LAMPIRAN 1
DATA PERCOBAAN
L1.1 Data Hasil Penelitian
Tabel L1.1 Hasil Analisis Kadar Etanol
Agitasi Starter Densitas Kadar Etanol Volume Distilat Yield Spesific Gravity API Nilai Kalor
(rpm) (% v/v) (g/ml) (%) (ml) (%) (Kkal/kg)
75
15 0,9615 20,1255 40 14,7122 0,9663 14,9278 119,8962
25 0,9520 27,3164 38 20,9218 0,9568 16,3951 152,5119
35 0,9300 39,8332 39 34,9012 0,9346 19,8937 230,2770
45 0,9270 41,6549 35 36,9955 0,9316 20,3889 241,2824
55 0,9286 40,4104 30 35,3394 0,9332 20,1289 235,5039
100
15 0,9607 22,6030 36 14,8710 0,9655 15,0543 122,7081
25 0,9428 35,7879 35 25,2462 0,9475 17,8415 184,6608
35 0,9138 47,6182 45 48,1411 0,9184 22,5794 289,9717
45 0,9226 43,5898 38 42,0324 0,9272 21,1156 257,4369
55 0,9244 42,4586 31 38,3683 0,9290 20,8073 250,5840
125
15 0,9586 23,2945 35 14,9003 0,9634 15,3738 129,8103
25 0,9380 33,8947 36 24,5938 0,9427 18,6025 201,5767
35 0,9214 44,3724 44 43,8627 0,9260 21,3018 261,5751
45 0,9199 43,7958 39 43,3423 0,9245 21,5540 267,1804
LAMPIRAN 2
CONTOH PERHITUNGAN
L2.1 CONTOH PERHITUNGAN DENSITAS BIOETANOL
Perhitungan untuk Sarter 15% dengan agitasi 75 rpm Massa piknometer kosong = 19,3982 g
Massa piknometer kosong + distilat = 43,65862 g Massa piknometer kosong + aquades = 44,5035 g
Densitas aquades pada suhu 32 oC = 0,995026 gr/ml [48] Maka densitas distilat dihitung dengan cara :
= 0,96154 gr/ml Dimana:
ρ1 = densitas air
m1 = massa (piknometer berisi aquades – piknometer kosong) ρ2 = densitas distilat
m2 = massa (piknometer berisi distilat – piknometer kosong)
Untuk perhitungan densitas yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.
L2.2 CONTOH PERHITUNGAN KADAR BIOETANOL BERDASARKAN DENSITAS
Perhitungan untuk Sarter 15% dengan agitasi 75 rpm Densitas Bioetanol = 0,96154 gr/ml
Untuk densitas dari tabel diperoleh % kadar etanolnya adalah : antara 20% dan 21%
Interpolasi :
% kadar etanol = = 20,1255%
L2.3 CONTOH PERHITUNGAN YIELD BIOETANOL
Perhitungan untuk starter 15% dengan agitasi 75 rpm Massa gula awal = 11% x massa nira
= 11% x 768,0523 gr = 84,4858 gr
Massa bioetanol praktik = 31,56 gr
Yield = x 100%
Untuk perhitungan yield bioetanol yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.
L2.4 CONTOH PERHITUNGAN SPESIFIC GRAFITY DAN API GRAFITY BIOETANOL
Perhitungan untuk Sarter 15% dengan agitasi 75 rpm Densitas bioetanol = 0,96154 gr/ml
L2.5 CONTOH PERHITUNGAN NILAI KALOR BIOETANOL
Untuk perhitungan nilai kalor yang lainnya sama dengan perhitungan di atas.
L.2.6 PERHITUNGAN ANALISIS EKONOMI
Perhitungan analisis ekonomi meliputi perhitungan biaya kebutuhan bahan dan harga jual etanol yang diperoleh pada kondisi operasi yang telah ditetapkan dengan kadar 47,6182 %.
2. Perhitungan harga jual etanol Etanol (C2H5OH)
Harga C2H5OH teknis (96%) = Rp. 35.750/960 ml
Etanol yang diperoleh dalam penelitian ini sebanyak 45 ml dengan kadar 47,6182%.
Total Harga C2H5OH = 45 ml x 47,6182% x Rp. 35.750/960 ml
LAMPIRAN 3
DOKUMENTASI PENELITIAN
L3.1 FOTO BAHAN BAKU NIRA SEGAR
Gambar L3.1 Bahan Baku Nira Segar
L3.2 FOTO ANALISIS KADAR GULA NIRA DENGAN REFRAKTOMETER
L3.3 FOTO PROSES FERMENTASI
a. Saccharomyces cerevisiae b. Starter
c. Hasil Fermentasi
Gambar L3.3 Proses Fermentasi
DAFTAR PUSTAKA
[1] Li ,Hongze., Cui, Sen Guon, Liuyang Jiaojiao., Jiaojiao, Yan., and Wang, Liu Bao. 2015. “Review of renewable energy industry in Beijing: Development status, Status,Obstacles And Proposals”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 43 (2015) 711–725
[2] Hasan, M.H., Mahliaa,T.M.I., and Nur, Hadi. 2012. “A Review on Energy Scenario and Sustainable Energy in Indonesia”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 16 : 2316– 2328
[3] Tsigie,Yeshitila A., Wu, Chung-Hsan., Huynh, Lien Huong., Ismadji, Suryadi., and Yi-Hsu Ju. 2012. “Bioethanol Production from Yarrowia lipolytica Po1g Biomass”. Bioresource Technology xxx (2012) xxx–xxx [4] Dodic, Sinisa., Popov, Stevan, Dodic, Jelena., Rankovic., Zavargo., dan
Rada. 2009. “Bioethanol production from thick juice as intermediate of sugar beet processing”. Biomas and bioenergy 33 (822-827).
[5] Suntana, Asep S., Vogt, Kristiina A., Turnblom, Eric C., and Upadhye, Ravi. 2009. ”Bio-Methanol Potential In Indonesia: Forest Biomass As A Source Of Bio-Energy That Reduces Carbon Emissions”. Applied Energy 86 ; S215–S221
[6] Zheng, Dao-Qiong., Wu, Xue-Chang., Tao, Xiang-Lin., Wang, Pin-Mei., Ping Li, Xiao-Qin Chi, Yu-Dong Li,Qing-Feng Yan, And Zhao,Yu-Hua. 2011. “Screening and Construction Of Saccharomyces Cerevisiae Strains with Improved Multi-Tolerance and Bioethanol Fermentation Performance”. Bioresource Technology 102 ; 3020–3027
[7] Jannah, Asyeni Miftahul. 2010. “Proses Fermentasi Hidrolisat Jerami Padi untuk Menghasilkan Bioetanol”. Jurnal Teknik Kimia No. 1 Vol. 17.
[8] Wei, Ping, Li-Hua Cheng, Lin Zhang, Xin-Hua Xu, Huan-lin Chen,and Gao, Cong-jie. 2014. “A review of membrane technology for bioethanol production”. Renewable and Sustainable Energy Reviews 30 ; 388–400 [9] Aparicio, Susana López., Hak, Claudia., Sundvor, Ingrid., and Sundseth,
[10] Alvira, P., Pejo, E. Tomas., Ballesteros, M., Negro, M.J., 2009. “Pretreatment Technologies For An Efficient Bioethanol Production Process Based On Enzymatic Hydrolysis: A Review”. Bioresource Technology 101, 4851-4861.
[11] Cardona, C.A., J.A. Quintero, and I.C. Paz. 2010. “Production of bioethanol from sugarcane bagasse: Status and perspectives”. Bioresource Technology 101 ; 4754–4766
[12] Wijaya, I Made Anom Sutrisna., Arthawan, I Gusti Ketut., Sari, Anis Novita., 2012. “Potensi Nira Kelapa Sebagai Bahan Baku Bioetanol”. Jurnal Bumi Lestari, Vol. 12, No.1, Hal. 85-92.
[13] Effendi, Dedi Soleh., 2010. “Prospek Pengembangan Tanaman Aren (Arenga pinnata Merr) Mendukung Kebutuhan Bioetanol di Indonesia”. Perspektif Vol.9, No.1, Hal. 36-46. ISSN : 1412-8004.
[14] Chairul dan Yenti, Silvia Reni. 2013. “Pembuatan Bioetanol dai Nira Nipah Menggunakan Sacharomyces cerevisiae”. Jurnal Teknobiologi IV (2) : 105-108. ISSN : 2087-5428
[15] Kismurtono, Muhammad. 2012. “Fed-batch Alcoholic Fermentation of Palm Juice (Arenga pinnata Merr) : Influence of the Feeding Rate on Yeast, Yield and Productivity”. ISSN : 2049-344
[16] Fahrizal, Yusya’ Abubakar, Murna Muzaifa, and Muslim. 2013. “The Effects of Temperature and Length of Fermentation on Bioethanol Production from Arenga Plant (Arenga pinnata MERR)”. Vol.3 No. 3 ISSN: 2088-5334
[17] Tangkuman, Herling D., Rorong, Johnly A., Pandara, Dolfie., Tamuntuan, Gerald., 2010. “Produksi Bioetanol dari Nira Aren Menggunakan Energi Geothermal”. Chem Prog, Vol. 3, No. 1.
[18] Lin, Yan., and Tanaka,. Shuzo. 2006. “Ethanol Fermentation from Biomass Resources: Current State and Prospects”. Appl Microbiol Biotechnol 69, 627–642.
[20] Irawan, Prima., Putri, Lollie A. P., dan Husni, Yusuf. 2013. “Pengaruh Pemberian Giberellin Terhadap Pertumbuhan Bibit Aren (Arenga Pinnata Merr)”. Jurnal Online Agroekoteknologi Vol.1, No.3. ISSN No. 2337- 6597 [21] Ho, C.W., Aida, W.M. Wan., Maskat, M.Y., Osman, H., 2006. “Changes in
Volatile Compounds of Palm Sap (Arenga pinnata) During The Heating Process For Production of Palm Sugar”. Food Chemistry 102, 1156-1162. [22] Sahari, J., Sapuan, S.M., Zainudin, E.S., Maleque, M.A., 2012. “A New
Approach to Use Arenga pinnata as Sustainable Biopolymer: Effect of Plasticizers on Physical Properties”. Procedia Chemistry 4, 254-259.
[23] Pontoh, Julius., Gunawan, Indriani., Fatimah, Feti., 2011. “Analisis Kandungan Protein Dalam Nira Aren”. Chem Prog, Vol. 4, No.2
[24] Lee, Wen Shiang., Chen, I Chu., Chang, Cheng-Hsiung., Yang, Shang Shyng., 2012. “Bioethanol Production From Sweet Potato by Co-Immobilization of Saccharolytic Molds and Saccharomyces cerevisiae”. Renewable Energy 39, 216-222.
[25] Cheng, Ngoh Gek., Hasan, Masitah., Kumoro, Andri Chahyo., Ling, Chew Fui., Tham, Margaret., 2009. “Production of Ethanol by Fed-Batch Fermentation”. Pertanika J.SCi & Technol 17 (2), 399-408. ISSN: 0128-7680.
[26] Ha, Jung Hwan., Shah, Nasrullah., Ul-Islam, Mazhar., dan Park, Joong Kon. 2011. “Potential of waste from beer fermentation broth for bio-ethanol production without any additional enzyme, microbial cells dan carbohydrates”. Enzyme and Microbial Technology 49 (2011) 298-304. [27] Dominguez-Bocanegra, Alma Rosa., Torres-Munoz, Jorge Antonio., dan
Lopez, Ricardo Aguilar. 2014. “Producion of Bioethanol from Agro-Industrial Wastes”.
[28] Romdhoni, Machrus Afif. 2014. “Pembuatan Bioetanol Darisen Teh Hijau sebagai Bahan Bakar Alternatif”. JTM Volume 03 N. 02 11-19.
[30] Fauzi, A Rachman., Haryadi, Didik., dan Priyanto, Slamet. 2012. “Pengaruh Waktu Fermentasi dan Efektivitas Adsobben dalam Pembuatan Biotanol Fuel Grade dari Limbah Pod Kakao.” Jurnal Reknologi Kimia dan Industri Vol.1, No. 1, Tahun 2012.
[31] Hadi, Sopyang., Thamrin., Moersidil, Setyo S., dan Bahry, Syaiful. 2013. “Karakteristik dan Potensi Bioetanol dari Nira Nipah (Nypa fruticans) untuk Penerapan Skala Teknologi Tepat Guna. Jurnal Ilmu Lingkungan.” ISSN 1978-5283.
[32] Sahari, J., Sapuan, S.M., Zainudi, E.S., dan Maleque. 2013. “ Thermo-mechanical Behaviors of thermoplastic Strach Derived from Sugar Palm Tree (Arenga pinnata).” Jurnal Carbohydrate Polymers 92 1711-1716. [33] Lempang, Mody dan Mangopang, Albert D., 2012. “Efektivitas Nira Aren
Sebagai Bahan Pengembang Adonan Roti.” Jurnal Penelitian Kehutanan Wallacea, Vol. 1, No. 1, 26-35.
[34] Adawiyah, Dede R., Sasaki, Tomoko., dan Kohyama., Kaoru. 2013. “Characterization of Arenga Starch in Ccomparison with Sago Strach.” Jurnal Carbohydrate Polymers 92 (2013) 2306-2313
[35] Mulyawanti, Ira., Nurdi Setyawan, Andi Nur Alam Syah, Risfaheri. 2011. “Evaluasi Mutu Kimia, Fisika Dan Mikrobiologi Nira Aren (Arenga Pinnata) Selama Penyimpanan.” Jurnal Agritech, Vol. 31, No. 4.
[36] Haggstrom, Caroline., Rova, Ulrika., Brandberg., Hodge, David B., 2014. “Integration of Ethanol Fermentation With Second Generation Biofuels Technologies.”
[37] Saarela, Ulla., Leiviska, Kauko., dan Juuso, Esko. 2003. “Modeling of A Fed-Batch Fermentation Process.” ISBN 951-42-7514-4
[39] Tamunaidu, Pramila., Matsui, Naohiro., Okimori, Yasuyuki., and Shiro Saka. 2013. “Nipa (Nypa Fruticans) Sap as A Potential Feedstock for Ethanol.” Production. Biomass and Bioenergy 52 ; 96e102
[40] Generoso, Wesley Cardoso., Schadeweg, Virginia., Oreb, Mislav., Boles, Eckhard., 2015. “Metabolic Engineering of Saccharomyces cerevisiae For Production of Butanol Isomers.” Biotechnology 33, 1-7.
[41] Shahirah, Mohd Nasir Nor., Gimbun, Jolius., Pang, Sook Fun., Zakria, Rossyuhaida Mohd., Cheng, Chin Kui., Chua, Gek Kee., dan Asras, Mohd Fazli Farida. 2014. “Influence of Nutrient addition on the bioethanol yield from oil palm trunk sap fermented by s.cerevisiae. Journal of Industrial and Engineering Chemistry.”
[44] Dehkordi, Mohsen Mobini., Nahvi, Iraj., Esfahami, Hamid Zarkesh., Ghaedi, Kamran., Tavassoli, Manoochehr., Akada, Rinji., 2008. “Isolation of a Novel Mutant Strain Of Saccharomyces cerevisiae by an Ethyl Methan Sulfonate-Induced Mutagenesis Approach as a High Producer of Bioethanol. Journal of Bioscience and Bioengineering.” Vol. 105, No.4, 403 408.
[45] MRC. Intruction Manual For Hand Held Refractometers. Laboratory Equipment Manufacturer. Hagvish st.Israel.
[46] Jamaliah, Mustaofidatul. 2011. Sintesis Etanol Melalui Reaksi Hidrogenasi Heksil Asetat dengan Menggunakan Berbagai Katalis. Skripsi Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah.
[47] Revitasari, Reviana. 2014. Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Lama Fermentasi Terhadap Perolehan Bioetanol dari Kulit Durian. Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
[48] Perry, Robert H dan Green, Don. 1958. Perry’s Chemical Engineering Hanbook. Edisi Keenam.
[49] Ihsan, Farihul dan Wahyudi, Anang. 2010. Teknik Analisis Kadar Sukrosa Pada Buah Pepaya. Buletin Teknik Pertanian Vol. 15 No.1, 2010 10-12.
[50] Pinata, Dian danNafwa, Refdinal. Uji Kualitatif Etanol yang Diproduksi
[51] Eka, Agustinus dan Halim, Amran. Pembuatan Bioetanol dari Nira Siwalan Secara Fermentasi Fese Cair Menggunakan Ferminpan. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro.
[52] Mukhtar, K., Asgher, M., Hussain, K., dan Ziaul-Husnain, S. 2010. “Comparative study on two comercial strains of s.cerevisiae for optimum ethanol productionon industrial scale. Journal of Biomedicine and biotechnology.”
[53] Oktaviani, Intan., Ahmad, Adrianto., dan Chairul. 2015. “Pengaruh Laju Pengadukan Terhadap Biokonversi Reject Nanas Menjadi Bioetanol.” JOM Fteknik Volume 2 No.1
[54] Jeckson, Edie., Ahmad, Adrianto., dan Muria, Sri Rezeki. 2014. “Pengaruh Laju Pengadukan dalam Pembuatan Bioetanol dari Limbah Serabut Buah Sawit Menggunakan Saccharomycess cerevisiae.” JOM Fteknik Volume 1 No.2
[55] Kurniawan, R., Juhanda, S., Syamsudin, R., dan Lukman., MA. 2011. “Pengaruh Jenis dan Kecepatan Pengadukan pada Fermentasi Etanol Secara Sinambung dalam Bioreaktor Tangki Berpengaduk Sel Tertambat.” Jurnal STU 10 November 2011, ISSN : 1693-1750 Itenas.
[56] Kirk Orthmer, Fourth Edition. Encyclopedia of Chemical Technology. Volume 1, (John Wiley & Son Inc, 1945)
[57] Badan Standar Nasional, Etanol Nabati SNI 3565 : 2009, (Jakarta, 2009)
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI PENELITIAN
Penelitian dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Industri, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Jalan Almamater Kampus USU, Medan, Indonesia.
3.2 BAHAN DAN PERALATAN
3.2.1 Bahan
Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain : 1. Nira aren
2. Biokatalis (S.cerevisiae) 3. NPK
3.2.2 Peralatan
Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain : 1. Autoclave
3.3 PROSEDUR PENELITIAN
3.3.1 Prosedur Pembuatan Starter
1. Semua peralatan disterilisasi di dalam autoclave selama 15 menit pada suhu 121 oC.
2. Nira aren dipasteurisasi pada suhu 80 oC.
3. Dicampurkan satu oase S.cerevisiae dengan 850 ml nira aren kemudian diaduk di rotary shaker hingga merata.
4. Starter didiamkan selama 48 jam pada suhu ruangan.
5. Dilakukan perhitungan jumlah sel hingga diperoleh konsentrasi larutan starter diatas 1.106 sel/ml dengan hemositometer.
3.3.2 Prosedur Fermentasi
1. Semua peralatan disterilisasi di dalam autoclave selama 15 menit pada suhu 121 oC.
2. Nira aren dipasteurisasi pada suhu 80 oC.
3. Kadar gula nira aren diukur dengan refraktometer.
4. Dicampurkan nira aren dengan larutan starter sebanyak 15% (v/v) dari total volume campuran 850 ml.
5. Ditambahkan NPK 0,4% (m/m) ke dalam larutan.
6. Campuran diaduk di rotary shaker dengan kecepatan agitasi 75 rpm selama 24 jam pada suhu ruangan.
7. Dimasukkan hasil fermentasi ke dalam peralatan distilasi, kondisi operasi diatur pada suhu 88 oC.
8. Distilat di tampung dengan erlenmeyer dan diukur volumenya. 9. Diambil sampel distilat untuk dianalisis.
3.3.3 Prosedur Analisis
3.3.3.1Prosedur Analisis Gula
1. Dilakukan kalibrasi dengan cara dibuka penutup prisma dan diteteskan 2-3 aquades. Ditutup penutup prisma sehingga aquades membasahi seluruh permukaan prisma tanpa adanya gelembung udara. Dibiarkan selama 30 detik sebelum lanjut ke langkah selanjutnya.
2. Diarahkan prisma ke arah sumber cahaya kemudian diamati di bagian lensa pengamat.
3. Dikalibrasi refraktometer dengan cara memutar sekrup sehingga bagian atas yang berwarna biru dan bagian bawah yang berwarna putih tepat berada di skala nol.
4. Diulang langkah satu dengan mengganti auades dengan sampel. Dilakukan langkah dua dan tiga. Pada langkah ketiga konsentrasi larutan gula dapat langsung dibaca pada alat.
[45]
3.3.3.2Prosedur Analisis Oksidasi Bioetanol dengan Kalium Dikromat (K2Cr2O7)
1. Disiapkan sebuah tabung reaksi.
2. Dimasukkan ke dalam tabung reaksi 2 ml K2Cr2O7 2% dan ditambahkan 5 tetes H2SO4 pekat kemudian dihomogenkan.
3. Ditambahkan 1 ml sampel ke dalam tabung reaksi. 4. Diamati perubahan yang terjadi.
5. Reaksi positif ditandai dengan terjadinya perubahan warna dari jingga ke hijau kebiruan.
[46]
3.3.3.3Prosedur Analisis 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.
3. Diisi piknometer dengan aquades kemudian ditimbang dengan neraca analitis dan dicatat massanya. Dicatat suhu aquades pada saat pengukuran. 4. Piknometer dikeringkan di dalam oven pada temperatur 100 oC selama 10
menit lalu didinginkan sampai suhu kamar. 5. Dimasukkan sampel distilat ke dalam.
6. Ditimbang piknometer yang berisi sampel distilat dengan menggunakan neraca analitis dan dicatat massanya.
7. Dihitung densitas distilat dengan rumus : ρ1/ m1 = ρ2/ m2 Dimana:
ρ1 = densitas air
m1 = massa (piknometer berisi air – piknometer kosong) ρ2 = densitas distilat
m2 = massa (piknometer berisi distilat – piknometer kosong) [47]
3.3.3.4Prosedur Analisis 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:
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:
3.3.3.5 Prosedur Analisis Nilai Kalor
Nilai densitas, spesific gravity dan API gravity kemudian digunakan untuk menghitung nilai kalor dengan persamaan:
[47] 3.3.3.6 Analisis Kadar Bioetanol dengan Metode Densitas
Analisis kadar bioetanol dilakukan dengan metode densitas dengan cara berikut:
1. Nilai densitas yang diperoleh sebelumnya dicocokkan pada tabel 3.1. 2. Kadar etanol dihitung dengan menginterpolasi data densitas (berat jenis)
dan kadar etanol pada suhu 32 oC pada tabel 3.1. [48] Tabel 3.1 Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol
Ya
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
3.4.1 Flowchart Pembuatan Starter
Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Starter Ya
Tidak Dilakukan perhitungan jumlah sel dengan
hemositometer
Nira aren dipasteurisasi pada suhu 80 oC Mulai
Selesai
Disterilisasi semua peralatan di dalam autoclave selama 15 menit pada suhu 121 oC
Dicampurkan satu oase S.cerevisiae dengan 850 ml nira aren kemudian diaduk dengan rotary shaker hingga
merata
Apakah konsentrasi starter sudah lebih dari
1.106 sel/ml?
Ya
Tidak
3.4.2 Flowchart Fermentasi
Gambar 3.2 Flowchart Proses Fermentasi Mulai
Disterilisasi semua peralatan di dalam autoclave selama 15 menit pada suhu 121 oC
Kadar gula nira aren diukur dengan refraktometer
Dicampurkan nira aren dengan larutan starter sebanyak 15% (v/v) dari total
volume campuran 850 ml
Selesai
Ditambahkan NPK 0,4% (m/m) ke dalam larutan
Dimasukkan hasil fermentasi ke dalam peralatan distilasi, kondisi operasi diatur pada suhu 88oC
Campuran diaduk di rotary shaker dengan kecepatan agitasi 75 rpm selama 24 jam
pada suhu ruangan
Distilat di tampung dengan erlenmeyer dan diukur volumenya
Diambil sampel distilat untuk dianalisis
Apakah masih ada variasi lain?
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU DAN BIOETANOL
4.1.1 Hasil Analisis Kadar Gula Nira Aren
Analisis kadar gula dilakukan dengan menggunakan alat hand-held refraktometer. Refraktometer tipe hand-held merupakan salah satu alat yang dapat digunakan untuk menganalisis kadar gula pada bahan makanan. Kandungan gula dinyatakan dalam satuan %Brix, yang artinya berat gram gula dari 100 gram
larutan gula [49].
Dari hasil analisis diperoleh kadar gula untuk nira segar yang digunakan dalam penelitian ini adalah 11% Brix. Artinya terdapat 11 gram gula untuk setiap 100 gram nira segar.
4.1.2 Karakterisasi FTIR (Fourier Transform Infra Red) Etanol
Karakterisasi FTIR (Fourier Transform Infra Red) etanol dari nira aren dilakukan untuk mengidentifikasi gugus fungsi dari senyawa etanol. Karakteristik FTIR etanol dapat dilihat pada Gambar 4.1 di bawah ini.
Gambar 4.1 Spektrum FTIR (Fourier Transform Infra Red) Etanol Dari Nira Aren
Data spektrum etanol dengan mencermati puncak serapan gelombang yang diperlihatkan dapat dianalisis bahwa pada serapan 3338,64 cm-1 terdapat serapan yang kuat dan melebar, hal ini menunjukkan adanya interaksi antara molekul elektronegatif O dengan positif H yang membentuk ikatan hidrogen. Artinya terdapat gugus –OH dalam sampel. Serapan kecil pada 2978,46 cm-1 menunjukkan adanya ikatan alkana (C-H) yang kuat. Bilangan gelombang 1642,94 cm-1 menunjukkan adanya ikatan C=O yang menyatakan bahwa terdapat gugus keton pada sampel. Keton mungkin terbentuk dari oksidasi sampel yang mengandung etanol. Bilangan gelombang 1085,45 cm-1 menunjukkan adanya ikatan C-O-H yang terdapat pada alkohol primer dan sekunder. Serta pada serapan 1043,87 cm-1 terdapat ikatan C-OH
Maka dari hasil analisa FTIR ini dapat disimpulkan bahwa sampel mengandung etanol.
4.1.3 Hasil Analisis Oksidasi Bioetanol dengan Kalium Dikromat (K2Cr2O7)
Analisis ini dilakukan untuk menentukan adanya etanol dalam sampel. Adanya etanol dalam sampel diuji dengan menggunakan larutan kalium dikromat. Prinsip yang digunakan adalah reaksi redoks antara etanol dengan kalium dikromat dalam suasana asam. Reaksi yang terjadi adalah :
3C2H5OH+2K2Cr2O7+8H2SO4 3CH3CHO+2Cr2(SO4)3+11H2O +2K2SO4 [50].
Reaksi ini ditandai dengan perubahan larutan yang mula-mula berwarna jingga menjadi biru. Gambar 4.2 menunjukkan perubahan warna larutan kalium dikromat sebelum dan sesudah penambahan bioetanol.
4.2 PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI TERHADAP KADAR BIOETANOL
Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh volume starter dan agitasi pada proses fermentasi nira aren. Salah satu indikator keberhasilan dari proses fermentasi adalah kadar bioetanol yang dihasilkan. Produk hasil fermentasi selanjutnya didistilasi. Distilat kemudian dianalisis kadar bioetanolnya dengan melakukan perhitungan densitas yang selanjutnya diinterpolasi dalam hubungan konversi densitas dan kadar etanol [48].
Berdasarkan hasil penelitian ini, pengaruh volume starter dan agitasi terhadap kadar bioetanol yang dihasilkan dapat dilihat pada gambar 4.3
Gambar 4.3 Pengaruh Volume Starter dan Agitasi Terhadap Kadar Bioetanol
Dari Gambar 4.3 dapat dilihat bahwa kadar bioetanol yang diperoleh mengalami peningkatan di awal perlakuan fermentasi kemudian mengalami penurunan setelah mencapai titik tertentu. Hal ini menandakan bahwa variasi volume starter dan agitasi yang dilakukan selama proses fermentasi mempengaruhi kadar bioetanol yang dihasilkan.
Kismurtono [15] meneliti bahwa volume starter yang semakin tinggi akan menghasilkan kadar bioetanol yang semakin tinggi juga untuk waktu fermentasi 24 jam dengan menggunakan bahan baku nira aren dan S.cerevisiae sebagai biokatalisnya. Hal ini didukung juga oleh hasil penelitian Eka dan Halim [51], yang menyatakan bahwa semakin banyak persen starter yang dicampurkan ke dalam substrat maka jumlah S.cerevisiae juga akan semakin banyak sehingga glukosa yang dikonversi menjadi etanol juga akan semakin meningkat. Namun dari hasil penelitian ini diperoleh data bahwa penambahan volume starter melebihi titik tertentu tidak meningkatkan kadar bioetanol yang dihasilkan. Hal ini disebabkan oleh populasi sel yang tinggi. Kondisi pertumbuhan dan metabolisme pada populasi sel yang tinggi tidak diharapkan karena akan terjadi gangguan terhadap akses nutrisi yang diakibatkan keterbatasan ruang gerak sel [52]. Tingginya populasi sel juga akan meningkatkan jumlah karbondioksida sebagai produk sampingan dan etanol sebagai produk utama. Dalam proses fermentasi batch baik produk utama dan produk samping akan terakumulasi sehingga
menjadi inhibisi bagi pertumbuhan mikroba [29].
Jumlah sel dalam media fermentasi sangat mempengaruhi kadar bioetanol yang dihasilkan, selain itu variasi agitasi yang dilakukan juga menunjukkan pengaruh yang cukup signifikan. Oktaviani, dkk [53] melakukan penelitian
4.3 PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI TERHADAP
YIELD BIOETANOL
Penelitian ini bertujuan untuk melihat pengaruh volume starter dan agitasi pada proses fermentasi nira aren. Efisiensi penggunaan substrat untuk menghasilkan etanol dinyatakan dalam yield bioetanol. Semakin tinggi nilai yield, maka semakin efisien proses fermentasi tersebut [54].
Berdasarkan hasil penelitian, pengaruh volume starter dan agitasi terhadap yield bioetanol dapat dilihat pada gambar 4.4.
Gambar 4.4 Pengaruh Volume Starter dan Agitasi Terhadap Yield Bioetanol Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa yield bioetanol yang diperoleh mengalami peningkatan di awal perlakuan fermentasi kemudian mengalami penurunan setelah mencapai titik tertentu. Hal ini menandakan bahwa variasi volume starter dan agitasi yang dilakukan selama proses fermentasi mempengaruhi yield bioetanol yang dihasilkan.
semakin tinggi juga. Namun dari hasil penelitian ini diperoleh data bahwa penambahan volume starter melebihi titik tertentu tidak meningkatkan yield yang dihasilkan sejalan dengan hasil yang diperoleh untuk kadar bioetanol.
Jumlah sel dalam media fermentasi sangat mempengaruhi konversi gula menjadi bioetanol dalam penelitian ini, selain itu variasi agitasi yang dilakukan juga menunjukkan pengaruh yang cukup signifikan. Oktaviani, dkk [53]
menyatakan bahwa kecepatan pengadukan berbanding lurus dengan kadar dan yield bioetanol hingga mencapai titik maksimum, dimana setelah melewati titik
tersebut penambahan kecepatan pengadukan akan menurunkan kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan. Jeckson, dkk [54] meneliti bahwa hal itu disebabkan oleh pengadukan yang terlalu cepat dapat mengganggu metabolisme yeast . Hal yang sama diteliti juga oleh Kurniawan, dkk [55] bahwa waktu kontak mikroorganisme dengan substrat lebih cepat sehingga glukosa yang terdapat pada substrat tidak termanfaatkan dengan baik. Ketiga penelitian ini mendukung hasil yang didapat dalam penelitian ini.
4.4 PERBANDINGANSTANDAR BAKU MUTU BIOETANOL
Perbandingan larutan bioetanol yang diperoleh dari penelitian ini dengan standar bioetanol dapat dilihat pada tabel 4.1 [48] [56]
Tabel 4.1 Perbandingan Bioetanol Hasil Penelitian dengan Standar Bioetanol
N
1 Densitas Bioetanol g/ml 0,789 0,9138-0,9615 Tidak Sesuai 2 Spesific Gravity - 0,78075 0,9184-0,9663 Tidak Sesuai
3 Kelarutan dalam air - Larut Larut Sesuai
4 Warna cairan - Jernih (tidak
berwarna) Jernih Sesuai
5 Reaksi dengan api - Mudah terbakar Tidak terbakar Tidak sesuai
6 Bau - Berbau tajam
Tabel 4.2 Perbandingan Bioetanol Hasil Penelitian dengan Standar Bioetanol sebagai Bahan Bakar
No Parameter Satuan
Standar Baku Mutu
Etanol
Bioetanol dari Nira Aren
(Hasil Penelitian)
Keterangan
1. Kadar Etanol % v/v Min.94,1 20,1255-47,6182 Belum Sesuai 2. Densitas gr/ml Maks.0,8215 0,9138-0,9615 Belum Sesuai 3. Spesific Gravity - Maks.08215 0,9184-0,9663 Belum Sesuai 4. Nilai Kalor kkal/kg Min.5000 119,896-289,97 Belum Sesuai
5. Aldehid mg/L Maks.30 - -
6. Metanol mg/L Maks.30 - -
7. Keasamaan mg/L Maks.30 - -
8. Kadar Air % b/b Maks.2 - -
Bioetanol yang dihasilkan pada penelitian ini belum sesuai dengan standar bioetanol bahan bakar yang telah ditentukan, hal ini disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya:
1. Proses pemurnian atau distilasi yang belum optimal, dimana dibutuhkan distilasi bertingkat atau penambahan zat anhidrat untuk mendapatkan kemurnian bioetanol yang lebih tinggi.
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
Adapun kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah volume starter dan agitasi berpengaruh dalam proses fermentasi. Dimana semakin tinggi volume starter dan kecepatan agitasi maka kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan akan semakin tinggi hingga mencapai titik tertinggi. Jika melebihi titik tersebut penambahan volume starter dan kecepatan agitasi tidak meningkatkan kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan. Kadar dan yield bioetanol tertinggi yang dihasilkan dalam penelitian ini sebesar 47,618 (% v/v) diperoleh pada volume starter 35% dengan agitasi 100 rpm. Yield tertinggi dihasilkan dalam kondisi yang sama, yakni 48,1411 %.
5.2 SARAN
1. Disarankan untuk menggunakan fermentor yang dilengkapi jalur keluar gas CO2. Karena gas CO2 yang terbentuk selama proses fermentasi merupakan inhibitor bagi S.cerevisiae.
2. Disarankan untuk mengambil etanol yang telah terbentuk selama proses fermentasi secara bertahap. Karena etanol yang terbentuk merupakan inhibitor bagi S.cerevisiae.
3. Disarankan untuk melakukan analisis hasil fermentasi sebelum dilakukan proses distilasi.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 BIOETANOL
Bioetanol merupakan etanol yang diperoleh dari bahan berbasis biomasa atau sumber yang terbarukan [27] seperti dari berbagai tanaman yang mengandung karbohidrat, gula serta tanaman berselulosa. Bioetanol berwujud cairan yang merupakan hasil dari proses fermentasi gula [28] dimana terjadi perombakan senyawa organik dengan melibatkan mikroorganisme.
Etanol atau etil alkohol (C2H5OH) memiliki karakteristik mudah terbakar, mudah menguap, larut dalam air membentuk larutan azeotrop, tidak karsinogenik dan tidak memberikan dampak pencemaran pada lingkungan yang signifikan [7].
Bioetanol merupakan bahan bakar alternatif yang diinginkan sebagai pengganti bahan bakar fosil yang berasal dari minyak bumi dimana ketersediaannya saat ini semakin berkurang [29]. 5% bioetanol dapat dicampur dengan bahan bakar konvensional tanpa perlu modifikasi untuk dijadikan sistem bahan bakar transportasi [27] selain itu juga dimanfaatkan sebagai bahan baku kimia serta sebagai pelarut di berbagai industri. Beberapa keunggulan bioetanol yaitu:
1. Dapat diproduksi dari sejumlah sumber daya terbarukan. 2. Bahan bakar yang lebih ramah lingkungan, biodegradable. 3. Tidak toksik dibandingkan bahan bakar fosil.
4. Dapat mengurangi emisi partikulat pada mesin. [27]
Bioetanol dapat digunakan sebagai bahan bakar (biofuel) yang biasa disebut fuel grade ethanol (FGE) jika kemurniannya mencapai 99% [30]. Berdasarkan
2.2NIRA AREN
Aren (Arenga pinnata Merr) merupakan salah satu spesies palem yang memiliki banyak kegunaan dimana hampir semua bagian tanaman/pohon ini dapat digunakan [32]. Aren berbentuk pohon soliter dengan tinggi 12 m bahkan dapat mencapai 15 m-20 m dengan diameter setinggi dada 60-65 cm. permukaan batang ditutupi srat ijuk berwarna hitam yang berasal dari tangkai daun [33]. Produk terpenting dari aren adalah nira [19]. Nira adalah cairan manis yang diperoleh dari air perasan batang atau getah tandan bunga tanaman [20]. Nira dihasilkan ketika pohon mengkonversi pati menjadi gula untuk memungkinkan adanya perkembangan bunga [34].
Nira yang manis diperoleh dari aren dengan cara penyadapan. Nira disadap dari tongkol bunga jantan dapat menghasilkan 4-6 liter per hari dengan 2 kali penyadapan. Setiap bunga jantan dapat disadap selama 3-4 bulan sampai akhirnya tongkol mengering. Jika dibiarkan begitu saja, nira dapat meragi sendiri dan berubah menjadi tuak dengan kadar etanol 4% [17]. Nira biasanya dijadikan gula aren [21] namun saat ini para peneliti fokus terhadap produksi bioetanol dari nira aren melalui proses fermentasi [32].
Nira segar mengandung gula 13,9-14,9%, abu 0,04%, protein 0,2% dan kadar lemak 0,02% [23]. Kandungan gula yang cukup tinggi pada nira aren menyebabkan nira mudah rusak selama penyimpanan. Hal ini disebabkan karena adanya peristiwa fermentasi yang dapat menurunkan kualitas nira [35].
2.3FERMENTASI
Pembuatan etanol melalui proses fermentasi secara anaerobik dengan bantuan mikroorganisme adalah metode yang paling umum di lakukan di dunia industri [15], bahan baku yang digunakan adalah sukrosa atau pati . Proses fermentasi pati menjadi etanol membutuhkan proses yang lebih panjang, sehingga bahan baku sukrosa lebih disukai [36].
Secara sederhana proses fermentasi adalah proses konversi 1 mol glukosa menjadi 2 mol etanol dan 2 mol karbondioksida dengan bantuan enzim. Reaksi kimianya adalah sebagai berikut :
Proses fermentasi dapat dilakukan dengan metode batch, fed-batch atau secara kontinyu [37]. Proses fermentasi menggunakan reaktor batch secara luas telah digunakan di industri [38]. Faktor-faktor yang mempengaruhi hasil fermentasi antara lain :
1. Nutrisi
Hasil penelitian [39] menunjukkan bahwa tanpa pemberian nutrisi, konversi etanol dari sukrosa menjadi lebih rendah. Nutrisi yang digunakan dalam proses fermentasi pembentukan etanol adalah NPK [15]. Penelitiannya menunjukkan bahwa penambahan NPK dengan volume 0,4% dalam proses fermentasi nira aren meningkatkan reduksi gula dari 25% menjadi 37,5 % dalam waktu 24 jam.
2. Biokatalis
Biokatalis yang paling banyak digunakan di industri pembuatan bioetanol saat ini adalah S.cerevisiae [6];[41]. S.cerevisiae bekerja dengan baik pada pembuatan bioetanol melalui proses fermentasi. Kelebihan S.cerevisiae adalah ketahanannya terhadap kadar alkohol yang tinggi [40] yakni 12-20 (% v/v) etanol [36], kemampuannya menghasilkan produk fermentasi yang tinggi, dan pertumbuhan yang baik dalam kondisi anaerob [41].
3. Pengadukan
Pengaruh pengadukan untuk meningkatkan produksi etanol dalam proses fermentasi tidaklah terlalu besar namun proses pengadukan akan mempersingkat waktu fermentasi [42] dan juga mendistribusikan nutrisi bagi sel biokatalis secara merata. Pengadukan dengan kecepatan 100 rpm merupakan kecepatan pengadukan yang lebih baik dibandingkan dengan 50 rpm atau 150 rpm [26].
4. Temperatur
Temperatur optimum untuk proses fermentasi glukosa adalah dibawah 40 oC pada keadaan atmosfir [26].
5. Jumlah volume starter
Kismurtono didapat volume starter optimum untuk proses fermentasi nira aren adalah 25% dengan kondisi standar [15].
Proses pemurnian bioetanol setelah proses fermentasi dilakukan dengan proses distilasi [43]. Pada tahap ini dihasilkan distilat dengan kadar alkohol 45%-50%, untuk meningkatkan kadar bioetanol hingga 95 % dilakukan proses disitilasi bertingkat. Selanjutnya untuk mengeluarkan sisa air (4%-5%) dapat dilakukan dengan cara penambahan senyawa anhidrus, distilasi azeotrop atau dengan cara filterisasi molecular sieve [17].
2.4 SACCHAROMYCES CEREVISIAE
Mikroorganisme yang paling banyak digunakan untuk memproduksi bioetanol adalah ragi, khususnya Saccharomyces cerevisiae. S.cerevisiae sering dipilih untuk produksi etanol karena sangat baik dalam melakukan fermentasi dan kemampuannya untuk tumbuh dengan cepat dibawah kondisi anaerobik dan toleransi yang tinggi terhadap etanol [41]
S.cerevisiae banyak diaplikasikan pada bioteknologi karena memiliki fitur
penting yaitu genomik DNA nya tidak mengandung intron, urutan genom yang telah ditentukan dan teknologi fermentasi cukup berbeda [44].
BAB I
PENDAHULUAN
1.1LATAR BELAKANG
Energi adalah kebutuhan fundamental bagi kelangsungan hidup suatu Negara [1] sementara itu ketersediaan sumber energi minyak bumi dan gas alam di Indonesia diperkirakan hanya akan bertahan hingga 53 tahun mendatang [2]. Selain itu, pertumbuhan penduduk yang cepat, industrialisasi, keterbatasan minyak bumi dan dampak negatif yang ditimbulkan dari hasil pembakaran fosil, mendorong pencarian alternatif baru yakni energi terbarukan [3].
Salah satu jenis energi terbarukan adalah energi yang berasal dari makhluk hidup (energi biomassa). Hal ini sangat tepat diterapkan di Indonesia yang memiliki hasil perkebunan dan pertanian (biomassa) yang melimpah, baik produk maupun limbahnya [4]. Penggunaan biomassa secara langsung (dibakar) tidak lah efisien dan dapat mencemari lingkungan. Sehingga konversi biomassa ke sumber energi yang lebih efisien [5] seperti etanol [3] [6] sangat diperlukan.
Bioetanol atau etil alkohol (C2H5OH) [7] sebagai bahan bakar yang ramah lingkungan dan juga terbarukan menjadi perhatian dunia dewasa ini [8] hal ini dibuktikan dengan semakin meningkatnya produksi bioetanol dari tahun ke tahun yakni 17,3 juta liter pada tahun 2000, meningkat menjadi 46 juta liter di tahun 2007, dan diestimasi akan meningkat secara drastis pada tahun 2020 yakni sebanyak 125 juta liter [9].
sedangkan selulosa harus dikonversi terlebih dahulu untuk mendapatkan gula dengan bantuan mineral asam [18].
Produk terpenting dari aren (Arenga pinnata) adalah nira [19]. Nira adalah cairan manis yang diperoleh dari air perasan batang atau getah tandan bunga tanaman [20]. Nira biasanya dijadikan gula aren [21] namun saat ini para peneliti fokus terhadap produksi bioetanol dari nira aren melalui proses fermentasi [22] karena kadar gulanya yang tinggi 13,9-14,9% [23].
Beberapa penelitian yang telah dilakukan tentang pembuatan bietanol dari berbagai bahan baku cair dan penggunaan mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae dapat dilihat pada tabel 1.1.
Pembuatan bioetanol berbahan baku gula dan pati melalui proses fermentasi dengan bantuan mikroba S.cerevisiae adalah metode yang paling umum dan sering digunakan di industri [6]. S.cerevisiae digunakan untuk memecah glukosa dalam proses fermentasi [24] untuk menghasilkan kadar etanol yang tinggi [25].
Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Bioetanol dari Berbagai Bahan Baku dan Penggunaan Mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae
No Nama Tahun Judul Penelitian Katalis Variabel Hasil
1 Fahrizal et al 2013
The Effect of Temperature and Length of Fermentation on
Bioethanol Production from Arenga Plant (Arenga pinnata MERR)
-
Variabel tetap : Tanpa penambahan nutrisi
Variabel berubah : waktu fermentasi (72,96,120,144,168) jam, temperatur
Variabel berubah : waktu fermentasi (6,12,18,24,30,36 jam), nutrisi (dengan dan tanpa penambahan nutrisi), metode optimasi (RSM & ANN) dari Nira Nipah (Nypa fructicans) untuk Penerapan Skala Teknologi Tepat Guna
Saccharomyces cerevisiae
Tabel 1.1 Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Bioetanol dari Berbagai Bahan Baku dan Penggunaan Mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae
No Nama Tahun Judul Penelitian Katalis Variabel Hasil
4 Kismurtono 2012
Fed Batch Alcoholic Fermentation of Palm Juice (Arenga pinnata Merr) : Influence of The Feeding Rate on Yeast, Yield and
Productivity
Saccharomyces cerevisiae
Variabel tetap : waktu fermentasi 24 jam Variabel berubah : proses treatment (p1,p2,p3,p4) on The Bioethanol Yield From Oil Palm Trunk Sap Fermented by Saccharomyces cerevisiae
Saccharomyces cerevisiae
Variabel tetap : suhu reaksi 32 oC, kecepatan pengadukan 170 rpm, pH 6, jumlah penambahan nutrisi 0,2% berat Variabel berubah : jenis nutrisi (Na2HPO4, MgSO4, (NH4)2SO4, C3H7NO2), nutrisi (dengan dan tanpa penambahan nutrisi
Yield bioetanol:
Variabel tetap : suhu kamar, volume starter 10%, kecepatan pengadukan 200 rpm, Urea (46% N) 0,4 gr/l dan NPK (16% P) 0,5 gr/l
1.2PERUMUSAN MASALAH
Adapun perumusan masalah dalam penelitian ini adalah bagaimana pengaruh volume starter dan kecepatan agitasi terhadap kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan dalam proses fermentasi nira aren (Arenga pinnata Merr).
1.3TUJUAN PENELITIAN
Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Mempelajari hubungan volume starter dan agitasi terhadap kadar bioetanol hasil proses fermentasi nira aren.
2. Mempelajari hubungan volume starter dan agitasi terhadap yield bioetanol hasil proses fermentasi nira aren.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat dari penelitian yang dilakukan adalah :
1. Memberikan informasi mengenai pengaruh volume starter dan agitasi pada proses fermentasi nira aren.
2. Mendapatkan data percobaan yang diperlukan untuk merancang dan membangun unit pembuatan bioetanol dari nira aren untuk skala yang lebih besar (scale up).
3. Memberikan informasi kepada masyarakat tentang bagaimana kualitas bioetanol yang dihasilkan dari proses fermentasi nira aren sekaligus meningkatkan nilai ekonomis dari nira aren tersebut.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Teknik Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater USU Medan, Indonesia.
Variabel-variabel yang dilakukan dalam penelitian ini adalah : Variabel tetap :
1. Suhu fermentasi = suhu ruangan
2. Nutrisi = NPK 0,4% (m/m) (Kismurtono, 2012) 3. Waktu Fermentasi = 24 jam (Kismurtono, 2012)
Variabel berubah :
1. Volume Starter = 15%
25% (Kismurtono, 2012) 35%
45% 55% 2. Agitasi = 75 rpm
100 rpm (Ha et al, 2011) 125 rpm
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh volume starter dan agitasi terhadap kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan dari Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biokatalis yang digunakan adalah Saccharomyces cerevisiae. Variabel-variabel yang diamati adalah volume starter dan kecepatan agitasi pada proses fermentasi. Tahapan pertama adalah pembuatan starter yang kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi secara anaerobik. Hasil fermentasi kemudian didistilasi pada temperatur 88 oC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi volume starter dan kecepatan agitasi maka kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan akan semakin tinggi hingga mencapai titik tertinggi. Jika melebihi titik tersebut penambahan volume starter dan kecepatan agitasi tidak meningkatkan kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan. Kadar dan yield bioetanol tertinggi yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 47,618% (v/v) dan 48,1411% yang diperoleh pada volume starter 35% dengan agitasi 100 rpm.
ABSTRACT
The purpose of this study was to determine the effect of agitation and volume of starter on yield and concentration of bioethanol produced from Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biocatalyst used was Saccharomyces cerevisiae. Observed variables was starter’s volume and agitation speed in anaerobic fermentation condition. It was started by preparing the starter and then followed by anaerobic fermentation process. Then the fermented result was distillated at temperature of 88 oC. The results showed that the higher starter volume and agitation speed, the higher concentration and yield of bioethanol produced until it reached its highest point. Adding starter’s volume and increasing the agitation speed beyond its highest point did not increase levels and yield of bioethanol produced. The highest concentration and yield of bioethanol produced in this study amounted to 47.618% (v/v) and 48.1411% was obtained at 35% starter volume with agitation speed of 100 rpm.
PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI
DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI
NIRA AREN (ARENGA PINNATA MERR)
SKRIPSI
Oleh
MEILANI MANDHALENA MANURUNG
110405070
PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI
DALAM PEMBUATAN BIOETANOL DARI
NIRA AREN (ARENGA PINNATA MERR)
SKRIPSI
Oleh
MEILANI MANDHALENA MANURUNG
110405070
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PRAKATA
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan
Skripsi dengan judul “Pengaruh Volume Starter Dan Agitasi Dalam Pembuatan
Bioetanol Dari Nira Aren (Arenga Pinnata Merr)”, 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 ditujukan untuk memanfaatkan nira dari pohon Aren menjadi bioetanol. Dimana tanaman aren ini tumbuh subur di Indonesia khususnya di provinsi Sumatera Utara. Berbagai penelitian tentang pembuatan bioetanol dari nira telah dilakukan, namun masih rendahnya yield dan kadar bioetanol yang diperoleh menjadi pokok permasalahan yang amat penting. Oleh karena itu, penulis berpikir untuk melakukan suatu penelitian pengolahan nira aren menjadi bioetanol dengan variasi volume starter dan agitasi untuk mencapai yield dan kadar bioetanol yang lebih besar. Selain itu dengan menggunakan nira aren sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, diharapkan dapat memberikan bahan baku alternatif untuk pembuatan bahan bakar terbarukan di masa yang akan datang.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada:
1. Ir. Netti Herlina, M.T. selaku dosen pembimbing. 2. Ir. Renita Manurung, M.Sc. selaku koordinator skripsi. 3. Dr. Eng. Irvan, M.Si. selaku ketua departemen teknik kimia. 4. Dr. Ir. Iriany, M.Si.selaku dosen penguji I.
5. Dr. Maya Sarah, S.T., M.T. selaku dosen penguji II.
6. Keluarga penulis yaitu Ayahanda Jonniar Manurung, S.T., Ibunda Nismah br Sinulingga, A.Md.Bid., Abangda Afrisa Nelson Manurung, S.E., dan Ariguna Manurung yang tidak pernah lupa memberikan dukungan kepada penulis baik berupa moril maupun materil.
8. Teman-teman seangkatan 2011 dan semua orang yang tidak dapat ditulis namanya satu per satu, yang telah membantu penulis hingga penyusunan skripsi ini selesai.
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 Januari 2016
Penulis
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada kedua orang tua penulis.
Jonniar Manurung, S.T.
Nismah br Sinulingga, A.Md.Bid.
Terimakasih telah mendidik, mencintai dan membimbing penulis dengan
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Meilani Mandhalena Manurung NIM : 110405070
Tempat/Tgl. Lahir : Batam, 12 Mei 1993 Nama orang tua
Ayah : Jonniar Manurung Ibu : Nismah br Sinulingga Alamat orang tua :
Tiban Housing B5 No.8, Sekupang, Batam Asal Sekolah
TK Kartini 1 Batam, tahun 1997-1999 SD Kartini 1 Batam, tahun 1999-2005 SMP Kartini 1 Batam, tahun 2005-2008 SMAN 1 Batam, tahun 2008-2011 Pengalaman Organisasi/ Kerja:
1. Pengurus Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) periode 2014-2015
2. Kerja Praktek di PT Ecogreen Oleochemicals Batam tahun 2014 Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah
1. Pengaruh Volume Starter dan Agitasi dalam Pembuatan Bioetanol dari Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Jurnal Teknik Kimia USU.
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai : 1. Juara I Renang tingkat Kota Batam
2. Juara I Renang tingkat Provinsi Kepulauan Riau
ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh volume starter dan agitasi terhadap kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan dari Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biokatalis yang digunakan adalah Saccharomyces cerevisiae. Variabel-variabel yang diamati adalah volume starter dan kecepatan agitasi pada proses fermentasi. Tahapan pertama adalah pembuatan starter yang kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi secara anaerobik. Hasil fermentasi kemudian didistilasi pada temperatur 88 oC. Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin tinggi volume starter dan kecepatan agitasi maka kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan akan semakin tinggi hingga mencapai titik tertinggi. Jika melebihi titik tersebut penambahan volume starter dan kecepatan agitasi tidak meningkatkan kadar dan yield bioetanol yang dihasilkan. Kadar dan yield bioetanol tertinggi yang dihasilkan dalam penelitian ini adalah 47,618% (v/v) dan 48,1411% yang diperoleh pada volume starter 35% dengan agitasi 100 rpm.
ABSTRACT
The purpose of this study was to determine the effect of agitation and volume of starter on yield and concentration of bioethanol produced from Nira Aren (Arenga pinnata Merr). Biocatalyst used was Saccharomyces cerevisiae. Observed variables
was starter’s volume and agitation speed in anaerobic fermentation condition. It was
started by preparing the starter and then followed by anaerobic fermentation process. Then the fermented result was distillated at temperature of 88 oC. The results showed that the higher starter volume and agitation speed, the higher concentration and yield
of bioethanol produced until it reached its highest point. Adding starter’s volume and
increasing the agitation speed beyond its highest point did not increase levels and yield of bioethanol produced. The highest concentration and yield of bioethanol produced in this study amounted to 47.618% (v/v) and 48.1411% was obtained at 35% starter volume with agitation speed of 100 rpm.
DAFTAR ISI
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 7
2.1 BIOETANOL 7
2.2 NIRA AREN 8
2.3 FERMENTASI 8
2.4 SACCHAROMYCES CEREVISIAE 10
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 11
3.1 LOKASI PENELITIAN 11
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 11
3.2.1 Bahan 11
3.2.2 Peralatan 11
3.3.1 Prosedur Pembuatan Starter 12
3.3.2 Prosedur Fermentasi 12
3.3.3 Prosedur Analisis 13
3.3.3.1 Prosedur Analisis Gula 13
3.3.3.2 Prosedur Analisis Oksidasi Bioetanol Dengan
Kalium Dikromat (K2Cr2O7)
3.3.3.3 Prosedur Analisis Densitas Bioetanol
13
13 3.3.3.4 Prosedur Analisis Spesific Gravity dan API Gravity 14 3.3.3.5 Prosedur Analisis Nilai Kalor
3.3.3.6 Analisis Kadar Bioetanol
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
15 15 16 3.4.1 Flowchart Pembuatan Starter
3.4.2 Flowchart Fermentasi BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
16 17 18 4.1 HASIL ANALISIS BAHAN BAKU DAN BIOETANOL
4.1.1 Hasil Analisis Kadar Gula Nira Aren
4.1.2 Karakterisasi FTIR (Fourier Transform Infra Red) Etanol 4.1.3 Hasil Analisis Oksidasi Bioetanol Dengan Kalium Dikromat
(K2Cr2O7)
4.2PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI TERHADAP KADAR BIOETANOL
4.3PENGARUH VOLUME STARTER DAN AGITASI TERHADAP YIELD BIOETANOL
4.4PERBANDINGANSTANDAR BAKU MUTU BIOETANOL BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Starter 16
Gambar 3.2 Flowchart Fermentasi 17
Gambar 4.1
Gambar 4.2
Gambar 4.3
Gambar 4.4
Karakterisasi FTIR (Fourier Transform Infra Red) Etanol
Hasil Analisis Oksidasi Bioetanol dengan Kalium Dikromat
Pengaruh Volume Starter Dan Agitasi Terhadap Kadar Bioetanol
Pengaruh Volume Starter Dan Agitasi Terhadap Yield Bioetanol
DAFTAR TABEL
Halaman Tabel 1.1
Tabel 3.1 Tabel L1.1
Penelitian yang Telah Dilakukan Tentang Pembuatan Bioetanol dari Berbagai Bahan Baku dan Penggunaan Mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae
Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol Hasil Analisis Kadar Etanol
3
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman LAMPIRAN 1 DATA PERCOBAAN
L1.1 Data Hasil Penelitian
LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN L2.1 Contoh Perhitungan Densitas Bioetanol
L2.2 Contoh Perhitungan Kadar Bioetanol Berdasarkan Densitas L2.3 Contoh Perhitungan Yield Bioetanol
L2.4 Contoh Perhitungan Spesific Grafity dan API Grafity Bioetanol L2.5 Contoh Perhitungan Nilai Kalor Bioetanol
L2.6 Perhitungan Analisis Ekonomi
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN L3.1 Foto Bahan Baku Nira Segar
