PEMANFAATAN LIMBAH BIJI JAGUNG DARI INDUSTRI PEMBIBITAN BENIH JAGUNG MENJADI BIOETHANOL.

(1)

SKRIPSI

Diajukan Untuk Memenuhi Sebagai Persyaratan

Dalam Memperoleh Gelar Sarjana Teknik

Program Studi Teknik Kimia

Oleh :

KOMANG YUDY DHARMAWAN

NPM : 0831010042

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL”VETERAN”

JAWA TIMUR

(2)

Pemanfaatan Limbah Biji Jagung Dari Industri Pembibitan Benih Jagung

Menjadi Bioethanol

Disusun Oleh :

0831010042

ADINDA GITAWATI

0831010054

TELAH DISETUJUI MELAKSANAKAN

SEMINAR HASIL PENELITIAN

Pada Tanggal : 11 Agustus 2011

Mengetahui,

Dosen Pembimbing

(3)

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

Jl. Raya Rungkut Madya Gunung Anyar Telp. (031) 8406369 (Hunting) fax. (031) 8706372

Surabaya 60294

KETERANGAN REVISI

Yang Tertulis dibawah ini :

1. Nama Mahasiswa : Komang Yudy Dharmawan

NPM : 0831010042

Program Studi : Teknik Kimia

2. Nama Mahasiswa : Adinda Gitawati

NPM : 0831010054

Program Studi : Teknik Kimia

Telah mengerjakan revisi Hasil Penelitian dengan judul :

Pemanfaatan Limbah Biji Jagung Dari Industri Pembibitan Benih Jagung Menjadi

Bioethanol

Surabaya,

Dosen Penguji yang memerintahkan revisi :

1. Ir. Sukamto NEP, MS

(...)

NIP. 19541019 198503 1 001

2. Ir. Nurul Widji Triana, MT (...)

NIP. 19610301 198903 2 001

Mengetahui,

(4)

PEMBIBITAN BENIH JAGUNG MENJADI BIOETHANOL

Disusun Oleh

:

NPM : 0831010042

Telah dipertahankan dihadapan

Dan diterima oleh Tim Penguji

Pada Tanggal 11 Agustus 2011

Tim

Penguji

:

Pembimbing :

1.

Ir. Sukamto NEP, MS

Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT

NIP. 19541019 198503 1 001

NIP. 19650731 199203 2 001

2.

Ir. Nurul Widji Triana, MT

NIP. 19610301 198903 2 001

Mengetahui,

Dekan Fakultas Teknologi Industri

Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur

Ir. Sutiyono, MT

(5)

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Esa yang

telah melimpahkan karunia beserta rahmat-Nya sehingga kami diberikan kekuatan

dan kelancaran dalam menyelesaikan penelitian kami yang berjudul

“Pemanfaatan Limbah Biji Jagung Dari Industri Pembibitan Benih Jagung

Menjadi Bioethanol”

.

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 kerja sama 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 Program Studi Teknik Kimia UPN

“Veteran” Jawa Timur.

3.

Ibu Dr. Ir. Ni Ketut Sari, MT selaku Dosen Pembimbing Penelitian.

4.

Bapak Ir. Sukamto NEP, MS selaku Dosen Penguji Penelitian.

5.

Ibu Ir. Nurul Widji Triana, MT selaku Dosen Penguji Penelitian.

6.

Kedua orang tua, kedua kakak dan keluarga tercinta yang telah

memberikan dukungan moril dan material dalam pelaksanaan dan

penyusunan laporan penelitian.

7.

Bapak Cening Sumara dan Bapak Ketut Sumada yang selalu mensupport

dan memberikan dukungan dan solusi-solusi.

(6)

9.

Seluruh teman-teman yang memberikan bantuan dan dorongan semangat

dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan penelitian.

Ucapan yang sama kami sampaikan kepada pihak-pihak lain yang tidak

dapat disebutkan satu persatu atas sumbangsihnya, baik secara langsung maupun

tidak langsung. Semoga semua amal kebaikan yang telah diberikan mendapatkan

pahala berlipat ganda dari Tuhan Yang Maha Esa.

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, Agustus 2011

(7)

INTISARI

Alkohol atau sering disebut dengan ethanol (ethyl alkohol) yang didalam

dunia industri sering digunakan sebagai bahan pelarut, dapat diproduksi dengan

cara proses fermentasi menggunakan khamir

Saccharomyces cereviceae

.

Adapun bahan dasar yang dapat difermentasikan antara lain bahan-bahan

yang mengandung sakarin, pati, dan selullosa. Produksi bioethanol untuk

penelitian saat dilakukan dengan menggunakan bahan dasar pati yang berasal dari

limbah biji jagung dari industri pembibitan benih jagung (PT.BISI

INTERNASIONAL Tbk) yang kadar patinya 63%.

Sebelum dilakukan proses fermentasi, terlebih dahulu dilakukan proses

hidrolisa dengan menggunakan bakteri penghasil enzim

α

-amilase yaitu

Bacillus

subtilis

hingga diperoleh suatu larutan yang mengandung gula (glukosa). Larutan

hasil hidrolisa yang mengandung kadar glukosa 15,22 ini kemudian difermentasi

selama selang waktu yang telah ditentukan dengan menggunakan khamir jenis

Saccharomyces Cereviceae

.

Dari hasil percobaan diperoleh suatu kesimpulan bahwa limbah biji jagung

yang mengandung kadar pati 63% dengan sampel 50 ml dapat menghasilkan

bioethanol, hasil maksimum yang diperoleh yaitu pada 6 hari hidrolisa

bacillus

(8)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR

i

INTISARI

iii

DAFTAR ISI

iv

DAFTAR TABEL

vi

DAFTAR GAMBAR

vii

BAB I PENDAHULUAN

I.1. Latar Belakang

1

I.2. Tujuan Penelitian

2

I.3. Manfaat Penelitian

2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Tinjauan umum

II.1.1. Jagung

II.1.2. Limbah Biji Jagung

II.1.3. Karbohidrat

II.1.4. Pati

II.1.5. Glukosa

II.1.6. Ethanol

II.1.7. Bioethanol

II.1.8. Hidrolisis

II.1.9. Fermentasi

II.1.10. Pertumbuhan Mikroorganisme

II.1.11. Bacillus subtilis

II.1.12. Saccarhomyces cereviceae

II.1.13. Pembuatan Starter

3

(9)

BAB III METODE PENELITIAN

III.1. Bahan – Bahan Yang Digunakan

26

III.2. Alat – Alat Yang Digunakan

26

III.3. Gambar Susunan Alat

III.3.1. Gambar Alat Hidrolisa

III.3.2. Gambar Alat Fermentasi

26

III.4. Kondisi

III.4.1. Kondisi Hidrolisa

III.4.2. Kondisi Fermentasi

27

III.5. Skema dan Prosedur Penelitian

29

III.5.1. Pembuatan Media Agar

29

III.5.2. Pembuatan Starter Bacillus

30

III.5.3. Pembuatan Starter Saccarhomyces

III.5.4. Pembuatan Bioethanol

31

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1. Hasil Penelitian

34

IV.2. Gambar dan Pembahasan

IV.2.1. Hasil Analisis Kadar Glukosa Dan Pati

Pada Proses Hidrolisa

IV.2.2. Hasil Analisis Kadar Bioethanol Pada

Proses Fermentasi

35

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

41

V.2. Saran

41

DAFTAR PUSTAKA

42

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel II.1. Kandungan Gizi Jagung Per 100 Gram Bahan

6

Tabel II.2. Klasifikasi Jagung

6

Tabel II.3. Produksi Bahan Bakar Ethanol Tahunan

11

Tabel II.4. Klasifikasi Bacillus subtilis

18

Tabel II.5. Klasifikasi Saccarhomyces cereviceae

19

Tabel IV.1. Hasil Analisis Kadar Glukosa Dan Pati Sisa Pada Proses

Hidrolisa

Tabel IV.2. Hasil Analisis Kadar Bioethanol Dan Perhitungan Yield

Pada Proses Fermentasi

34

(11)

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1. Struktur Jagung

6

Gambar II.2. Limbah Biji Jagung

7

Gambar II.3. Rantai Pati

9

Gambar II.4. Kurva Pertumbuhan Jasad Renik

Gambar IV.1. Pengaruh Waktu Hidrolisa Terhadap % Glukosa (1:3)

Gambar IV.2. Pengaruh Waktu Hidrolisa Terhadap % Pati Sisa (1:3)

Gambar IV.3. Pengaruh Waktu Hidrolisa Terhadap % Glukosa (1:5)

Gambar IV.4. Pengaruh Waktu Hidrolisa Terhadap % Pati Sisa (1:5)

Gambar IV.5. Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap % Bioethanol

(2 Hari Hidrolisa)

(4 Hari Hidrolisa)

(6 Hari Hidrolisa)

15

35

36

37

38

39

(12)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Ethanol atau ethyl alcohol kadang disebut juga ethanol spiritus.

Ethanol digunakan dalam beragam industri, bidang kesehatan dan pendidikan

seperti bahan baku farmasi, kosmetika, dan campuran bahan bakar kendaraan,

peningkat oktan, bensin ethanol (gasohol) dan sebagai sumber oksigen untuk

pembakaran yang lebih bersih pengganti methyl tertiary-butyl ether/MTBE.

Pertumbuhan konsumsi ethanol di dunia mengalami pertumbuhan

pesat dalam kurun waktu beberapa tahun terakhir. Pertumbuhan konsumsi ethanol

selama tahun 2009 hingga 2011 rata-rata 17,8% per tahun, pertumbuhan ini

dikarenakan banyaknya negara di dunia yang mendorong penggunaan ethanol

sebagai bahan bakar, hal ini dapat dilihat melalui kebijakan negara-negara di

dunia. Pada tahun 2010, konsumsi ethanol di dunia diperkirakan mencapai 21,7

juta galon dan ditahun 2015 diperkirakan meningkat 45,24 juta galon. Di

Indonesia, industri ethanol kurang berkembang karena terkendala bahan baku

yang pada umumnya menggunakan tetes atau molasse. Selain karena factor tetes

merupakan bahan yang dibutuhkan untuk industri lain seperti pembuatan bir dan

pembuatan bumbu masak, kapasitas produksi dari industri atau pabrik gula di

Indonesia juga semakin menurun.

Sejak tahun 2006, PT Pertamina(Persero) mulai menggunakan

ethanol sebagai campuran dalam produk bensin namun dengan skala percampuran

yang masih relative kecil, yakni sebesar 3% hingga 5%. Dengan berjalannya

aplikasi program bio fuel pada sektor transportasi di Indonesia serta konsumsi

BBM jenis bensin sebesar 18,5 juta KL/tahun, maka kapasitas suplai ethanol yang

dibutuhkan paling sedikit sekitar 550.000 KL per tahun untuk percampuran 3%

(Anonimous, 2010).

Karena konsumsi ethanol Indonesia serta dunia semakin

meningkat, maka dibutuhkan inovasi bahan baku alternatif yang bersifat

(13)

bioethanol, sehingga dapat menopang kebutuhan yang tinggi tersebut. Untuk itu

dipilih pemanfaatan limbah biji jagung dari industri pembibitan benih jagung

menjadi bioethanol.

Limbah biji jagung dihasilkan dari limbah industri pembibitan

benih jagung yang berlokasi di Sidoarjo, Jawa Timur. Biji jagung yang tidak dapat

tumbuh (afkir) akan terbuang menjadi limbah industri. Berdasarkan hasil analisa

awal, limbah ini mengandung kadar pati yang sangat tinggi yaitu kurang lebih

63%, sangat memungkinkan untuk diproses menjadi bioethanol. Pada limbah biji

jagung terdapat kandungan berbahaya seperti pestisida, warna, bahan pengawet.

Pemanfaatannya untuk menjadi bioethanol diperlukan beberapa proses, yaitu

hidrólisis dan fermentasi. Limbah biji jagung apabila diolah menjadi pakan ternak

dan pupuk dilarang pemerintah, karena dalam proses pembuatan benih biji jagung

unggulan dilakukan penambahan pestisida. Limbah biji jagung non benih saat ini

tersedia 20 ton yang belum dimanfaatkan dan rata-rata produksi limbah biji

jagung ini mencapai 2-4 ton/ bulan. Dengan potensi tersebut dipastikan sumber

bahan baku pembuatan bioethanol akan tersedia dalam jumlah yang cukup besar

(PT.Bisi Internasional Tbk, 2010).

1.2. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah mencari kondisi terbaik pada

proses hidrolisa dan fermentasi sehingga diperoleh kadar dan hasil biethanol yang

optimal.

1.3. Manfaat

1. Memberikan nilai tambah untuk limbah biji jagung dari industri pembibitan benih jagung.

2. Memanfaatkan limbah biji jagung dari industri pembibitan benih jagung

sebagai bahan baku alternatif dalam produksi bioethanol.

3. Bioethanol dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar, pelarut, dan bahan dasar pembuatan asetaldehid, etil asetat dan sebagainya.

(14)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tinjauan Umum

2.1.1. Jagung

Berdasarkan temuan-temuan genetik, antropologi, dan arkeologi

diketahui bahwa daerah asal jagung adalah Amerika Tengah (Meksiko bagian

selatan). Budidaya jagung telah dilakukan di daerah ini 10.000 tahun yang lalu,

teknologi ini dibawa ke Amerika Selatan (Ekuador) sekitar 7000 tahun yang lalu,

dan mencapai daerah pegunungan di selatan Peru pada 4.000 tahun yang lalu.

Kajian filogenetik menunjukkan bahwa jagung budidaya (Zea mays ssp. mays)

merupakan keturunan langsung dari teosinte (Zea mays ssp. parviglumis). Dalam

proses domestikasinya, yang berlangsung paling tidak 7.000 tahun oleh penduduk

asli setempat, masuk gen-gen dari subspesies lain, terutama Zea mays ssp.

mexicana. Istilah teosinte sebenarnya digunakan untuk menggambarkan semua

spesies dalam genus Zea, kecuali Zea mays ssp. mays. Proses domestikasi

menjadikan jagung merupakan satu-satunya spesies tumbuhan yang tidak dapat

hidup secara liar di alam. Hingga kini dikenal 50.000 kultivar jagung, baik yang

terbentuk secara alami maupun dirakit melalui pemuliaan tanaman

(Anonimous,2010).

Jagung merupakan tanaman semusim (annual), satu siklus

hidupnya diselesaikan dalam 80-150 hari, paruh pertama dari siklus merupakan

tahap pertumbuhan vegetatif dan paruh kedua untuk tahap pertumbuhan generatif.

Tinggi tanaman jagung sangat bervariasi, meskipun tanaman

jagung umumnya berketinggian antara 1m sampai 3m, ada varietas yang dapat

mencapai tinggi 6 m. Tinggi tanaman biasa diukur dari permukaan tanah hingga

ruas teratas sebelum bunga jantan. Meskipun beberapa varietas dapat

menghasilkan anakan (seperti padi), pada umumnya jagung tidak memiliki

(15)

Akar jagung tergolong akar serabut yang dapat mencapai

kedalaman 8 m meskipun sebagian besar berada pada kisaran 2 m. Pada tanaman

yang sudah cukup dewasa muncul akar adventif dari buku-buku batang bagian

bawah yang membantu menyangga tegaknya tanaman.

Batang jagung tegak dan mudah terlihat, sebagaimana sorgum dan

tebu, namun tidak seperti padi atau gandum. Terdapat mutan yang batangnya tidak

tumbuh pesat sehingga tanaman berbentuk roset. Batang beruas-ruas, ruas

terbungkus pelepah daun yang muncul dari buku, batang jagung cukup kokoh

namun tidak banyak mengandung lignin.

Daun jagung adalah daun sempurna, bentuknya memanjang, antara

pelepah dan helai daun terdapat ligula, tulang daun sejajar dengan ibu tulang

daun. Permukaan daun ada yang licin dan ada yang berambut. Stoma pada daun

jagung berbentuk halter, yang khas dimiliki familia Poaceae, setiap stoma

dikelilingi sel-sel epidermis berbentuk kipas, struktur ini berperan penting dalam

respon tanaman menanggapi defisit air pada sel-sel daun.

Jagung memiliki bunga jantan dan bunga betina yang terpisah

(diklin) dalam satu tanaman (monoecious). Tiap kuntum bunga memiliki struktur

khas bunga dari suku Poaceae, yang disebut floret. Pada jagung, dua floret

dibatasi oleh sepasang glumae (tunggal: gluma). Bunga jantan tumbuh di bagian

puncak tanaman, berupa karangan bunga (inflorescence). Serbuk sari berwarna

kuning dan beraroma khas. Bunga betina tersusun dalam tongkol, tongkol tumbuh

dari buku, di antara batang dan pelepah daun. Pada umumnya, satu tanaman hanya

dapat menghasilkan satu tongkol produktif meskipun memiliki sejumlah bunga

betina. Beberapa varietas unggul dapat menghasilkan lebih dari satu tongkol

produktif, dan disebut sebagai varietas prolifik. Bunga jantan jagung cenderung

siap untuk penyerbukan 2-5 hari lebih dini daripada bunga betinanya (protandri)

(16)

Jagung yang dibudidayakan memiliki sifat bulir/biji yang

bermacam-macam. Menurut data Anonimous di dunia terdapat enam kelompok

kultivar jagung yang dikenal hingga sekarang, berdasarkan karakteristik

endosperma yang membentuk bulirnya:

1. Indentata (Dent, "gigi-kuda")

2. Indurata (Flint, "mutiara")

3. Saccharata (Sweet, "manis")

4. Everta (Popcorn, "berondong")

5. Amylacea (Flour corn, "tepung")

6. Glutinosa (Sticky corn, "ketan")

Dipandang dari bagaimana suatu kultivar ("varietas") jagung dibuat

dikenal berbagai tipe kultivar :

1. Galur murni, merupakan hasil seleksi terbaik dari galur-galur terpilih

2. Komposit, dibuat dari campuran beberapa populasi jagung unggul yang

diseleksi untuk keseragaman dan sifat-sifat unggul

3. Sintetik, dibuat dari gabungan beberapa galur jagung yang memiliki

keunggulan umum (daya gabung umum) dan seragam

4. Hibrida, merupakan keturunan langsung (F1) dari persilangan dua, tiga,

atau empat galur yang diketahui menghasilkan efek heterosis.

Warna bulir jagung ditentukan oleh warna endosperma dan lapisan

terluarnya (aleuron), mulai dari putih, kuning, jingga, merah cerah, merah darah,

ungu, hingga ungu kehitaman. Satu tongkol jagung dapat memiliki

bermacam-macam bulir dengan warna berbeda-beda, karena setiap bulir terbentuk dari

(17)

Table 2.1. Kandungan Gizi Jagung Per 100 Gram Bahan

Kalori Protein Lemak Pati Kalsium Fosfor Ferrum Vitamin

A

Vitamin

B1

Air

355 Kal 7,2 gr 3,7 gr 80 gr 10 mg 256 mg 2,4 mg 510 SI 0,38 mg 9 gr

(Anonimous, 2010)

Gambar 2.1. Struktur Jagung

(http://wikipedia-jagung.jpg).

Tabel 2.2. Klasifikasi Jagung

Kingdom Divisi Kelas Ordo Famili Genus Species

Plantae Spermatophyta Monocotyledone Poales

Poaceae Zea Zea mays

(Anonimous, 2010)

2.1.2. Limbah Biji Jagung

Limbah biji jagung dihasilkan dari proses industri pembibitan

benih jagung unggulan. Limbah biji jagung ini memiliki kandungan pati yang

tinggi yaitu kurang lebih 63%, berwarna merah dan mengandung pestisida yang

(18)

Gambar 2.2. Limbah Biji Jagung

(PT.Bisi Internasional Tbk,2010)

2.1.3. Karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber kalori utama bagi manusia selain

protein dan lemak. Karbohidrat yang mempunyai rumus empiris (CH2O)n ini juga

mempunyai peranan penting dalam menentukan karakteristik bahan makanan,

misalnya rasa, warna, tekstur, dan lain – lain. Sedangkan dalam tubuh, karbohidrat

berguna untuk mencegah timbulnya pemecahan protein tubuh yang berlebihan,

kehilangan mineral dan berguna untuk membantu metabolisme lemak dan protein.

Di alam, karbohidrat dibentuk dari reaksi CO2 dan H2O dengan bantuan sinar

matahari melalui proses fotosíntesis dalam sel tanaman yang berklorofil, bahan –

bahan yang merupakan sumber karbohidrat diperoleh dari umbi – umbian dan

batang tanaman misalnya sagu. Sumber karbohidrat yang merupakan bahan

makanan pokok di berbagai daerah di Indonesia adalah biji – bijian, khususnya

beras dan jagung.

Pada umumnya karbohidrat dapat dikelompokkan menjadi tiga bagian yaitu :

a) Monosakarida

Merupakan suatu molekul yang terdiri dari 5 atau 6 atom C.

Monosakarida yang mengandung satu gugus aldehide disebut aldosa.

Sedangkan ketosa mempunyai satu gugus keton. Monosakarida dengan 6

atom C disebut heksosa, misal glukosa (dekstrosa/gula anggur). Sedangkan

yang mempunyai 5 atom C disebut pentosa, misal xilosa, arabinosa, dan

(19)

b) Oligosakarida

Merupakan polimer dari 2 – 10 monosakarida. Biasanya bersifat

larut dalam air. Oligosakarida yang terdiri dari 2 molekul monosakarida

disebut disakarida. Contoh dari disakarida adalah sukrosa. Oligosakarida

diperoleh dari hasil hidrolisis polisakarida dengan bantuan enzim tertentu

atau hidrolisis dengan asam.

c) Polisakarida

Disusun oleh banyak molekul monosakarida. Polisakarida dalam

bahan makanan berfungsi sebagai bahan penguat tekstur (selulosa,

hemiselulosa, pektin, dan lignin). Dan sebagai sumber energi (pati, glikogen,

fruktan) (Winarno, 1994).

2.1.4. Pati

Pati atau amilum adalah karbohidrat kompleks yang tidak larut

dalam air, berwujud bubuk putih, tawar dan tidak berbau. Pati merupakan bahan

utama yang dihasilkan oleh tumbuhan untuk menyimpan kelebihan glukosa

(sebagai produk fotosintesis) dalam jangka panjang. Hewan dan manusia juga

menjadikan pati sebagai sumber energi yang penting.

Pati tersusun dari dua macam karbohidrat, amilosa dan

amilopektin, dalam komposisi yang berbeda-beda. Amilosa memberikan sifat

keras (pera) sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket. Amilosa

memberikan warna ungu pekat pada tes iodin sedangkan amilopektin tidak

bereaksi. Penjelasan untuk gejala ini belum pernah bisa tuntas dijelaskan

(20)

Gambar 2.3. Rantai Pati

(http://wikipedia-pati.jpg)

2.1.5. Glukosa

Glukosa adalah monosakarida yang paling banyak terdapat di alam

sebagai produk dari proses fotosíntesis. Dalam bentuk bebas terdapat didalam

buah – buahan, tumbuh – tumbuhan, madu, darah. Dalam bentuk ikatan terdapat

sebagai glikosida didalam tubuh binatang, sebagai disakarida, dan polisakarida

didalam tubuh tumbuhan. Glukosa juga dapat dihasilkan melalui hidrolisis

polisakarida atau disakarida, dengan asam atau enzim. Sebagai aldoheksosa,

glukosa memiliki 6 atom karbon didalam rantai molekulnya. Salah satu ujung

rantai tersebut merupakan gugus aldehid. Atom – atom karbon nomor 2 sampai

nomor 5 didalam rantai adalah gugus chiral. Dengan demikian terdapat 16

kemungkinan konfigurasi isomer pada glukosa. Semua konfigurasi isomer

tersebut telah dikenal sebagian. Terdapat bebas dialam, sebagian yang lain harus

dibuat secara sintesis (Soebijanto, 1986).

2.1.6. Ethanol

Ethanol atau etil alkohol (CH3CH2OH) dikenal dengan nama

alkohol. Merupakan suatu cairan tidak berwarna dengan bau yang khas, mudah

menguap dan terbakar, warna api kebiruan serta larut sempurna dengan air. Pada

umumnya terbuat dari bahan-bahan kimia ( proses sintesa ) dan bukan dari bahan

(21)

Paling sering digunakan sebagai bahan bakar motor, terutama

sebagai biofuel aditif untuk bensin. Dunia produksi ethanol untuk bahan bakar

transportasi meningkat tiga kali lipat antara tahun 2000 dan 2007 dari 17 miliar

menjadi lebih dari 52 miliar liter. Dari 2007 hingga 2008, pangsa pasar ethanol

dalam penggunaan bahan bakar jenis bensin global meningkat dari 3,7% menjadi

5,4%. Pada tahun 2009 produksi bahan bakar etanol di seluruh dunia mencapai

19,5 milyar galon (73,9 miliar liter).

Ethanol digunakan secara luas di Brazil dan di Amerika Serikat,

dan bersama-sama kedua negara bertanggung jawab atas 89 % bahan bakar

ethanol produksi dunia pada tahun 2009. Kebanyakan mobil di AS dapat berjalan

pada campuran sampai dengan 10 % ethanol, dan penggunaan bensin ethanol 10%

yang diamanatkan di beberapa negara bagian Amerika Serikat dan kota-kota.

Sejak tahun 1976 pemerintah Brazil telah membuatnya menjadi wajib untuk

mengkombinasikan ethanol dengan bensin, dan sejak 2007, hukum campuran

sekitar 25 % ethanol dan 75% bensin (E25). Selain itu, pada 2010 Brasil memiliki

armada lebih dari 10 juta fleksibel bahan bakar kendaraan secara teratur

menggunakan bahan bakar ethanol rapi (dikenal sebagai E100)

(22)

Table 2.3. Produksi Bahan Bakar Ethanol Tahunan.

Produksi Bahan Bakar Ethanol Per Tahun Menurut Negara(2007-2009) Top 10 Negara / Blok Regional

(Juta galon per Tahun) Peringkat

Dunia

Negara / Wilayah 2009 2008 2007

1 Amerika Serikat 10,750.00 9,000.00 6,498.60

2 Brazil 6,577.89 6,472.20 5,019.20

3 Uni Eropa 1,039.52 733.60 570.30

4 Cina 541.55 501.90 486.00

5 Thailand 435.20 89.80 79.20

6 Kanada 290.59 237.70 211.30

7 India 91.67 66.00 52.80

8 Kolumbia 83.21 79.30 74.90

9 Australia 83.21 26.40 26.40

10 Lainnya 247.27 - -

Total Dunia 19,534.99 17,335.29 13,101.70

(http://en.wikipedia.org/wiki/Ethanol_fuel).

Ethanol mempunyai sifat – sifat fisik sebagai berikut :

1. Cairan tidak berwarna

2. Berbau khas, menusuk hidung

3. Mudah menguap

4. Titik didih 78,32 oC

5. Larut dalam air dan eter

6. Densitas pada 15 oC adalah 0,7937

7. Spesifik panas pada 20 oC adalah 0,579 cal/groC

8. Panas pembakaran pada keadaan cair adalah 328 Kcal

9. Viskositas pada 20 oC adalah 1,17 cp

(23)

Sifat–sifat kimia ethanol :

1. Berat molekul adalah 46,07 gr/mol

2. Terjadi dari reaksi fermentasi monosakarida

3. Bereaksi dengan asam asetat, asam sulfat, asam nitrit, asam ionida

(Othmer, 1952)

Didalam perdagangan dikenal tingkat – tingkat kualitas ethanol sebagai berikut :

a. Alkohol teknis (96,5 oGL)

Digunakan terutama untuk kepentingan industri. Sebagai pelarut organik,

bahan bakar, dan juga sebagai bahan baku ataupun untuk produksi

berbagai senyawa organik lainnya.

b. Spiritus (88 oGL)

Bahan ini biasa digunakan sebagai bahan bakar untuk alat pemanas

ruangan dan alat penerangan.

c. Alkohol absolute (99,7 – 99,8 oGL)

Banyak digunakan dalam pembuatan sejumlah besar obat – obatan dan

juga sebagai bahan pelarut atau sebagai bahan didalam pembuatan

senyawa – senyawa lain pada skala laboratorium.

d. Alkohol murni (96,0 – 96,5 oGL)

Alkohol jenis ini terutama digunakan untuk kepentingan farmasi dan

konsumsi (minuman keras dan lain – lain) (Soebijanto, 1986).

2.1.7. Bioethanol

Bioethanol merupakan produk fermentasi yang dapat dibuat dari

substrat yang mengandung karbohidrat (gula, pati/sukrosa) ataupun selulosa.

Fermentasi bioethanol terjadi pada kondisi anaerob dengan menggunakan khamir

tertentu yang dapat mengubah glukosa menjadi etanol (Othmer, 1952).

Bioethanol dapat dibuat dari berbagai bahan hasil pertanian. Secara

umum, bahan – bahan tersebut dapat dibagi dalam tiga golongan yaitu golongan

pertama adalah bahan yang mengandung turunan gula, antara lain molases, gula

(24)

yang mengandung pati seperti biji – bijian (misalnya gandum), kentang, dan

tapioka. Golongan yang ketiga adalah bahan yang mengandung selulosa seperti

kayu dan beberapa limbah pertanian. Selain ketiga jenis bahan tersebut, etanol

dapat juga dari bahan bukan asli pertanian tetapi dari bahan yang merupakan hasil

proses lain. Sebagai contohnya adalah ethylene (Sa’id, 1987).

Bioethanol biasanya diperoleh dari konversi karbon berdasarkan

bahan baku. Pertanian dianggap terbarukan karena mereka mendapatkan energi

dari matahari menggunakan fotosintesis, dengan syarat semua mineral yang

dibutuhkan untuk pertumbuhan (seperti nitrogen dan fosfor) dikembalikan ke

tanah (Anonimous, 2010).

2.1.8. Hidrolisa

Hidrolisa, merupakan proses pemecahan suatu senyawa menjadi

senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan molekul air (Othmer, 1952).

Jenis hidrolisa ada lima macam yaitu sebagai berikut :

1. Hidrolisa murni

Pada proses ini hanya melibatkan air saja, proses ini tidak dapat

menghidrolisis secara efektif karena reaksi berjalan lambat, hidrolisa murni ini

biasanya hanya untuk senyawa yang sangat reaktif dan reaksinya dapat

dipercepat dengan memakai uap air.

2. Hidrolisa dengan larutan asam

Menggunakan larutan asam sebagai katalis, larutan asam yang digunakan

dapat encer atau pekat, seperti H2SO4 atau HCl.

3. Hidrolisa dengan 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 hidrolisa berfungsi untuk mengikat asam

(25)

4. Alkali fusion

Hidrolisa ini dilakukan tanpa menggunakan air pada suhu tinggi, misalnya

dengan menggunakan NaOH padat.

5. Hidrolisa dengan enzym

Hidrolisa ini dilakukan dengan menggunakan enzim sebagai katalis, enzim

yang digunakan dihasilkan dari mikroba seperti enzim α-amilase yang dipakai

untuk hidrolisis pati menjadi glukosa dan maltosa (Groggins, 1958).

α-amilase yang diperoleh dari bacillus subtilis menghidrolisis pati dengan

hasil utama maltoheksosa, maltopentaosa, dan sedikit glukosa 4-5%

(Sari, 2010).

2.1.9. Fermentasi

Kata fermentasi berasal dari bahasa latin “Fervere” yang berarti

merebus (to boil). Arti kata dari bahasa latin tersebut dapat dikaitkan dengan

kondisi cairan bergelembung atau mendidih. Keadaan ini disebabkan adanya

aktivitas ragi pada ekstraksi buah-buahan atau biji-bijian. Gelembung-gelembung

karbondioksida dihasilkan dari katabolisme anaerobic terhadap kandungan gula.

Fermentasi pada umumnya mempunyai pengertian suatu proses terjadinya

perubahan kimia pada suatu substrat organic melalui aktivitas enzim yang

dihasilkan oleh mikroba, walaupun dalam beberapa hal dapat juga terjadi tanpa

adanya sel-sel hidup (mikroba).

Bahan-bahan yang mengandung sakarin atau glukosa dapat

langsung di fermentasi, akan tetapi bahan yang mengandung pati dan selulosa

harus dihidrolisis terlebih dahulu menjadi komponen yang sederhana. Meskipun

pada dasarnya fermentasi dapat langsung menggunakan enzim tetapi saat ini

industry fermentasi masih memanfaatkan mikroorganisme karena cara ini jauh

lebih mudah dan murah, mikroba yang banyak digunakan dalam proses fermentasi

(26)

2.1.10 Pertumbuhan Mikroorganisme

Pertumbuhan sel merupakan puncak aktivitas fisiologik yang

saling mempengaruhi secara beraturan. Proses pertumbuhan ini sangat kompleks

mencakup pemasukan nutrient dasar dari lingkungan ke dalam sel, konversi

bahan –bahan nutrient menjadi energi dan berbagai konstituen sel yang vital serta

perkembangbiakan. Pertumbuhan mikroorganisme dapat ditandai dengan

peningkatan jumlah dan masa sel, sedangkan kecepatan pertumbuhan tergantung

pada lingkungan fisik dan kimianya.

Pertumbuhan mikroorganisme dapat digambarkan sebagai kurva berikut :

Gambar 2.4. Kurva Pertumbuhan Jasad Renik

Keterangan gambar :

a. Fase adaptasi

Fase ini adalah waktu penyesuaian suatu mikroorganisme yang

dipindahkan ke media lain yang berbeda dari media asalnya. Lamanya fase ini

dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya :

1. Medium dan lingkungan pertumbuhan

Jika nutrient yang tersedia dan kondisi lingkungan yang baru sangat

berbeda dengan sebelumnya, diperlukan waktu penyesuaian untuk

mensintesa enzim – enzim yang dibutuhkan untuk metabolisme.

2. Jumlah inokulum

(27)

b. Fase pertumbuhan awal

Setelah mengalami fase adaptasi, sel mulai membelah dengan

kecepatan yang masih rendah karena baru selesai tahap penyesuaian diri.

c. Fase pertumbuhan logaritmik

Sel jasad renik membelah dengan cepat dan konstan, dimana

pertumbuhan sangat dipengaruhi oleh medium tempat tumbuhnya, seperti pH,

kandungan nutrient, suhu dan kelembaban udara. Pada fase ini sel

membutuhkan energi lebih banyak dari fase lainnya dan juga paling sensitive

terhadap keadaan lingkungan.

d. Fase pertumbuhan lambat

Pada fase ini pertumbuhan populasi jasad renik diperlambat karena

beberapa sebab :

1. Zat nutrisi didalam medium sudah sangat berkurang.

2. Adanya hasil – hasil metabolisme yang mungkin beracun atau dapat

menghambat pertumbuhan jasad renik.

e. Fase pertumbuhan statis

Pada fase ini, jumlah populasi sel tetap, karena jumlah sel yang

mati sama dengan jumlah sel yang tumbuh. Ukuran sel menjadi lebih kecil,

karena sel terus membelah sementara nutrisi yang ada semakin berkurang.

Pada fase ini sel menjadi lebih tahan terhadap keadaan ekstrim seperti panas,

dingin, radiasi, dan bahan kimia.

f. Fase menuju kematian dan Fase kematian

Pada fase ini sebagian populasi jasad renik mulai mengalami

kematian karena beberapa sebab, yaitu :

1. Nutrient didalam medium sudah habis

(28)

2.1.11. Bacillus subtilis

Jika keadaan lingkungan tidak menguntungkan seperti suhu tinggi,

kekeringan atau zat-zat kimia tertentu, beberapa spesies dari Bacillus yang aerob

dapat mempertahankan diri dengan spora. Spora tersebut dibentuk dalam sel yang

disebut endospora. Endospora dibentuk oleh penggumpalan protoplasma yang

sedikit sekali mengandung air. Oleh karena itu endospora lebih tahan terhadap

keadaan lingkungan yang tidak menguntungkan dibandingkan dengan bakteri

aktif. Apabila keadaan lingkungan membaik kembali, endospora dapat tumbuh

menjadi satu sel bakteri biasa. Letak endospora di tengah-tengah sel bakteri atau

pada salah satu ujungnya. Bacillus subtilis juga merupakan bakteri penghasil

antibiotic, yang mempunyai daya hambat terhadap kegiatan mikroorganisme lain

(Anonimous, 2010).

Banyak spesies Bacillus dapat mengeluarkan sejumlah besar

enzim. Amyloliquefaciens Bacillus merupakan spesies Bacillus yang merupakan

sumber protein alami antibiotik barnase (a ribonuklease ), alfa amilase yang

digunakan dalam hidrolisis pati, yang protease subtilisin digunakan dengan

deterjen, dan BamH1 enzim restriksi yang digunakan dalam penelitian DNA.

Bacillus subtilis merupakan salah satu prokariota terbaik, dari segi biologi

molekuler dan biologi sel.

Cara mudah untuk mengisolasi Bacillus adalah dengan

menempatkan tanah non steril dalam tabung reaksi dengan air, getarkan, lalu

tempatkan di media agar - agar, dan inkubasi pada suhu kamar selama minimal

sehari. Koloni biasanya besar, menyebar dan berbentuk tidak teratur. Di bawah

mikroskop, Bacillus muncul sebagai batang, dan sebagian besar biasanya berisi

oval endospora pada salah satu ujungnya, sehingga berbentuk tonjolan

(29)

Tabel 2.4. Klasifikasi Bacillus subtilis

Kingdom

Divisi

Kelas

Ordo

Familia

Genus

Species

Bacteria

Firmicutes

Bacilli

Bacillales

Bacillaceae

Bacillus

Bacillus subtilis

( Anonimous, 2010 )

2.1.12. Saccharomyces cereviceae

Istilah khamir umunya digunakan untuk menyebutkan

bentuk-bentuk mikroorganisme yang menyerupai jamur dari kelompok Ascomycetes yang

tidak berfilamen tetapi uniseluler dengan bentuk ovoid atau spheroid.

Saccharomycess cerevisiae merupakan khamir yang paling popular dalam

pengolahan makanan. Khamir ini telah lama digunakan dalam industri wine dan

bir. Dalam bidang pangan, khamir digunakan dalam pengembangan adonan roti

dan dikenal sebagai ragi roti. Penggunaan dalam produksi etanol secara fermentasi

telah banyak dikembangkan di beberapa negara, seperti Brasil, Afrika Selatan, dan

Amerika Serikat. Hal ini disebabkan karena Saccharomycess cerevisiae dapat

memproduksi etanol dalam jumlah besar dan mempunyai toleransi terhadap

alkohol yang tinggi. Selain Saccharomycess cerevisiae, Zymomonas mobilis

juga sangat potensial, namun bakteri ini perlu dikembangkan lebih lanjut, karena

toleransinya yang rendah terhadap garam dalam media dan membutuhkan media

yang steril, sehingga menyulitkan untuk aplikasi skala industri. Oleh karena itu

Saccharomycess cerevisiae adalah mikroorganisme penghasil ethanol yang paling

(30)

Adapun sifat – sifat dari Saccharomyces Cereviceae antara lain adalah :

a. Berbentuk bulat (ellips).

b. Tidak berflagella.

c. Tidak mempunyai klorofil.

d. Dapat membentuk spora.

Tabel 2.5. Klasifikasi Saccharomycess Cereviceae

Kingdom

Divisi

Kelas

Ordo

Familia

Genus

Species

Fungi

Eumycophyta

Ascomycetes

Saccharomycetales

Saccharomycetaceae

Saccharomycess

Saccharomycess cereviceae

( Anonimous, 2010 )

2.1.13. Pembuatan Starter

Starter adalah susunan bakteri dalam jumlah yang cukup banyak

untuk ditambahkan dalam suatu larutan bahan mentah yang sudah disiapkan untuk

proses fermentasi. Banyaknya starter adalah sekitar 3 – 10 % dari bahan yang

akan difermentasi. Faktor – faktor yang mempengaruhi pembuatan starter

diantaranya adalah :

a. Temperatur

b. Waktu

c. Adanya penambahan pupuk

(31)

Penyiapan Starter antara lain :

a. Regenerasi kultur

Pertumbuhan optimum dapat dicapai bila kultur dalam keadaan segar sebelum

diinokulasi. Untuk itu kultur yang akan digunakan diinokulasikan pada media

agar miring selama 48 jam. Selain itu regenerasi memungkinkan untuk

mendapatkan kultur atau starter di fase ekponensial. Hal ini akan dapat

mempersingkat masa adaptasi dan laju pertumbuhan optimal yang mungkin

diperoleh dalam waktu relatif cepat.

b. Starter dalam media cair

Tujuan inokulasi dalam media cair adalah mengadakan adaptasi dengan

medium yang digunakan. Komposisi media cair ini dibuat dengan basis

konsentrasi substrat yang lebih encer (Rahman, 1989).

2.2. Bahan Pendukung

 Asam Klorida

A. Sifat – sifat fisik :

a. Bentuk liquid

b. Tidak berwarna (jernih)

c. Bau menyengat dan beracun

d. Freezing point : -114’C

e. Boiling point : 110 °C(383K) untuk larutan 20,2% ; 48 °C(321K)

untuk larutan 38%.

B. Sifat – sifat kimia :

a. Rumus kimia : HCl

b. Berat molekul : 36,4609

c. Spesifik gravity : 1,268

d. Sangat larut dalam air

Larutan asam klorida atau yang biasa kita kenal dengan

larutan HCl dalam air, adalah cairan kimia yang sangat korosif dan berbau

(32)

HCl diproduksi dalam perut dan secara alami membantu menghancurkan

bahan makanan yang masuk ke dalam usus. Dalam skala industri, HCl

biasanya diproduksi dengan konsentrasi 38%. Ketika dikirim ke industri

pengguna, HCl dikirim dengan konsentrasi antara 32-34%. Pembatasan

konsentrasi HCl ini karena tekanan uapnya yang sangat tinggi, sehingga

menyebabkan kesulitan ketika penyimpanan. Beberapa bidang yang

memanfaatkan HCl, baik pada skala industri maupun skala rumah tangga.

1. Asam klorida digunakan pada industri logam untuk menghilangkan

karat atau kerak besi oksida dari besi atau baja.

2. Sebagai bahan baku pembuatan vinyl klorida, yaitu monomer untuk

pembuatan plastik polyvinyl chloride atau PVC.

3. HCl merupakan bahan baku pembuatan besi (III) klorida (FeCl3) dan

polyalumunium chloride (PAC), yaitu bahan kimia yang digunakan

sebagai bahan baku koagulan dan flokulan. Koagulan dan flokulan

digunakan pada pengolahan air.

4. Asam klorida dimanfaatkan juga untuk mengatur pH (keasaman) air

limbah cair industri, sebelum dibuang ke badan air penerima.

5. HCl digunakan pula dalam proses regenerasi resin penukar kation

(cation exchange resin).

6. Di laboratorium, asam klorida biasa digunakan untuk titrasi

penentuan kadar basa dalam sebuah larutan.

7. Asam klorida juga berguna sebagai bahan pembuatan cairan

pembersih porselen.

8. HCl digunakan pada proses produksi gelatin dan bahan aditif pada

makanan.

9. Pada skala industri, HCl juga digunakan dalam proses pengolahan

(33)

10. Campuran asam klorida dan asam nitrat (HNO3) atau biasa disebut

dengan aqua regia, adalah campuran untuk melarutkan emas.

Kegunaan-kegunaan lain dari asam klorida diantaranya

adalah pada proses produksi baterai, kembang api dan lampu blitz kamera.

11 kegunaan asam klorida atau HCl di atas hanyalah sebagian diantaranya.

Masih banyak bidang lain yang mempergunakannya (Hudiko, 2009).

2.3. Landasan Teori

Limbah biji jagung dihasilkan dari proses pembibitan biji jagung

unggulan. Limbah biji jagung ini memiliki kandungan bahan organik yang tinggi,

selain itu mengandung senyawa sianida (pestisida) yang bersifat toksik.

Kandungan bahan organik dalam limbah biji jagung ini sangat tinggi, pengolahan

yang paling sesuai adalah secara biologi. Untuk membuat limbah biji jagung non

benih sebagai bioethanol digunakan beberapa proses yaitu hidrolisa dan

fermentasi.

Dalam pembuatan Bioethanol dilakukan beberapa proses yakni :

2.3.1. Proses Hidrolisa

Pati merupakan komponen yang lebih kompleks daripada

disakarida. Sebelum difermentasi, pati harus dipecah dengan menggunakan enzim

amilase menjadi komponen disakarida yaitu maltosa. Dengan menggunakan

enzim lain yaitu maltase, maltosa akan dihidrolisa menjadi glukosa (Sa’id, 1987).

(C6H10O5) + H2O Bacillus subtilis (C6H12O6)

Pati Glukosa

Proses hidrolisis dipengaruhi dengan beberapa faktor, antara lain sebagai berikut :

a. Kandungan pati pada bahan baku

Kandungan pati sedikit maka akan menghasilkan glukosa sedikit

dan sebaliknya. Akan tetapi pengaruh dari kemampuan penguraian

(34)

b. Suhu hidrolisa

Pada umumnya semakin tinggi suhu, semakin naik laju reaksi baik

yang tidak dikatalis maupun yang dikatalis oleh enzim. Akan tetapi jika

suhu yang terlalu tinggi dapat mempercepat pemecahan atau perusakan

enzim. Hampir semua enzim mempunyai aktivasi optimal pada suhu

30 oC – 40 oC.

c. pH

pH berpengaruh terhadap jumlah produk hidrolisis. Enzim

menunjukkan aktivitas maksimum pada suatu kisaran pH yang disebut pH

optimum. Dimana pH optimum umumnya berkisar antara 4,5 – 8. pH

optimum suatu enzim berbeda, bergantung pada asal enzim tersebut.

d. Waktu

Waktu hidrolisa berpengaruh terhadap perubahan pati menjadi

glukosa, semakin lama waktu hidrolisa kadar glukosa yang dihasilkan

semakin besar dan pada suatu saat akan konstan dan tergantung pada

konsentrasi pati awal.

2.3.2. Proses Fermentasi

Bioethanol merupakan bentuk alami yang dihasilkan dari proses

fermentasi yang banyak ditemukan dalam produk bir, anggur, spiritus, dan masih

banyak lagi. Minuman beralkohol dapat digolongkan menjadi dua bagian, yaitu :

1. Produk hasil fermentasi yang dikonsumsi langsung

2. Produk hasil fermentasi yang didistilasi lebih dahulu sebelum dikonsumsi

Dalam pembentukan alkohol melalui fermentasi, peran

mikroorganisme sangat besar dan biasanya mikroorganisme yang digunakan

untuk fermentasi mempunyai beberapa syarat sebagai berikut :

1. Mempunyai kemampuan untuk memfermentasi glukosa secara cepat

2. Mempunyai genetik yang stabil (tidak mudah mengalami mutasi)

3. Toleran terhadap alkohol yang tinggi (antara 14 – 15%)

(35)

Minuman beralkohol yang dihasilkan tanpa distilasi (hasil

fermentasi) biasanya mempunyai kadar alkohol antara 12 – 15%. Untuk

mempertinggi kadar alkohol sering dilakukan tahap lanjutan yaitu didistilasi dan

kadar alkohol yang dihasilkan antara 95 – 96%. Prinsipnya reaksi proses

pembentukan bioethanol dengan fermentasi sebagai berikut :

C6H12O6 Saccharomyces C. 2C2H5OH + 2CO2

Glukosa Bioethanol

(Yuliana, 2005).

Faktor – faktor yang mempengaruhi dalam proses fermentasi antara lain sebagai

berikut :

a. pH

pH yang baik untuk fermentasi, yaitu antara 4,5 – 5. pH ini adalah pH

yang disenagi oleh ragi dan pada pH ini dapat menahan perkembangan banyak

jenis bakteri. Untuk mengasamkan biasanya dipergunakan asam sulfat, yang

lebih baik lagi adalah asam laktat, karena asam laktat baik untuk pertumbuhan

ragi, tetapi keburukannya dapat tumbuh bakteri asam butirat yang dapat

merugikan fementasi dan ragi.

b. Waktu

Pada umumnya waktu yang diperlukan untuk fermentasi antara 36 – 50

jam. Waktu optimum yang dibutuhkan untuk fermentasi adalah ±7 hari.

Apabila lebih dari 7 hari akan menyebabkan semakin tinggi kadar bioethanol

yang dihasilkan sehingga terjadi kematian pada bakteri (Yuliana, 2005)

c. Suhu

Pada umumnya suhu yang baik untuk proses fementasi antara

25–30 oC. Semakin rendah suhu fermentasi akan semakin tinggi alkohol yang

dihasilkan. Hal ini dikarenakan pada suhu yang rendah fermentasi akan lebih

lengkap dan kehilangan alkohol karena terbawa oleh gas karbondioksida akan

(36)

2.4. Hipotesa

Kadar pati yang terkandung dalam limbah biji jagung dapat diproduksi

menjadi bioethanol dengan proses hidrolisa dan fermentasi.

.

(37)

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1. Bahan – bahan yang diperlukan

Bahan – bahan yang dibutuhkan dalam penelitian adalah Limbah Biji

Jagung dari hasil pembibitan benih jagung dari PT. Bisi Internasional.

Saccharomyces cereviceae dan Bacillus subtilis yang dibeli di BPKI ( Balai

Penelitian dan Konsultasi Industri ) Jln. Jagir, Wonokromo. HCl yang dibeli di

toko bahan kimia di Medokan Ayu Rungkut, dan bahan lainnya seperti gula

dan aquadest.

3.2. Alat – alat yang digunakan

1. Alat Hidrolisa

2. Alat Fermentasi

3.3. Gambar dan Susunan Alat :

3.3.1. Gambar Alat Hidrolisa

1

Keterangan :

1. Botol untuk

(38)

3.3.2. Gambar Alat Fermentasi

3.4. Kondisi

3.4.1. Hidrolisa

A. Kondisi yang ditetapkan

1. pH = 4,5 (dengan

penambahan HCl 36% atau NaOH).

2. Volume sampel = 50 ml dari fitrat.

3. Suhu = 25 oC.

B. Kondisi yang dijalankan

1. Waktu Hidrolisa = 2; 4; 6 (hari).

2. Perbandingan jagung dengan air = 1:3 (333,3 gr jagung

1 liter H2O); 1:5 (200 gr jagung 1 liter H2O).

3. Bacillus subtilis = 5; 7,5; 10 (% v/v)

dari filtrat.

1 2 4 3

Keterangan :

1. Botol

Fermentasi.

2. Botol Indikator.

3. Tutup Sumbat.

(39)

3.4.2. Fermentasi

A. Kondisi yang ditetapkan

1. pH = 4,5 (dengan

penambahan HCl 36% atau NaOH).

2. Volume hasil filrat hidrolisa = 50 ml.

3. Suhu = 25 oC.

B. Kondisi yang dijalankan

1. Waktu fermentasi = 3 ; 6 ; 9 ; 12 ; 15

(hari)

2. Saccharomycess = 5; 7,5; 10 (% v/v)

dari filtrat.

(40)

3.5. Skema dan Prosedur Penelitian

3.5.1. Pembuatan Media Agar

(41)

Pembuatan Media Agar (Media Pertumbuhan)

Bahan seperti kentang dipotong – potong tipis, direbus selama 1

jam sampai kentang menjadi seperti bubur. Setelah itu disaring dan

diambil ekstraknya. Ekstrak kentang itu ditambahkan glukosa 6 gr, yeast

2,5 gr, dan agar – agar 5 gr. Campur semua bahan dan diaduk kemudian

dipanaskan sampai mendidih.

Setelah dingin, saring lalu ambil filtratnya. Filtratnya masukkan

kedalam masing – masing tabung reaksi. Kemudian sterilkan dengan

menggunakan autoclave, selama 3 jam dengan suhu 121 oC. Dinginkan

sambil dimiringkan. Maka media tersebut siap untuk ditanami.

3.5.2. Pembuatan Starter Bacillus

(42)

3.5.3. Pembuatan Starter Saccharomyces

Pembuatan starter Bacillus dan Saccharomycess

Ambil 0,5 gr Bacillus Subtilis ditambah 1 gr glukosa lalu larutkan

dengan aquadest sebanyak 100 ml. Kemudian sterilkan dalam autoclave

pada suhu 121 oC selama 15 menit. Kemudian diinkubasi hingga terjadi

gelembung – gelembung dipermukaan. Hal yang sama juga dilakukan

pada Saccharomycess.

(43)

3.5.4. Pembuatan Bioethanol

Analisa Kadar Pati

Analisa Kadar Glukosa

Analisa Kadar Pestisida

Starter Bacillus 5%, 7.5%, 10% v/v

Analisa Kadar Glukosa dan Pati sisa

Starter Saccharomyces Cereviceae 5%, 7.5%, 10 % v/v

Analisa kadar Bioethanol, Pestisida

Pembuatan Bioethanol

Limbah biji jagung direndam hingga warna merah yang ada pada

limbah biji jagung tersebut hilang. Kemudian digiling hingga menjadi

halus (tepung jagung). Limbah biji jagung yang telah menjadi tepung

jagung dicampur H2O dengan perbandingan 1:3 (333,3 gr jagung dan 1

liter H2O) dan 1:5 (200 gr jagung dan 1 liter H2O). Dilakukan hidrolisa

dengan penambahan HCl yang pHnya ditetapkan 4,5. Kemudian

diinokulasi I yang bertujuan untuk menanamkan starter Bacillus subtilis

dengan konsentrasi 5; 7,5; 10 (% v/v), dengan waktu hidrolisa selama 2, 4,

6 hari.

Limbah Biji Jagung

Fermentasi (3,6,9,12,15 hari)

Filtrasi

Bioethanol

Size Reduction/ Grinding

Tepung Jagung

Hidrolisis (2,4,6 Hari)

H2O

HCl

(44)

Tahap berikutnya adalah inokulasi II yang bertujuan untuk

menanamkan starter Saccharomyces cereviceae dengan konsentrasi 5; 7,5;

10 (% v/v), proses fermentasi yang dilakukan selama 3, 6, 9, 12, 15 hari.

(45)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Analisis Kadar Glukosa, Pati Sisa, Bioethanol Dan Yield

Dari penelitian yang dilakukan di Laboratorium Instrumentasi, didapatkan data – data yang di tabelkan seperti di bawah ini.

5% 7,5 % 10% 5% 7,5 % 10% 1.21 1.21 1.21 17.36 17.36 17.36 2.11 5.31 3.09 16.98 15.56 16.05 5.34 8.35 5.97 15.31 12.91 14.53 6.33 9.52 7.46 13.76 10.01 12.31 0.81 0.81 0.81 11.19 11.19 11.19 3.32 6.32 5.17 10.77 9.15 10.12 5.09 10.65 7.45 10.01 8.76 9.32

7.43 15.22 11.12 9.31 7.13 8.11

Bahan Baku Waktu Hidrolisa (hari) Kadar Glukosa (%) Kadar Pati (%)

1 : 3

0

2 4

6

1 : 5

0 2 4 6

Tabel 4.1. Hasil analisis kadar glukosa dan pati sisa pada proses hidrolisa

Tabel 4.2. Hasil analisis kadar bioethanol dan perhitungan yield pada proses fermentasi

5% 7,5% 10% 5% 7,5% 10%

3 0.27 0.76 0.52 1.22 3.49 2.43

6 1.76 2.88 2.16 7.94 13.23 10.11

9 3.23 5.85 4.67 14.57 26.88 21.86

12 3.24 5.86 4.68 14.61 26.93 21.90

15 3.24 5.86 4.68 14.61 26.93 21.90

3 0.41 0.80 0.63 1.85 3.68 2.95

6 2.19 3.02 2.72 9.88 13.88 12.73

9 4.01 5.99 5.06 18.09 27.53 23.68

12 4.01 5.99 5.17 18.09 27.53 24.20

15 4.12 6.00 5.17 18.58 27.57 24.20

3 0.44 0.85 0.75 1.98 3.91 3.51

6 2.22 3.11 2.76 10.01 14.29 12.92

9 4.45 6.14 5.24 20.07 28.22 24.53

12 4.51 6.15 5.34 20.34 28.26 24.99

15 4.62 6.16 5.35 20.84 28.31 25.04

Waktu Fermentasi (hari)Kadar Bioethanol (%) Yield (%)

1 : 5

2

4

6

(46)

4.2. Gambar dan Pembahasan

4.2. 1. Hasil Analisis Kadar Glukosa dan Pati Pada Proses Hidrolisa

Perbandingan 1:3

Gambar 4.1. Pengaruh waktu hidrolisa terhadap % glukosa

Berdasarkan gambar 4.1, terlihat bahwa semakin lama waktu hidrolisa

kadar glukosa yang dihasilkan semakin meningkat, karena semakin lama waktu

hidrolisa maka semakin banyak pati yang terhidrolisa membentuk glukosa. Pada

waktu hidrolisa yang sama, Penambahan Bacillus sebesar 7,5% menghasilkan

glukosa yang terbesar. Pada penambahan Bacillus lebih kecil (5%), pati yang

terhidrolisa menjadi glukosa adalah kecil hal ini disebabkan karena jumlah pati

yang besar dengan Bacillus yang rendah. Pada konsentrasi Bacillus yang tinggi

dengan jumlah pati yang tertentu mengakibatkan Bacillus mengalami kematian

karena kekurangan pati. Kondisi optimumnya didapat pada kadar Bacillus subtilis

(47)

Gambar 4.2. Pengaruh waktu hidrolisa terhadap % pati sisa

kadar pati sisa semakin kecil, karena semakin lama waktu hidrolisa maka semakin

banyak pati yang terhidrolisa membentuk glukosa. Pada waktu hidrolisa yang

sama, penambahan Bacillus sebesar 7,5% adalah pati yang tersisa berada pada

titik terendah yaitu 10,01%.

Perbandingan 1:5

(48)