Pembuatan Bioetanol dari Limbah Kulit Durian.

(1)

(2)

:

1001

(3)

(4)

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan

karunia beserta rahmat-Nya kepada kita semua, sehingga kami diberikan kekuatan dan

kelancaran dalam menyelesaikan laporan penelitian kami yang berjudul “Fermentasi Kulit

Durian Menjadi Bioetanol Dengan Menggunakan Zymomonas Mobilis ”.

Adapun penyusunan penelitian ini merupakan salah satu syarat yang harus

ditempuh dalam kurikulum program studi S-1 Teknik Kimia dan untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknik Kimia di Fakultas Teknologi Industri UPN “Veteran” Jawa Timur,

Surabaya.

Laporan penelitian yang kami dapatkan tersusun atas kerjasama dan berkat bantuan

dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih

kepada:

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri UPN “Veteran”

Jawa Timur.

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia UPN “Veteran”

Jawa Timur.

3. Ibu Ir. Nana Dyah Siswati, M.Kes selaku Dosen Pembimbing Penelitian.

4. Bapak Ir. Bambang Wahyudi, MS selaku Dosen Penguji Penelitian.

5. Ibu Ir. Nur Hapsari, MT selaku Dosen Penguji Penelitian.

6. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moril dan material dalam

pelaksanaan dan penyusunan laporan penelitian.

7. Seluruh teman-teman yang telah memberikan dorongan semangat dalam

(5)

Akhir kata, kami menyampaikan maaf atas kesalahan yang terdapat dalam laporan

penelitian ini, semoga dapat memenuhi syarat akademis dan bermanfaat bagi kita semua.

Kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan penyusun berikutnya, penyusun

mengucapkan terima kasih.

Surabaya, Oktober 2013

(6)

Proposal Penelitian

“ Pembuatan Bioetanol dari Limbah Kulit Durian “

DAFTAR ISI

2.8 Karakteristik Bioetanol ... 17

2.9 Landasan Teori ... 18

(7)

Proposal Penelitian

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Bahan Baku Yang Digunakan ... 21

3.2 Peralatan Yang Digunakan ... 22

3.3 Gambar Rangkaian Alat ... 23

3.4 Variable Yang Digunakan ... 25

3.5 Prosedur Penelitian ... 27

3.6 Prosedur Analisa ... 39

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 4.1 Hasil ... 40

4.1.1 Analisa Bahan Baku ... 41

4.1.2 Analisa Kadar Bahan Baku Setelah Proses Delignifikasi ... 41

4.1.3 Analisa Kadar Glukosa Setelah ProseS Hidrolisis ... 42

4.1.4 Pengukuran Kurva Pertumbuhan Bakteri Zymomonas Mobils ... 43

4.1.5 Analisa Kadar Etanol Pada Proses Fermentasi ... 44

4.1.6 Analisa Kadar Glukosa Sisa Setelah Proses Fermentasi ... 45

4.2 Pembahasan ... 46

4.2.1 Kurva Pertumbuhan Bakteri Zymomonas Mobilis ... 46

4.2.2 Hasil Proses Fermentasi ... 47

4.2.3 Konversi Glukosa Menjadi Etanol ... 48

(8)

Proposal Penelitian

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1 Rumus bangun selulosa ... 6

Gambar 2 Rangkaian alat delignifikasi ... 19

Gambar 3 Rangkaian alat hidrolisis ... 19

Gambar 4 Rangkaian alat fermentasi ... 20

Gambar 5 Rangkaian alat destilasi ... 20

Gambar 6 Diagram alir persiapan bahan baku ... 23

Gambar 7 Diagram alir proses ekstraksi pektin ... 24

Gambar 8 Diagram alir proses delignifikasi ... 25

Gambar 9 Diagram alir proses hidrolisis ... 26

Gambar 10 Diagram alir pembuatan media nutrient agar ... 27

Gambar 11 Diagram alir pembuatan media cair untuk pembiakkan kultur ... 29

Gambar 12 Diagram alir pengukuran kurva pertumbuhan bakteri ... 31

Gambar 13 Diagram alir pembuatan starter ... 32

Gambar 14 Diagram alir proses fermentasi ... 34

Gambar 15 Kurva hubungan antara etanol hasil fermentasi terhadap waktu ... 42

(9)

Proposal Penelitian

DAFTAR TABEL

Tabel 1 Data komposisi buah durian ... 4

Tabel 2 Kandungan dari kulit durian per 100 gram ... 5

Tabel 3 Hasil analisa limbah kulit durian ... 37

Tabel 4 Hasil analisa kadar selulosa dan lignin setelah proses delignifikasi ... 37

Tabel 5 Hasil analisa kadar glukosa setelah proses hidrolisis ... 38

Tabel 6 Hasil pengukuran kurva pertumbuhan bakteri ... 39

Tabel 7 Analisa kadar etanol setelah proses fermentasi ... 40

(10)

INTISARI

Krisis energi di Indonesia akhir – akhir ini disebabkan oleh semakin

meningkatnya kebutuhan manusia akan penggunaan bahan bakar minyak,

sedangkan persediaan minyak atau gas bumi sangat terbatas dan tidak dapat

diperbaharui. Terbatasnya persediaan minyak mengakibatkan kenaikan harga

BBM. di tambah lagi kecenderungan kenaikan harga BBM yang selalu diiringi

dengan meningkatnya harga bahan pokok lainnya. Untuk mengatasi hal tersebut,

diperlukan sumber daya alternatif lain.

Pendekatan yang memungkinkan dengan melakukan penelitian untuk

mendapatkan bahan bakar yang murah dan dapat diperbaharui, yaitu pembuatan

bioetanol dengan memanfaatkan bahan baku limbah kulit durian.

Limbah kulit durian merupakan sumber bahan organik berkadar selulosa

dan tersedia melimpah di Indonesia, sehingga limbah kulit durian dapat

dimanfaatkan menjadi bioetanol. Sebagai energi alternatif pengganti Bahan Bakar

Minyak (BBM), bioetanol memiliki kelebihan dibanding dengan BBM,

diantaranya memiliki kandungan oksigen yang lebih tinggi (35%) sehingga

terbakar lebih sempurna, bernilai oktan lebih tinggi (118) dan lebih ramah

lingkungan karena mengandung emisi gas CO lebih rendah19–25%.

Penelitian ini bertujuan mendapatkan volume starter Zymomonas mobilis

dan waktu fermentasi yang terbaik pada proses pembuatan bioeanol dari limbah

kuli durian. Limbah kulit durian mengalami proses pretreatment terlebih dahulu

untuk menghilangkan kandungan lignin kemudian dilanjutkan dengan proses

hidrolisis untuk mengubah selulosa menjadi glukosa.

Filtrat hasil proses hidrolisis yang mengandung glukosa sebanyak 500 ml

dilanjutkan dengan proses fermentasi dengan volume starter Zymomonas mobilis

10% , 11% , dan 12% ( v/v ) dengan lama fermentasi 5 hari, 6 hari, 7 hari, 8 hari,

dan 9 hari. Kemudian filtrat hasil fermentasi yang mengandung etanol disaring,

(11)

Kadar etanol terbaik yang dihasilkan dari limbah kulit durian pada volume

starter 11% dengan lama fermenasi 8 hari yaitu sebesar 10,04%. Kemudian hasil

(12)

Laporan Hasil Penelitian

“ Fermentasi Kulit Durian Menjadi Bioetanol Menggunakan Zymomonas Mobilis “

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. LATAR BELAKANG

Dunia industri dimasa sekarang sedang terfokus pada pencarian energi

alternetif bahan bakar dari biomassa sebagai sumber energi terbarukan.

Kebutuhan energi dunia semakin meningkat sementara persediaan energi dari

bahan bakar fosil yang selama ini diandalkan jumlahnya terbatas. Oleh karena itu,

diperlukan sumber energi alternatif yang mampu mengatasi krisis energi tersebut.

Energi terbarukan terus dikaji baik dari segi bahan baku maupun teknologi

pembuatannya. Sudah banyak dilakukan penelitian tentang bahan baku yang

berpotensi sebagai sumber energi alternatif. Salah satu sumber energi alternatif

yang sedang dikembangkan adalah bioetanol. Bioetanol dapat diproduksi dengan

cara fermentasi glukosa menggunakan bantuan bakteri sebagai mikroorganisme

pengubah glukosa menjadi alkohol.

Berdasarkan penelitian, kulit durian mengandung bahan yang tersusun

dari selulosa yang tinggi (50% - 60 %) dan lignin (5%) serta pati yang rendah

(5%) (Ade Fadli,2010). Bahan-bahan ini merupakan bahan yang mudah terbakar.

Hal ini menjadi sebuah indikasi bahwa kulit durian dapat diolah menjadi bahan

bakar alternatif. Kandungan selulosa pada kulit durian yang cukup tinggi

menjadikan pertimbangan yang banyak untuk menjadikan kulit durian sebagai

bioetanol. Untuk mendapatkan alkohol, selulosa pada kulit durian tersebut perlu

dihidrolisa terlebih dahulu sehingga didapat glukosa. Kemudian glukosa hasil

(13)

Fermentasi alcohol skala komersial sebagian besar dilakukan oleh

mikroorganisme, salahsatunya Saccaromyces Cerevisiae. Namun Saccaromyces

Cerevisiae ternyata memiliki banyak kekurangan diantaranya adalah tidak tahan

dengan konsentrasi tinggi dari alcohol yang dihasilkan. Zymomonas mobilis

memiliki beberapa kelebihan dibandingkan Saccaromyces Cerevisiae, diantaranya

lebih toleran terhadap suhu, pH rendah serta tahan terhadap alcohol konsentrasi

tinggi. (Zhang at al, 2010)

Buah durian banyak diproduksi di Indonesia dan tersebar di beberapa

kabupaten/kota. Pada tahun 2010, total produksi buah durian sebanyak 492.139

ton dan pada tahun 2011 total produksi durian mencapai 883.969 ton (Badan

Pusat Statistik Indonesia,2011). Jumlah ini diperkirakan terus bertambah

mengingat permintaan pasar sampai dua puluh tahun kedepan masih menjanjikan.

Dengan jumlah produksi durian yang besar, maka akan didapat kulit durian yang

banyak pula. Pemanfaatan kulit durian masih jarang dilakukan sehingga penelitian

untuk mengubah kulit durian menjadi sumber energi alternatif memberikan nilai

tambah yang cukup besar.

Melihat dan mempertimbangkan kelebihan dari kulit durian yang telah

dikemukakan diatas, maka dari itu dilakukan penelitian tentang Fermentasi Kulit

Durian Menjadi Bioetanol Dengan Menggunakan Zymomonas Mobilis yang

(14)

1.2. TUJ UAN PENELITIAN :

Tujuan dari penelitian ini adalah mendapatkan volume starter Zymomonas

mobilis dan waktu fermentasi yang terbaik pada proses pembuatan bioetanol dari

kulit durian sehingga diperoleh hasil yang optimal.

1.3. MANFAAT PENELITIAN :

Manfaat yang diharapkan dari penelitian ini antara lain :

1. Mengurangi banyaknya limbah kulit durian.

2. Memberikan informasi bahwa kulit durian dapat digunakan sebagai bahan baku

(15)

“Fermentasi Kulit Durian Menjadi Bioetanol Menggunakan Zymomonas Mobilis “

BAB II

TINJ AUAN PUSTAKA

2.1. Kulit Durian

Durian merupakan salah satu jenis buah yang memiliki banyak manfaat

yaitu sebagai olahan bahan makanan dan juga sebagai buah segar, terdapat juga

manfaat dari bagian lainnya yaitu tanamannya dapat digunakan untuk mencegah

erosi pada lahan atau tanah yang miring, batangnya dapat dipergunakan untuk

bahan bangunan atau perkakas rumah tangga, sedangkan bijinya memiliki

kandungan pati yang cukup tinggi dan dapat dimanfaatkan untuk alternatif

pengganti makanan dan untuk kulitnya digunakan dalam pembuatan abu gosok

dengan cara dijemur lalu dibakar sampai hancur. Musim berbunga durian jatuh

pada musim kemarau yaitu bulan juni sampai september dan sehingga pada bulan

oktober sampai februari buah durian sudah dapat dipanen. Berikut merupakan data

produksi buah durian dari beberapa negara per tahunnya.

Tabel 1. Data produksi buah durian per tahun dari beberapa negara

Negara Jumlah Produksi per Tahun

Filipina 16.700 ton ( 2.030 ha )

Malaysia 262.000 ton ( 42.000 ha )

Thailand 444.500 ton ( 84.700 ha )

(16)

Pada tabel 1 dapat terlihat bahwa Indonesia merupakan negara dengan

jumlah produksi buah durian yang cukup banyak dan sangat disayangkan apabila

kulit durian yang sering dianggap sebagai limbah ataupun sampah yang tidak

berguna tidak dimanfaatkan untuk sesuatu yang lebih besar manfaatnya dan

bernilai lebih ekonomis yaitu pembuatan bioetanol.

Berdasarkan penelitian, diketahui bahwa kandungan kulit durian

mengandung selulose yang tinggi, sehingga kulit durian dapat dijadikan bioetanol.

Kandungan unsur pada kulit durian dalam 100 gram secara lengkap disajikan pada

tabel 2:

Tabel 2: Kandungan dari kulit durian per 100 gram

Pada tabel 2 telah terlihat bahwa kandungan selulosa dalam kulit durian

cukup tinggi yaitu berkisar 50% - 60% dan merupakan angka yang potensial

untuk pengolahan selulosa menjadi etanol. Selulosa dihidrolisis untuk

menghasilkan glukosa dalam kadar yang tinggi melalui pemanasan kemudian ukur

kadar glukosanya. Dan glukosa inilah yang difermentasi untuk menghasilkan

etanol.

Unsur Persentase

Selulosa 50% - 60%

Lignin 5%

Pati 5%

(17)

2.2. Selulosa

Selulosa (C6H10O5)n adalah polimer berantai panjang polisakarida karbohidrat, dari beta-glukosa. Selulosa berfungsi sebagai bahan struktur dalam

jaringan tumbuhan dalam bentuk campuran polimer homolog dan biasanya

disertai polosakarida lain dan lignin dalam jumlah yang beragam. Molekul

selulosa memanjang dan kaku, meskipun dalam larutan. Gugus hidroksil yang

menonjol dari rantai dapat membentuk ikatan hidrogen dengan mudah,

mengakibatkan kekristalan dalam batas tertentu. Derajat kekristalan yang tinggi

menyebabkan modulus kekenyalan sangat meningkat dan daya regang serat

selulosa menjadi lebih besar dan mengakibatkan makanan yang mengangung

selulosa lebih liat. Selulosa yang merupakan polisakarida terbanyak di bumi dapat

diubah menjadi glukosa dengan cara hidrolisis asam (Groggins,1958). Adapun

rumus bangun selulosa dapat dilihat pada Gambar 4.

(18)

2.3. Liginin

Lignin terbentuk dari gugus aromatik yang saling dihubungkan dengan

rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon. Lignin merupakan komponen kimia

kayu yang sangat tidak diharapkan kehadirannya dalam produk pulp karena dapat

menurunkan ketahanan fisik pulp dan menyebabkan warna pulp gelap sehingga

meningkatkan konsumsi bahan kimia dalam proses pemutihan (Casey 1980). Dari

segi morfologi, lignin merupakan senyawa amorf yang terdapat dalam lamella

tengah majemuk maupun dalam dinding sekunder. Selama perkembangan sel,

lignin dikategorikan sebagai komponen terakhir dalam dinding sel yang dapat

menembus di antara fibril-fibril sehingga dapat memperkuat dinding sel

(Oktaveni, D. 2009).

Lignin terdapat di antara sel-sel dan dalam dinding sel serta berfungsi

sebagai perekat untuk mengikat sel-sel agar tetap bersama. Keberadaan lignin

dalam dinding sel sangat erat hubungannya dengan selulosa yang berfungsi untuk

memberikan ketegaran pada sel, berpengaruh dalam memperkecil perubahan

dimensi sehubungan dengan perubahan air kayu dan mengurangi degradasi

terhadap selulosa. Konsentrasi lignin tertinggi terdapat dalam lamella tengah dan

akan semakin mengecil pada lapisan dinding sekunder (Oktaveni, D. 2009)).

2.4. Delignifikasi

Proses pembuatan pulp (delignifikasi) secara komersial dapat

diklasifikasikan dalam proses mekanis, semi kimia (kombinasi kimia dan

mekanis) dan kimia. Produk yang dihasilkan mempunyai karakteristik yang

berbeda. Pemilihan jenis proses pembuatan pulp tergantung kepada spesies kayu

yang tersedia dan penggunaan akhir dari pulp yang diproduksi. Proses kimia

(19)

Macam – macam proses pembuatan pulp secara kimia :

a. Proses Sulfat ( kraft )

Merupakan proses pemasakan dengan metode proses basa.

Larutan perebusan yang digunakan adalah 5,86% NaOH, 17,1 % Na2 S

dan 14,3% Na2 CO3 . Proses ini disebut juga dengan proses Kraft. Hasil

pulp relatif baik daya tariknya, tetapi warna kurang baik sehingga sulit

untuk diputihkan.

PULP yang dihasilkan berwarna keruh, tetapi mudah dipucatkan.

Kerugian yang timbul adalah larutan pemasak menggunakan bahan dasar

kation Calsium, yang akan mempersulit dalam mengambilnya. Calsium

akan menyebabkan kerak pada alat – alat pemasak

c. Proses Soda

Merupakan proses pemasakan dengan metode proses basa.

Larutan perebus yang digunakan adalah NaOH. Proses ini sangat cocok

digunakan untuk bahan baku non – kayu. Pada proses Soda proses

lebih menguntungkan dari segi teknis dan ekonomis dibandingkan

dengan menggunakan proses lain, karena tidak membuat limbah yang

(20)

d. Proses Nitrat

Penggunaan asam nitrat sebagai larutan pemasak telah

mendapatkan perhatian dalam beberapa tahun dan terus dikembangkan.

Pada proses ini bahan baku direbus dengan HNO3 dalam pemanas air. Bahan yang sudah diolah direbus lagi dengan NaOH 2 % berat selama 45

menit untuk melarutkan lignin yang rusak. Proses yang pernah

dilakukan digunakan HNO3 0,52 % - 0,54 % berat selama 0,5 – 3,5 jam dan larutan soda api 2 % berat dengan waktu perebusan 45 menit, suhu

98ºC.

e. Proses Organosolv

Proses organosolv adalah proses pemisahan serat dengan

menggunakan bahan kimia organik seperti misalnya metanol, etanol,

aseton, asam asetat, dan lain-lain. Proses ini telah terbukti memberikan

dampak yang baik bagi lingkungan dan sangat efisien dalam

pemanfaatan sumber daya hutan. (Susilowati, 2012)

Dengan menggunakan proses organosolv diharapkan permasalahan

lingkungan yang dihadapi oleh industri pulp dan kertas akan dapat diatasi. Hal ini

karena proses organosolv memberikan beberapa keuntungan, antara lain yaitu

rendemen pulp yang dihasilkan tinggi, daur ulang lindi hitam dapat dilakukan

dengan mudah, tidak menggunakan unsur sulfur sehingga lebih aman terhadap

lingkungan, karena menghasilkan limbah yang bersifat ramah lingkungan.

Proses organosolv pada pulping dengan bahan kimia etanol mempunyai

banyak keuntungan antara lain: daur ulang lindi hitam mudah dilakukan, tidak

menggunakan unsur sulfur sehingga lebih ramah terhadap lingkungan. Proses

pembuatan Pulp dimulai dari proses ektraksi pektin dengan menggunakan asam

asetat dan waktu pengadukan 75 menit, untuk memisahkan pektin. Kemudian

(21)

Menurut penelitian Susilowati, 2012, hasil terbaik untuk delignifikasi

dengan menggunakan pelarut etanol yaitu, pada waktu pemasakan selama 120

menit dan konsentrasi 40%, dengan yield sebesar 63.2% dengan komposisi lignin

sebelum proses delignifikasi sebanyak 196.5955 mg/l dan setelah proses

delignifikasi sebanyak 2.0995 mg/l, sehingga penurunan ligninnya sebesar 98.9%.

2.5. Hidr olisis

Hidrolisis adalah reaksi kimia antara air dengan suatu zat lain yang

menghasilkan suatu zat baru atau lebih dan juga dekomposisi suatu larutan dengan

menggunakan air. Proses ini melibatkan pengionan molekul air ataupun peruraian

senyawa yang lain. Hidrolisis diterapkan pada reaksi kimia yang berupa organik

atau anorganik dimana air mempengaruhi dekomposisi ganda dengan campuran

yang lain, hidrogen akan membentuk satu komponen dan hidroksil ke komponen

yang lain, reaksi hidrolisis selulose berlangsung menurut persamaan reaksi

sebagai berikut:

(C6H10O5)n + n H20 n ( C6H1206 ) Selulose air glukosa

Karena reaksi antara selulose dengan air berlangsung sangat lambat, maka

untuk memperbesar kecepatan reaksinya diperlukan penambahan katalisator.

Penambahan katalisator ini berfungsi untuk memperbesar keaktifan air, sehingga

reaksi hidrolisis tersebut berjalan lebih cepat. Katalisator yang sering digunakan

(22)

Menurut Groggins (1958), jenis hidrolisis ada lima macam yaitu sebagai

berikut :

1. Hidrolisis murni

Pada proses ini hanya melibatkan air saja. Proses ini tidak dapat

menghidrolisis secara efektif karena reaksi berjalan lambat. Hidrolisis

murni ini biasanya hanya untuk senyawa yang sangat reaktif dan reaksinya

dapat dipercepat dengan memakai uap air.

2. Hidrolisis dengan larutan asam

Menggunakan larutan asam sebagai katalis. Larutan asam yang

digunakan dapat encer atau pekat, seperti H2SO4 atau HCl.

3. Hidrolisis larutan basa

Menggunakan larutan basa encer maupun pekat sebagai katalis.

Basa yang digunakan pada umumnya adalah NaOH atau KOH. Selain

berfungsi sebagai katalis, larutan basa pada proses hidrolisis berfungsi

untuk mengikat asam sehingga kesetimbangan akan bergeser ke kanan.

4. Alkali fusion

Hidrolisis ini dilakukan tanpa menggunakan air pada suhu tinggi,

misalnya dengan menggunakan NaOH padat.

5. Hidrolisis dengan enzym

Hidrolisis ini dilakukan dengan mengunakan enzym sebagai

katalis. Enzym yang digunakan dihasilkan dari mikroba seperti enzym

(23)

Hidrolisis yang paling banyak digunakan untuk menghidrolisis selulosa

yaitu hidrolisis secara asam. Beberapa jenis asam yang sering digunakan dalam

hidrolisis ini yaitu asam sulfat ( H2SO4 ), asam perklorat, dan asam klorida (HCl). Hidrolisis asam dapat dikelompokkkan menjadi hidrolisis asam pekat dan

hidrolisis asam encer ( Taherzadeh, M. 2007 ).

Penggunaan asam pekat dalam proses hidrolisis selulosa dilakukan pada

temperatur yang lebih rendah dari penggunaan asam encer. Konsentrasi asam

yang digunakan yaitu 10% - 30% ( Zimbardi.et.al ).

Temperatur reaksi yang digunakan 100oC dan membutuhkan waktu 2 – 6

jam. Temperatur yang rendah akan meminimalisasi degradasi gula. Keuntungan

menggunakan asam pekat ini adalah konversi gula yang dihasilkan dapat

mencapai 90% ( Badger, 2002 ) kemudian glukosa difermentasi menggunakan

bakteri atau ragi untuk mengkonversi gula menjadi etanol.

Menurut penelitian Yatim, 2011, hidrolisis menggunakan katalis HCl

konsentrasi 20% (v/v) menghasilkan glukosa dengan kadar yang lebih tinggi

daripada menggunakan katalis H2SO4

2.6. Fer mentasi

Proses produksi etanol dikenal ada dua macam, yakni dengan sintesa

kimia dan fermentasi. Cara fermentasi lebih banyak digunakan dalam dunia

industri saat ini, dikarenakan kondisi operasi yang aman, yakni suhu yang

diperlukan adalah suhu ruang (ambient) dan tidak memerlukan tekanan operasi

yang tinggi, cukup takanan atmosferik (Puspita, E., 2010).

Fermentasi sendiri adalah penguraian senyawa organik menjadi senyawa

(24)

Faktor - faktor yang mempengaruhi dalam proses fermentasi antara lain

sebagai berikut :

1. Nutrien

Unsur-unsur dasar untuk suplai zat gizi mikroba adalah karbon,

nitrogen, hidrogen, oksigen, sulfur, fosfor, magnesium, zat besi dan

sejumlah kecil logam lainnya. Karbon dan sumber energi untuk hampir

semua bakteri yang berhubungan dengan bahan pangan, dapat diperoleh

dari jenis gula karbohidrat sederhana seperti glukosa. Tergantung dari

spesiesnya, kebutuhan nitrogen dapat diperoleh dari sumber-sumber

anorganik seperti (NH4)2SO4 atau NaNO3 atau sumber-sumber organik

seperti asam amino dan protein. Molekul-molekul kompleks dari zat-zat

organik seperti polisakarida, lemak dan protein harus dipecahkan terlebih

dahulu menjadi unit yang lebih sederhana sebelum zat tersebut dapat

masuk ke dalam sel dan dipergunakan. Pemecahan awal ini dapat terjadi

akibat ekskresi enzim ekstraseluler – suatu sifat yang sangat erat

hubungannya dengan pembusukan bahan pangan.

2. Suhu

Suhu adalah salah satu faktor lingkungan terpenting yang

mempengaruhi kehidupan dan pertumbuhan organisme. Beberapa

mikroorganisme dapat tumbuh pada kisaran suhu yang luas. Berkaitan

dengan suhu pertumbuhan dikenal suhu minimum, maksimum dan

optimum. Suhu minimum adalah suhu yang paling rendah dimana kegiatan

mikroba masih berlangsung. Suhu optimum adalah suhu yang paling baik

untuk kehidupan jasad. Sedangkan suhu maksimum adalah suhu tertinggi

yang masih dapat menumbuhkan mikroba tetapi pada tingkat kegiatan

(25)

3. pH

Setiap organisme mempunyai kisaran nilai pH dimana

pertumbuhan masih memungkinkan. Masing-masing mikroorganisme

biasanya mempunyai pH optimum.untuk menjaga agar pH dalm medium

konstan, maka perlu ditambahkan zat-zat buffer, misalnya KH2PO4 dan K2HPO4. Dalam campuran garam tersebut garam-garam dibasis akan mengadsorbsi ion-ion H, sedangkan garam-garam monoabsis akn

menyerap ion OH.

4. Jumlah Starter

Kuantitas starter yang ditambahkan dalam media bergantung pada

temperatur inkubasi, kurang lebih 5 – 10 % (v/v). Pada umumnya jumlah

starter yang ditambahkan tergantung pada keasaman starter, suhu dan lama

fermentasi yang diinginkan.

5. Lama Fermentasi

Lama fermentasi adalah waktu yang dibutuhkan oleh suatu

mikroorganisme untuk merombak bahan menjadi lebih sederhana. Media

bisa berupa karbohidrat atau protein. Lama fermentasi dipengaruhi oleh

konsentrasi gula, kultur yang digunakan dan suhu fermentasi

(Yudoamidjojo, M. 1992).

Fermentasi etanol skala komersial sebagian besar dilakukan oleh

mikroorganisme, salah satunya Saccaromyces cerevisiae yang menghasilkan

(26)

Saccaromyces cerevisiae, diantaranya lebih toleran terhadap suhu, pH rendah,

serta tahan terhadap etanol konsentrasi tinggi (Zhang, K. 2010).

Starter merupakan kumpulan mikroorganisme yang siap diinokulasikan ke

dalam medium fermentasi. Pada dasarnya pertumbuhan sel mikroba berlangsung

tanpa batas. Tetapi, karena pertumbuhan berlangsung dengan mengkonsumsi

nutrien sekaligus mengeluarkan (eksresi) produk-produk metabolisme yang

terbentuk, maka setelah waktu tertentu laju pertumbuhan akan menurun dan

akhirnya berhenti sama sekali. Pertumbuhan berhenti dapat disebabkan karena

beberapa nutrien esensial dalam medium atau karena terjadinya akumulasi

autotoksin dalam medium atau kombinasi keduanya (Hutkins, 2006).

Berdasarkan hasil penelitian terdahulu Mushlihah dkk. (2011) disebutkan

bahwa umur starter yang baik digunakan sebagai inokulum media fermentasi

adalah di sepanjang fase eksponensial, karena pada fase ini sel mikroorganisme

memilki kemampuan membelah yang maksimum. Umumnya umur kultur yang

digunakan diambil pada pertengahan fase eksponensial.

2.7. Bakteri Zymomonas Mobilis

Proses fermentasi menjadi bioetanol ini menggunakan bakteri Zymomonas

mobilis adalah bakteri yang berbentuk batang dan termasuk salah satu bakteri

gram negative, tidak dapat bergerak dan tidak membentuk spora

( Lee, et al, 1979 ).

Bakteri ini merupakan salah satu jenis bakteri yang paling banyak

digunakan dalam perusahaan yang bergerak dalam produksi bioetanol, hal ini

dikarenakan bakteri tersebut memiliki kemampuan melebihi ragi dalam beberapa

(27)

Menurut Gunasekaran, 1999 Zymomonas Mobilis memiliki beberapa

kelebihan dibandingkan dengan Sacharomyces Cerevisieae yaitu:

1. Dapat tumbuh secara anaerob fakultatif dan mempunyai toleransi suhu yang

tinggi.

2. Mempunyai kemampuan untuk mencapai konversi yang lebih tinggi sampai

dengan 16% v/v.

3. Tahan terhadap kadar etanol yang tinggi.

4. Suhu optimum proses fermentasi pada kisaran pH 4 - 7

5. Mampu menghasilkan yield etanol 92% dari nilai teoritisnya.

Karakteristik menarik Zymomonas mobilis adalah bahwa perusahaan

membran plasma mengandung hopanoid, senyawa pentasiklik mirip dengan

eukariotik sterol. Hal ini memungkinkan untuk memiliki toleransi yang luar biasa

untuk kondisi lingkungan yang mengandung etanol sekitar 14 – 15 %

(Gunasekaran et al., 1986).

Berdasarkan referensi dari hasil penelitian sebelumnya yaitu Mushlihah,

dkk. (2011) dapat diketahui bahwa setiap mikroorganisme memilki bentuk kurva

pertumbuhan yang spesifik. Hal tersebut juga terlihat pada kurva pertumbuhan

Zymomonas mobilis. Zymomonas mobilis memilki beberapa fase diantaranya fase

lag yaitu jam ke-0 sampai jam ke-3. Selanjutnya fase eksponensial pada jam ke-3

sampai jam ke-14. Fase eksponensial merupakan fase yang penting dalam

pertumbuhan Zymomonas mobilis. Setelah fase stasioner, dimana jumlah sel

(28)

2.8. Karakeristik Bioetanol

Etanol sebagai campuran bahan bakar fosil merupakan salah satu pilihan

alternatif yang banyak diaplikasikan di berbagai negara, termasuk Indonesia.

Indonesia sebagai negara agraris, memilki bahan-bahan biomassa yang potensial

untuk dikembangkan menjadi bioetanol (Puspita dkk., 2010). Berikut adalah

Spesifikasi Kandungan Bioetanol :

Tabel 3 : Spesifikasi kandungan bioetanol

Sumber : Rizani, 2000

Bioetanol memiliki kelebihan dari pada BBM yaitu kadar oksigen yang

lebih tinggi ( 35% ) sehingga terbakar lebih sempurna, bernilai oktan lebih tinggi

yaitu 118, dan yang terpenting lebih aman lingkungan karena mengandung emisi

gas CO2 sekiar 19 – 25 % (Indartono, Y., 2005) dan bioetanol ini dapat diproduksi oleh mikroorganisme secara terus menerus dengan bahan yang mengandung

karbohidrat, dimana dapat digolongkan sebagai bahan bergula ( tebu, molase, bit

gula ), bahan berpati ( jagung, ubi kayu dan kentang ), dan bahan berselulosa (

kayu dan limbah industri pertanian ).

Sifat Fisik Kuantitatif

Massa molekul relative 46.07 g/mol

(29)

2.9. Landasan Teori

Selulosa dari kulit durian dapat diubah menjadi bioetanol dengan proses

delignifikasi organosolv menggunakan asam sitrat sebagai pengekstrak pektin dan

etanol konsentrasi 40% selama 120 menit pada suhu 50OC sebagai penghilang lignin sehingga didapatkan selulosa dengan kadar tinggi. (Susilowati, 2012).

Selulosa & Lignin Delignifikasi Selulosa

Kemudian dilanjutkan dengan proses hidrolisis. Hidrolisis yang paling

sering digunakan untuk menghidrolisis selulosa adalah proses hidrolisis asam

dengan kadar tertentu. Beberapa asam yang umum digunakan untuk hidrolisis

asam antara lain adalah asam sulfat (H2SO4), asam perklorat, dan HCl. Hidrolisis asam dapat dikelompokkan menjadi hidrolisis asam pekat dan hidrolisis asam

encer (Taherzadeh, M., 2007).

Hidrolisis menggunakan katalis HCl konsentrasi 20% dapat menghasilkan

glukosa dengan kadar yang tinggi (Siswat, N. D., 2012). Reaksi hidrolisis seperti

dibawah ini :

(C6H10O5)n + n H20

HCl

n ( C6H1206 ) Selulosa air glukosa

Penggunaan asam pekat pada proses hidrolisis selulosa dilakukan pada

temperatur yang lebih rendah daripada asam encer. Konsentrasi asam yang

digunakan adalah 10 – 30% (Zimbardi et.al).

Temperatur reaksi adalah 100oC dan membutuhkan waktu reaksi antara 2– 6 jam. Temperatur yang lebih rendah meminimalisasi degradasi gula. Keuntungan

(30)

Bioetanol yang dihasilkan dari proses fermentasi biasanya mempunyai

kadar yang masih rendah. Untuk mempertinggi kadar bioetanol dalam produk

sering kali hasil fermentasi di distilasi dan kadar alkohol yang dihasilkan antara

29 – 50 %.

Dalam proses fermentasi ini, glukosa dari hasil fermentasi diubah menjadi

etanol dengan reaksi sebagai berikut :

Zymomonas mobilis

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2

Glukosa Etanol

Proses fermentasi merupakan salah satu cara yang banyak dilakukan untuk

mendapatkan bioetanol dalam dunia industri dengan memanfaatkan kemampuan

mikroorganisme. Adapun mikroorganisme yang digunakan untuk memproduksi

bioetanol dalam penelitian ini adalah bakteri Zymomonas mobilis,

Bakteri ini banyak digunakan di perusahaan bioetanol karena mempunyai

kemampuan yang dapat melampaui ragi dalam beberapa aspek. Zymomonas

Mobilis memiliki beberapa kelebihan dibandingkan dengan Sacharomyces

Cerevisieae yaitu: dapat tumbuh secara anaerob fakultatif dan mempunyai

toleransi suhu yang tinggi, mempunyai kemampuan untuk mencapai konversi

yang lebih tinggi, tahan terhadap kadar etanol yang tinggi dan pH yang rendah,

mampu menghasilkan yield etanol 92% dari nilai teoritisnya. (Gunasekaran,

1999).

Suhu optimum proses fermentasi dengan menggu-nakan Zymomomobilis

adalah pada kisaran pH 4-7. (Indartono Y, 2005)

Bioetanol hasil fermentasi dapat dimurnikan lagi dengan proses destilasi

(31)

2.10. Hipotesis

Adanya kandungan selulosa yang terdapat didalam limbah kulit durian

memungkinkan untuk dapat dijadikan bioetanol dengan cara delignifikasi sebagai

penghilang lignin kemudian menghidrolisis selulosa menjadi glukosa

menggunakan asam, yang kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi. Pada

proses fermentasi diduga konsentrasi starter dan waktu fermentasi sangat

(32)

BAB III

PELAKSANAAN PENELITIAN

Metode penelitian ini menggunakan rancangan eksperimen, bertempat di

laboratorium riset jurusan teknik kimia fakultas teknologi industri.

3.1. Bahan-Bahan yang Digunakan

1. Kulit durian

2. Aquadest

3. Asam Sitrat

4. Etanol

5. HCl

6. Zymomonas mobilis

7. KH2PO4 8. (NH4)2SO4 9. NaOH

10. Glukosa

11. Ekstrak ragi

12. Nutrient agar

(33)

3.2. Alat – Alat yang Digunakan

1. Oven

2. Water batch

3. Neraca analitik

4. pH meter

5. Shaker

6. Autoklaf

7. Eksikator

8. Blender

9. Ayakan 80 mesh

10. Spektrofotometer

11. Seperangkat alat delignifikasi

12. Seperangkat alat hidrolisa

13. Seperangkat alat fermentasi

(34)

3.3. GAMBAR SUSUNAN ALAT

Gambar 2. Alat Delignifikasi

Gambar 3. Alat Hidrolisis

Keterangan Gambar 1 :

1. Labu leher tiga 5. Kondensor

2. Pemanas listrik 6. Air masuk

3. Pengaduk 7. Air keluar

2. Pemanas listrik 6. Air masuk

(35)

Gambar 4. Alat Fermentasi

Gambar 5. Alat Destilasi

1. Botol fermentasi

2. Selang

3. Botol yang berisi air

2

3

2

1

5

4

6 3

(36)

3.4. Variabel

1. Pr oses Ekstraksi Pektin

Kondisi yang ditetapkan :

a. Massa Endapan hasil proses Ekstraksi Pektin = 100 gram

(37)

4. Pr oses Fer mentasi

a. Suhu Fermentasi = 30oC

b. pH awal Fermentasi = 6

c. Volume filtrat = 500 ml

Variabel yang dijalankan :

a. Waktu Fermentasi = 5, 6, 7, 8 dan 9 (hari)

b. Starter Zymomonas mobilis = 10, 11 dan 12 (% v/v )

5. Pr oses Destilasi

(38)

3.5. Pr osedur Penelitian

1. Persiapan Alat

Alat-alat yang akan digunakan dalam penelitian ini harus dibersihkan

dengan air terlebih dahulu kemudian disterilisasi.

2. Persiapan Bahan Baku

1. Bersihkan kulit durian dari kotoran-kotoran.

2. Keringkan dengan menggunakan oven pada suhu 100oC selama 2 jam. 3. Hancurkan Kulit durian dengan cara diblender / digiling hingga berbentuk

serbuk.

4. Ayak kulit durian pada ayakan 80 mesh.

5. Analisa kandungan sellulosanya dengan dengan spektrofotometer.

(39)

3. Pr oses Ekstraksi Pektin

1. Timbang serbuk kulit durian sebanyak 100 gram.

2. Tambahkan aquadest dan larutan asam sitrat hingga total larutan 720,72 ml.

3. Masukkan kedalam labu labu leher tiga dan ekstraksi dengan suhu 80oC selama 75 menit.

4. Saring larutan hasil ekstraksi pektin dan padatan diambil untuk dilakukan

(40)

4. Pr oses Delignifikasi

1. Timbang padatan hasil proses ekstraksi pektin yang terdiri dari selulosa

dan lignin sebanyak 100 gram.

2. Tambahkan aquadest dan etanol 40% hingga total larutan 500ml.

3. Masukkan kedalam labu leher tiga dan delignifikasi dengan suhu 50oC selama 2 jam.

4. Saring larutan hasil delignifikasi dan endapan diambil untuk dianalisa

kadar selulosa dan lignin.

Gambar 8. Diagram Alir Proses Delignifikasi Endapan dari proses ekstraksi pektin

(41)

5. Pr oses Hidr olisis

1. Timbang padatan hasil proses delignifikasi yang mengandung selulosa

sebanyak 100 gram.

2. Tambahkan aquadest dan larutan HCl pekat dengan perbandingan volume

20% v/v hingga total larutan 1 liter.

3. Masukkan kedalam labu hidrolisis dan hidrolisis dengan suhu 100oC selama 4 jam.

4. Saring larutan hasil hidrolisis dan filtrat diambil untuk dianalisa kadar

glukosanya dengan spektrofotometer.

Endapan dari proses delignifikasi

Penimbangan Massa = 100 gram

Pencampuran (Volume = 1 liter)

Hidrolisis 100OC , 4 jam

Filtrasi

HCL 20% v/v Aquadest

(42)

4. Pembuatan Media Nutr ient Agar

1. Nutrient agar sebanyak 20 gr dan aquadest 200 ml dimasukkan kedalam

erlenmeyer / beaker gelas, lalu dipanaskan sampai larut semua.

2. Sterilkan dalam autoclave selama 15 menit dengan suhu 121oC

3. Dinginkan sampai kira-kira 70oC, lalu pindahkan dalam tabung reaksi yang steril, lalu tabung dimiringkan.

4. Media padat dalam tabung siap ditanami.

(43)

5. Pembuatan Media Cair untuk Pembiakkan Kultur dan Pengukuran

Kur va Pertumbuhan

1. Media dan bahan-bahan nutrien dimasukkan kedalam erlenmeyer dengan

komposisi sebagai berikut : • 10 g/L ekstrak ragi • 100 g/L glukosa • 0,5 g/L MgSO4.7H2O

• 1 g/L (NH4)2SO4

• 1 g/L KH2PO4

2. Aduk bahan-bahan tersebut hingga bercampur.

3. Erlenmeyer berisi media yang telah dibuat ditutup dengan menggunakan

penutup kapas yang dilapisi dengan alumunium foil.

(44)

Gambar 11. Diagram Alir Pembuatan Media Cair untuk Pembiakkan

(45)

6. Persiapan untuk Pengukuran Kur va Pertumbuhan Zymomonas mobilis.

1. Zymomonas mobilis ditumbuhkan pada media nutrien agar miring.

2. Media yang telah diinokulasi ini kemudian diinkubasi pada suhu 30oC

selama 24 jam.

3. Ambil tiga ose sel Zymomonas mobilis dari agar miring kemudian

dimasukan ke dalam 100 ml larutan media cair + substrat kulit durian.

4. Inkubasikan selama 50 jam dengan dishaker pada kecepatan 120 rpm dan

suhu 30oC.

5. Ambil 100 ml media cair + substrat yang telah diinkubasi selanjutnya

diinokulasikan kembali ke dalam 400 mL substrat kulit durian dan

dishaker 120 rpm selama 50 jam.

6. Setiap 2 jam sekali diambil sample ( contoh ) untuk dianalisa sel keringnya

( sebentar – sebentar dikocok / dishaker ).

7. Analisa sel keringnya dengan cara sebagai berikut:

Ambil sample setiap 2 jam sekali sebanyak 10 ml, lalu disaring, kemudian

dioven pada suhu 105oC – 110oC selama 30 menit, lalu dimasukkan ke eksikator. Setelah dingin ditimbang, kemudian dioven lagi dan seterusnya

sampai beratnya konstan.

(46)

(47)

7. Pembuatan Starter Untuk Fermentasi

1. Zymomonas mobilis ditumbuhkan pada media nutrien agar miring.

2. Media yang telah diinokulasi ini kemudian diinkubasi pada suhu 30oC

selama 24 jam.

3. Ambil tiga ose sel Zymomonas mobilis dari agar miring kemudian

dimasukan ke dalam 175 ml media cair, kemudian dimasukkan kedalam

825 ml substrat kulit durian.

(48)

8. Pr oses Fer mentasi

1. Ambil filtrat dari proses hidrolisis sebanyak 500 ml dan tambahkan

NaOH 6 N hingga pH = 6.

2. Sterilkan dalam autoklaf pada suhu 120oC selama 15 menit. 3. Dinginkan hingga suhu ruang.

4. Masukkan starter Zymomonas mobilis dengan variabel volume starter 10,

11 dan 12% v/v dan dikocok.

5. Tutup botol fermentasi hingga rapat dan gas dialirkan kedalam botol lain

yang berisi air.

6. Fermentasi sesuai dengan variabel waktu fermentasi yaitu 5, 6, 7, 8 dan 9

hari dengan suhu fermentasi 30oC.

(49)

Gambar 14. Diagram Alir Proses Fermentasi

9. Proses Destilasi

Filtrat hasil fermentasi didestilasi pada suhu 80oC untuk mendapatkan kadar yang lebih tinggi sesuai yang diinginkan dan kemudian dianalisa kadar

(50)

3.6. Prosedur Analisa

1. Analisa Kadar Sellulosa

a. Analisa Kadar ADF

1. Timbang contoh sebanyak 0,5 gr.

2. Tambahkan aquadest 10 ml dan larutan aseton sebanyak 5 ml.

3. Kocok hingga merata.

4. Baca absorbansinya Pada λ = 520 nm spektofotometer

b. Analisa Kadar Lignin

1. Timbang contoh sebanyak 0,5 gr dan tambahkan aquadest 10 ml

2. Tambahkan H2SO4 72 % sebanyak 5 ml dan larutan aseton sebanyak 5 ml. 3. Kocok hingga merata.

4. Baca absorbansinya Pada λ = 520 nm spektofotometer

Perhitungan :

Kadar Sellulosa = Kadar ADF – Kadar Lignin

2. Analisa Kadar Glukosa

1. Pipet contoh sebanyak 0,5 ml.

2. Etanol diuapkan dengan aliran udara pada suhu kamar.

3. Sample diencerkan hingga 100 ml.

4. Sample diambil 2,0 ml dengan pipet

5. Tambahkan 0,1 ml larutan fenol 80 % lalu ditambahkan 0,5 ml H2SO4 pekat dan Dikocok selama 10 menit, lalu diinkubasi pada 25–30oC dalam

pemanas air selama 20 menit

(51)

3. Analisa Kadar Etanol

1. Pipet 1,5 ml Larutan NaNO2.

2. Tambahkan 5 ml 4 - Nitro Aniline dan kocok.

3. Diamkan selama 2 menit hingga larutan berwarna putih tulang.

4. Tambahkan cairan sample sebanyak 25 ml dan 2 ml Na2NO3 5. Kocok selama 10 menit

(52)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil

Seluruh analisa dalam proses pembuatan bioetanol dari kulit durian ini,

dianalisakan di Balai Penelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya dengan

metode spektrofotometri

4.1.1. Analisa Bahan Baku

Berdasarkan hasil analisa bahan awal ( limbah kulit durian ) diperoleh data

sebagai berikut :

Tabel 4. Hasil Analisa Limbah Kulit Durian

4.1.2. Analisa Kadar Bahan Baku Setelah Proses Delignifikasi

Pada proses delignifikasi dengan pelarut yang dijalankan adalah Etanol

20% didapatkan hasil analisa glukosa sebagai berikut :

Tabel 5. Hasil Analisa Kadar Selulosa dan Lignin Setelah Proses Delignifikasi

J ENIS

NAMA SAMPEL KADAR SELULOSA KADAR LIGNIN

(53)

4.1.3. Analisa Kadar Glukosa Setelah Pr oses Hidr olisis

Pada proses hidrolisis dengan variabel katalis yang dijalankan didapatkan

hasil analisa glukosa sebagai berikut :

Tabel 6. Hasil Analisa Kadar Glukosa setelah Proses Hidrolisis

J ENIS KATALIS KADAR KATALIS KADAR GLUKOSA

HCl 20% (v/v) 10.51%

(54)

4.1.4. Pengukuran Kur va Pertumbuhan Bakteri Zymomonas Mobilis

Untuk mengetahui kurva pertumbuhan bakteri Zymomonas mobilis

dilakukan analisa secara gravimetri dengan melakukan pengamatan selama 50

jam, dan didapatkan data sebagai berikut :

Tabel 7. Hasil Pengukuran Kurva Pertumbuhan Bakteri Zymomonas mobilis

(55)

4.1.5. Analisa Kadar Etanol Pada Pr oses Fer mentasi

Proses fermentasi berlangsung selama 9 hari dengan variable konsentrasi

starter. Setelah proses fermentasi berlangsung didapatkan kadar etanol sebagai

berikut :

Tabel 6. Analisa Kadar Etanol setelah Proses Fermentasi

STARTER (% )

WAKTU FERMENTASI (HARI)

5 6 7 8 9

10 3.02 4.70 6.20 7.03 6.95

11 5.80 7.54 9.96 10.04 9.88

12 5.09 7.18 9.23 9.70 9.62

(56)

4.1.6. Analisa Glukosa Sisa Setelah Pr oses Fermentasi

Setelah Proses fermentasi berlangsung sesuai dengan variabel yag

dijalankan, maka telah didapatkan kondisi terbaik untuk memperoleh kadar etanol

yang terbaik. Kondisi yang terbaik yaitu pada konsentrasi starter 11 % dengan

waktu fermentasi selama 8 hari. Untuk melihat prosentase glukosa yang dapat

terkonversi maka dilakukan analisa kadar sebelum proses fermentasi ( glukosa

awal ) dan kadar glukosa setelah proses fermentasi ( glukosa sisa ) pada kondisi

terbaik tersebut. Adapun hasil analisa kadar glukosanya adalah sebagai berikut :

Tabel 8. Hasil Analisa Kadar Glukosa Sisa setelah Proses Fermentasi pada

Kondisi terbaik ( Konsentrasi Starter 11 % dan Waktu Fermentasi 8 Hari )

NAMA SAMPEL KADAR GLUKOSA ( % )

Larutan sebelum proses fermentasi

( glukosa awal ) 9.23%

Larutan setelah proses fermentasi

( glukosa sisa )

0.16%

(57)

4.2. Pembahasan

Dari hasil analisa yang didapat, maka diperlukan pembahasan yang lebih

mendetail agar dapat diambil kesimpulan pada setiap tahapan proses.

4.2.1 Hasil Proses Fer mentasi

Gambar 15. Hubungan antara kadar etanol hasil fermentasi terhadap

waktu fermentasi

Pada Gambar 15 dapat dilihat bahwa semakin lama waktu fermentasi

maka semakin tinggi kadar etanol yang dihasilkan. Waktu yang terbaik untuk

proses fermentasi diperoleh pada hari ke-8. Hal ini dikarenakan aktifitas mikrobia

mengalami pertumbuhan dengan berkembang biak sehingga alkohol yang

(58)

ini disebabkan karena kandungan nutrient yang terdapat dalam starter masih dapat

mencukupi kebutuhan mikroba untuk melakukan aktifitas pertumbuhannya.

Dari kadar etanol yang didapat dari kondisi terbaik tersebut didapatkan

yield sebesar 55,73 %. Setelah proses fermentasi dilanjutkan dengan proses

destilasi selama 8 jam dan menghasilkan bioetanol dengan konsentrasi 40,59 %.

4.2.2. Konversi Glukosa menjadi Etanol

Gambar 16. Konversi Glukosa pada kondisi terbaik fermentasi

( starter 11 % dan waktu 8 hari )

Pada proses hidrolisis menggunakan kondisi terbaik yaitu dengan

penggunaan katalis HCl dengan konsentrasi 20 % yang menghasilkan kandungan

glukosa 10,51 %. Larutan ini masih bersifat asam dengan pH yang sangat rendah

( pH = 1 ), sedangkan kondisi yang di tetapkan untuk proses fermentasi adalah

larutan dengan pH = 6. Oleh sebab itu dilakukan proses netralisasi yang

menggunakan larutan NaOH 6 N. Akibat penambahan larutan NaOH ini maka

kadar glukosa pada larutan hasil hidrolisis berkurang menjadi 9,23 %.

Berkurangnya glukosa dikarenakan glukosa dapat larut dengan adanya

(59)

Pada kondisi terbaik proses fermentasi yaitu pada konsentrasi starter 11 %

dan waktu 8 hari, menghasilkan kadar glukosa sisa sebesar 0,16 %. Sehingga

(60)

Proposal Penelitian

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

Dari hasil penelitian dan pembahasan yang telah diperoleh pada fermentasi

kulit durian menjadi bioetanol menggunakan zymomonas mobilis dapat diambil

kesimpulan seperti berikut :

1. Pada proses fermentasi kondisi terbaik diperoleh pada penambahan

starter dengan konsentrasi starter 11 % dan waktu fermentasi selama 8

hari yang menghasilkan kadar etanol sebesar 10,04%.

2. Pada kondisi terbaik proses fermentasi bakteri Zymomonas mobilis

mampu mengkonversi glukosa sebesar 98,26%, dan didapatkan yield

etanol sebesar 55,73%. Dan setelah di destilasi selama 8 jam

menghasilkan bioetanol dengan konsentrasi 40,59%.

3. Kulit durian dapat digunakan sebagai bahan baku alternatif pembuatan

bioetanol dengan proses hidrolisis dan fermentasi.

5.2. Sar an

Untuk penelitian fermentasi kulit durian menjadi bioetanol mengunakan

zymomonas mobilis berikutnya disarankan :

1. Perlu dilakukan analisa kadar pektin sebelum dan setelah proses

ekstraksi pektin dan menganalisa semua bahan yang akan dijadikan

(61)

Proposal Penelitian

2. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai proses hidrolisis

dengan menggunakan pelarut yang berbeda, agar tahu efektifitas

perubahan selulosa menjadi glukosa yang terbaik

3. Untuk proses fermentasi dapat menggunakan jenis bakteri yang lain

(62)

Proposal Penelitian

DAFTAR PUSTAKA

Ariyani, Endang. 2013. Produksi Bioetanol Dari Jerami Padi. Universitas Negeri

Semarang. Semarang

Badan Pusat Statistik Indonesia. http://www.bps.go.id/ (akses 1 Desember 2012)

Badger, PC., 2002. Ethanol from Cellulose : A General Review. In Trend in New

Crops and New Uses., J.Jannick and A.Whipkey (eds). Alexandria,VA :

ASHS Press.Bappenas. 2000. Durian (Bombaceae sp.). Sistem Informasi

Manajemen Pembangunan di Pedesaan, Bappenas.

Brown, Michael J. 1997. Durio - A Bibliographic Review. Hal. 37-40

Fadli, A. 2010. manfaat kulit durian.

http://timpakul.web.id/manfaat-kulit-durian.html (diakses tanggal 2 Januari 2013)

Fardiaz, S. 1992. Fisiologi Fermentasi. Pusat Antar Universitas Institut Pertanian

Bogor. IPB: Bogor.

Gunasekaran, P., Karunakaran, T., Kasthuribai, M.. 1986. Fermentation Pattern

of Zymomonasmobilis strains of different substrate-a comparative study.

Department of Microbial Technology, School of Biological Sciences,

Madurai Kamaraj University, India.

Gunasekaran, P. dan Raj, K.C., (1999), “Fermentation Technology-Zymomonas

mobilis”, Departement of Microbial Technology, School of Biological

Sciences, Mandurai Kamaraj University: India.

Groggins P. H.,1958. Unit Process Inorganic Syntesis 5th Edition. Japan : Mc

(63)

Proposal Penelitian

Hambali, Erliza, Siti M, Armansyah HT, Abdul WP, Roy H. 2008. Teknologi

Bioenergi. Jakarta: Agromedia.

Handoko, T. 2012. Hidrolisis Serat Selulosa Dalam Buah Bintaro Sebagai

Sumber Bahan Baku Bioetanol. Jurnal Teknik Kimia Indonesia. Volume

11. No. 1. ISSN : 1693-9433

Indartono, Y. 2005. Bioethanol, Alternatif Energi Terbarukan :Kajian Prestasi

Mesin dan Implementasi di lapangan. Fisika, LIPI.

Ismayani, 2011. Sifat-Sifat Kelarutan Senyawa Organik. Universitas Haluoleo.

Kendari

Lee, K.J., Tribe, D.E. and Rogers, P.L., 1979.Biotechnol. Lee, K.J., Suku, D.E.

dan Rogers, P.L, 1979. Biotechnol.Lett.,1 , 421. Lett1.,, 421.

Mushlihah, Siti, dkk. 2011. Pengaruh pH dan Konsentrasi Zymomonas

mobilis untuk Produksi Etanol dari Buah Jeruk. RE 091324.

Oktaveni, Dian. 2009. Lignin Terlarut Asam dan Delignifikasi Pada Tahap Awal

Proses Pulping Alkali. Institut Pertanian Bogor. Bogor

Puspita, Elok, dkk. 2010. Fermentasi Etanol dari Molasses denganZymomonas

mobilis A3 yang Diamobilisasi pada κ-Karaginan . ISSN: 1411-4216

Siswati, N. D., Yatim, M., Hidayanto, R. 2011. Bioetanol Dari Limbah Kulit Kopi

dengan Proses Fermentasi. Jurnal Teknik Kimia. Volume 6. No. 1. ISSN:

(64)

Proposal Penelitian

Surya, R.P. dan Alfena. 2008. Produksi Etanol Menggunakan MutanZymomonas

mobilis yang Dimutasi dengan Hydroxylamine. Institut Teknologi Sepuluh

Nopember: Surabaya.

Taherzadeh, M. and Karimi, K. 2007. Acid-based Hydrolysis Processes for

Ethanol from Lignosellulosic Material : A Review, Bioresources 2 (3),

472-499, diambil dari Ghani Arasyid dkk, (Online),

(http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-12522-Paper.pdf diakses 15 Desember 2012).

Yudoamijoyo, M., A. A. Darwis dan E. G. Sa’id. 1992. Teknologi Fermentasi.

Penerbit Rajawali Press dengan Pusat Antar Universitas Bioteknologi,

Institut Pertanian Bogor: Jakarta. Diambil dari Siti Mushlihah dkk,

(Online),(http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-17522-Paper.pdf diakses 13 Januari 2013).

Zhang, K., Freng, H.2010. Fermentation Potentials of Zymomonas mobilisand Its

Application in Ethanol Production from Low-Cost Raw Sweet Potato.