PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU FERMENTASI PADA PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI CEMPEDAK (Artocarpus Champeden, Spreng) SKRIPSI

(1)

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU

FERMENTASI PADA PEMBUATAN BIOETANOL

DARI BIJI CEMPEDAK

(Artocarpus Champeden, Spreng)

SKRIPSI

OLEH:

AYU WANDIRA PUTRI

130425003

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU

FERMENTASI PADA PEMBUATAN BIOETANOL

DARI BIJI CEMPEDAK

(Artocarpus Champeden, Spreng)

SKRIPSI

OLEH:

AYU WANDIRA PUTRI

130425003

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

DESEMBER 2015

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU FERMENTASI PADA PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI CEMPEDAK

(Artocarpus Champeden, Spreng)

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, Desember 2015

Ayu Wandira Putri NIM 130425003

(4)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Waktu Fermentasi Pada Pembuatan Bioetanol Dari Biji Cempedak”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

1. Penelitian ini memberikan informasi mengenai bagaimana proses produksi bioetanol menggunakan metode fermentasi dengan bahan baku biji cempedak.

2. Penelitian ini memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang pengolahan limbah padat organik berupa Biji Cempedak.

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

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar–besarnya kepada:

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

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

3. Dra. Rosmery Tobing selaku Kepala Laboratorium Kimia Fisika Politeknik Teknologi Kimia Industri.

4.

Elvri Melliaty Sitinjak, ST, MT selaku Kepala Laboratorium Kimia Fisika Politeknik Teknologi Kimia Industri.

5. Dr. Ir. Iriany, M.Si selaku dosen penguji. 6. Farida Hanum, ST, MT selaku dosen penguji.

(5)

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, 15 Desember 2015

Penulis Ayu Wandira Putri

(6)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:

1. Orang tua penulis, H.Muhammad Amin Lubis, Amd dan Ibunda Hj. Maimunah yang memberikan dukungan moril maupun materil.

2. Saudara penulis, adek tercinta selalu memberi semangat.

3. Staff pengajar dan seluruh jajaran keluarga besar Departemen Teknik Kimia FT USU.

4. Rekan Penelitian, Sri Ulina Surbakti.

5. Teman sejawat, adik dan abang/kakak senior Teknik Kimia Ekstensi , terutama stambuk 2013 yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

6. Teman terdekat penulis, Gunawan Syahputra, ST yang memberikan dukungan moril dan waktu.

(7)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Ayu Wandira Putri NIM: 130425003

Tempat/ Tanggal Lahir: Deli Serdang/ 20 Maret 1993

Nama Orang Tua: H.Muhammad Amin Lubis, Amd dan Hj.Maimunnah

Alamat Orang Tua: Villa Rizky Ilhami Blok A7 No. 52

Bojong Nangka. Kec. Kelapa Dua Tangerang

Asal Sekolah:

 SD Negri Saptamarga III, Semarang 1997-2004

 SMP Pramita, Tangerang 2004-2007

 Sekolah Menengah Teknologi Industri, Padang 2007-2010

 Politeknik Teknologi Kimia Industri, Medan 2010-2013 Pengalaman Organisasi/ Kerja

 Kerja Praktek di PT. Indah Kiat, Tangerang 2009

 Kunjungan Pabrik PT. Toba Pulp Lestari Porsea, 2011

 Pendidikan dan Pelatihan Achievement Motivasion Traning(AMT), Kementrian Perindustrian, 2010

Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/ Pertemuan Ilmiah: 1. Jurnal Kimia Industri 2013, Pendidikan Teknologi Kimia Industri 2. Jurnal Teknik Kimia USU 2015

(8)

ABSTRAK

Kebutuhan bahan bakar minyak (BBM) sebagai sumber energi setiap harinya semakin meningkat, sedangkan cadangan energi minyak bumi (fosil) semakin menipis, oleh karena itu, untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar maka perlu dikembangkan bahan bakar alternatif yang sifatnya dapat diberbaharui dan rumah lingkungan (renewable). Salah satunya adalah bioetanol merupakan etanol yang terbuat dari tanaman yang mengandung pati, gula dan tanaman berselulosa lainnya. Penelitian ini bertujuan untuk membuat bioetanol dari biji cempedak dengan variasi konsentrasi ragi dan lama fermentasi. Proses utamanya adalah hidrolisis fermentasi menggunakan ragi Saccharomyces Cereviciae; dan pemurnian dengan destilasi. Variabel yang digunakan adalah perubahan konsentrasi ragi 3, 6, 9%; dan lama fermentasi 2, 3, 4 hari. Dari analisis yang dilakukan terhadap hasil penelitian didapat perolehan bioetanol per jumlah bahan baku awal yang terbaik adalah 12,5 ml/kg dengan densitas sebesar 0,962 gr/ml dan nilai kalor sebasar 181,925 kkal/kg, yaitu pada variasi konsentrasi ragi 9% dan lama fermentasi 3 hari.

(9)

ABSTRACT

Needs Fuel (BBM) as a source of energy every day is increasing, while the energy reserves of petroleum (fossil) dwindling, therefore, to meet the needs of the fuel it is necessary to develop alternative fuels that are renewable and home environment (renewable ). Etonal Bioethanol is made from plants containing starch, sugar and other plant cellulose. Where in this study using jackfruit seeds that contain high enough carbohydrates as raw materials. This research aims to make bioethanol from cempedak seeds with various concentrations of yeast and fermentation time. The main process is hydrolysis; fermentation using yeast Saccharomyces Cereviciae; and purification by distillation and condensation. Variables used are changes in the concentration of yeast 3,6,9%; and 2,3,4-day fermentation period. From the analysis of the research results obtained bioethanol yield per amount of raw materials is the best starting 12,5ml / kg with a density of 0.962 g / ml and the calorific value sebasar 181.925 kcal / kg, which is the variation of the concentration of 9% and long yeast fermentation 3 day.

(10)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI... ii

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI ... iii

PENGESAHAN ... iv

PRAKATA... v

DEDIKASI... vii

RIWAYAT HIDUP viii

ABSTRAK ... ix

ABSTRACT ... x

DAFTAR ISI ... xi

DAFTAR GAMBAR ... xii

DAFTAR TABEL xiii

1.1 Latar Belakang --- 1 1.2 Perumusan Masalah --- 6 1.3 Tujuan Penelitian --- 7 1.4 Manfaat Penelitian --- 7 1.5 Ruang Lingkup Penelitian

(11)

--- 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

--- 9

2.1 Mengenalkan Cempedak Dan Biji Cempedak Secara Umum--- 9

2.1.1 Klasifikasi Tanaman Cempedak--- 9

2.1.2 Biji Cempedak--- 11

2.2 Bioetanol--- 12

2.3 Ragi--- 15

2.4 Proses Pembuatan Bioetanol--- 21

2.4.1 Tahap Persiapan Bahan Baku--- 21

2.4.2 Tahap Fermentasi--- 23

2.4.2.1 Pengendalian Kondisi Fermentasi--- 25

2.4.3 Tahap Pemurnian--- 27

2.4.4 Parameter Pengujian--- 29

BAB III METODOLOGI PENELITIAN--- 32

3.1 Lokasi Penelitian --- 32

3.2 Bahan Dan Peralatan--- 32

3.2.1 Bahan--- 32

3.2.2 Peralatan--- 32

3.2.3 Peralatan Analisa--- 33

3.3 Prosedur Penelitian--- 33

3.3.1 Pembuatan Tepung Biji Cempedak--- 33

3.3.2 Tahap Persiapan Bahan Fermentasi --- 33

3.3.3 Tahap Fermentasi --- 34

3.3.4 Tahap Destilasi --- 34

3.3.5 Prosedur Analisa --- 34

3.3.5.1 Penentuan Jumlah Bioetanol (ml) --- 34

3.3.5.2 Penentuan Densitas Bioetanol (gr/ml) --- 35

3.3.5.3 Menghitung Spesific Grafity (sg) dan API Grafity (G)--- 35

(12)

3.3.5. 5 Pengujian Indeks Bias --- 36

3.3.5. 6 Uji kualitatif--- 36

3.3.5.6 Analisis Kadar Bioetanol Dengan Metode Berat Jenis--- 37

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN--- 43

4.1 Uji Kualitaif--- 43

4.2 Pengaruh Jumlah Ragi Dan Waktu Fermentasi Terhadap Indeks Bias Bioetanol-- 40

4.3 Hasil Bioetanol Murni--- 46

4.4 Pengaruh Konsentrasi Ragi Fermentasi Terhadap Perolehan Volume Bioetanol ---48

4.5 Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Perolehan Volume Bioetanol--- 38

4.6 Pengaruh Konsentrasi Ragi Dan Waktu Fermentasi Terhadap Densitas Bioetanol- 50 4.7 Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Spesifik Grafity--- 51

4.8 Analisa Ekonomi--- ---- 51

4.7 Perbandingan Standar Baku Mutu Bioetanol --- 52

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN --- 54

5.1 Kesimpulan --- 54

5.2 Saran --- 54

DAFTAR PUSTAKA--- 56

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Batang, Daun, Daun Buah Cempedak--- 9

Gambar 2.2 Buah Cempedak --- 10

Gambar 2.3 Kurva Pertumbuhan Mikroba--- 19

Gambar 2.4 Diagram Alir Pembuatan Bioetanol Secara Sederhana Dari Bahan Baku Gula, Pati, Lignoselulosa--- 22

Gambar 4.1 Uji Kualitatif--- 43

A. Uji Identifikasi Kualitatif dengan K2Cr2O7 dan H2SO4--- 43

B. Uji Identifikasi Kualitatif dengan KMnO4--- 44

Gambar 4.2 Pengaruh Jumlah Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Indeks Bias Bioetanol--- 45

Gambar 4.3 Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Volume Bioetanol Murni--- 46

(13)

Gambar 4.4 Pengaruh Konsentrasi Ragi Fermentasi(% berat) Terhadap Perolehan

Volume Bioetanol--- 47

Gambar 4.5 Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Perolehan Volume Bioetanol- 48 Gambar 4.6 Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Densitas Bioetanol--- 37

Gambar 4.7 Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Spesific Grafity--- 51

Gambar LB.1 Biji Cempedak --- LB-1 Gambar LB.2 Pengecilan Ukuran Menggunakan Pisau & Lumpang Kayu --- LB-1 Gambar LB.3 pengeringan Biji Cempedak Dengan Matahari 2 Hari--- LB-2 Gambar LB.4 Pengayakan Serbuk Biji Cempedak Menggunakan Ayakan--- LB-2 Gambar LB.5 Proses Pencampuran Dengan Aquadest--- LB-3 Gambar LB.6 Proses Hidrolisis Dengan Asam Dan Pengukusan--- LB-3 Gambar LB.7 Proses Fermentasi Selama 2,3,4 Hari--- LB-4 Gambar LB.8 Proses Destilasi Untuk Mendapatkan Destilat--- LB-4 Gambar LB.9 Hasil Bioetanol Dari Biji Cempedak--- LB-5

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1. Penelitian-Penelitian Sebelumnya terkait Pembuatan Bioetanol………..4

Tabel 2.1. Sifat Fisika Dari Bioetanol---11

Tabel 2.2. Standart Mutu Etanol---11

Tabel 2.3. Gizi Biji Buah Cempedak Dengan Gandum Per 100 gram---19

Tabel 3.1. Konversi Berat Jenis-Kadar Etanol---36

Tabel 4.1. Standart Etanol Nabati---42

Tabel 4.2 Standart Etanol Bahan Bakar---43 Tabel LA.1 Data Percobaan Volume Larutan Bioetanol---LA.1 Tabel LA.2 Data Percobaan Indeks Bias Larutan Bioetanol---LA.1

(14)

Tabel LA.3 Data Percobaan Dengan Indeks Bias Larutan Bioetanol---LA.1 Tabel LA.4 Data Percobaan Densitas Larutan Bioetanol---LA.2 Tabel LA.5 Data Percobaan Kadar Bioetanol Dengan Densitas Larutan Bioetanol---LA.2 Tabel LA.6 Data Percobaan Spesifik Gravity---LA.2 Tabel LA.7 Data Percobaan API Gravity (G)---LA.4 Tabel LA.8 Data Percobaan Nilai Kalor Bioetanol---LA.4