LAPORAN PRAKTIKUM
PROSES FERMENTASI DAN DISTILASI BIOETANOL DARI TEBU
Dosen Pembimbing : Yuana Susmiati S.TP, M.Si
Disusun Oleh :
1. Silfia Juliana Ingi Kollyn (B42120211) 2. Akhmad Firdaus Andre Vahlefi (B42120303) 3. Bony Ardela Dionanda (B42120304)
4. Ahmad Fauzi (B42120315)
5. Mochammad Syafiudin (B42120427)
PROGRAM STUDI TEKNIK ENERGI TERBARUKAN JURUSAN TEKNOLOGI PERTANIAN
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Tujuan Praktikum
1. Mahasiswa dapat memahami dan menjelaskan langkah-langkah fermentasi bioetanol dengan substrat larutan gula hasil persiapan bahan baku.
2. Mahasiswa dapat melakukan proses distilasi bioetanol secara sederhana dan menghitung rendemen yang dihasilkan.
1.2 Rumusan Masalah
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
Secara biokimia fermentasi diartikan sebagai pembentukan energi melalui senyawa organik, sedangkan pengertian dalam bidang industri fermentasi adalah suatu proses untuk mengubah bahan dasar menjadi suatu produk oleh massa sel mikroba. Aplikasi proses fermentasi selalu terdiri dari 6 bagian utama proses yaitu : formulasi medium, sterilisasi, produksi starter, pemeliharaan pertumbuhan organisme, pemanenan dan pemurnian produk, serta pembuangan limbah (Wibowo 1990). Monomer gula dapat diubah secara anaerobik menjadi alkohol oleh bermacam-macam mikroorganisme. Fermentasi gula sederhana (sukrosa dan glukosa) menjadi etanol memiliki persamaan stokiometri sebagai berikut :
C12H22O11 + H2O 4 C2H2OH + 4 CO2
C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2
Proses fermentasi alkohol seharusnya dimulai dengan kesetimbangan massa dan energi, dan bioreaktor yang sesuai diperlukan dalam perhitungan pelaksanaanya. Beberapa unsur yang diperlukan dalam rekator fermentasi etanol meliputi substrat yang meliputi glukosa, nutrisi atau suplemen (oksigen, nitrogen dan hidrogen, fosfor, sulfur, potassium dan magnesium), mineral (mangan, kobalt, tembaga, timah), faktor-faktor organik (asam amino, asam nukleat dan vitamin), serta mikroba berupa Saccharomyces cerivisiae. Khamir dalam proses fermentasi umumnya mengkonversi glukosa menjadi etanol pada kondisi anaerobik. Meskipun demikian masih dibutuhkan sedikit oksigen untuk pertumbuhan khamir. Oksigen yang dibutuhkan pada substrat sebesar 0,05-0,10 mmHg tekanan iksigen. Proses fermentasi anaerobik tidak membutuhkan oksigen lebih dari itu, karena oksigen yang lebih akan mendorong pertumbuhan khamir dengan cepat dan mengkonsumsi glukosa. Pada beberapa kasus, konversi glukosa menjadi etanol tidak pernah 100%, paling baik konversi maksimum sebesar 95% (Trust 2008).
Saccharomyces cerivisiae merupakan salah satu spesies khamir yang memiliki daya konversi gula menjadi etanol sangat tinggi. Mikroba ini biasanya dikenal dengan baker’s yeast dan metabolismenya telah dipelajari dengan baik. Produk metabolik utama adalah etanol, CO2, dan air sedangkan beberapa produk lain dihasikan dalam jumlah yang sangat sedikit. Khamir ini bersifat fakultatif anaerobik. Saccharomyces cerivisiae memerlukan suhu 30oC dan pH 4,0-4,5 agar dapat tumbuh dengan baik. Selama proses fermentasi akan timbul panas. Bila tidak dilakukan pendinginan suhu akan terus meningkat sehingga proses fermentasi terhambat. Saccharomyces cerivisiae yang berupa ragi roti dalam fermentasi etanol hanya memfermentasi glukosa dan manosa, tetapi tidak dapat memfermentasi xilosa dan pentosa lainnya. Konsentrasi khmair yang digunakan pada proses fermentasi sebesar 5g/l bahan kering. Proses fermentasi dikondisikan pada pH 5,5 dengan suhu 30oC (Sassner 2008).
16-18%. Apabia konsentrasi substrat lebih dari itu maka akan menyebabkan tekanan osmotik yang mengurangi efisiensi proses fermentasi. Suhu merupakan faktor penting yang mempengaruhi pertumbuhan, metabolisme dan daya tahan hidup mikroorganisme fermentasi. Proses fermentasi pada industri alkohol pada umumnya menggunakan suhu 25-30oC. Beberapa penelitian dilakukan dengan suhu fermentasi optimum sebesar 35oC. Selain konsentrasi gula pada substrat dan suhu, pH juga mempengaruhi proses fermentasi, proses yang umum dilakukan pada pH 4,5-6.
Tahapan pembuatan bioetanol setelah proses fermentasi adalah pemurnian. Pada tahap ini proses yang dilakukan adalah proses distilasi dan dehidrasi. Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali kedalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu.
Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya. Model ideal distilasi didasarkan pada Hukum Raoult dan Hukum Dalton.
Macam-Macam Distilasi 1. Distilasi Sederhana
Prinsipnya memisahkan dua atau lebih komponen cairan berdasarkan perbedaan titik didih yang jauh berbeda.
2. Distilasi Fraksionasi (Bertingkat)
Uap yang naik plat yang lebih tinggi lebih banyak mengandung cairan yang lebih atsiri (mudah menguap) sedangkan cairan yang kurang atsiri lebih banyak dalam kondensat.
3. Distilasi Azeotrop
Memisahkan campuran azeotrop (campuran dua atau lebih komponen yang sulit dipisahkan), biasanya dalam prosesnya digunakan senyawa lain yang dapat memecah ikatan azeotrop tersebut, atau dengan menggunakan tekanan tinggi. 4. Distilasi Kering
Memanaskan material padat untuk mendapatkann fasa uap dan cairnya. Biasanya digunakan untuk mengambil cairan bahan bakar dari kayu atau batu bata 5. Distilasi Vakum
BAB III
METODOLOGI PRAKTIKUM
3.1 Agenda Praktikum
3.1.1 Acara Praktikum : Proses Fermentasi dan Distilasi 3.1.2 Hari, Tanggal : 30 September dan 04 Oktober 2014 3.1.3 Tempat : Laboratorium Teknik Energi Terbarukan 3.2 Alat dan Bahan
1. Siapkan nira yang telah dimasukkan ke lemari pendingin 2. Panaskan nira hingga mencair
3. Hitung dan catat berapa volume nira imbibisi dan nira murni 4. Campur nira murni dan nira imbibisi pada stainless steel 5. Ukur dan catat nilai brix dan pH setelah kedua nira dicampur 6. Lakukan pasteurisasi media dengan suhu hingga mencapai 100oC 7. Dinginkan hasil pasteurisasi sampai suhu ruang atau 40oC
8. Ukur dan catat niali brix serta pH setelah pasteurisasi 9. Tambahkan urea 14,1 gr, NPK 1,7 gr serta ragi roti 14,1 gr
10. Aduk substrat hingga merata lalu diamkan di panci stainless selama 72 jam - PROSES DISTILASI
BAB IV PEMBAHASAN
Proses pembuatan bietanol dari tebu berbeda dengan proses pembuatan bioetanol yang berbahan pati. Bioetanol berbahan pati unruk mendapatkan etanol kita harus melakukan proses hidrolisis terlebih dahulu sedangkan pada pembuatan bioetanol berbahan nira atau tebu kita bisa langsung melakukan proses fermentasi dikarenakan nira sudah menjadi gula dan tidak perlu dikonversi dari tepung untuk menjadi gula lagi atau melalui proses hidrolisis.
Proses fermentasi diawali dengan pencampuran nira munri dan nira imbibisi yang telah dimasukkan kedalam lemari pendingin. Sebelum dicampur dihitung terlebih dahulu nilai volume nira imbibisi yang didapatkan sebanyak 9,62 liter dan nira murni sebanya 9,37 liter. Setelah dihitung volume yang didapatkan selanjutnya nira murni dan nira imbibisi dicampur dalam tabung fementor lalu diukur nilai brix dan nilai pHdan didapatkan hasil nilai brix 15 dan pH 5, nilai pH dan brix tersebut diukur untuk dimasukkan kedalam rumus untuk menghitung berapa jumlah nutrisi dan mikroba yang akan ditambahkan kedalam substrat. Setelah diukur nilai pH dan brix selanjutnya susbtrat dipanaskan hingga suhu 85-100oC untuk disterilisasi dari mikroba-mikroba yang lain, setelah mencapai suhu 85-100oC substrat didiamkan hingga suhu 40oC atau suhu ruangan diukur kembali nilai pH dan brix yang diperoleh yaitu untuk nilai pH 5 dan bric 15,4. Mikroba yang ditambahkan yaitu ragi roti (fermipan) sebanyak 14,1 gram dan nutrisi yang ditambahkan yaitu urea dan NPK, urea ditambahkan sebanyak 14,1 gram dan NPK sebanyak 1,7 gram. Setelah dicampur mikroba dan nutrisi substrat diaduk hingga mikroba dan nutrisi tercampur lalu didiamkan sampai 72 jam.
BAB V PENUTUP
