetahui beda nyata di antara perlakuan.
Proses fermentasi dilakukan
selama 7 hari karena menurut peneliti sebelumnya (Hartatik, 2008), kadar
bioetanol yang tertinggi pada lama fermentasi 7 hari. Pada lama 7 hari adanya
aktifitas khamir Saccharomyces cerevisiae yang bekerja secara
optimal dengan substrat gula yang difermentasi serta kegiatan enzimatis yang
tidak terhambat. Kadar bioetanol yang terendah pada lama fermentasi 5 hari
karena glukosa belum dipecah menjadi etanol. Sedangkan pada fermentasi 10 hari
kadar bioetanol menurun karena aktivitas khamir dan kapang sudah habis.
D. Sifat fisis dan kimia Etanol
1)
Sifat
Fisis ethanol
a.
Berat molekul : 46,07 gram / mol
b.
Warna
: Tidak Berwarna
c.
Bentuk
: Cair
d.
Titik didih normal : 78,4°C
e.
Titik beku : -112,°C
f.
Spesific Grafity : 0,7893
g.
Kelarutan dalam 100 bagian
h.
Air
: Tak terhingga
i.
Reagen lain : Tak terhingga
2)
Sifat-sifat
kimia etanol
a.
Diperoleh dari
fermentasi gula oleh ragi misalnya Sacharomyces
Cereviceae
b.
Pembakaran etanol
menghasilkan CO2 dan H2O Pembakaran Etanol
c.
Etanol yang berasal
dari fermentasi ragi, dengan adanya oksigen akan mengalami fermentasi lebih
lanjut oleh bakteri misalnyaAcetobacter aceti menghasilkan Asam
Asetat
E. Kegunaan
Ethanol
a.
Campuran dalam minuman
b.
Farmasi : sebagai pelarut untuk membuat esen,
ekstrak dan sebagainya.
c.
Untuk sintesis :
misalnya eter, yodoform, kloroform dan sebagainya.
d.
Larutan 70% dipakai
sebagai anti septik.
e.
Dipakai sebagai pegawet
contoh-contoh biologik. (Riawan, 1990)
f.
Campuran 85% bensin
dengan 15% etanol memiliki angka oktan yang lebih tinggi, hal ini berarti mesin
dapat terbakar lebih panas dan lebih efisien. Karena etanol sangat korosif
terhadap sistem pembakaran, meliputi selang, gasket karet, aluminum, dan ruang pembakaran
maka untuk campuran etanol konsentrasi tinggi (100%), mesin perlu dimodifikasi
dengan bahan stainless steel yang lebih mahal. (www.id.wikipedia.org)
F. Tahapan Proses
Pembuatan Bioetanol Melalui Proses Fisika Dan Kimia
I. PROSES FISIKA
a.
Proses Penyaringan
b. Proses pengupasan
c.
Proses Pasteurisasi
d.
Pendinginan
e.
Destilasi
f.
Penyaringan
II.
PROSES
KIMIA
a. Ekstraksi
b. Fermentasi
III. TAHAP PENGOLAHAN
1.
Persiapan bahan baku
Kulit nanas yang merupakan ampas dari
nanas ditambahkan dengan aquadest untuk diambil sarinya Setelah itu dilanjutkan
proses Ekstraksi.
2.
Ekstraksi
Proses
ekstraksi dilakukan dengan menghancurkan kulit nanas yang telah ditambah aquadest
dengan perbandingan berat kulit nanas: aquadest = 1:2
3.
penyaringan.
Filtrasi
adalah proses pemisahan dari campuran heterogen yang mengandung cairan dan
partikel-partikel padat dengan menggunakan media filter yang hanya meloloskan
cairan dan menahan partikel-partikel padat.
4.
Agar pertumbuhan dan
perkembangbiakan yeast optimal, maka ditambahkan urea seberat 4 gram
sebagai nutrient kedalam media. Untuk memisahkan etanol yang terbentuk,
dilakukan proses distilasi pada suhu 90-950C selama kurang lebih 3
jam hingga destilat tidak menetes lagi.
5.
Proses pasteurisasi
merupakan proses pemanasan dengan suhu yang relatif cukup rendah (di bawah
100°C) dengan tujuan untuk membunuh semua mikroba patogen (penyebab sakit).
(Winarno, 1980)
6.
Pendinginan. Pendinginan
dapat dianggap sebagai proses penurunan suhu bahan dari suhu awal ke suhu
tertentu di atas titik beku.
7.
Fermentasi Proses
fermentasi berlangsung secara anaerob pada pH 4-5 dengan menggunakan yeast
(Saccharomyces cerevisiae) sebagai mikroorganisme yang akan menguraikan
glukosa menjadi etanol
8.
Distilasi adalah suatu
metode operasi yang digunakan pada proses pemisahan suatu komponen dari
campurannya berdasarkan titik didih masing-masing komponen dengan menggunakan
panas sebagai tenaga pemisah.(Brown, 1987)
9.
Setelah proses ini
berlangsung maka akan dihasilkan Bioetanol
Gambar Bioetanol
G. Spesifikasi bioetanol
Mutu bioetanol sebagai bahan bakar cukup ketat yang mensyaratkan kadar
etanol lebih dari 99% serta beberapa parameter lainnya. Hal ini berhubungan
manfaatnya sebagai pengganti bahan bakar. Spesifikasi standar bioetanol
terdenaturasi untuk gasohol disajikan pada Tabel .
Tabel. Spesifikasi standar
bioetanol terdenaturasi untuk gasohol
|
No.
|
Sifat
|
Unit, Min/Maks
|
Spesifikasi
|
|
1
|
Kadar etanol
|
%-v, min
|
99.5 (sebelum denaturasi)
94.0 (setelah denaturasi)
|
|
2
|
Kadar metanol
|
Mg/l, maks
|
300
|
|
3
|
Kadar air
|
%-v, maks
|
1
|
|
4
|
Kadar denaturan
|
%-v, min
|
2
|
|
%-v, maks
|
5
|
||
|
5
|
Kadar tembaga (cu)
|
Mg/kg, maks
|
0.1
|
|
6
|
Keasamaan sebagai CH3COOH
|
Mg/l, maks
|
30
|
|
7
|
Tampakan
|
Jernih dan terang, tidak ada endapan dan kotoran
|
|
|
8
|
Kadar ion klorida (Cl)
|
Mg/l, maks
|
40
|
|
9
|
Kandungan belerang (S)
|
Mg/l, maks
|
50
|
|
10
|
Kadar getah (gum), dicuci
|
Mg/100 ml, maks
|
5.0
|
|
11
|
pH
|
6.5-9.0
|
FGE atau etanol kering biasanya memiliki berat jenis dalam rentang
0.7936-0.7961 (pada kondisi 15,56/15,56oC), atau berat jenis dalam
rentang 0.7871-0.7896 (pada kondisi 25/25oC).
D. Parameter
Uji
IV.
Alat dan Bahan yang digunakan
Alat dan bahan yang digunakan pada
pembuatan bioetanol ini adalah :
1. Alat-alat yang digunakan
- Pemanas
mantel 1000 ml - Labu leher tiga 1000 ml
- Thermometer - Pendingin balik
- Erlenmeyer
250 ml - Pipet volume 25 ml
- Labu
takar 250 ml - Gelas ukur 100 ml
- Gelas
beaker 1000 ml - Corong kaca
- Kertas
saring - Botol semprot 1000 ml
- Pipet
tetes - Gelas arloji
- Pengaduk kaca
2. Bahan- bahan yang digunakan
a.
Kulit Nanas
b.
Yeast / Ragi
c.
Indikator Methylen Blue
d.
pH meter
e.
Fehling A
f.
Fehling B
g. Aquadest
3. Bahan Pendukung (Saccharomyces cereviciae)
-
Merupakan khamir .permukaan. (top
yeast) dan selama fermentasi terbawa ke permukaan dari bir yang sedang
difermentasi.
-
Merupakan mikroorganisme bersel
tunggal dengan ukuran antara 5-20 mikron.
-
Dapat tumbuh dalam media cair dan padat.
-
Pertumbuhan dengan bertunas dapat
berkembang dari setiap bagian permukaan sel induk (pertunasan multipolar).
-
Hidup dalam lingkungan yang bergula dan pH
rendah (Buckle., 1985).
-
Morfologi berupa sel spiral.
-
Menghasilkan 1-4 spora per Acus.
-
Metabolisme sangat kuat di dalam proses
fermentasi (Suharto., 1995).
- Digunakan
sebagai inokulum.
- Sebagai biakan murni yang ditambahkan
sebanyak 5-10% dari volume fermentor (Soebiyanto., 1985).
-
Kondisi optimum adalah pH 3,5-5,5 dengan
suhu antara 30-35oC dengan kekentalan 14-20 % TS (total sugar)
-
Menghasilkan
enzim zimase dan invertase. Enzim invertase berfungsi untuk memecah sukrosa
menjadi monosakarida (glukosa dan fruktosa). Enzim zimase mengubah glukosa
menjadi ethanol.
-
Di bawah kondisi anarobik dan konsentrasi glukosa tinggi,
Saccharomyces cerevisiae tumbuh dengan baik, tetapi sedikit menghasilkan
alkohol.
-
Saccharomyces cerevisiae tidak mempunyai
amylase, maka starch harus dihidrolisis (Crueger., 1985).
3. Cara Kerja
1. Ekstraksi kulit nanas
a. Mencuci kulit nanas hingga bersih
b. Menyiapkan ukuran perbandingan kulit nanas
dan aquadest dengan perbandingan kulit nanas:aquadest = 1 : 2, kemudian
menghancurkannya menggunakan juicer/blender hingga halus.
c. Memisahkan filtrat dari ampas kulit nanas
hingga tidak ada ampas yang terbawa dalam
filtrat
2. Analisa kadar glukosa dengan Metode Lane-Eynon
a. Standarisasi larutan fehling
1) Merangkai alat titrasi.
2) Melarutkan 1,25 gram glukosa standart dengan
500 ml aquadest dalam labu takar 500 ml.
3) Memasukkan larutan tersebut ke dalam buret
50 ml.
4) Mengambil 5 ml Fehling A dan 5 ml Fehling B,
dan menambahkan 15 ml larutan glukosa
standart ke dalam erlenmeyer
5) Memanaskan
larutan pada erlenmeyer sampai mendidih dan tetap mendidihkannya selama 2 menit
6)
Menambahkan 1 ml indikator Methylen Blue kemudian mentitrasi dengan
larutan glukosa standart hingga terbentuk endapan merah bata.
7) Mencatat volume larutan glukosa standart
yang dibutuhkan untuk titrasi.
8) Mengulangi percobaan sebanyak 3 kali.
b. Menentukan Faktor koreksi
1) Menghitung kadar larutan gula invert
standar :
2)
Menghitung kebutuhan rata-rata volume larutan glukosa standart yang dibutuhkan
untuk titrasi standarisasi larutan fehling (A).
3)
Menghitung total gula invert (perhitungan) yang di butuhkan untuk mereduksi 5
ml fehling A dan 5 ml fehling B Total gula invert (perhitungan) = A x Kadar
gula standar
4)
Mencari total gula invert (tabel) yang di butuhkan untuk mereduksi 5 ml fehling
A dan 5 ml fehling B dari tabel Lane- Eyon
C. Penentuan gula reduksi dalam sampel
* Mengambil
10 ml larutan sampel kemudian mengencerkannyadengan aquadest ke dalam labu takar 250 ml.
* Mengisi buret dengan
larutan sampel.
* Mengambil
5 ml Fehling A dan 5 ml Fehling B, dan menambahkan 15 ml larutan sampel ke
dalam erlenmeyer.
* Memanaskan
larutan pada erlenmeyer sampai mendidih dan tetap mendidihkannya selama 2 menit
* Menambahkan 1 ml
indikator Methylen Blue kemudian mentitrasi dengan larutan sampel hingga terbentuk endapan merah
bata.
* Mencatat volume larutan
sampel yang dibutuhkan untuk titrasi.
* Mengulangi
percobaan sebanyak 3 kali dan menghitung volume rata-rata titrasi tersebut.
3. Fermentasi
a.
Pasteurisasi
1) Memanaskan larutan sari kulit nanas pada
suhu 700
C
selama 15 menit.
2) Mendinginkan larutan hingga suhu kamar (300
C)
b. Pembuatan starter
1)
Mengambil 10% volume medium sari kulit
nanas dan memasukkan ke dalam erlenmeyer.
2)
Mengecek pH larutan starter, jika pH
larutan belum berkisar antara 4-5 maka menambahkan HCl atau NaOH sehingga pH
larutan 4-5
3) Menambahkan yeast dan urea dengan ke dalam
starter
4) Mengaerasi larutan starter selama 16 jam
dengan menggunakan aerator.
c. Proses fermentasi
1)
Mengambil larutan medium (sisa pembuatan starter).
2)
Mengecek pH larutan medium, jika pH larutan belum berkisar antara 4-5
maka menambahkan HCl atau NaOH sehingga pH larutan 4-5.
3)
Mencampur larutan medium dengan starter ke dalam fermentor.
4) Menutup fermentor rapat-rapat kemudian
menghubungkan tutup fermentor dengan selang plastik yang dimasukkan ke dalam
air.
4. Distilasi
1.
Merangkai alat distilasi.
2. Memasukkan larutan hasil fermentasi ke dalam
labu leher tiga dan menghidupkan pemanas mantel.
3. Memanaskan larutan hasil fermentasi pada
suhu 90-950C
selama kurang lebih 3 jam hingga destilat tidak menetes lagi.
4.
Proses destilasi dihentikan bila destilat tidak menetes lagi.
5.
Mengukur volume destilat yang dihasilkan.
5. Menentukan kadar etanol dengan piknometer
pada suhu 250C
* Menimbang piknometer
kosong, dalam keadaan bersih dan kering (a)
* Mengisi piknometer
dengan aquadest yang telah diketahui berat jenisnya (r).
* Menimbang
piknometer yang telah diisi aquadest (b).
* Menghitung
volume piknometer sebenarnnya
* Menimbang
berat piknometer yang telah diisi destilat (c).
* Menghitung
berat jenis larutan
- Menghitung kadar etanol dalam destilat
yang dihasilkan
D. PERHITUNGAN NERACA MASSA
Reaksi pembentukan etanol dari kulit buah
nanas.
C6H1206 sakorimises cerevisiae 2CH3CH2OH+2C02
52%
C6H1206
 |
|||
 |
|||
48%
Etanol
dari kulit nanas yang dihasilkan sekitar 52 %, bahan rendemen Bahan baku kulit nanas dalam proses pembuatan
ini sebanyak 500 kg
BM C6H12O6 = 180 kg/kmol
BM CH3CH2OH = 46 kg/kmol
BM CO2 = 44 kg/kmol
Dik
BM
C6H12O6 = 180 kg/kmol
BM
CH3CH2OH
= 46 Kg/Mol
BM
CO2
= 44 kg / kmol
1.
Bahan baku sari kulit nanas yang digunakan massa C6H12O6
= 500kg
Neraca
massa yang keluar
a.
Etanol (CH3CH2OH) Yang dihasilkan
Mol CH3CH2OH
= 52
100 X 2/1X 2,7778 Kmol
=
2,8889kmol
Berat
CH3CH2OH = 2,8889 KMOL X 46 KG/KMOL
=132,8899KG
B.
Gas karbondioksida (Co2) yang dihasilkan
Mol
co2 = 52/100.2/1 x 2,7778 kmol
Berat
Co2 = 2,8889 kmol x 44 kg/kmol
=
127,11116 kg
C.
Berat sari kulit nanas (C6H12O60 yang tidak terkonversi
Mol
C6H12O6 = 48/100 . 2,7778 kmol
=
1,333344 kmol
Berat
C6H12O6 = 1,333344 KMOL X 180 KG/KMOL
=
240,000192 KG
BAB
IV
PENUTUP
Kesimpulan
Penelitian
ini dilakukan secara eksperimen dengan rancangan perlakuan hingga didapatkan substrat
sari kulit nanas yang siap diolah menjadi bioetanol dengan proses fermentasi.
Setelah itu substrat ditambah dengan Saacharomyces cereviceae pada
berbagai peubah dan dilakukan proses fermentasi. Hasil dari proses fermentasi
dianalisis kadar glukosa sisa dan kadar bioetanolnya denganGC. Sari kulit nanas
dianalisis kadar glukosanya, kemudian ditambahkan air (1:2) dan disterilisasi. Proses
fermentasi dikerjakan pada suhu 25-30 0C, pH 4-5, dan ditambah urea.
Selanjutnya dilakukan proses distilasi pada suhu 78 0C, dan dianalisis kadar
bioetanol
yang diperoleh.
1. Waktu
maksimum yang dibutuhkan pada proses fermentasi kulit nanas dengan metode solid
state fermentation (SSF) adalah 24 jam untuk semua ukuran partikel substrat.
Konsentrasi etanol tertinggi yang diperoleh pada ukuran partikel substrat
slurrysebesar 33% V, 17% V untuk ukuran 1x1 cm, dan 15% untuk ukuran 2x2 cm.
2. Ukuran
partikel substrat pada fermentasi dengan metode SSF mempengaruhi kinetika
pertumbuhan sel Zymomonas mobilis serta konsentrasi etanol yang dihasilkan.
Daridata hasil perhitungan laju pertumbuhan spesifik maksimum yang diperoleh
sebesar 0,43/jamuntuk slurry, 0,40/jam untuk 1x1 cm, dan 0,39/jam untuk 2x2 cm,
hal tersebut berbanding lurus dengan konsentrasi etanol yang dihasilkan pada
variasi ukuran partikel substrat.
DAFTAR
PUSTAKA
id.wikipedia.org/wiki/Polisakarida
Andri.
H., Sitinjak. R, Wira. H, Wibawa. G, dan Ali, 2009. Distilasi Terpadu Untuk Memisahkan campuran Azeotrope Sistem Etanol+Air.
Prosiding SNTKI. Bandung.
Armansyah.
T.H, Hambali. E, Mujdalipah. S, Patriwi. W.A, dan Hendroko. R, 2007. Teknologi Bioenergi. PT Agro Media
Pustaka. Jakarta. eprints.undip.ac.id/32143/1/RIZKI_AMALIA_HERAWATI.pdf
repository.unri.ac.id/bitstream/123456789/3167/1/E17.pdf
ejournal.upnjatim.ac.id/index.php/tekkim/article/download/76/60
manfaatdankandungan.blogspot.com/ 2012/11/manfaat-buah-nanas.html
manfaatdankandungan.blogspot.com/2012/11/manfaat-buah-nanas.html
Ahmad Tabah, Antonius Priyo U, 2010, “ Pembuatan Bioetanol
dari Sari
Kulit Nanas ”. Program Studi DIII Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.pdf.
