OPTIMASI FERMENTASI BONGGOL POHON PISANG
(
Musa Paradisiaca L)
MENJADI BIOETANOL
DENGAN
MENGGUNAKAN METODE RESPON SURFACE
SKRIPSI
ILHAM RIAN FIRMANSYAH
1403020021
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS
i
OPTIMASI FERMENTASI BONGGOL POHON PISANG
(
Musa Paradisiaca L)
MENJADI BIOETANOL
DENGAN
MENGGUNAKAN METODE RESPON SURFACE
SKRIPSI
diajukan sebagai salah satu syarat memperoleh gelar Sarjana Teknik
ILHAM RIAN FIRMANSYAH
1403020021
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS
UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO
JANUARI 2019
v
KATA PENGANTAR
Dengan mengucap puji syukur kehadirat Allah SWT yang selalu memberikan ramat
dan nikmat-Nya sehingga penulis dapat melaksanakan dan menyelesaikan
penelitian serta dapat membuat larutan penelitian ini dengan judul “Optimasi
Fermentasi Pati Menjadi Bioetanol dari Bonggol Pohon Pisang (Musa Paradisiaca
L) Dengan Menggunakan Metode respon surface”.
Penelitian ini dibuat untuk memenuhi persyaratan akademik di Fakultas Teknik dan
Sains Prodi Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Purwokerto yang tersusun
berkat adanya bimbingan dan bantuan dari berbagai pihak. Pada kesempatan ini
penulis mengucapkan terimakasih yang sebesar-besarnya kepada:
1. Bapak dan Ibu yang telah memberikan dorongan dan doa serta bantuan moril
maupun spiritual kepada penulis.
2. Abdul Haris Mulyadi, S.T., M.T. selaku dosen pembimbing penelitian yang
dengan sabar memberikan motivasi dan bimbingan dari awal hingga akhir.
3. Haryanto, Ph.,D. selaku ketua Program Studi Teknik Kimia dan penguji dalam
sidang ini
4. Neni Damajanti, S.T.,M.T. selaku Dosen Akademik dan penguji dalam sidang
ini
Penulis menyadari sepenuhnya bahwa dalam penulisan laporan penelitian
skripsi ini jauh dari kata sempurna, walaupun itu sudah merupakan usaha
maksimal dari penulis. Untuk itu penulis sangat mengharapkan saran dan kritik
yang membangun. Harapan penulis semoga penyusunan laporan penelitian ini
dapat bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan terutama bagi penulis
sendiri.
Purwokerto, 17 januari 19
Penulis
vi
OPTIMASI FERMENTASI BONGGOL POHON PISANG (MUSA PARADISIACA) MENJADI BIOETANOL DENGAN MENGGUNAKAN
METODE RESPONSE SURFACE
Ilham Rian Firmansyah1, Abdul Haris Mulyadi2
ABSTRAK
Meningkatnya jumlah populasi manusia mengakibatkan banyaknya konsumsi energi. Sehingga menggunakan energi yang berasal dari fosil yang jumlahnya terbatas semakin meningkat. Bietanol sebagai hasil dar fermentasi gula, pati, atau bahan berselulosa diharapkan dapat menggantikan minyak bumi sebagai bahan bakar, karena bahannya yang dapat diperbarui dan ramah lingkungan. Bonggol pisang yang di dalamnya terdapat pati yang komponen penyusunya adalah kumpulan glukosa yang bergabung membentuk rantai panjang. Sehingga bonggol pisang baik digunakan pembuatan bioetanol. Saccharomiches cerevisiae adalah mikroorganisme yang biasa digunakan untuk fermentasi bioetanol, karena memiliki toleransi yang tinggi terhadap alkohol, laju fermentasi yang cepat, dan menghasilkan yield etanol yang tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan nilai optimum dari kadar etanol dalam pembuatan bioetanol menggunakan pati bonggol pisang. Untuk mendapat kadar etanol yang optimum maka diperlukan optimasi terhadap variabel-variabel yang mempengaruhi proses fermentasi diantaranya, konsentrasi ragi dan waktu. Variasi dari masing-masing variabel dihasilkan dari pengolahan data menggunakan software minitab 16 dengan metode response surfase method. Berdasarkan hasil dari analisa regresi dan ANOVA didapatkan R-sq = 92,55 % dan p – value < 0.05 yang artinya kedua variabel yang diujikan memberikan pengaruh yang besar terhadap banyaknya gula reduksi yang dihasilkan. Dan gula reduksi yang paling optimum pada konsentrasi ragi 5.2 % dan lama waktu 159 jam dengan kadar etanol yang dihasilkan sebanyak 12,244%.
Kata kunci : bonggol pisang, fermantasi, kadar etanol, response surface method
central composite design.
vii
FERMENTATION OPTIMIZATION OF BANANA CORM
(Moses Paradisiaca L) INTO BIOETHANOL USING RESPONSE SURFACE Ilham Rian Firmansyah1, Abdul Haris Mulyadi2
ABSTRACK
The increasing number of human populations results in a large amount of energy consumption. So that using limited amounts of energy derived from fossils is increasing. Bioethanol as a result of fermentation of sugar, starch, or cellulose material is expected to replace petroleum as a fuel because the material is renewable and environmentally friendly. The banana corm in which there is starch, the component of which is a collection of glucose that joins to form a long chain. So that the banana corm is good for making bioethanol. Saccharomyces cerevisiae is a microorganism commonly used for bioethanol fermentation, because it has a high tolerance for alcohol, fast fermentation rate, and produces high ethanol yield. This study aims to obtain the optimum value of ethanol content in the manufacture of bioethanol using banana weevil starch. To get the optimum ethanol level, optimization of the variables that affect the fermentation process is needed, including yeast concentration and time. Variations of each variable are generated from data processing using Minitab 16 software with the response method of surface method. Based on the results of regression analysis and ANOVA, R-sq = 92.55% and p-value <0.05, which means that the two variables tested give a large influence on the amount of reducing sugars produced. And the most optimum reducing sugar at 5.2% yeast concentration and 159 hours long with ethanol content produced as much as 12.244%.
Keywords: banana corm, fermentation, ethanol content, response surface method
of central composite design.
viii
BAB II TINJAUAN PUSTAKA II.1 Bioetanol...6
II.2 Bonggol Pohon Pisang...9
II.3 Hidrolisis Asam...13
II.4 Fermentasi...16
II.5 Saccharomyces Cereviseae...20
II.6 Distilasi...22
II.7 Optimasi Fermentasi...26
ix
II.9 Penelitian Terdahulu...28
BAB III METODE PENELITIAN III.1 Rancangan Percobaan...30
III.2 Tempat dan Waktu penelitian...30
III.3 Penentuan Variabel Bebas...30
III.4 Variabel Berubah...30
III.5 Bahan dan Alat III.5.1 Bahan...31
III.5.2 Alat...31
III.6 Prosedur III.6.1 Rancang Percobaan menggunakan Response Surface Method...32
III.6.2 Tahap Penelitian...35
III.6.2.1 Tahap Persiapan Sampel...35
III.6.2.2 Tahap Hidrolisis Bonggol Pisang...36
III.6.2.3 Tahap Fermentasi...37
III.6.2.4 Tahap Distilasi...38
III.6.2.5 Tahap Optimasi...39
III.6.3 Pembuatan Larutan Standar...40
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.I Kadar Etanol...41
IV.2 Optimasi Response Surface Method...42
IV.3 Pengaruh Penggunaan Konsentrasi Ragi dan Waktu...47
IV.4 Penentuan Nilai Optimum dan Titik Optimum...50
x
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
V.1 Kesimpulan...51
V.2 Saran...51
DAFTAR PUSTAKA
LAMPIRAN
xi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat Fisika dan Kimia Etanol...7
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Bonggol Pisang per 100gr...13
Tabel 3.1 Kode Level vs Nilai Level...33
Tabel 3.2 Matriks Rancangan Percobaan Menggunakan Respone Surface Method ( RSM) dengan kode...33
Tabel 3.2 Matriks Rancangan Percobaan Menggunakan Respone Surface Method ( RSM) Tanpa kode...34
Tabel 4.1 Kadar Etanol Menggunakan Metode Densitas...41
Tabel 4.2 Rentang dan Level Berdasarkan central composite design...43
Tabel 4.3 Matriks Hasil CCD Berdasarkan Run dari Response Surface method tanpa Kode...43
Tabel 4.3 Matriks Hasil CCD Berdasarkan Run dari Response Surface method dengan Kode...44
Tabel 4.5 Estimasi Koefisien Regresi Terhadap Kadar Etanol...45
Tabel 4.6 Analisis variant terhadap Model (ANOVA)...46
xii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 bonggol pohon pisang...10
Gambar 2.2 Central Composite Design untuk k=2 dan k=3...28
Gambar 3.1 Tahap Penelitian...35
Gambar 3.2 Rangkaian Alat Hidrolisis...36
Gambar 3.3 Proses Fermentasi...37
Gambar 3.4 Proses Distilasi...38
Gambar 4.1 Surface Plot dari Kadar vs Konsentrasi Ragi, dan Waktu...48
Gambar 4.2 Contour Plot dari Kadar, vs Konsentrasi Ragi dan Waktu...48
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1 Pembuatan Larutan yang Digunakan Dalam Penelitian...1
Lampiran 2 Pembuatan Larutan Standar Etanol...3
Lampiran 3 Perhitungan Berat Jenis Larutan Standar Etanol, % Ragi, dan Nutrien...12
Lampiran 4 Hasil Pengukuran Berat Sampel Dalam Piknometer Pengaruh Konsentrasi Ragi...15
Lampiran 5 Perhitungan Dengan Menggunakan Response Surface Method...19
Lampiran 6 Perhitungan Nilai Optimum, dan Titik Optimum...22
Lampiran 7 Surface Plot dan Contour Plot...25
Lampiran 8 Gambar Hasil Percobaan...27
