Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Lama Fermentasi terhadap Perolehan Bioetanol dari Kulit Durian (Durio zibethinus)

Teks penuh

(1)

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN LAMA

FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN

BIOETANOL DARI KULIT DURIAN

(Durio zibethinus)

SKRIPSI

OLEH:

REVIANA REVITASARI

090405046

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(2)

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN LAMA

FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN

BIOETANOL DARI KULIT DURIAN

(Durio zibethinus)

SKRIPSI

OLEH:

REVIANA REVITASARI

090405046

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN LAMA FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN BIOETANOL

DARI KULIT DURIAN (Durio zibethinus)

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada

Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi

ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan

sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya

ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima

sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Oktober 2014

(4)

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI

Skripsi dengan judul:

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN LAMA FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN BIOETANOL

DARI KULIT DURIAN (Durio zibethinus)

dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana

Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera

Utara.

Diketahui,

Koordinator Skripsi

Ir. Renita Manurung, MT NIP.19681214 199702 2 002

Medan, 15 Oktober 2014 Disetujui,

Dosen Pembimbing

(5)

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN LAMA FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN BIOETANOL

DARI KULIT DURIAN (Durio zibethinus)

dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen

Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah

diujikan pada sidang sarjana pada tanggal 22 Oktober 2014 dan dinyatakan

memenuhi syarat/ sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas

Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui,

Koordinator Skripsi

Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002

Medan, 22 Oktober 2014

Dosen Pembimbing

Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si NIP. 19680820 199501 1 001

(6)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan

karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi

dengan judul “Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Lama Fermentasi terhadap

Perolehan Bioetanol dari Kulit Durian (Durio zibethinus)”, berdasarkan hasil

penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik

Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk

mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

1. Penelitian ini memberikan informasi mengenai bagaimana proses produksi

bioetanol menggunakan metode fermentasi dengan bahan baku kulit durian,

serta data percobaan yang diperlukan untuk merancang dan membangun unit

pembuatan bioetanol dari limbah kulit durian untuk skala yang lebih besar

(scale up).

2. Penelitian ini memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang pengolahan

limbah padat organik berupa kulit durian.

3. Penelitian ini mewujudkan proses zero emission dan zero waste.

4. Penelitian ini pernah dipresentasikan pada kompetisi Technopreneurship

Pemuda 2012 yang diadakan oleh Kementrian Riset dan Teknologi Republik

Indonesia di Puspitek Serpong, Tanggerang dan dicantumkan dalam Handout

Third Kavli Indonesian-American Frontiers of Science Symposium di Nusa

Dua, Bali, yang dikelola oleh U.S. National Academy of Sciences dan The

(7)

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak

mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan

terimakasih dan penghargaan yang sebesar–besarnya kepada:

1. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si. selaku Dosen Pembimbing sekaligus Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.

2. Kementrian Riset dan Teknologi Republik Indonesia sebagai Penyandang Dana.

3. Ir. Renita Manurung, MT selaku koordinator skripsi.

4. Ir. Bambang Trisakti, M.Si selaku Kepala Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia FT USU.

5. Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku dosen penguji. 6. Farida Hanum, ST, MT selaku dosen penguji.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu

penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.

Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 27 Oktober 2014

Penulis

(8)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:

1. Orang tua penulis, Ayahanda Syamsuddin dan Ibunda Yunarti yang

memberikan dukungan moril maupun materil.

2. Saudara penulis, Kakanda Titik Delmarsih, A.Md dan Dini Maryati, AMKG

yang telah memberi semangat dan saran dalam menyelesaikan studi.

3. Suami penulis, Uda Riko Putra, ST yang selalu mendampingi dan

memberikan dukungan moril serta materil.

4. Staff pengajar dan seluruh jajaran keluarga besar Departemen Teknik Kimia

FT USU.

5. Rekan Penelitian, Luri Adriani.

6. Teman sejawat, adik dan abang/kakak senior Teknik Kimia FT USU,

terutama stambuk 2009 yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan

(9)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Reviana Revitasari NIM: 090405046

Tempat/ Tanggal Lahir: Pakan Sinayan/ 26 Juni 1991 Nama Orang Tua: Syamsuddin dan Yunarti

Alamat Orang Tua: Jl. Payakumbuh Lintau Km. 9,5 Pakan Sinayan Gadut, Nagari Bukik Sikumpa, Kec. Lareh Sago Halaban, Kabupaten Lima Puluh Kota, Sumatera Barat 26262

Nama Suami : Riko Putra, ST

Alamat : Jl. Pasar 1 Setia Budi, Gang Melati, No. 30, Medan Selayang, Medan, Sumatera Utara.

Asal Sekolah:

 SD Negeri 42 Balai Panjang Ateh tahun 1997-2003

 MTs Negeri Gadut Bunga Setangkai tahun 2003-2006

 MA Negeri 2 Kota Payakumbuh tahun 2006-2009

Pengalaman Organisasi/ Kerja

 Kerja Praktek di PT. Chevron Pasific Indonesia- Riau tahun 2012

 Manajemen Daerah Beastudi Etos Dompet Dhuafa Medan tahun 2012-2014

 Proyek Technopreneurship Pemuda Kemenristek RI Prolink

(Pro-Lingkungan) USU tahun 2012-sekarang sebagai CEO

 Guru Ekskul Bahasa Inggris di SMA Swasta An-Nizam tahun 2014

 Asisten Laboratorium Kimia-Fisika dengan modul Kesetimbangan Uap-Cair

dan Kecepatan Reaksi

 K3M English Club FT USU tahun 2011-2012 sebagai Sekretaris Jenderal

 Covalen Study Group tahun 2011-2012 sebagai Sekretaris Bidang Dakwah

 KAMMI tahun 2010-2015 sebagai Sekretaris Departemen Kebijakan Publik

Teknik USU, Sekretaris Humas Teknik USU, Sekretaris Dept. Kaderisasi Teknik USU, Ketua Bidang Pemberdayaan Perempuan Daerah Medan

 Pemerintahan Mahasiswa (PEMA) FT USU tahun 2010-2011 sebagai Ketua

bidang Peranan Perempuan

 Komunitas Sahabat Quran (KSQ) Medan tahun 2010-sekarang sebagai

Anggota dan Junior Tutor

 Ikatan Mahasiswa Payakumbuh-Lima Puluh Kota tahun 2011-2012 sebagai

Sekretaris Bidang Kerohanian

 Himpunaan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU tahun

2012-2013 sebagai Sekretaris Bidang Pendidikan dan Kaderisasi

 Ikatan Mahasiswa Imam Bonjol (IMIB) USU tahun 2009 sebagai Gadih

Minang

 K3M Peneliti Muda tahun 2012-2014 sebagai CEO

 K3MI Alhadiid FT USU tahun 2012-2013 sebagai Ketua Bidang Dana dan

(10)

 Himpunan Mahasiswa Islam (HMI) FT USU tahun 2009-2010 sebagai Staff Departemen Pembinaan Anggota

 Dewan Pimpinan Pusat Kelompok Aspirasi Mahasiswa (KAM) Rabbani USU

tahun 2013-2014 sebagai Ketua Bidang Internal

Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/ Pertemuan Ilmiah:

1. Technopreneurship Pemuda 2012 Kementrian Riset dan Teknologi RI 2. Third Kavli Indonesian-American Frontiers of Science Symposium di Nusa

Dua, Bali, yang dikelola oleh U.S. National Academy of Sciences dan The

Indonesian Academy of Sciences.

Prestasi akademik/ non akademik yang pernah dicapai:

1. Finalis English Debate Competition SPEEDY se kota Medan 2011.

2. Finalis English Debate Competition NUEDC USU 2011.

3. Studi Banding Kampus, Diskusi, dan Seminar Global Warming di UUM

(Universiti Utara Malaysia) tahun 2011.

4. Peserta FOS Symposium Amerika-Indonesia untuk tingkat S-2 dan S-3 di

Nusa Dua Bali.

5. Pemenang dana hibah Kementrian Riset dan Teknologi RI pada

Technopreneurship Pemuda 2012.

6. Mahasiswa Berprestasi (MAWAPRES) Teknik USU tahun 2012.

7. Juara 1 Lomba Menulis Cerpen se-USU tahun 2010.

8. Juara 1 Masyarakat Intelek dan Teknolog Indonesia (MITI) Award

(Klaster Mahasiswa se-Sumbagut tahun 2012.

9. Juara 1 English Debate Competition se-Kota Payakumbuh tahun 2009.

10.Juara 1 Pemilihan Gadih Minang IMIB USU tahun 2009.

11.Juara 2 Mahasiswa Berprestasi (MAWAPRES) USU tahun 2012.

12.Juara 2 Lomba Konseling Remaja (sebagai konselor) tahun 2011.

13.Juara 2 English Speech Contest se-Kota Payakumbuh dan Kab. Lima

Puluh Kota tahun 2006.

14.Juara 2 MFQ (Musabaqoh Fahmil Quran) tingkat Kab. Lima Puluh Kota

tahun 2008.

15.Juara 2 Lomba Pidato KRR (Kesehatan Reproduksi Remaja) se-Sumatera

Barat tahun 2008.

16.Juara 3 Karya Tulis Remaja se-Sumatera Barat tahun 2007.

17.Juara 3 Lomba Pidato Bahasa Arab se-Sumatera Barat tahun 2007

18.Finalis Bussiness Competition: Trust by DANONE se-Indonesia di Jakarta

2011

19.Finalis Masyarakat Intelek dan Teknolog Indonesia (MITI) Award (Klaster

(11)

ABSTRAK

Bioetanol merupakan etanol yang terbuat dari tanaman yang mengandung

pati, gula dan tanaman berselulosa lainnya. Dimana pada penelitian ini

menggunakan kulit durian yang mengandung selulosa yang cukup tinggi sebagai

bahan baku. Penelitian ini bertujuan untuk membuat bioetanol dari kulit durian

dengan variasi konsentrasi ragi dan lama fermentasi. Proses utamanya adalah

hidrolisis hidrotermal dengan metode Liquid Hot Water (LHW); fermentasi

dengan menggunakan ragi Saccharomyces cerevicea; dan pemurnian dengan

distilasi dan kondensasi. Variabel yang digunakan adalah perubahan konsentrasi

ragi 2, 4, dan 6 %; dan lama fermentasi 6, 7, dan 8 hari. Dari analisis yang

dilakukan terhadap hasil penelitian didapat perolehan bioetanol per jumlah bahan

baku awal yang terbaik adalah 2,78 ml/kg, dengan densitas sebesar 0,9271 g/ml

dan nilai kalor sebesar 244,107 kkal/kg, yaitu pada variasi konsentrasi ragi 6 %

dan lama fermentasi 7 hari.

(12)

ABSTRACT

Bioethanol is ethanol, which made from starch, glucose, or cellulose of

plants. In this research, it has been made from cellulose of durian peel. This

research was conducted to understand about the effect of yeast concentration and

the duration of fermentation to volume of bioethanol per raw material’s weight.

The main process in this research were hydrothermal hydrolysis by Liquid Hot

Water (LHW) method; fermentation by using Saccharomyces cerevicea; and

purification by distillation and condensation. The variables in this research were

yeast concentration at the rate 2, 4, and 6 %; and the duration of fermentation are

6, 7, and 8 days. Based on the analysis of the yield conclude that the volume of

bioethanol per raw material’s weight is 2,78 ml/kg with 0,9271 g/ml density and

244,107 kkal/kg heat value, as the best yield. That was the combination between

6 % of yeast concentration and 7 days of the duration of fermentation.

(13)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI ... iii

(14)

BAB III METODE PENELITIAN... 12

4.1 PENGARUH KONSENTRASI RAGI FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN VOLUME BIOETANOL PER JUMLAH BAHAN BAKU AWAL (V/CA0) ... 18

4.2 PENGARUH WAKTU FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN VOLUME BIOETANOL PER JUMLAH BAHAN BAKU AWAL (V/CA0) ... 20

4.3 PEMILIHAN KOMBINASI VARIABEL PENELITIAN DENGAN HASIL TERBAIK... 21

4.7 PERBANDINGAN STANDAR BAKU MUTU BIOETANOL ... 24

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 26

5.1 KESIMPULAN ... 26

5.2 SARAN ... 27

DAFTAR PUSTAKA. ... 28

(15)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Bioetanol dari Bahan Baku

Gula, Pati, dan Lignoselulosa ... 7

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian ... 16

Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Analisa Densitas Larutan Bioetanol ... 17

Gambar 4.1 Kurva Pengaruh Konsentrasi Ragi Fermentasi (% berat) terhadap Perolehan Volume Bioetanol per Jumlah Bahan Baku Awal (V/CA0) (ml/kg) ... 18

Gambar 4.2 Kurva Pengaruh Lama Fermentasi (hari) terhadap Perolehan Volume Bioetanol per Jumlah Bahan Baku Awal (V/CA0) (ml/kg) ... 20

Gambar 4.3 Kurva Kombinasi Pengaruh Konsentrasi Ragi (% berat) dan Lama Fermentasi (hari) terhadap Perolehan Volume Bioetanol per Jumlah Bahan Baku Awal (V/CA0) (ml/kg) ... 22

Gambar L.1 Kulit Durian ... 33

Gambar L.2 Slurry Kulit Durian ... 33

Gambar L.3 Hidrolisis Slurry Kulit Durian ... 33

Gambar L.4 Fermentasi ... 34

Gambar L.5 Rangkaian Distilasi ... 34

(16)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Sebelumnya Terkait Pembuatan Bioetanol ... 2

Tabel 2.1 Kandungan Kulit Durian ... 6

Tabel 2.2 Rincian Biaya Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian ... 10

Tabel 3.1 Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol ... 15

Tabel 4.1 Hasil Penelitian dan Perhitungan Pengaruh Perbedaan Konsentrasi Ragi dan Waktu Fermentasi terhadap Perolehan Bioetanol dari Kulit Durian ... 23

Tabel 4.2 Standar Etanol Nabati ... 24

Tabel 4.3 Syarat Mutu Bioetanol Bahan Bakar ... 25

Tabel L.1 Data Percobaan Volume Larutan Bioetanol (Distilat) (ml) ... 31

Tabel L.2 Data Percobaan Densitas Larutan Bioetanol (g/ml) ... 31

Tabel L.3 Data Percobaan Spesific Gravity ... 31

Tabel L.4 Data Percobaan API Gravity... 32

Tabel L.5 Data Percobaan Nilai Kalor Bioetanol (kkal/kg) ... 32

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1. DATA PERCOBAAN ... 31

(18)

DAFTAR SINGKATAN

BBM Bahan Bakar Minyak

LHW Liquid Hot Water

sg Specific Gravity

G API Gravity

(19)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

sg suatu pernyataan yang menyatakan

densitas (kerapatan) atau berat per

satuan volume dari suatu bahan

(20)

ABSTRAK

Bioetanol merupakan etanol yang terbuat dari tanaman yang mengandung

pati, gula dan tanaman berselulosa lainnya. Dimana pada penelitian ini

menggunakan kulit durian yang mengandung selulosa yang cukup tinggi sebagai

bahan baku. Penelitian ini bertujuan untuk membuat bioetanol dari kulit durian

dengan variasi konsentrasi ragi dan lama fermentasi. Proses utamanya adalah

hidrolisis hidrotermal dengan metode Liquid Hot Water (LHW); fermentasi

dengan menggunakan ragi Saccharomyces cerevicea; dan pemurnian dengan

distilasi dan kondensasi. Variabel yang digunakan adalah perubahan konsentrasi

ragi 2, 4, dan 6 %; dan lama fermentasi 6, 7, dan 8 hari. Dari analisis yang

dilakukan terhadap hasil penelitian didapat perolehan bioetanol per jumlah bahan

baku awal yang terbaik adalah 2,78 ml/kg, dengan densitas sebesar 0,9271 g/ml

dan nilai kalor sebesar 244,107 kkal/kg, yaitu pada variasi konsentrasi ragi 6 %

dan lama fermentasi 7 hari.

(21)

ABSTRACT

Bioethanol is ethanol, which made from starch, glucose, or cellulose of

plants. In this research, it has been made from cellulose of durian peel. This

research was conducted to understand about the effect of yeast concentration and

the duration of fermentation to volume of bioethanol per raw material’s weight.

The main process in this research were hydrothermal hydrolysis by Liquid Hot

Water (LHW) method; fermentation by using Saccharomyces cerevicea; and

purification by distillation and condensation. The variables in this research were

yeast concentration at the rate 2, 4, and 6 %; and the duration of fermentation are

6, 7, and 8 days. Based on the analysis of the yield conclude that the volume of

bioethanol per raw material’s weight is 2,78 ml/kg with 0,9271 g/ml density and

244,107 kkal/kg heat value, as the best yield. That was the combination between

6 % of yeast concentration and 7 days of the duration of fermentation.

(22)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Kebutuhan Bahan Bakar Minyak (BBM) sebagai sumber energi setiap

harinya semakin meningkat, sedangkan cadangan energi minyak bumi (fosil)

semakin menipis. Diperkirakan konsumsi bahan bakar minyak dunia pada tahun

2025-2030 sekitar 190 juta barrel per hari, atau dua kali lipat dari konsumsi BBM

saat ini [1]. Padahal minyak bumi merupakan bahan bakar yang tidak dapat

diperbaharui (non-renewable).

Selain itu, ketergantungan terhadap bahan bakar minyak bumi selama ini

menyebabkan dampak lingkungan yang cukup signifikan. Oleh karena itu, untuk

memenuhi kebutuhan bahan bakar maka perlu dikembangkan bahan bakar

alternatif yang sifatnya dapat diperbaharui dan lebih ramah lingkungan.

Khususnya di Indonesia, pemerintah berharap ketergantungan terhadap konsumsi

bahan bakar fosil, berkurang dari 52 % menjadi 20 %. Hal ini tertera dalam

Peraturan Presiden RI Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional.

Sumber energi terbarukan (renewable) dibutuhkan untuk penyediaan sumber

energi secara berkesinambungan (sustainable). Hal ini akan lebih baik lagi apabila

berasal dari limbah, sehingga dapat menurunkan biaya produksi dan mengurangi

efek negatif penumpukan limbah terhadap lingkungan. Salah satu bahan bakar

altenatif yang memenuhi persyaratan tersebut adalah bioetanol, yang dapat

menjadi bahan aditif maupun substitutif bagi bensin (gasoline). Di Indonesia,

yang merupakan negara tropis, ketersediaan bahan baku bioetanol melimpah

sehingga menjadikannya prospektif untuk dikembangkan. Kegunaan etanol di

bidang industri adalah sebagai bahan bakar, bahan pembuatan kosmetik,

obat-obatan, dan campuran minuman [1]. Penelitian-penelitian sebelumnya terkait

(23)

Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Sebelumnya terkait Pembuatan Bioetanol

No Nama

Peneliti

Judul

Penelitian Metode dan Hasil Penelitian

1. Patiwat

Prosedur: Hidrolisis beberapa tahap untuk

mengetahui kondisi bahan baku yang paling baik; fermentasi; dan pemurnian dengan menggunakan membran.

Hasil: Selulosa etanol yang paling banyak adalah dari kulit durian tanpa lignin yaitu 3,73 g dari 10 g bahan baku [2].

Bahan Baku: Ekstrak jambu mete

Prosedur: Fermentasi dengan Saccharomyces

Cereviseae selama 5-10 hari, lalu didistilasi. Hasil: pada hari ke sepuluh untuk tiap variasi yeast [3].

3 Jhonprimen

Prosedur: Pretreatment beberapa jenis, fermentasi

dengan ragi (tempe dan roti).

Hasil: Massa ragi, jenis ragi, dan lama fermentasi mempengaruhi kadar etanol. Kadar etanol tertinggi adalah pada metode hidrolisis dengan 3 hari fermentasi, berat ragi 10 gr, dan jenis ragi tape [4].

4. Rudy

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

sampel 1750 gr ditambahkan ragi (bubuk) sebanyak 75 gr atau sebanyak 4,3 % massa sampel tersebut. Hasil:

- Kadar alkohol meningkat dengan bertambahnya

lama fermentasi dan berbanding terbalik terhadap temperatur distilasi. Kadar alkohol tertinggi diperoleh sebesar 76,03 % sedangkan yang terendah adalah 65,01 %.

- Specivic gravity menurun dengan bertambah lamanya fermentasi dan menurunnya temperatur distilasi. Specific gravitynya 0,84448-0,87098

- Nilai kalor meningkat seiring dengan bertambah

(24)

Pemilihan limbah organik sebagai bahan baku diharapkan menjadi salah satu

solusi cerdas untuk pengolahan limbah. Limbah organik di Indonesia mencapai

60-70 % dari total volume sampah, sehingga apabila diabaikan dapat

menyebabkan pencemaran lingkungan, munculnya penyakit, menurunkan nilai

estetika kota, dan masalah lainnya [6]. Salah satu limbah organik yang sering

ditemukan, khususnya di kota Medan, adalah kulit durian, yang menumpuk,

berserakan di sekitar aliran sungai dan berbagai tempat, karena provinsi Sumatera

Utara merupakan penghasil buah durian terbesar di Indonesia, yaitu 579.471 ton

per tahun [7]. Sehingga kulit durian juga potensial untuk dikembangkan sebagai

bahan baku pembuatan bioetanol. Melihat dari penelitian-penelitian yang sudah

dilakukan, peneliti fokus pada proses fermentasi selaku proses inti pembuatan

bioetanol. Tentu untuk setiap bahan baku yang berbeda, maka kondisi prosesnya

pasti berbeda. Diharapkan bioetanol dari kulit durian ini dapat dimanfaatkan

sebagai bahan bakar alternatif yang ramah lingkungan ataupun bahan untuk

industri lainnya.

1.2PERUMUSAN MASALAH

Adapun masalah yang dirumuskan dalam penelitian ini adalah:

a. Bagaimana pengaruh konsentrasi ragi Sacharomyces cereviceae terhadap

perolehan bioetanol pada proses fermentasi pembuatan bioetanol dari kulit

durian.

b. Bagaimana pengaruh lama fermentasi terhadap perolehan bioetanol dari

kulit durian.

1.3TUJUAN PENELITIAN

Adapun tujuan pelaksanaan penelitian ini adalah:

a. Mengetahui pengaruh konsentrasi ragi Sacharomyces cereviceae terhadap

perolehan bioetanol pada proses fermentasi pembuatan bioetanol dari kulit

durian.

b. Mengetahui pengaruh lamanya lama fermentasi terhadap perolehan

(25)

1.4MANFAAT PENELITIAN

Adapun manfaat penelitian ini adalah:

a. Memperoleh informasi mengenai kondisi optimum operasi pembuatan

bioetanol dari kulit durian khususnya proses fermentasi yang ditinjau dari

segi konsentrasi ragi dan lama fermentasi.

b. Mendapatkan data percobaan yang diperlukan untuk merancang dan

membangun unit pembuatan bioetanol dari limbah kulit durian untuk skala

yang lebih besar (scale up).

c. Memberikan informasi bagi peneliti yang ingin melakukan penelitian

sejenis atau yang berhubungan dengan teknologi fermentasi anaerob.

d. Memberikan solusi pengolahan limbah padat organik.

1.5RUANG LINGKUP PENELITIAN

Dalam penelitian ini, bahan baku yang digunakan adalah kulit durian yang

diambil dari beberapa tempat penjualan durian di kota Medan. Penelitian

dilakukan dengan proses pre-treatment bahan baku, termasuk hidrolisis dengan

metode Liquid Hot Water (LHW), fermentasi anaerobik dengan penambahan

Sacharomyces cereviceae yang dioperasikan pada suhu kamar, dan dilanjutkan

dengan distilasi dan kondensasi. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses

Industri Kimia dan Ekologi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,

Universitas Sumatera Utara.

Variabel- variabel dalam penelitian ini meliputi variabel bebas dan variabel

terikat. Yang menjadi variabel bebas dalam penelitian ini adalah:

1. Konsentrasi ragi fermentasi: 2, 4, dan 6 %

2. Lama fermentasi: 6, 7, dan 8 hari

Sedangkan variabel terikat dalam penelitian ini adalah perolehan bioetanol per

jumlah bahan baku (kulit durian) awal.

Adapun analisa yang akan dilakukan di dalam penelitian ini adalah analisa

cairan produk, yang meliputi analisa densitas, pengukuran kadar bioetanol hasil

distilasi, perhitungan specific gravity (sg) dan API Gravity hingga diperoleh

(26)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 BIOETANOL

Etanol menurut tipenya terbagi menjadi dua, yaitu etanol sintetis yang berasal

dari minyak bumi, dan bioetanol yang berasal dari biomassa (tanaman). Etanol

sintetis (C2H5OH) atau etil alkohol adalah zat kimia organik berwarna jernih;

berberat molekul 46,07; berbau khas alkohol; berfasa cair pada temperatur kamar;

mudah terbakar; dan diperoleh melalui proses sintesa kimia. Sedangkan bioetanol

merupakan etanol yang dibuat dari bahan nabati (bahan-bahan bergula, berpati,

atau berselulosa) atau biomassa lain [8]. Bioetanol diperoleh melaui proses

biologi secara enzimatis dan fermentasi. Bahan baku yang bisa digunakan untuk

bioetanol adalah bahan berpati (singkong, jagung, gandum, sagu, kentang), bahan

bergula (molase, nira tebu, nira sorgurn manis), dan bahan berselulosa (limbah

pertanian, seperti jerami padi, ampas tebu, tongkol jagung, dan lain-lain).

Biomassa berselulosa merupakan sumber daya alam yang berlimpah dan murah

serta memiliki potensi untuk produksi komersial industri etanol atau butanol [9].

2.2 DURIAN

Buah Durian (Durio zibethinus) merupakan buah tropika yang banyak

tumbuh di Asia Tenggara seperti Indonesia, Thailand, Malaysia dan lain-lain.

Khususnya di Indonesia, provinsi Sumatera Utara merupakan penghasil buah

durian terbesar, yaitu 579.471 ton per tahun [7]. Ciri buahnya, bentuknya besar,

bulat/oval dengan aroma rasa, baunya khas dan menjadi buah primadona yang

banyak disukai masyarakat Indonesia. Kandungan daging buah durian merupakan

20-35 % dari berat buah, sedangkan bijinya 5-15 %, sisanya berupa kulit 60-75 %

[10].

Apabila dilihat dari karakteristik bentuk dan sifat-sifat kulitnya, sebenarnya

banyak manfaat yang dapat dihasilkan dari kulit buahnya misalnya untuk bahan

campuran papan partikel, papan semen, arang briket, arang aktif, filler, campuran

(27)

dampak pencemaran lingkungan. Kulit durian secara proporsional mengandung

unsur-unsur utama seperti yang ditunjukkan pada tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Kandungan kulit durian [6]

Kandungan Persentase (%)

Selulosa 50-60

Lignin 5

Pati 5

Unsur lainnya 30-40

Jadi, dari data kandungan selulosa kulit durian tersebut yang tergolong tinggi,

komposisinya, dan ketersediaannya yang melimpah, maka kulit durian berpotensi

untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol.

2.3 PROSES PRODUKSI BIOETANOL

Secara umum, keseluruhan proses pembuatan bioetanol meliputi tiga

tahapan, yaitu persiapan bahan baku, fermentasi dan pemurnian. Setiap tahapan

mempengaruhi keberhasilan tahapan berikutnya. Dan untuk setiap bahan baku

berbeda biasanya akan berbeda pada tahap persiapan bahan baku dan kondisi

prosesnya.

2.3.1 Tahap Persiapan Bahan Baku

Pada tahap persiapan, bahan baku berupa padatan terlebih dahulu harus

dikonversi menjadi larutan gula sebelum difermentasi menjadi etanol. Untuk

bahan-bahan yang sudah berada dalam bentuk larutan seperti molase dapat

langsung difermentasi, namun untuk bahan baku berpati dan berselulosa

diperlukan tahapan pendahuluan. Kulit durian termasuk bahan berlignoselulosa,

sehingga memerlukan perlakuan awal atau pretreatment hingga diperoleh gula

sederhana. Terdapat tiga proses perlakuan awal atau pretreatment, yaitu secara

biologi, kimia, dan fisik/mekanis. Berikut ini diagram alir proses pembuatan

(28)

Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Bioetanol dari Bahan Baku Gula,

Pati, dan Lignoselulosa

Pada penelitian ini, pengolahan awal yang dilakukan adalah pencucian,

pengecilan ukuran dan hidrolisis. Hidrolisis yang dipilih adalah hidrolisis dengan

metode LHW (Liquid Hot Water). Pemasakan bahan-bahan lignoselulosa dalam

LHW adalah salah satu metode hydrothermal pretreatment yang diaplikasikan

untu perlakuan awal lignoselulosa sejak beberapa dekade yang biasa digunakan

untuk industri pulp. Air di bawah tekanan tinggi bisa melakukan penetrasi ke

dalam biomassa, menghidrasi selulosa, dan membuang hemiselulosa dan sebagian

dari lignin.

Keuntungan paling utamanya adalah tidak ada penambahan zat kimia dan

tidak memerlukan bahan-bahan yang tahan korosi untuk reactor hidrolisisnya.

Tidak dibutuhkan pengecilan ukuran bahan baku yang merupakan proses yang

membutuhkan energi yang besar untuk bahan baku yang berukuran besar pada

skala komersial. Proses ini juga membutuhkan sangat sedikit zat kimia untuk

proses netralisasi. Bahkan hampir tidak ada. Karbohidrat hemiselulosa terlarut

sebagai larutan oligosakarida dan bisa dipisahkan dari fraksi selulosa yang tak

(29)

2.3.2 Tahap Fermentasi

Dalam bioproses, fermentasi memegang peranan penting karena

merupakan kunci (proses utama) bagi produksi bahan-bahan yang berbasis

biologis. Bahan-bahan yang dihasilkan melalui fermentasi merupakan hasil-hasil

metabolit sel mikroba, misalnya antibiotik, asam-asam organik, aldehid, alkohol,

fussel oil, dan sebagainya [13]. Tahapan ini melibatkan penambahan enzim yang

diletakkan pada ragi (yeast) agar dapat bekerja pada suhu optimum dan bebas

kontaminan. Proses fermentasi ini akan menghasilkan etanol dan CO2. Ragi akan

menghasilkan etanol dalam tangki fermentasi mencapai 8-12 % (cairan beer), dan

selanjutnya ragi tersebut akan menjadi tidak aktif, karena kelebihan etanol yang

bisa menjadi racun bagi ragi [14]. Berikut adalah reaksi pembentukan etanol:

(C6H10O5)n  n(C6H12O6) (Hidrolisis)

Selulosa Glukosa

C6H12O6  2C2H5OH + 2CO2 (Fermentasi)

Glukosa Etanol

2.3.2.1 Pengendalian Kondisi Fermentasi

Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi berlansungnya proses

fermentasi diantaranya adalah sebagai berikut:

1) Pemilihan mikroorganisme dan konsentrasi ragi

Khamir yang sangat potensial untuk fermentasi etanol adalah Saccharomyces

cereviseae, karena daya konversinya menjadi etanol sangat tinggi,

metabolismenya sudah diketahui, metabolit utama berupa etanol,

karbondioksida, dan air, 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 [14].

Mikroba S. cerevisiae yang terdapat di dalam ragi mampu menghasilkan

kadar alkohol yang tinggi karena merupakan galur yang terpilih dan biasa

(30)

terhadap alkohol. Mikroba S. cerevisiae juga mampu memfermentasikan

glukosa, sukrosa, manitol dan maltosa.

S. cerevisiae mempunyai daya konversi gula yang sangat tinggi karena

menghasilkan enzim zimase dan inter vase. Dengan adanya enzim-enzim ini

Saccharomyces cerevisiae memiliki kemampuan untuk mengkonversi baik gula

dari kelompok monosakarida maupun dari kelompok disakarida. Jika gula yang

tersedia dalam substrat merupakan gula disakarida maka enzim invertase akan

bekerja menghidrolisis disakarida menjadi monosakarida. Setelah itu, enzim

zymase akan mengubah monosakarida tersebut menjadi alkohol dan CO2. Gula

akan diubah menjadi bentuk yang paling sederhana oleh enzim invertase baru

kemudian gula sederhana tersebut akan dikonversi menjadi etanol dengan

adanya enzim zymase.

Ragi merupakan campuran dari genus- genus, memiliki spesies seperti

Aspergilus, S. cerevisiae, Candida dan Hansenula, serta Acetobacter. Jadi, tidak

hanya S. cerevisiae di dalamnya. Genus tersebut hidup bersama-sama secara

sinergetik dan bekerja berkesinambungan. Dimana, Aspergilus dapat

menyederhanakan gula; S. cerevisiae, Candida dan Hansenula dapat

menguraikan gula menjadi alkohol; sedangkan Acetobacter menguraikan alkohol

menjadi asam asetat [15].

Sementara itu, perolehan bioetanol juga dipengaruhi oleh jumlah ragi yang

ditambahkan, yaitu dosis ragi berbanding lurus dengan kadar alkoho yang

diperoleh. Semakin banyak dosis ragi yang diberikan maka kadar alkohol juga

semakin tinggi. Karena tinggi rendahnya perolehan alkohol dipengaruhi oleh

aktivitas khamir dengan substratnya [3].

2) Lama fermentasi

Kadar etanol yang terbentuk akan semakin tinggi sampai pada lama tertentu

(lama maksimal) dan setelah lama maksimal dilewati kadar etanol yang

dihasilkan akan menurun [16]. Semakin lama fermentasi berlangsung maka

jumlah mikroba yang dibutuhkan dalam proses tersebut juga akan semakin

bertambah, sehingga dengan semakin meningkatnya jumlah mikroba maka

(31)

yang dihasilkan juga semakin banyak. Proses ini akan terhenti jika kadar alkohol

sudah meningkat sampai tidak dapat ditolerir lagi oleh mikroba [5].

2.3.3 Tahap Pemurnian

Pemurnian dapat dilakukan dengan distilasi. Distilasi dilakukan untuk

memisahkan etanol dari beer (sebagian besar adalah air dan etanol). Titik didih

etanol murni 78 oC sedangkan air adalah 100 oC (kondisi standar). Dengan

memanaskan larutan pada suhu rentang 78-100 oC akan mengakibatkan sebagian

besar etanol menguap dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan etanol

dengan konsentrasi 95 % volume [17].

2.4 PEMILIHAN PROSES

Dengan berbagai penjelasan di atas, pada tahapan persiapan bahan baku,

peneliti memilih proses hydrothermal dengan metode Liquid Hot Water (LHW)

untuk hidrolisis, selanjutnya mengkaji proses fermentasi, yang meliputi

perbandingan berat ragi S. cereviceae dengan bahan baku kulit durian (konsentrasi

ragi) dan lamanya lama fermentasi. Dan tahapan terakhir, pemurnian dengan

metode distilasi yang dilanjutkan dengan kondensasi sehingga diperoleh larutan

bioetanol.

2.5 ANALISIS EKONOMI

Dalam penelitian ini, dilakukan suatu analisis ekonomi yang sederhana

terhadap pembuatan bioetanol dari kulit durian dengan cara yang konvensional.

Rincian biaya diberikan dalam Tabel 2.2 berikut.

Tabel 2.2 Rincian Biaya Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian

Bahan dan Peralatan Jumlah Harga (Rp) Biaya Total (Rp)

(32)

Dari rincian biaya yang telah dilakukan di atas maka total biaya yang diperlukan

untuk pembuatan bioetanol per kilogram kulit durian adalah sebesar Rp. 51.300,-,

meskipun bioetanol yang dihasilkan masih rendah kemurniannya dan diperlukan

adanya tahap purifikasi lanjutan untuk menjadikan produk tersebut menjadi lebih

(33)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 LOKASI PENELITIAN

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Proses Industri Kimia dan

Ekologi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara,

Medan.

3.2BAHAN DAN PERALATAN

3.2.1 Bahan-bahan

Adapun bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Kulit Durian

2. Ragi Tape

3. Air

3.2.2 Peralatan

Adapun peralatan yang digunakan pada penelitian ini adalah:

1. Toples untuk tempat fermentasi

2. Timbangan

9. Hot plate dan Magnetic Stirrer

10. Termometer

11. Kain penyaring

Adapun peralatan analisa yang digunakan dalam penelitian ini adalah:

1. Neraca Elektrik

2. Erlemeyer

3. Gelas ukur

(34)

3.3 PROSEDUR

3.3.1 Prosedur Penelitian

1. Kulit durian dibersihkan dan dicincang.

2. Potongan kulit durian direbus selama 1 jam di dalam panci bertekanan

untuk membuatnya menjadi lunak.

3. Potongan kulit durian yang sudah lunak dihaluskan sehingga berbentuk

slurry.

4. Slurry kulit durian dihidrolisis dengan perbandingan air : slurry sebanyak

2 : 1 selama 90 menit.

5. Hasil hidrolisis dimasukkan ke dalam tempat fermentasi dan ditambahkan

ragi yang sudah dihaluskan dengan variasi 2, 4, dan 6 % dari jumlah bahan

baku kulit durian awal.

6. Dilakukan fermentasi pada suhu ruangan dengan variasi lama fermentasi

selama 6, 7, dan 8 hari.

7. Slurry hasil fermentasi disaring dan didistilasi pada suhu 79 - 87 oC selama

3 jam.

8. Hasil distilasi dialirkan ke pendingin leibig untuk dikondensasi.

9. Distilat ditampung, diukur volume distilat, dan dianalisa.

3.3.2 Prosedur Analisa

3.3.2.1 Prosedur Analisa Densitas

1. Alat piknometer yang digunakan untuk mengukur densitas bioetanol

dikeringkan ke dalam oven pada temperatur 100 oC selama 10 menit

kemudian didinginkan sampai suhu kamar.

2. Ditimbang piknometer kosong dengan menggunakan neraca analitis

kemudian dicatat beratnya.

3. Piknometer lalu diisi dengan aquadest kemudian ditimbang dengan neraca

analitis dan dicatat beratnya. Dicatat suhu aquadest pada saat pengukuran

dan diihat densitas air pada suhu tersebut pada Appendix A.2-3 [18].

4. Piknometer dikeringkan kembali di dalam oven pada temperatur 100 oC

(35)

5. Dimasukkan sampel distilat ke dalam piknometer sampai tidak ada

gelembung udara.

6. Ditimbang piknometer yang berisi sampel distilat dengan menggunakan

neraca analitis dan dicatat beratnya.

7. Dihitung densitas distilat dengan rumus :

(3.1)

3.3.2.2Prosedur Analisa Spesific Gravity dan API Gravity

Specific gravity dan API gravity adalah suatu pernyataan yang menyatakan

densitas (kerapatan) atau berat per satuan volume dari suatu bahan. Hubungan

antara specific gravity (sg) dan API gravity (G) adalah sebagai berikut:

(3.2)

(3.3)

Besarnya harga dari API gravity berkisar dari 0-100, sedangkan specific

gravity merupakan harga relatif dari densitas suatu bahan terhadap air. Hubungan

antara densitas dan specific gravity adalah sebagai berikut:

(3.4)

3.3.2.3Prosedur Analisa Nilai Kalor

Nilai densitas, spesific gravity dan API gravity kemudian digunakan untuk

menghitung nilai kalor dengan persamaan:

(36)

3.3.2.4 Analisis Kadar Bioetanol dengan Metode Densitas

Analisa kadar bioetanol dilakukan dengan metode densitas dengan cara

berikut:

1. Nilai densitas yang diperoleh sebelumnya dicocokkan pada tabel 3.1

berikut.

2. Kadar etanol dihitung dengan menginterpolasi data densitas (berat jenis)

dan kadar etanol pada suhu 30 0C pada tabel 3.1.

Tabel 3.1 Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol [19]

(37)

3.4 FLOWCHART PENELITIAN

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian

Kulit durian dibersihkan dan dicincang (resizing)

Direbus selama 1 jam Mulai

Dihaluskan hingga menjadi slurry dengan blender

Slurry dihidrolisis dengan perbandingan air : slurry sebanyak 2:1 selama 90 menit

di dalam panci.

Difermentasi dengan variasi persentase berat ragi Saccaromyces cereviceae sebanyak

2, 4, dan 6 % selama 6, 7, dan 8 hari pada suhu ruangan.

Slurry hasil fermentasi disaring

Distilasi pada suhu 79-85 0C selama 3 jam

Kondensasi

Selesai

(38)

Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Analisa Densitas Larutan Bioetanol

Dikeringkan piknometer di dalam oven pada suhu 100 0C selama 10 menit dan kemudian

didinginkan sampai suhu kamar. Mulai

Ditimbang piknometer kosong dan dicatat beratnya

Diisi piknometer dengan aquades, ditimbang, dan dicatat beratnya. Dicatat suhu aquades pada

saat pengukuran dan dilihat densitas air pada suhu tersebut pada App A.2-3 Geankoplis.

Dikeringkan kembali piknometer di dalam oven pada suhu 100 0C selama 10 menit dan

kemudian didinginkan sampai suhu kamar.

Dimasukkan sampel distilat sampai tidak ada gelembung udara.

Ditimbang piknometer yang berisi sampel dan dicatat beratnya

Dihitung densitas distilat

(39)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 PENGARUH KONSENTRASI RAGI FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN VOLUME BIOETANOL PER JUMLAH BAHAN BAKU AWAL (V/CA0)

Gambar 4.1 berikut memperlihatkan pengaruh konsentrasi ragi fermentasi

terhadap perolehan volume bioetanol per jumlah bahan baku awal (V/CA0) pada

pembuatan bioetanol dari kulit durian.

Gambar 4.1 Kurva Pengaruh Konsentrasi Ragi Fermentasi (% berat) terhadap

Perolehan Volume Bioetanol per Jumlah Bahan Baku Awal (V/CA0) (ml/kg)

Dari gambar 4.1 di atas terlihat bahwa, untuk kurva variasi lama fermentasi

7 hari, penambahan perolehan volume bioetanol per jumlah bahan baku awal

(V/CA0) seiring dengan bertambahnya konsentrasi ragi fermentasi, semakin besar

konsentrasi ragi yang ditambahkan maka V/CA0 nya pun semakin besar, sehingga

diperoleh V/CA0 tertinggi pada penelitian ini adalah pada variasi lama fermentasi 7

(40)

ml/kg, kemudian secara berurut sebesar 2,69 dan 2,35 ml/kg untuk penambahan

konsentrasi ragi fermentasi 4 dan 2 %. Hal ini telah sesuai dengan teori yang

menyatakan bahwa penambahan konsentrasi ragi mempengaruhi perolehan

bioetanol, dimana konsentrasi ragi berarti banyaknya jumlah yeast yang ada [3].

Semakin meningkatnya jumlah mikroba maka semakin banyak pula karbohidrat

yang diurai menjadi alcohol oleh mikroba tersebut, sehingga alkohol yang

dihasilkan juga semakin banyak. Proses peningkatan kadar bioetanol tersebut akan

terhenti jika kadar alkohol terus meningkat sampai tidak dapat ditolerir lagi oleh

mikroba [5] sehingga menyebabkan kematian bagi mikroba.

Untuk kurva variasi lama fermentasi 6 dan 8 hari terlihat bahwa, semakin

besar konsentrasi ragi maka V/CA0 yang diperoleh pun semakin besar, dimana

meningkat dari penambahan konsentrasi ragi 2 dan 4 %, yaitu 0,13 menjadi 0,79

ml/kg untuk lama fermentasi 6 hari dan 1,04 menjadi 1,18 ml/kg untuk lama

fermentasi 8 hari. Namun, terjadi penurunan V/CA0 yang diperoleh pada

penambahan konsentrasi ragi fermentasi sebanyak 6 %, yaitu 0,79 menjadi 0,14

ml/kg untuk lama fermentasi 6 hari dan 1,18 menjadi 0,07 ml/kg untuk lama

fermentasi 8 hari. Sehingga kurva yang dihasilkan pun berbentuk parabola. Hal ini

didukung oleh teori yang menyatakan bahwa, penambahan konsentrasi ragi secara

terus menerus justru bisa menurunkan hasil perolehan bioetanol, dikarenakan

mikroba yang terdapat di dalam ragi fermentasi yang ditambahkan tidak hanya

menguraikan glukosa menjadi alkohol melainkan juga mengkonsumsinya sebagai

nutrisi bagi perkembangkbiakannya. Hal tersebut juga mengindikasikan bahwa

Saccharomyces cereviseae yang ada lebih banyak dibanding nutrisi yang tersedia,

sehingga Saccharomyces cereviseae lebih banyak menggunakan glukosa tersebut

untuk bertahan hidup daripada merombaknya manjadi alkohol. Semakin banyak

mikroba yang terdapat di dalamnya, maka semakin besar pula kebutuhannya akan

nutrisi, sehingga glukosa yang diuraikan menjadi alkohol akan berkurang, karena

(41)

4.2 PENGARUH LAMA FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN VOLUME BIOETANOL PER JUMLAH BAHAN BAKU AWAL (V/CA0)

Gambar 4.2 berikut memperlihatkan pengaruh lama fermentasi terhadap

perolehan volume bioetanol per bahan baku awal (V/CA0) pada pembuatan

bioetanol dari kulit durian .

Gambar 4.2 Kurva Pengaruh Lama Fermentasi (hari) terhadap Perolehan Volume

Bioetanol per Jumlah Bahan Baku Awal (V/CA0) (ml/kg).

Dari gambar 4.2 di atas terlihat bahwa, untuk semua variasi konsentrasi

ragi fermentasi, perolehan volume bioetanol per jumlah bahan baku awal (V/CA0)

yang diperoleh meningkat dari lama fermentasi 6 hari ke 7 hari, kemudian

menurun pada variasi lama fermentasi 8 hari. Jadi, V/CA0 terbesar yang dihasilkan

untuk semua variasi konsentrasi ragi feremntasi adalah pada lama fermentasi 7

hari, sehingga kurva yang dihasilkan berbentuk parabola.

Dari gambar diatas dapat dilihat bahwa lama fermentasi mempengaruhi

(42)

fermentasi dilakukan, V/CA0 yang diperoleh semakin meningkat sampai batas

waktu tertentu dan kemudian menurun. Hal ini sesuai dengan teori yang

menyatakan bahwa, semakin lama fermentasi berlangsung maka jumlah mikroba

yang dibutuhkan dalam proses tersebut juga akan semakin bertambah, sehingga

dengan semakin meningkatnya jumlah mikroba maka semakin banyak pula

karbohidrat yang terurai menjadi alkohol, sehingga alkohol yang dihasilkan juga

semakin banyak. Proses ini akan terhenti jika kadar alkohol sudah meningkat

sampai tidak dapat ditolerir lagi oleh mikroba [5]. Kadar etanol yang terbentuk

akan semakin tinggi sampai pada waktu tertentu (waktu maksimal) dan setelah

waktu maksimal dilewati kadar etanol yang dihasilkan akan menurun [16].

Di samping itu, hal tersebut disebabkan ragi yang digunakan bukanlah

biakan murni, melainkan merupakan campuran dari genus- genus, memiliki

spesies seperti Aspergilus, S. cerevisiae, Candida dan Hansenula, serta

Acetobacter. Genus tersebut hidup bersama-sama secara sinergetik dan bekerja

berkesinambungan. Dimana, Aspergilus dapat menyederhanakan gula; S.

cerevisiae, Candida dan Hansenula dapat menguraikan gula menjadi alkohol;

sedangkan Acetobacter menguraikan alkohol menjadi asam asetat [15]. Jadi,

ketika sudah terbentuk etanol, acetobacter yang terkandung di dalam ragi akan

merubahnya menjadi asam asetat. Sehingga, fermentasi tidak boleh dibiarkan

berlanjut atau diperlukan pemisahan etanol yang dihasilkan pada lama waktu

tertentu. Kecuali, mikroba yang digunakan adalah biakan murni yang hanya

mengandung S. cerevisiae di dalamnya.

4.3 PEMILIHAN KOMBINASI VARIABEL PENELITIAN DENGAN HASIL TERBAIK

Untuk mengetahui hasil penelitian yang terbaik, maka dilihat kombinasi dari

kedua variabel penelitian yang menghasilkan perolehan volume bioetanol per

jumlah bahan baku awal (V/CA0) tertinggi. Gambar 4.3 berikut memperlihatkan

kombinasi pengaruh variasi konsentrasi ragi dan lama fermentasi terhadap

perolehan volume bioetanol per jumlah bahan baku awal (V/CA0) pada pembuatan

(43)

Gambar 4.3 Kurva Kombinasi Pengaruh Konsentrasi Ragi (% berat) dan Lama

Fermentasi (hari) terhadap Perolehan Volume Bioetanol per Jumlah Bahan Baku

Awal (V/CA0) (ml/kg)

Keterangan gambar:

(x; y; z) : untuk y = 6 hari

(x; y; z) : untuk y = 7 hari

(x; y; z) : untuk y = 8 hari

x = Konsentrasi Ragi Ferementasi

y = Lama Fermentasi

z = Volume Bioetanol per Jumlah Bahan Baku Awal (V/CA0)

* = Nilai terbaik

Dari gambar 4.3 di atas terlihat bahwa, koordinat kombinasi perlakuan

konsentrasi ragi dan lama fermentasi memuncak pada y = 7 hari untuk semua nilai

(44)

(nilai z tertinggi) adalah pada konsentrasi ragi 6 % dengan lama fermentasi 7 hari

(x = 6 dan y = 7), yaitu 2,78 ml/kg, yang artinya akan diperoleh 2,8 ml bioethanol

untuk setiap kilogram kulit durian. Hasil pengukuran volume, densitas, specific

gravity (sg), API Gravity, hingga diketahui volume bioetanol yang diperoleh

untuk setiap kilogram bahan baku awal dari fermentasi kulit durian pada

kombinasi perlakuan konsentrasi ragi dan lama fermentasi diperlihatkan seperti

pada Tabel 4.1 di bawah ini.

Tabel 4.1 Hasil Penelitian dan Perhitungan Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Lama

Fermentasi terhadap Perolehan Bioetanol dari Kulit Durian

No Perlakuan

Adapun kombinasi perlakuan antara konsentarasi ragi dan lama fermentasi

dalam penelitian ini adalah sebagai berikut:

R1W1 = Konsentrasi Ragi 2 % selama 6 hari

R2W1 = Konsentrasi Ragi 4 % selama 6 hari

R3W1 = Konsentrasi Ragi 6 % selama 6 hari

R1W2 = Konsentrasi Ragi 2 % selama 7 hari

(45)

R1W3 = Konsentrasi Ragi 2 % selama 8 hari

R2W3 = Konsentrasi Ragi 4 % selama 8 hari

R3W3 = Konsentrasi Ragi 6 % selama 8 hari

Sama halnya dengan kurva 4.3 di atas, Tabel 4.1 menunjukkan bahwa V/CA0

terbesar dihasilkan oleh kombinasi perlakuan R3W2 (Konsentrasi Ragi 6 % selama

7 hari), yaitu sebanyak 6,5 ml dengan volume bioetanol untuk setiap kilogram

bahan baku awalnya adalah sebesar 2,78 ml/kg. Jadi, dapat disimpulkan bahwa

kombinasi perlakuan terbaik adalah R3W2, yaitu penambahan konsentrasi ragi

fermetasi 6 % dengan lama fermentasi 7 hari.

4.7 PERBANDINGAN STANDAR BAKU MUTU BIOETANOL

Untuk membandingkan larutan bioetanol yang diperoleh dari penelitian ini

dengan standar etanol nabati seharusnya dapat ditunjukkan oleh tabel berikut.

Tabel 4.2 Standar Etanol Nabati [19][21]

N

5. Reaksi dengan api - Mudah terbakar Tidak terbakar Belum sesuai

6. Bau - Berbau tajam

(46)

Sedangkan untuk kelayakan sebagai bahan bakar alternatif, Badan Standar

Nasional (BSN) telah menetapkan standar baku mutu bioetanol secara umum

seperti pada tabel 4.3 berikut.

Tabel 4.3 Syarat Mutu Bioetanol Bahan Bakar [22]

No Parameter Satuan

Bioetanol yang dihasilkan pada penelitian ini belum sesuai dengan standar

bioetanol bahan bakar yang telah ditentukan, hal ini disebabkan oleh beberapa

faktor diantaranya:

1. Tidak adanya pemberian nutrien pada bakteri pengurai sehingga kurang

bekerja secara optimal dalam mengubah glukosa menjadi bioetanol [23].

2. Tertimbunnya produk sehingga mempercepat kematian bakteri pada saat

fermentasi berlangsung [24].

3. Kurang diperhatikan kemurnian dari ragi yang digunakan.

4. Proses pemurnian atau distilasi yang belum optimal, dimana dibutuhkan

(47)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

1. Konsentrasi ragi fermentasi mempengaruhi perolehan volume bioetanol

per jumlah bahan baku awal (V/CA0) pada pembuatan bioetanol dari kulit

durian. Dimana dibutuhkan perbandingan yang tepat antara konsentrasi

ragi dengan bahan bakunya sehingga bisa menghasilkan V/CA0 yang

maksimal. Karena, dari hasil yang diperoleh, di samping bisa

meningkatkan hasil perolehan bioetanol, penambahan konsentrasi ragi

secara terus menerus juga bisa menurunkan perolehan V/CA0. Hal ini

menyangkut ketersediaan nutrisi bagi mikroba pada ragi. Pada penelitian

ini V/CA0 tertinggi yang diperoleh adalah 2,78 ml/kg dengan penambahan

konsentrasi ragi fermentasi sebanyak 6 %.

2. Lama fermentasi mempengaruhi perolehan volume bioetanol per jumlah

bahan baku awal (V/CA0) pada pembuatan bioetanol dari kulit durian,

dimana pada penelitian ini diketahui bahwa perolehan bioetanol dari kulit

durian cenderung meningkat dengan bertambahnya lama fermentasi

hingga pada kondisi tertentu kemudian menurun. Dan pada penelitian ini,

untuk semua variasi konsentrasi ragi fermentasi, V/CA0 tertinggi diperoleh

dengan lama fermentasi selama 7 hari.

3. Kombinasi perlakuan konsentrasi ragi dan lama fermentasi yang

memberikan hasil terbaik pada penelitian ini adalah penambahan

konsentrasi ragi sebanyak 6 % dan lama fermentasi 7 hari, dimana V/CA0

nya adalah sebesar 2,78 ml/kg dengan densitas 0,9271 g/ml dan nilai kalor

(48)

5.2SARAN

Adapun saran yang dapat diberikan adalah:

1. Sebaiknya dilakukan analisa pada setiap tahap perlakuan, terutama hasil

fermentasi sebelum didistilasi.

2. Sebaiknya dilakukan metode hidrolisis yang bisa lebih memaksimalkan

perolehan glukosa sehingga meningkatkan jumlah bahan baku untuk

tahapan fermentasi, yang diharapkan seiring dengan meningkatnya

perolehan bioetanol hasil fermentasi, dengan tetap mempertimbangkan

analisa ekonomi dan lingkungan.

3. Sebaiknya rangkaian alat pemurnian yang digunakan adalah rangkaian alat

(49)

DAFTAR PUSTAKA

[1] R. Darmawan dan Widjaja Tri (2008), “Peningkatan Produktivitas Etanol dari

molases dengan Teknik Immobilisasi di Bioreaktor Packed-Bed”, Seminar

Fundamental dan Aplikasi Teknik Kimia 2008, ISSN 1410-5667, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya.

[2] Patiwat Chaiyamate dan Ruangviriyachai Chalerm, (2010) “A Study On

Cellulosic Ethanol Production from Durian Peel using Saccharomyces cerevisiae. Thailand. Khon Kaen University, 36th Congress on Science and Technology of Thailand.

[3] Arif Jumari, et al. (2009). “Pembuatan Etanol dari Jambu Mete dengan

Metode Fermentasi”. Program Studi Teknik Kimia FT-UNS, Ekulibrium,

Vol. 7. No. 2. Juli 2009: 48 – 54.

[4] Jhonprimen H.S, Andreas Turnip, M, dan Hatta Dahlan (2012), “Pengaruh

Massa Ragi, jenis Ragi, dan Lama Fermentasi pada Bioetanol dari Biji

Durian” Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 18, Jurusan Teknik Kimia

Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.

[5] Rudy Sutanto; Harisman Jaya; Arif Mulyanto (2013), “Analisa Pengaruh

Lama Fermentasi dan Temperatur Distilasi terhadap Sifat Fisik (Spesific Gravity dan Nilai Kalor) Bioetanol Berbahan Baku Nanas (Ananas Comosus)”. Dinamika Teknik Mesin. Vol 3 No. 2. ISSN: 2008-088X

[6] Volet Hatta (2007), “Manfaat Kulit Durian Selezat Buahnya”. Lampung.

Universitas Lampung.

[7] Badan Pusat Statistik, Produksi Buah di Indonesia Tahun 2011, (Jakarta,

2011)

[8] Badan Standardisasi Nasional, SNI 7290:2008, “Bioetanol Terdenaturasi

untuk Gasohol”, (Jakarta, 2008)

[9] Wymann, C.E. (ed), Handbook on Bioetanol: Production and Utilization,

(Washington DC: Taylor & Francis, 1996)

[10] Mahatmanti, F. Widhi dan Winarni, “Optimalisasi Olahan Buah Durian

sebagai Alternatif dalam Usaha Agrowisata Durian”, Skripsi, Universitas Negeri Semarang, Semarang, 2010.

[11] Perdana, D.A., Kajian Tekno Ekonomi Perancangan Proses Produksi

(50)

[12] Mohammad J. Taherzadeh dan Keikhosro Karimi (2008), “Pretreatment of Lignocellulosic Wastes to Improve Ethanol and Biogas Production: A Review”, International Journal of Molecular Sciences, ISSN 1422-0067, 9, hal 1621-1651.

[13] Riadi, Lieke, Teknologi Fermentasi (Yogyakarta: Penerbit Graha Ilmu,

2007).

[14] Ahmad Rasyidi Fachry, Puji Astuti, Tri Gita Puspitasari, “Pembuatan

Bioetanol dari Limbah Tongkol Jagung dengan Variasi Konsentrasi Asam

Klorida dan Lama Fermentasi”, Jurnal Teknik Kimia No. 1, Vol. 19, Januari

2013, hal 60-69, Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.

[15] Judoamidjoyo, M, Teknologi Fermentasi (Jakarta: Raja wali press, 1992).

[16] Rosdiana Moeksin, Shinta Francisca (2010), “Pembuatan Etanol dari

Bengkuang dengan Variasi Berat Ragi, Lama, dan Jenis Ragi”, Jurnal

Teknik Kimia, No. 2, Vol. 17, April 2010, dari Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya.

[17] Bustaman, S. (2008). “Strategi Pengembangan Bio-etanol Berbasis Sagu di

Maluku”. Perspektif Vol. 7 No. 2.

[18] Christie J Geankoplis, Transport Processes and Unit Operations, Third

edition (New Jersey: Prentice- Hall International, Inc., 2003) hal 866.

[19] Perry, R. H., D. W. Green and J. O. Maloney, Perry’s Chemical Engineers

Handbook . 7th Edition (New York: McGraw Hill Book Company, 1999)

[20] Dyah Tri Retno dan Wasir Nuri (2011), Pembuatan Bioetanol dari Kulit

Pisang, Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia “Kejuangan”:

Pengembangan Teknologi Kimia untuk Pengolahan Sumber Daya Alam

Indonesia, ISSN 1693 – 4393, Yogyakarta, 22 Februari 2011

[21] Kirk Orthmer, Fourth Edition. Encyclopedia of Chemical Technology.

Volume 1, (John Wiley & Son Inc, 1945)

[22] Badan Standar Nasional, Etanol Nabati SNI 3565 : 2009, (Jakarta, 2009).

[23] Susyanti Manurung. “Kombinasi Hidrolisa Asam dan Penggunaan Enzim

dalam Fermentasi Alkohol dari Bungkil Kelapa Sawit”. Skripsi, Universitas

Sumatera Utara, Medan, 2001.

[24] Retno Dewati, Wahyusi Kindriari Nurma, dan Dewi Chitra Puspita (2011),

(51)
(52)

LAMPIRAN

LAMPIRAN 1. DATA PERCOBAAN

L.1.1 Data Percobaan Volume Larutan Bioetanol (Distilat)

Tabel L.1 Data Percobaan Volume Larutan Bioetanol (Distilat) (ml)

Lama (Hari) Konsentrasi Ragi (% berat)

0 2 4 6

6 0 0,4 2,0 0,4

7 0 4,7 6,3 6,5

8 0 2,5 3 0,2

L.1.2 Data Percobaan Densitas Larutan Bioetanol

Tabel L.2 Data Percobaan Densitas Larutan Bioetanol (g/ml)

Lama (Hari) Konsentrasi Ragi (% berat)

0 2 4 6

6 0 0,9434 0,9313 0,9391

7 0 0,9082 0,9253 0,9271

8 0 0,9262 0,9318 0,9395

L.1.3 Data Percobaan Spesific Gravity

Tabel L.3 Data Percobaan Spesific Gravity

Lama (Hari) Konsentrasi Ragi (% berat)

0 2 4 6

6 0 0,94717 0,93504 0,94287

7 0 0,91185 0,92902 0,93082

(53)

Tabel L.1.4 Data Percobaan API Gravity (G)

Tabel L.4 Data Percobaan API Gravity

Lama (Hari) Konsentrasi Ragi (% berat)

0 2 4 6

6 0 17,8926 19,8304 18,5735

7 0 23,6795 20,8117 20,5160

8 0 20,6637 19,7492 18,5032

Tabel L.1.5 Data Percobaan Nilai Kalor Bioetanol

Tabel L.5 Data Percobaan Nilai Kalor Bioetanol (kkal/kg)

Lama (Hari) Konsentrasi Ragi (% berat)

0 2 4 6

6 0 185,797 228,869 200,931

7 0 314,425 250,681 244,107

8 0 247,391 227,064 199,368

Tabel L.1.6 Data Percobaan Perolehan Bioetanol Per Jumlah Bahan Baku Awal (V/ CA0)

Tabel L.6 Data Percobaan Perolehan Bioetanol/CA0 (ml/kg)

Lama (Hari) Konsentrasi Ragi (% berat)

0 2 4 6

6 0 0,1313 0,7974 0,1463

7 0 2,3466 2,6992 2,7855

(54)

LAMPIRAN 2. DOKUMENTASI PENELITIAN L.2.1 Kulit Durian

Gambar L.1 Kulit Durian

L.2.2 Slurry Kulit Durian

Gambar L.2 Slurry Kulit Durian

L.2.3 Hidrolisis Slurry Kulit Durian

(55)

L.2.4 Fermentasi

Gambar L.4 Fermentasi

L.2.5 Rangkaian Distilasi

Gambar L.5 Rangkaian Distilasi

L.2.6 Larutan Bioetanol

Figur

Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Sebelumnya terkait Pembuatan Bioetanol

Tabel 1.1

Penelitian-Penelitian Sebelumnya terkait Pembuatan Bioetanol p.23
Tabel 2.1 Kandungan kulit durian [6]

Tabel 2.1

Kandungan kulit durian [6] p.27
Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Bioetanol dari Bahan Baku Gula,

Gambar 2.1

Diagram Alir Proses Pembuatan Bioetanol dari Bahan Baku Gula, p.28
Tabel 2.2 Rincian Biaya Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian

Tabel 2.2

Rincian Biaya Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian p.31
Tabel  3.1  Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol [19]

Tabel 3.1

Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol [19] p.36
Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian

Gambar 3.1

Flowchart Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian p.37
Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Analisa Densitas Larutan Bioetanol

Gambar 3.2

Flowchart Prosedur Analisa Densitas Larutan Bioetanol p.38
Gambar 4.1 Kurva Pengaruh Konsentrasi Ragi Fermentasi (% berat) terhadap

Gambar 4.1

Kurva Pengaruh Konsentrasi Ragi Fermentasi (% berat) terhadap p.39
Gambar 4.2 Kurva Pengaruh Lama Fermentasi (hari) terhadap Perolehan Volume

Gambar 4.2

Kurva Pengaruh Lama Fermentasi (hari) terhadap Perolehan Volume p.41
Gambar 4.3 Kurva Kombinasi Pengaruh Konsentrasi Ragi (% berat) dan Lama

Gambar 4.3

Kurva Kombinasi Pengaruh Konsentrasi Ragi (% berat) dan Lama p.43
Tabel 4.1 Hasil Penelitian dan Perhitungan Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Lama

Tabel 4.1

Hasil Penelitian dan Perhitungan Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Lama p.44
Tabel 4.2 Standar Etanol Nabati [19][21]

Tabel 4.2

Standar Etanol Nabati [19][21] p.45
Tabel 4.3 Syarat Mutu Bioetanol Bahan Bakar [22]

Tabel 4.3

Syarat Mutu Bioetanol Bahan Bakar [22] p.46
Tabel L.1 Data Percobaan Volume Larutan Bioetanol (Distilat) (ml)

Tabel L.1

Data Percobaan Volume Larutan Bioetanol (Distilat) (ml) p.52
Tabel L.3 Data Percobaan Spesific Gravity

Tabel L.3

Data Percobaan Spesific Gravity p.52
Tabel L.2 Data Percobaan  Densitas Larutan Bioetanol (g/ml)

Tabel L.2

Data Percobaan Densitas Larutan Bioetanol (g/ml) p.52
Tabel L.6 Data Percobaan Perolehan Bioetanol/CA0 (ml/kg)

Tabel L.6

Data Percobaan Perolehan Bioetanol/CA0 (ml/kg) p.53
Tabel L.5 Data Percobaan Nilai Kalor Bioetanol (kkal/kg)

Tabel L.5

Data Percobaan Nilai Kalor Bioetanol (kkal/kg) p.53
Tabel L.4 Data Percobaan API Gravity

Tabel L.4

Data Percobaan API Gravity p.53
Gambar L.1 Kulit Durian

Gambar L.1

Kulit Durian p.54
Gambar L.2 Slurry Kulit Durian

Gambar L.2

Slurry Kulit Durian p.54
Gambar L.3 Hidrolisis Slurry Kulit Durian

Gambar L.3

Hidrolisis Slurry Kulit Durian p.54
Gambar L.5 Rangkaian Distilasi

Gambar L.5

Rangkaian Distilasi p.55
Gambar L.4 Fermentasi

Gambar L.4

Fermentasi p.55
Gambar L.6 Larutan Bioetanol

Gambar L.6

Larutan Bioetanol p.55

Referensi

Memperbarui...