LAMPIRAN
LAMPIRAN 1. DATA PERCOBAAN
L.1.1 Data Percobaan Densitas Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M Tabel L.1 Data Percobaan Densitas Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M
Waktu (Jam) Massa Ragi (gr) Densitas (gr/ml)
24 3% (3gr) 0,91432
6% (6gr) 0,88212
9% (9 gr) 0,92518
48 3% (3gr) 0,89572
6% (6gr) 0,82421
9% (9 gr) 0,85271
72 3% (3gr) 0,90246
6% (6gr) 0,82815
9% (9 gr) 0,83321
96 3% (3gr) 0,92245
6% (6gr) 0,90310
L.1.2 Data Percobaan Kadar Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M Tabel L.2 Data Percobaan Kadar Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M Waktu (Jam) Massa Ragi (gr) Kadar Bioetanol (%v/v)
24 3% (3gr) 46,18018
6% (6gr) 60,28205
9% (9 gr) 41,18692
48 3% (3gr) 54,41304
6% (6gr) 84,20553
9% (9 gr) 72,64050
72 3% (3gr) 51,46930
6% (6gr) 82,63600
9% (9 gr) 80,61044
96 3% (3gr) 42,45833
6% (6gr) 51,18860
L.1.3 Data Percobaan Nilai Spesific Grafity (sg) dan API Grafity (G) Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M
Tabel L.3 Data Percobaan Nilai Spesific Grafity (sg) dan API Grafity (G) Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M
Waktu (Jam) Massa Ragi (gr) Nilai Spesific Grafity (sg) API Grafity (G)
24 3% (3gr) 0,91432 23,259
6% (6gr) 0,88212 28,909
9% (9 gr) 0,92518 21,443
48 3% (3gr) 0,89572 26,473
6% (6gr) 0,82421 40,179
9% (9 gr) 0,85271 34,441
72 3% (3gr) 0,90246 25,293
6% (6gr) 0,82815 39,363
9% (9 gr) 0,83321 38,325
96 3% (3gr) 0,92245 21,895
6% (6gr) 0,9031 25,182
L.1.4 Data Percobaan Nilai Kalor Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M Tabel L.4 Data Percobaan Nilai Kalor Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M
Waktu (Jam) Massa Ragi (gr) Nilai Kalor (kkal/kg)
24 3% (3gr) 305,0967
6% (6gr) 430,6643
9% (9 gr) 264,7179
48 3% (3gr) 376,5283
6% (6gr) 681,1805
9% (9 gr) 553,6384
72 3% (3gr) 350,3037
6% (6gr) 663,0254
9% (9 gr) 639,9614
96 3% (3gr) 274,7789
6% (6gr) 347,8339
LAMPIRAN 2. CONTOH PERHITUNGAN L.2.1 Contoh Perhitungan Densitas Bioetanol
Berat piknometer kosong (w1) = 21,176 gr Berat piknometer kosong + sampel (w2) = 30,612 gr Berat sampel (Bioetanol) (m) = 9,436 gr
L.2.2 Contoh Perhitungan Kadar Bioetanol Berdasarkan Densitas Perhitungan untuk konsentrasi HCl 1 M dan massa ragi 3% Densitas Bioetanol = 0,91432 gr/ml
Untuk densitas 0,91432 dari tabel diperoleh % kadar etanolnya adalah : antara 46% dan 47%
L.2.3 Contoh Perhitungan Spesific Grafity dan API Grafity Bioetanol Densitas bioetanol = 0,91432 gr/ml
L.2.4 Contoh Perhitungan Nilai Kalor Bioetanol API Grafity (G) = 23,2598
Nilai Kalor
(NK) = 2,2046226
3,9673727 (18,650+40(−10)/ = 2,2046226
LAMPIRAN 3. FOTO PERCOBAAN L.3.1 Biji Durian
Gambar L.1 Biji Durian
L.3.2 Biji Durian Yang Telah Dikeringkan
Gambar L.2 Biji Durian Yang Telah Dikeringkan
L.3.4 Rangkaian Peralatan Proses Fermentasi
Gambar L.4 Rangkaian Peralatan Proses Fermentasi
L.3.5 Timbangan
Gambar L.5 Timbangan
L.3.6 Rangkaian Peralatan Proses Analisis Kadar Alkohol
DAFTAR PUSTAKA
[1]AAK, Budidaya Tanaman Durian. Kanisus.(Yogyakarta,1990).
[2]Astuty, E. D, Fermentasi Etanol Kulit Buah Pisang. (Yogyakarta : Penerbit UGM,1991)
[3]Azam, Furqon, Pembuatan Bioetanol dari Buji Duran dengan Metode Hidrolisa Asam Sulfat dan Fermentasi . (Semarang: Penerbit Universitas Diponegoro,
2011).
[4]Badan Standar Nasional, Tepung Sagu SNI 3729 :2008 . (Jakarta,2008). [5]Badan Standar Nasional, Etanol Nabati SNI 3565 : 2009 . (Jakarta,2009). [6]Budiyanto, H.M, Mikrobiologi Terapan (Malang : Penerbit UMM Press,2002). [7]Dewati,Retno, Kinetika Reaksi Hidrolisa Kulit Durian Menjadi Glukosa Dengan
Katalisator HCl Pada Tangki Berpengaduk (Penelitian Staf Pengajar
Teknik Kimia: FTI-UPNV Jawa Timur).
[8]Fairus, Sirin. Pengaruh Konsentrasi HCl dan Waktu Hidrolisis Terhadap Perolehan Glukosa yang Dihasilkan dari Pati Biji (Tugas Akhir Fakultas
Teknik Industri : Institut Teknologi Nusantara Bandung,2010).
[9]Fajar, “Studi Potensi Sampah Kota sebagai Bahan Baku Etanol”,(Tesis UGM,2007)
[10]Fifi, Nurfiana, dkk. Pembuatan Bioetanol dari Biji Durian (Yogyakarta : Penerbit STTN-BATAN,2009).
[11]Gaur, Kadambini,Procces Optimization For The Production of Ethanol Via Fermentation(http://dspace.tiet.ac.in:8080/dspace/bitsream/123456789/124/1/
M3040010.pdf,2006)
[12]Hambali, E., S, Mujdalipah, A. H. Tambunan, A. W. Pattiwiri dan R. Hendroko. Teknologi Bioenergi, (Jakarta : Penerbit Agro Media, Jakarta. 2008).
[13]Kister, H. Z., Distillation Design. (California: Mc Graw-Hill, 1992).
[16]Perry, R. H., D. W. Green and J. O. Maloney, Perry’s Chemical Engineers
Handbook ,(New York: McGraw Hill Book Company 7th Edition,1999).
[17]Prastyo, Elly., “Sintesis Bioetanol dari Limbah Biji Durian ( Durio zibethinus) Dengan Variasi pH pada Proses Fermentasi”, Tugas Akhir. Program Studi Teknik Kimia DIII, Fakultas Teknik, Universitas Negeri Semarang,200.
[18]Prihandana, R., K. Noerwijati, P. G. Adinurani, D. Setyaningsih, S. Setiadi dan R. Hendroko., Bioetanol Ubi Kayu Bahan Bakar Masa Depan, (Jakarta : Penerbit Agro Media Pustaka, 2008).
[19]Pusat Penelitian Sumberdaya Hayati dan Bioteknologi, ‘Prosedur Pembuuatan Bioetanol’,(Bogor: Laboratorium BIORIN Institut Pertanian Bogor,2010)
[20]Riadi, Lieke, Teknologi Fermentasi (Yogyakarta: Penerbit Graha Ilmu, 2007). [21]Riegel, R., Riegel’s Handbook of Industrial Chemistry, (New York : Van
Nostrad Reinhold, 1992)
[22]Saputra, Joi, Pembuatan Bioetanol dengan Bahan Baku Kimpul, (Medan: Penerbit Universitas Sumatera Utara, 2011).
[23]Shuler,Michael L., and Fikret Kargi, “ Bioprocces Engineering”,(Prentille-Hall International editions,1992)
[24]Sirait, Megawati., Pembuatan Etanol dari Ubi Kayu (Medan : Penerbit Universitas Sumatera Utara, 2005)
[25]Sofya, Aida, Pemanfaatan Tepung Biji Durian Menjadi Glukosa Cair Melalui Proses Hidrolisa dengan Menggunakan Enzim Alfaamilase, (Tugas Akhir
Teknik Kimia Fakultas Teknik:Universitas Diponegoro Semarang). [26]Van Winkel, M., Distillation, (McGraw-Hill. New York: 1967).
[27]Walisiewicz, M, Energi Alternatif : Panduan ke Masa Depan Teknologi Energi, (Jakarta : Penerbit Erlangga,2003).
[28]Wijaya, Sutrisna, “Potensi Nira Kelapa Sebagai Bahan Baku Bioetanol” Universitas Udayana,2010.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI
Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Penelitian, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan.
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan
Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah: 1. Biji durian
2. Ragi Saccharomyces cerevisiae 3. HCl 1 M
4. NaOH 1M 5. Aquadest
3.2.2 Peralatan
Peralatan yang drgunakan dalam penelitian ini meliputi: 1.Beker gelas
14. Labu leher tiga 15. Refluks kondensor 16. Penangas air 17. Spatula 18. Blender
19. Ayakan 50 mesh 20. Hot plate
3.3 PROSEDUR PENELITIAN 3.3.1 Pembuatan Tepung Biji Durian
1.Sebanyak 10 kg biji durian dicuci bersih.
2.Biji durian dibersihkan dari kulit arinya yang berwarna cokelat. 3.Biji durian dicuci bersih.
4.Diiris dengan ketebalan 2-3 mm
5.Lendir dari biji durian yang telah diirisi dihilangkan dengan cara menambahkan garam dapur pada biji durian, dicampur, diaduk-aduk dibawah air mengalir sampai keluar busa.
6.Direndam dengan air kapur sirih selama 1 jam.
7.Ditiriskan lalu dicuci dengan air mengalir sampai lendir berkurang dan ditiriskan.
8.Dijemur di bawah sinar matahari.
9.Hasil pengeringan kemmudian dihaluskan dengan mesin pengiling dan diayak dengan ayakan 50 mesh hinga diperoleh tepung biji durian[19].
3.3.2 Tahap Pesiapan Bahan Fermentasi
1. Ditimbang sebanyak 100 gr tepung biji durian 2. Dimasukkan ke dalam beker gelas ukuran 500 ml 3. Ditambahkan aquadest sebanyak 250 ml
4. Ditambahkan HCl 0,5 M sampai pH 2,3
3.3.3 Tahap Fermentasi
1. Campuran didinginkan pada suhu kamar.
2. Didinginkan dan disaring hingga tidak ada ampas dalam larutan hasil hidrolisis.
3. Ditambahkan larutan Natrium hidroksida (NaOH) atau asam klorida hingga pH campuran bahan sampai pada 4,5.
4. Ditambahkan ragi Saccharomyces cerevisiae masing-masing sebanyak 3% dari massa bahan baku yaitu dari 100 gr tepung biji durian.
5. Campuran diaduk rata, kemudian ditutup dalam wadah fermentasi.
6. Campuran disimpan dan dibiarkan pada temperatur kamar dengan waktu 24 jam, 48 jam, 72 jam, dan 96 jam.
7. Dengan menggunakan pHmeter, setiap hari pH bahan dikontrol sehinggan tetap pada pH 4,5 (jika pH menurun ditambahkan larutan NaOH).
8. Prosedur diulangi untuk perlakuan massa ragi 6% dan 9% dari massa bahan baku[19].
3.3.4 Tahap Destilasi
1. Peralatan destilasi dirangkai kemudian hasil fermentasi dimasukkan ke dalam labu leher tiga.
2. Ditambahkan 50 ml aquadest lalu di aduk rata. 3. Larutan dipanaskan hingga suhu mencapai 80oC 4. Destilat ditampung dan diukur volumenya[24].
3.3.5 Prosedur Analisa
3.3.5.1 Penentuan Jumlah Bioetanol (ml)
1. Destilat hasil destilasi yang ditampung (bioetanol) diukur dengan meggunakan gelas ukur.
2. Volume dicatat untuk tiap-tiap perlakuan[19]. 3.3.5.2 Penentuan Densitas Bioetanol (gr/ml)
3. Densitas bioetanol diperoleh dengan membagi massa bioetanol dengan volumenya.
4. Dicatat densitas yang diperoleh pada tiap-tiap perlakuan[19].
3.3.5.3 Menghitung Spesific Grafity (sg) dan API Grafity (G)
1. Densitas bioetanol telah ditentukan pada prosedur sebelumnya.
2. Dihitung nilai Spesific Grafity untuk masing-masing sampel 3. Dihitung nilai API grafity untuk masing-masing sampel dengan persamaan
sebagai berikut :
4. Lalu dicatat semua harga spesific grafity dan API grafity untuk tiap-tiap perlakuan[19].
3.3.5.4 Menghitung Nilai Kalor (NK)
1. Nilai kalor dihitung dengan menggunakan persamaan sebagai berikut : )
5. Dicatat semua nilai kalor yang diperoleh untuk tiap-tiap perlakuan[19].
3.3.5.5 Analisis Kadar Bioetanol dengan Metode Berat Jenis
1. Nilai densitas yang diperoleh sebelumnya di cocokkan pada tabel 3.1 [16]. 2. Kadar etanol dihitung dengan menginterpolasi data densitas dan kadar etanol
3.4 FLOWCHART PENELITIAN
3.4.1 Flowchart Pembuatan Tepung Biji durian
Mulai
Dicuci 10 kg biji durian
Biji durian dibersihkan dari kulit ari
Diiris dengan ketebalan 2-3 mm
Ditambahkan garam dan dicuci pada air mengalir
Direndam dengan air kapur selama 1 jam
Ditiriskan dan di cuci pada air mengalir sampai busanya berkurang
Dijemur pada sinar matahari
Digiling dan diayak menjadi tepung
Selesai
3.4.2 Flowchart Persiapan Bahan Fermentasi
Mulai
Dimasukkan ke dalam erlenmeyer
Ditambahkan aquadest Sebanyak 250 ml
Di panaskan dengan penangas air sambil diaduk selama 30 menit pada suhu 90-100oC
Didinginkan sampai pada suhu 30oC
Selesai
Ditimbang tepung biji durian sebanyak 100 gr
Ditambahkan HCl 0,5 M Sampai ph 2,3
Diulangi untuk konsentrasi HCl 0,75 M dan 1M
3.4.3 Flowchart Proses Fermentasi
Mulai
Ditambah NaOH agar pH campuran 4,5
Ditambahkan ragi Saccharomyces Cerevisiae 3%
dari berat bahan (6 gr) Campuran diaduk rata lalu ditutup
(set alat fermentasi)
Disimpan pada suhu kamar selama perlakuan 48,72,96 jam
Diamati pH setiap hari jika turun ditambahkan NaOH sampai pH kembali 4,5
Diulangi untuk perlakuan massa ragi 6 % dan 9 %
Selesai
3.4.4 Flowchart Proses Destilasi
Mulai
Cairan hasil fermentasi dimasukkan ke dalam labu destilasi
Destilat ditampung
Dilakukan analisa kadar bioetanol menggunakan metode berat jenis
Dihitung volume bioetanol yang dihasilkan
Ditentukan densitas, nilai spesific grafity, API grafity dan nilai kalor bioetanol
Selesai
Didestilasi hingga mencapai Suhu 78-80oC
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP VOLUME BIOETANOL
Gambar 4.1 Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Volume Bioetanol
Dari gambar 4.1 terlihat bahwa volume bioetanol yang paling banyak dihasilkan pada waktu 48 jam dengan massa ragi 6% yaitu 15,34 ml kemudian pada waktu 72 jam sebanyak 13,21 ml dan pada waktu 96 jam sebanyak 13 ml. Dari grafik diatas dapat diketahui semakin lama waktu fermentasi, volume bioetanol akan semakin meningkat sampai batas waktu tertentu dan kemudian menurun.
Semakin lama waktu fermentasi maka volume bioetanol yang dihasilkan semakin banyak. Tetapi pada waktu 72 jam dan 96 jam terjadi penurunan, hal ini disebabkan pada waktu 72 jam dan 96 jam bakteri (Saccharomyces Cerevisiae) mengalami fase pertumbuhan diperlambat dan mengalami fase kematian sehingga aktivitas bakteri untuk mengubah glukosa semakin menurun [20]. Selain itu, bioetanol yang dihasilkan telah diubah menjadi asam asetat oleh bakteri tersebut sehingga volume bioetanol yang dihasilkan mengalami penurunan. Kemungkinan lain yaitu tidak homogennya reaksi sintesa etanol.
4.2 PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP DENSITAS BIOETANOL
Gambar 4.2 Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Densitas Bioetanol
4.3 PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP KADAR BIOETANOL
Gambar 4.3 Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Bioetanol
Dari gambar 4.3 terlihat bahwa jumlah kadar bioetanol yang paling banyak dihasilkan pada waktu 48 jam dengan massa ragi 6% yaitu 84,205 %. Dari grafik diatas dapat diketahui semakin lama waktu fermentasi, kadar bioetanol akan semakin meningkat sampai batas waktu tertentu dan kemudian menurun. Hal ini berlaku juga untuk massa ragi 3% dimana pada waktu 24, 48, 72, dan 96 jam berturur-turut diperoleh kadar bioetanol 46,18; 54,41; 51,46; 42,45 serta pada massa ragi 9% pada waktu 24, 48, 72, dan 96 jam diperoleh kadar bioetanol 41,18; 72,64; 80,61; 65,29.
Pada proses fermentasi akan terjadi perombakan karbohidrat menjadi glukosa dan fruktosa, serta senyawa lainnya. Enzim invertase yang dihasilkan oleh Saccharomyces cerevisiae akan mengubah glukosa menjadi alkohol. Semakin besar
ragi dan semakin lama proses fermentasi, maka semakin banyak glukosa yang dirombak menjadi alkohol dan senyawa lainnya. Tetapi pada waktu 72 jam dan 96 jam terjadi penurunan, hal ini disebabkan pada waktu 72 jam dan 96 jam bakteri (Saccharomyces Cerevisiae) mengalami fase pertumbuhan diperlambat dan mengalami fase kematian sehingga aktivitas bakteri untuk mengubah glukosa semakin menurun sehingga kadar bioetanol yang dihasilkan juga menurun [20].
4.4 PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP NILAI KALOR BIOETANOL
Gambar 4.4 Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Nilai Kalor Bioetanol
Pada gambar 4.4 diatas nilai kalor yang tertinggi pada waktu 48 jam dengan konsentrasi asam pada saat hidrolisis 1M yaitu sebesar 681,1805 kkal/kg. Nilai kalor yang diperoleh pada bioetanol yang dihasilkan dari biji durian masih sangat kecil dibandingkan dari bioetanol dari bahan baku berbeda, diantaranya nilai kalor dari sampah organik berkisar antara 10.000 – 11.000 kkal/kg. Hal ini disebabkan oleh proses pemurnian atau destilasi yang belum optimal (dibutuhkan destilasi azeotrop) sehingga diperoleh densitas bioetanol yang belum murni yaitu masih bercampur dengan air. Nilai kalor berbanding terbalik dengan densitas yaitu semakin rendah densitas (semakin rendah kadar air) maka nilai kalor akan semakin tinggi dan sebaliknya. Nilai kalor yang lebih besar akan menyebabkan lebih mudah terbakar sehingga kualitasnya lebih baik [23].
4.5 TABEL PERBANDINGAN STANDAR BAKU MUTU BIOETANOL
Badan Standar Nasional (BSN) telah menetapkan standar baku mutu bioetanol secara umum, dimana standar ini digunakan untuk menyatakan kelayakan bioetanol sebagai bahan bakar. Pada tabel di bawah ini akan dilihat apakah bioetanol yang dihasilkan pada penelitian ini telah ditentukan sesuai dengan standar (sudah layak sebagai bahan bakar alternatif).
Tabel 4.1 Syarat Mutu Bioetanol [5]
No Parameter Satuan Mutu Standar Bioetanol
Bioetanol dari
Biji Durian Keterangan 1. Kadar Etanol % v/v Min. 94,1 84,205 Belum sesuai
2. Minyak Fusel mg/L Maks. 15 - -
3. Aldehid mg/L Maks 30 - -
4. Metanol mg/L Maks. 30 - -
5. Densitas gr/ml Maks. 0,8215 0,82421 Belum sesuai
6. Spesific Gravity - Maks. 0,8215 0,82421 Belum sesuai
7. Nilai Kalor kkal/kg Min. 5000 681,1805 Belum sesuai
8.
Keasaman (sebagai asam
asetat)
mg/L Maks 30 - -
Bioetanol yang dihasilkan pada penelitian ini memang belum sesuai dengan standar bioetanol yang telah ditentukan, hal ini disebabkan oleh beberapa faktor diantaranya:
1. Tidak adanya pemberian nutrient pada bakteri pengurai sehingga kurang bekerja secara optimal dalam mengubah glukosa menjadi bioetanol [14].
2. Tertimbunnya produk sehingga mempercepat kematian bakteri pada saat fermentasi berlangsung [7].
3. Kurang diperhatikan kemurnian dari ragi yang digunakan..
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1 KESIMPULAN
1. Volume bioetanol optimum yang diperoleh pada penelitian ini sebesar 15,34 ml dengan densitas 0,82421 gr/ml dengan waktu 48 jam dan pemberian massa ragi 6% .
2. Kadar bioetanol yang diperoleh sebesar 84,205 % dengan waktu fermentasi 48 jam.
3. Nilai kalor optimum sebesar 681,1805 kkal/kg dengan waktu fermentasi 48 jam dan pemberian massa ragi sebesar 6% dari massa bahan baku.
5.2 SARAN
Adapun saran yang dapat diberikan adalah:
1. Sebaiknya dilakukan perhitungan terhadap kadar glukosa pada tiap perlakuan 2. Sebaiknya dilakukan perhitungan kinetika fermentasi pada pembutan
bioetanol dari biji durian.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 BIOETANOL
Alkohol (khususnya etanol) dapat dibuat dari berbagai bahan hasil pertanian. Secara umum bahan-bahan tersebut dapat dibagi dalam tiga golongan yaitu:
1. Bahan yang mengandung turunan gula (molases, gula tebu, gula bit, sari buah anggur, dan sari buah lainnya),
2. Bahan-bahan yang mengandung pati biji-bijian, kentang, dan tapioka), dan
3. Bahan yang mengandung selulosa (kayu, dan beberapa limbah pertanian lainnya).
Selain dari ketiga jenis bahan tersebut diatas etanol juga dapat dibuat dari bahan bukan dari hasil pertanian tetapi dari bahan yang merupakan hasil proses lain. Sebagai contohnya adalah etilen. Bahan-bahan yang mengandung monosakarida langsung dapat difermentasi, akan tetapi disakarida, pati maupun karbohidrat kompleks harus dihidrolisis terlebih dahulu menjadi komponen yang sederhana yaitu monosakarida[6].
Oleh karena itu agar tahap proses fermentasi dapat berjalan dengan optimal, maka bahan-bahan tersebut diatas harus mengalami perlakuan pendahuluan sebelum masuk kedalam proses fermentasi. Disakarida (seperti gula pasir) harus dihidrolisis menjadi glukosa dan fruktosa. Terbentuknya glukosa dan monosakarida yang lain menunjukkan bahwa proses pendahuluan telah berakhir dan bahan selanjutnya telah siap difermentasi. Secara kimiawi reaksi dalam proses fermentasi berjalan cukup panjang, karena terjadi suatu deret reaksi yang masing-masing dipengaruhi oleh enzim khusus[6].
Tabel 2.1 Sifat-Sifat Fisika Etanol [16]
Sifat-Sifat Fisika Etanol Keterangan
Berat Molekul 46,07 gr/grmol
Titik Lebur -112 oC
Titik didih 78,4oC
Densitas 0,7893 gr/ml
Indeks bias 1,36143 cP
Viskositas 20oC 1,17 cP
Panas penguapan 200,6 kal/gr
Warna Cairan tidak berwarna
Kelarutan larut dalam air dan eter
Aroma memiliki aroma yang khas
Seperti diketahui, etanol dikategorikan dalam dua kelompok utama : Etanol 95-96 % v/v, disebut “etanol hidrat” yang dibagi dalam :
1. Technical/raw spit grade, digunakan untuk bahan bakar spirtus, minuman ,
desinfektan dan pelarut
2. Industrial grade, digunakan untuk bahan baku industri pelarut
3. Potable grade, untuk minuman berkualitas tinggi.
Etanol > 99.5 % v/v, digunakan untuk bahan bakar. Jika dimurnikan lebih lanjut dapat digunakan untuk keperluan farmasi dan pelarut di laboratorium analisis. Etanol ini disebut fuel grade ethanol (FGE) atau anhydrous ethanol (etanol anhidrat) atau etanol kering, yakni etanol yang bebas air atau hanya mengandung air minimal.
Etanol sintetis, sering disebut metanol atau metil alkohol atau alkohol kayu, terbuat dari etilen, salah satu derivat minyak bumi atau batu bara. Bahan ini diperoleh dari proses sintesa kimia yang disebut hidrasi, sedangkan bioetanol direkayasa dari biomassa (tanaman) melalui proses biologi (enzimatik dan fermentasi). Bahan baku bioetanol sebagai berikut.
1. Bahan berpati, berupa singkong atau ubi kayu, ubi jalar, tepung sagu, biji jagung, biji sorgum, gandum, kentang, ganyong, garut, umbi dahlia, dan lain-lain.
2. Bahan bergula, berupa molasses (tetes tebu), nira tebu, nira kelapa, nira batang sorgum manis, nira aren (enau), nira nipah, gewang, nira lontar, dan lain-lain.
3. Bahan berselulosa, berupa limbah logging, limbah pertanian seperti jerami padi, ampas tebu, janggel (tongkol) jagung, onggok (limbah tapioka), batang pisang, serbuk gergaji (grajen), dan lain-lain[18].
Etanol atau alkohol dimanfaatkan untuk berbagai keperluan, antara lain:
1. Bahan baku industri atau senyawa kimia, contoh: industri minuman beralkohol, industri asam asetat dan asetaldehid.
2. Pelarut dalam industri, contoh: industri farmasi, kosmetika dan plastik.
3. Bahan desinfektan, contoh: peralatan kedokteran, rumah tangga dan peralatan di rumah sakit.
4. Bahan baku motor.
fermentasi adalah pemilihan khamir, konsentrasi gula, keasaman, ada tidaknya oksigen dan suhu dari perasan buah. Pemilihan sel khamir didasarkan pada jenis karbohidrat yang digunakan sebagai medium untuk memproduksi alkohol dari pati dan gula digunakan Saccharomyces cerevisiae. Proses fermentasi sama dengan pH optimum untuk proses pertumbuhan khamir yaitu pH 4,0-4,5. Etanol dihasilkan dari gula yang merupakan hasil aktivitas fermentasi sel khamir. Khamir yang baik digunakan untuk menghasilkan etanol adalah dari genus Saccharomyces. Kriteria pemilihan khamir untuk produksi etanol adalah mempunyai laju fermentasi dan laju pertumbuhan cepat, perolehan etanol banyak, tahan terhadap konsentrasi etanol dan glukosa tinggi, tahan terhadap konsentrasi garam tinggi, pH optimum serta fermentasi rendah, temperatur optimum fermentasi sekitar 25-30 tahan terhadap stress fisika dan kimia[2].
2.1.1 Proses Pembuatan Bioetanol
Bahan baku bioetanol bisa diperoleh dari berbagai tanaman yang menghasilkan gula dan tepung. Pada tahap persiapan, bahan baku berupa padatan harus dikonversi terlebih dahulu menjadi larutan gula sebelum akhirnya difermentasi untuk menghasilkan etanol, sedangkan bahan yang sudah berbentuk larutan gula dapat langsung difermentasi. Bahan padatan dikenai perlakuan pengecilan ukuran dan tahap pemasakan.
Tahap pemasakan bahan meliputi liquifikasi dan sakarifikasi. Pada tahap ini, tepung dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan menjadi gula kompleks. Pada tahap liquifikasi dilakukan penambahan air dan enzim alfa-amilase. Proses dilakukan pada suhu 80 - 90oC berakhirnya proses liquifikasi ditandai dengan parameter cairan seperti sup. Tahap sakarifikasi dilakukan pada suhu 50 - 60oC. Enzim yang ditambahkan pada tahap ini adalah enzim glukoamilase. Pada tahap sakarifikasi akan terjadi pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana[12].
volume. Proses fermentasi membutuhkan waktu sekitar 28 - 72 jam, tetapi biasanya 44 jam untuk menghasilkan etanol dengan konsentrasi 8 – 10% dengan suhu optimum berkisar 32 – 33oC [21].
Tahap fermentasi merupakan tahap kedua dalam proses produksi bioetanol. Pada tahap ini terjadi proses pemecahan gula-gula sederhana menjadi etanol dengan melibatkan enzim dan ragi. Fermentasi dilakukan pada kisaran suhu 27 - 32oC. pada tahap ini akan dihasilkan gas CO2 sebagai produk sampingan dan sludge sebagai limbahnya. Gas CO2 yang dihasilkan memiliki perbandingan stoikiometri yang sama dengan etanol yang dihasilkan yaitu 1 : 1. Setelah melalui proses pemurnian, gas CO2 dapat digunakan sebagai bahan baku gas dalam pembuatan minuman berkarbonat.
Tahap berikutnya adalah pemurnian etanol. Tahap ini dilakukan melalui metode destilasi. Destilasi dilakukan pada suhu diatas titik didih etanol murni, yaitu pada kisaran 78 – 100oC. Produk yang dihasilkan pada tahap ini memiliki kemurnian hingga 96 %. Akan tetapi, sebelum memasuki tahap pemurnian dilakukan pemisahan etanol dengan sludge yang diperoleh dari hasil fermentasi etanol yang dihasilkan. Salah satu pemanfaatan limbah sludge yang telah berhasil dilakukan yaitu pengolahan sludge menjadi pupuk kalium majemuk dengan kadar kalium 40 %.
Jika etanol yang dihasilkan akan digunakan sebagai bahan bakar maka etanol hasil destilasi ini harus dikeringkan terlebih dahulu. Pengeringan ini dapat dilakukan dengan metode purifikasi molecular sieve bertujuan untuk meningkatkan kemurnian etanol hingga memenuhi spesifikasi bahan bakar. Molecular sieve adalah suatu bahan yang memiliki pori-pori kecil dan digunakan sebagai absorben cairan dan gas. Bahan ini mampu menyerap air hingga 20 % dari berat bahan itu sendiri. Zeolit, lempung, karbon aktif dan porous glasses adalah beberapa bahan yang termasuk molecular sieve. Selain itu, pengeringan etanol dapat menggunakan metode lain yaitu metode
2.1.2 Parameter pengujian 1. Jumlah Bioetanol (ml)
Jumlah alkohol yang dihasilkan dapat diketahui dengan mengukur banyaknya bioetanol yang dihasilkan melalui proses penyulingan menggunakan alat destilasi menggunakan erlenmeyer dan gelas ukur.
2. Kadar Bioetanol setelah Proses Destilasi (%)
Kadar bioetanol ini merupakan indikator kandungan alkohol pada cairan yang telah mengalami proses penyulingan dengan menggunakan alat destilasi. Kadar alkohol yang terkadung dalam bioetanol dapat diukur melalui analisis GC dan menggunakan alkohol meter juga.
3. Densitas Bioetanol (gr/ml)
Densitas bioetanol yang dihasilkan dapat diketahui dengan menggunakan piknometer.
4. Spesific Grafity dan API Grafity
Spesific Grafity dan API Grafity adalah suatu pernyataan yang menyatakan
densitas atau berat persatuan volume dari suatu bahan. Hubungan antara Spesific
Grafity (sg) dan API Grafity (G), menurut Tjokrowisaatro (1986) adalah sebagai
berikut:
Besarnya harga API grafity berkisar dari 0 – 100, sedangkan spesific grafity merupakan harga relatif dari densitas suatu bahan terhadap air. Hubungan antara densitas, spesific grafity dan API grafity kemudian digunakan untuk menghitung nilai kalor.
5. Nilai Kalor (Heating Value)
Menurut Tjokrowisastro (1986), nilai kalor dihitung dengan menggunakan persamaan berikut :
2.2 DURIAN 2.2.1 Sejarah Singkat
Durian (Durio zibethinus) merupakan tanaman buah berupa pohon. Sebutan durian diduga berasal dari istilah Melayu yaitu dari kata duri yang diberi akhiran -an sehingga menjadi durian. Kata ini terutama dipergunakan untuk menyebut buah yang kulitnya berduri tajam. Tanaman durian berasal dari hutan Malaysia, Sumatra, dan Kalimantan yang berupa tanaman liar. Penyebaran durian ke arah Barat adalah ke Thailand, Birma, India dan Pakistan. Buah durian sudah dikenal di Asia Tenggara sejak abad 7 M. Nama lain durian adalah duren (Jawa, Gayo), duriang (Manado), dulian (Toraja), rulen (Seram Timur) [15].
2.2.2 Jenis Tanaman
Tanaman durian termasuk famili Bombaceae sebangsa pohon kapuk-kapukan. Yang lazim disebut durian adalah tumbuhan dari marga (genus) Durio, Nesia, Lahia, Boschia dan Coelostegia. Ada puluhan durian yang diakui keunggulannya oleh Menteri Pertanian dan disebarluaskan kepada masyarakat untuk dikembangkan. Macam varietas durian tersebut adalah: durian sukun (Jawa Tengah), petruk (Jawa Tengah), sitokong (Betawi), simas (Bogor), sunan (Jepara), otong (Thailand), kani (Thailand), sidodol (Kalimantan Selatan), sijapang (Betawi) dan sihijau (Kalimantan Selatan) [15].
2.2.3 Manfaat Tanaman
Manfaat durian selain sebagai makanan buah segar dan olahan lainnya, terdapat manfaat dari bagian lainnya, yaitu:
1. Tanamannya sebagai pencegah erosi di lahan-lahan yang miring.
2. Batangnya untuk bahan bangunan/perkakas rumah tangga. Kayu durian setara dengan kayu sengon sebab kayunya cenderung lurus.
3. Bijinya yang memiliki kandungan pati cukup tinggi, berpotensi sebagai alternative pengganti makanan (dapat dibuat bubur yang dicampur daging buahnya).
2.2.4 Karakteristik Biji Durian
Tanaman durian adalah tanaman tahunan. Bila ditanam melalui biji, tanaman ini akan
mulai berbunga untuk pertama kali sepuluh tahun setelah tanam. Namun, tanaman ini akan
menghasilkan buah yang lezat dan memiliki banyak manfaat. Selain buahnya, biji durian
dapat dimanfaatkan sebagai bioetanol. Biji merupakan alat perkembangbiakan yang utama
karena di dalam biji terdapat calon tumbuhan baru. Biji durian terdiri dari beberapa bagian
yaitu kulit biji, tali biji, dan inti biji[1].
Biji durian berbentuk bulat telur dan berkeping dua. Selain itu, biji durian berwarna
putih kekuningan. Biji durian (pongge) memiliki kandungan pati yang cukup tinggi sehingga
dapat digunakan sebagai pengganti bahan makanan[1].
Apabila dipotong atau dikupas kulitnya, biji durian biasanya mengeluarkan lendir.
Lendirnya tidak berbau dan berasa serta larut dalam air dingin ataupun panas. Lendirnya
dapat membentuk suatu larutan kental yang disebut gum. Berikut adalah tabel komposisi biji
durian dalam buku Michael J. Brown (1997:157)[15].
Tabel 2.2 Komposisi Biji Durian [15]
Zat Per 100 gram biji segar (mentah) tanpa kulitnya
Per 100 gram biji telah
dimasak tanpa kulitnya
Kadar air 51,5 gram 51,5 gram
Lemak 0,4 gram 0,2-0,23 gram
Protein 2,6 gram 1,5 gram
Karbohidrat total 47,6 gram 48,2 gram
Serat kasar - 0,7 gram-0,71 gram
Nitrogen - 0,297 gram
Abu 1,9 gram 1,0 gram
Kalsium 17 miligram 3,9-88,8 miligram
Fosfor 68 miligram 86,65-87 miligram
Besi 1,0 miligram 0,6-0,64 gram
Natrium 3 miligram -
Lanjutan…
Beta karoten 250 µgram -
Riboflavin 0,05 miligram 0,05-0,052 miligram
Thiamin - 0,03-0,032 miligram
Niacin 0,9 miligram 0,89-0,9 miligram
Dari tabel dapat dilihat bahwa kandungan karbohidrat pada biji durian sangat tinggi
yaitu 47,6 gram per 100 gram biji segar, sedangkan bila dimasak menjadi 48,2 gram.
Amilum (karbohidrat) berbentuk polisakarida yang dapat dipecah menjadi glukosa.
Kemudian, glukosa akan difermentasi menjadi etanol.
2.3 FERMENTASI
Fermentasi adalah proses yang memanfaatkan kemampuan mikroba untuk menghasilkan metabolit promer dan metabolit sekunder dalam suatu lingkungan yangdikendalikan. Proses pertumbuhan mikroba merupakan tahap awal proses fermentasi yang dikendalikan terutama dalam pengembangan inokulum agar dapat diperoleh sel yang hidup. Pengendalian dilakukan dengan pengaturan kondisi medium, komposisi medium, suplai O2, dan agitasi. Bahkan jumlah mikroba dalam fermentor juga harus dikendalikan sehingga tidak terjadi kompetisi dalam penggunaan nutrisi. Nutrisi dan produk fermentasi juga perlu dikendalikan, sebab jika berlebih nutrisi dan produk metabolit hasil fermentasi tersebut dapat menyebabkan inhibisi dan represi. Pengendalian diperlukan karena pertumbuhan biomassa dalam suatu medium fermentasi dipengaruhi banyak faktor baik ekstraselular maupun faktor intraselular[20].
senyawa organik yang dilakukan mikroorganisme yang melibatkan enzim yang dihasilkannya [20].
Dengan kata lain,fermentasi adalah perubahan struktur kimia dari bahan-bahan organik dengan memanfaatkan agen-agen biologis terutama enzim sebagai biokatalis. Produk fermentasi dapat digolongkan menjadi 4 jenis, yaitu :
1. produk biomassa 2. produk enzim 3. produk metabolit 4. produk transformasi
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[20].
Di samping hasil-hasil metabolit tersebut, fermentasi juga dapat diterapkan untuk menghasilkan biomassa sel mikroba seperti ragi roti (baker yeast) yang digunakan dalam pembuatan roti. Untuk menghasilkan tiap-tiap produk fermentasi di atas dibutuhkan kondisi fermentasi yang berbeda-beda dan jenis mikroba yang bervariasi juga karakteristiknya. Oleh karena itu, diperlukan keadaan lingkungan, substrat (media), serta perlakuan yang sesuai sehingga produk yang dihasilkan optimal. Pada percobaan ini digunakan ragi Saccharomyces cerevisiae yang bersifat fakulktatif anaerobik. Pada kondisi aerobik sebagai akseptor elektron terakhir pada jalur reaksi bioenergetik adalah oksigen. Pemanfaatan pada keadaan ini menghasilkan penambahan biomassa sel dengan persamaan reaksi sebagai berikut:
C6H12O6 CO2+ H2O + biomassa sel
Pada kondisi anaerobik, Saccharomyces cerevisiae menggunakan senyawa organik sebagai akseptor elektron terakhir pada jalur reaksi bioenergetik. Dalam hal ini yang digunakan adalah glukosa dari substrat dengan hasil akhir perombakan berupa alkohol (etanol), aldehid, asam organik, dan fussel oil. Reaksi yang berlangsung dalam keadaan anaerobik tersebut adalah sebagai berikut:
Pada percobaan ini digunakan glukosa sebagai substrat utama. Hal ini disebabkan struktur model glikosa yang sederhana sehingga mudah digunakan oleh Saccharomyces cerevisiae. Glukosa digunakan sebagai sumber energi dan sumber
karbon yang digunakan untuk membentuk material penyusun sel baru. Glukosa disebut juga reducing sugar sehingga pemanfaatannya oleh Saccharomyces
cerevisiae dilakukan dengan mengoksidasi glukosa yaitu dengan cara pemutusan
ikatan rangkap pada gugus karbonil glukosa. Media yang digunakan di dalam fermentasi harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
1. Mengandung nutrisi yang dibutuhkan bagi pertumbuhan sel Saccharomyces cerevisiae
2. Mengandung nutrisi yang dapat digunakan sebagai sumber energi bagi sel Saccharomyces cerevisiae
3. Tidak mengandung zat yang menghambat pertumbuhan sel
4. Tidak terdapat kontaminan yang dapat meningkatkan persaingan dalam penggunaan substrat.
Oleh karena itu, selain glukosa, ke dalam medium fermentasi juga ditambahkan zat-zat lain yang berfungsi sebagai sumber makronutrien dan mikronutrien serta growth factor. Proses pertumbuhan mikroba sangat dinamik dan kinetikanya dapat
digunakan untuk meramal produksi biomassa dalam suatu proses fermentasi [20]. Faktor utama yang mempengaruhi pertumbuhan dan perilaku mikroba dapat digolongkan dalam faktor intraseluler dan faktor ekstraselular. Faktor intraselular meliputi struktur, mekanisme, metabolisme, dan genetika. Sedangkan faktor ekstraselular meliputi kondisi lingkungan seperti pH, suhu, tekanan. Proses pertumbuhan mikroba merupakan proses yang memiliki batas tertentu. Pada saat tertentu, setelah melewati tahap minimum, mikroba akan mengalami fasa kematian. Faktor-faktor yang dapat menyebabkan berhentinya pertumbuhan mikroba antara lain:
1. Penyusutan konsentrasi nutrisi yang dibutuhkan dalam pertumbuhan mikroba karena habis terkonsumsi.
Khamir memiliki sekumpulan enzim yang diketahui sebagai zymase yang berperanan pada fermentasi senyawa gula, seperti glukosa menjadi etanol (etil alkohol) dan karbon dioksida. Proses fermentasi alkohol hanya dapat terjadi apabila terdapat sel-sel khamir. Cepat lambatnya khamir juga dapat dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya adalah formulasi media yang digunakan sebagai proses pengembangbiakan, inokulum, tahapan fermentasi dan ketersediaan substrat yang cukup [23].
Perlakuan sebelum proses fermentasi alkohol yaitu mengupayakan konsentrasi gulanya menjadi 15 % atau 20 %. Untuk memenuhi kebutuhan nutrisi, maka ditambahkan amonium sulfat, sedangkan untuk menurunkan pH-nya digunakan asam sulfat. Saccharomyces cerevisiae merupakan khamir yang umum digunakan dalam industri fermentasi etanol. Biasanya khamir yang digunakan sebanyak 5 % dari volume. Proses fermentasi membutuhkan waktu sekitar 28 - 72 jam, tetapi biasanya 44 jam untuk menghasilkan etanol dengan konsentrasi 8 – 10% dengan suhu optimum berkisar 32 – 33oC[21].
Bakteri dapat tumbuh dan berkembang biak dengan cepat bila dalam keadaan yang
menguntungkan. Pertumbuhan bakteri dapat dibagi menjadi empat fase, yaitu:
1. Fase Adaptasi (Lag Phase)
Merupakan periode penyesuaian diri bakteri terhadap lingkungan dan lamanya mulai
dari satu jam hingga beberapa hari. Lama waktu ini tergantung pada macam bakteri, umur
biakan, dan nutrien yang terdapat dalam medium yang disediakan. Pada fase ini bakteri
beradaptasi dengan lingkungan, belum mampu mengadakan pembiakan, terapi metabolisme
sel bakteri meningkat dan terjadi perbesaran ukuran sel bakteri.
2. Fase Pertumbuhan (Log Phase)
Fase ini merupakan periode pembiakan yang cepat dan merupakan periode yang
didalamnya dapat teramati ciri khas sel-sel yang aktif. Selama fase ini pembiakan bakteri
berlangsung cepat, sel-sel membelah dan jumlahnya meningkat secara logaritma sesuai
dengan pertambahan waktu, beberapa bakteri pada fase ini biasanya menghasilkan senyawa
metabolit primer, seperti karbohidrat dan protein. Pada kurva, fase ini ditandai dengan
3. Fase Stasioner (Stationer Phase)
Fase ini merupakan suatu keadaan seimbang antara laju pertumbuhan dengan laju
kematian, sehingga jumlah keseluruah bakteri yang hidup akan tetap. Beberapa bakteri
biasanya menghasilkan senyawa metabolit sekunder seperti antibiotika dan polimer pada
fase ini.
4. Fase Kematian (Death Phase)
Pada fase ini, laju kematian bakteri melampaui laju pembiakan bakteri. Hal ini
disebakan karena habisnya jumlah makanan dalam medium sehingga pembiakan bakteri
terhenti dan keadaan lingkungan yang jelek karena semakin banyaknya hasil metabolit yang
tidak berguna dan mengganggu pertumbuhan bakteri.
2.4 DESTILASI
Macam-macam metode destilasi antara lain :
1. Destilasi Sederhana, prinsipnya memisahkan dua atau lebih komponen cairan berdasarkan perbedaan titik didih yang jauh berbeda.
2. Destilasi Fraksionasi (Bertingkat), sama prinsipnya dengan destilasi sederhana, hanya destilasi bertingkat ini memiliki rangkaian alat kondensor yang lebih baik, sehingga mampu memisahkan dua komponen yang memiliki perbedaan titik didih yang berdekatan.
3. Destilasi Azeotrop dilakukan untuk memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebih komponen yang sulit dipisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah ikatan azeotrop tersebut, atau dengan menggunakan tekanan tinggi.
4. Destilasi Kering dilakukan dengan memanaskan material padat untuk mendapatkan fasa uap dan cairnya. Biasanya digunakan untuk mengambil cairan bahan bakar dari kayu atau batu bata.
5. Destilasi Vakum dilakukan untuk memisahkan dua komponen yang titik didihnya sangat tinggi, metode yang digunakan adalah dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1 atm, sehingga titik didihnya juga menjadi rendah[26].
2.5 POTENSI EKONOMI BIOETANOL
Tabel 2.3 Data kebutuhan import bioetanol di Indonesia
Tahun Kebutuhan Bioetanol (Kg)
2005 330
2006 3.285
2007 8.848
2008 36.833
Berdasarkan data kebutuhan import bioetanol untuk industri di Indonesia, dapat kita lihat bahwa kebutuhan bioetanol terus meningkat atau bertambah seiring dengan menipisnya bahan bakar fosil.
Ditinjau berdasarkan bahan baku biji durian yang tersedia di indonesia cukup banyak, dimana indonesia merupakan salah satu negara penghasil durian. Karena memiliki potensi yang cukup baik, perlu dilakukan kajian ekonomi terhadap hal ini. Namun, dalam tulisan ini hanya akan dilakukan kajian ekonomi secara sederhana yaitu dengan menghitung selisih antara harga biaya produksi dengan harga produk yang dijual.
Berikut ini adalah biaya produksi dan harga produk :
Biaya produksi = Rp 25.000/ liter
Harga bioetanol = Rp 45.000 / kg (CV. Rudang Jaya, 2014)
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Ketersediaan energi merupakan syarat mutlak khususnya dalam pelaksanaan pembangunan nasional baik pada saat ini maupun masa yang akan datang, guna menjamin pemenuhan pasokan energi yang merupakan tantangan utama bagi bangsa Indonesia. Kebutuhan energi umumnya didominasi oleh energi fosil seperti minyak bumi, gas bumi dan batu bara. Sumber energi fosil ini merupakan sumber energi yang terbatas yang memerlukan antisipasi untuk mengurangi ketergantungan terhadap energi tersebut [26].
Sudah saatnya Indonesia mengurangi ketergantungan terhadap bahan bakar fosil dengan mengembangkan sumber energi alternatif terbarukan. Bioenergi (biofuel) dirasa cocok untuk mengatasi masalah energi karena beberapa kelebihannya. Kelebihan bioenergi, selain bisa diperbarui, adalah bersifat ramah lingkungan, dapat terurai, mampu mengeliminasi efek rumah kaca dan kontinuitas bahan bakunya terjamin [12].
Salah satu alternatif pengganti bahan bakar fosil adalah dengan bioenergi seperti bioetanol. Bioetanol adalah bahan bakar nabati yang tak pernah habis selama mentari masih memancarkan sinarnya, air tersedia, oksigen berlimpah dan kita mau melakukan budidaya pertanian. Sumber bioetanol dapat berupa singkong, ubi jalar, tebu, jagung, sorgum biji, sorgum manis, sagu, aren, nipah, lontar, kelapa dan padi [18].
Alasan penulis menggunakan biji durian sebagai bahan baku dalam pembuatan etanol karena biji durian merupakan salah satu sumber pati yang mudah diperoleh dan terus menerus dikembangkan. Pati merupakan senyawa karbohidrat yang komplek yang dapat diubah menjadi alkohol. Menurut Indraswari (2003) biji durian mengandung kadar amilum yang cukup tinggi yakni sebesar 43,6 % dari bobot totalnya. Ini merupakan angka yang potensial guna pengolahan amilum menjadi etanol. Amilum yang berbentuk polisakarida dapat dihidrolisis menjadi glukosa dalam kadar yang tinggi melalui pemanasan. Glukosa inilah yang selanjutnya difermentasi untuk menghasilkan etanol. Selain itu, biji durian merupakan hasil samping dari buah durian itu sendiri yang belum dimanfaatkan secara maksimal.
Dari penelitian yang dilakukan Nurfiana, dkk pada tahun 2009 [10] selain tidak menyebutkan kadar etanol yang dihasilkan, penelitian tersebut juga melakukan hidrolisis biji durian hanya dengan pemanasan tanpa penambahan katalis. Agar kadar etanol yang dihasilkan optimal, biji durian (setelah dikukus) dan yeast Saccharomyces cerevisiae (merk “DK”) yang digunakan memiliki perbandingan
25:1. Produksi bioetanol dengan bantuan mikroba dipengaruhi oleh kadar glukosa sebagai substrat dan kondisi lingkungan proses fermentasi seperti suhu dan pH.
Peneliti terdahulu juga membuat bioetanol dengan menggunakan bahan baku berpati (mengandung karbohidrat) dengan variasi jumlah ragi antara lain :
1. Elly Prasetyo (2011) [17] menggunakan biji durian sebagai bahan baku bioetanol dan melalui tahap hidrolisis asam sulfat (H2SO4 0,03M) menghasilkan rendemen bioetanol sebesar 5,8% kadar bioetanol 99,21% dengan konsentrasi ragi 9% dan lama fermentasi 4 hari.
2. Joi Saputra (2011) [22] menggunakan kimpul sebagai bahan baku bioetanol dan melalui tahap hidrolisis enzim (enzim alfa amilase) menghasilkan kadar bioetanol 41% dengan konsentrasi ragi 7% dan lama fermentasi 4 hari.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
1. Apakah ragi tape dapat digunakan secara langsung tanpa mengisolasi Saccharomyces cerevisiae terlebih dahulu dalam pembuatan bioetanol dari
fermentasi glukosa hasil hidrolisis tepung biji durian dengan HCl 1 M.
2. Bagaimana pengaruh konsentrasi ragi dan lama waktu fermentasi terhadap kadar bioetanol yang dihasilkan.
1.3 TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini bertujuan untuk:
1. Untuk mengetahui pengaruh konsentrasi ragi dan lama waktu fermentasi terhadap kadar bioetanol yang diperoleh
2. Untuk memanfaatkan limbah biji durian menjadi suatu produk yang bernilai ekonomi.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Adapun hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi khususnya kepada masyarakat tentang bagaimana kualitas bioetanol yang dihasilkan dari proses fermentasi biji durian sebagai bahan akar alternatif dan juga dapat menjadi salah satu solusi dalam penanganan limbah biji durian yang selama ini hanya dibuang begitu saja khususnya di wilayah Sumatera Utara agar lebih bernilai guna
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Variabel-variabel yang diamati dalam penelitian ini meliputi : Variabel tetap
1. Temperatur fermentasi 28-320C
2. pH yang digunakan adalah pH optimum ragi yaitu 4,5
3. massa tepung biji durian untuk tiap sampel 100 gr
4. Konsentrasi HCl 1 M
Variabel berubah
1. Konsentrasi ragi (3; 6; 9)%
2. Lama fermentasi (24; 48; 72; 96) jam
Parameter uji yang dilakukan adalah 1. Kadar alkohol setelah proses distilasi, 2. Jumlah bioetanol,
3. Densitas,
ABSTRAK
Bioetanol merupakan etanol yang terbuat dari tanaman yang mengandung pati, gula, dan tanaman berselulosa lainnya. Penelitian ini menggunakan biji durian yang mengandung karbohidrat dan gula yang cukup tinggi sebagai bahan baku dan bertujuan untuk membuat bioetanol dari biji durian dengan variasi massa ragi yang ditambahkan dan waktu fermentasi. Variabel yang digunakan adalah perubahan massa ragi 3%; 6%; dan 9%, pH fermentasi 4,5 dan waktu fermentasi 0; 24; 48; 72; dan 96 jam. Dari analisis yang dilakukan diperoleh hasil kadar bioetanol yang tertinggi sebesar 84,205% pada massa ragi 6% dan waktu fermentasi 48 jam.
ABSTRACT
Bioethanol is the ethanol made from plants that contains starch, sugar, and the others cellulose plants. This study uses durian seeds that contain carbohydrate and sugar as basic material and the purpose is to make bioethanol from durian seeds with the variation of yeast mass added and fermentation time. The variables used were the changes of yeast mass 3%; 6%; and 9%, fermentation pH was 4,5, and fermentation times were 0; 24; 48; 72; and 96 hours. The results of experiment were the bioethanol concentration was 84.205% at the yeast mass 6% with 48 hour for the fermentation.
PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU
FERMENTASI TERHADAP BIOETANOL DARI BIJI
DURIAN
SKRIPSI
Oleh
070405042
RATIH PRIMADONY S.
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS TEKNIK KIMIA
MEDAN
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU FERMENTASI TERHADAP BIOETANOL DARI BIJI DURIAN
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, Februari 2014
Ratih Primadony S.
PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi terhadap Bioetanol dari Biji Durian,” berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakulatas Teknik Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.
Melalui penelitian ini diperoleh kadar bioetanol tertinggi sebesar 84,205%. Sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan. Manfaat lain yang diperoleh, yaitu dapat meningkatkan nilai ekonomis dari biji durian dan mengurangi masalah limbah biji durian.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis, untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih kepada Farida Hanum, ST, MT yang telah banyak membantu.
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, Februari 2014
Penulis
DEDIKASI
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua penulis, R. Sipayung dan E. Purba yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan studi dan dalam proses pengerjaan skripsi ini.
Dedikasi skripsi ini penulis tujukan kepada :
1. Kedua orang tua penulis, R. Sipayung dan E. Purba 2. Keluarga penulis.
3. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Mei Ulyana Tanjung atas kerjasamanya yang sangat baik selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
6. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2007 yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Ratih Primadony Sipayung
Nim : 070405042
Tempat/ tgl lahir : Simanabun, 17 Februari 1989
Nama orang tua : Rasiaman Sipayung
Alamat orang tua : Simanabun, Kec.Silau Kahean, Kab. Simalungun
Asal sekolah
ABSTRAK
Bioetanol merupakan etanol yang terbuat dari tanaman yang mengandung pati, gula, dan tanaman berselulosa lainnya. Penelitian ini menggunakan biji durian yang mengandung karbohidrat dan gula yang cukup tinggi sebagai bahan baku dan bertujuan untuk membuat bioetanol dari biji durian dengan variasi massa ragi yang ditambahkan dan waktu fermentasi. Variabel yang digunakan adalah perubahan massa ragi 3%; 6%; dan 9%, pH fermentasi 4,5 dan waktu fermentasi 0; 24; 48; 72; dan 96 jam. Dari analisis yang dilakukan diperoleh hasil kadar bioetanol yang tertinggi sebesar 84,205% pada massa ragi 6% dan waktu fermentasi 48 jam.
ABSTRACT
Bioethanol is the ethanol made from plants that contains starch, sugar, and the others cellulose plants. This study uses durian seeds that contain carbohydrate and sugar as basic material and the purpose is to make bioethanol from durian seeds with the variation of yeast mass added and fermentation time. The variables used were the changes of yeast mass 3%; 6%; and 9%, fermentation pH was 4,5, and fermentation times were 0; 24; 48; 72; and 96 hours. The results of experiment were the bioethanol concentration was 84.205% at the yeast mass 6% with 48 hour for the fermentation.
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI iv
DAFTAR RIWAYAT PENULIS v
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xii
DAFTAR LAMPIRAN xiii
DAFTAR SINGKATAN xiv
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 PERUMUSAN MASALAH 3
1.3 TUJUAN PENELITIAN 3
1.4 MANFAAT PENELITIAN 3
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5
2.1 BIOETANOL 5
2.1.1 Proses Pembuatan Bioetanol 8
2.1.2 Parameter Pengujian 9
2.2.1 Sejarah Singkat 11
2.2.2 Jenis Tanaman 11
2.2.3 Manfaat Tanaman 11
2.2.4 Karakteristik Biji Durian 12
2.3 FERMENTASI 13
2.4 DESTILASI 17
2.5 POTENSI EKONOMI BIOETANOL 18
BAB III METODOLOGI PENELITIAN 20
3.1 LOKASI PENELITIAN 20
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 20
3.2.1 Bahan 20
3.2.2 Peralatan 20
3.3 PROSEDUR PENELITIAN 21
3.3.1 Pembuatan Tepung Biji Durian 21
3.3.2 Tahap Persiapan Bahan Fermentasi 21
3.3.3 Tahap Fermentasi 22
3.3.4 Tahap Destilasi 22
3.3.5 Prosedur Analisa 22
3.3.5.1 Penentuan Volume Bioetanol 22
3.3.5.2 Penentuan Densitas Bioetanol 22
3.3.5.3 Menghitung sg dan API Grafity 23
3.3.5.4 Menghitung Nilai Kalor 23
3.3.5.5 Analisis Kadar Bioetanol dengan Metode Berat Jenis 23
3.4.3 Flowchart Proses Fermentasi 27
3.4.4 Flowchart Proses Destilasi 28
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 29
4.1 PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU FERMENTASI
TERHADAP VOLUME BIOETANOL 29
4.2 PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU FERMENTASI
TERHADAP DENSITAS BIOETANOL 30
4.3 PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU FERMENTASI
TERHADAP KADAR BIOETANOL 31
4.4 PENGARUH MASSA RAGI DAN WAKTU FERMENTASI
TERHADAP NILAI KALOR BIOETANOL 32
4.5 PERBANDINGAN STANDAR BAKU MUTU BIOETANOL 33
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 35
5.1 KESIMPULAN 35
5.2 SARAN 35
DAFTAR PUSTAKA 36
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Tepung Biji Durian 25
Gambar 3.2 Flowchart Persiapan Bahan Fermentasi 26
Gambar 3.3 Flowchart Proses Fermentasi 27
Gambar 3.3 Flowchart Proses Destilasi 28
Gambar 4.1 Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi terhadap
Volume Bioetanol 29
Gambar 4.2 Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi terhadap
Densitas Bioetanol 30
Gambar 4.3 Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi terhadap
Kadar Bioetanol 31
Gambar 4.4 Pengaruh Massa Ragi dan Waktu Fermentasi terhadap
Nilai Kalor Bioetanol 32
Gambar L.1 Biji Durian 44
Gambar L.2 Biji Durian Yang Telah Dikeringkan 44
Gambar L.3 Tepung Biji Durian 44
Gambar L.4 Rangkaian Peralatan Proses Fermentasi 45
Gambar L.5 Timbangan 45
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Sifat-Sifat Fisika Etanol 6
Tabel 2.2 Komposisi Biji Durian 12
Tabel 2.3 Data Kebutuhan Import Bioetanol di Indonesia 18
Tabel 4.1 Syarat Mutu Bioetanol 33
Tabel L.1 Data Percobaan Densitas Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M 38 Tabel L.2 Data Percobaan Kadar Bioetanol dengan Konsentrasi HCl 1 M 39 Tabel L.3 Data Percobaan sg dan API Grafity Bioetanol dengan Konsentrasi
HCl 1 M 40
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Data Percobaan 38
Lampiran 2 Contoh Perhitungan 42
DAFTAR SINGKATAN
SG Spesific Grafity
M Molaritas
NK Nilai Kalor
![Tabel 3.1 Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol [16]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/1027995.632603/15.595.114.528.112.703/tabel-konversi-berat-jenis-kadar-etanol.webp)
