karya ilmiah dan kimia SMA

LAPORAN PENELITIAN

PEMANFAATAN LIMBAH KULIT SINGKONG

UNTUK BAHAN BAKU PEMBUATAN BIOETANOL

BIDANG PENELITIAN: ILMU PENGETAHUAN ALAM

Disusun Oleh :

MENTARI NURUL LATHIFAH

Diajukan Untuk Memenuhi Tugas Karya Ilmiah MAN 1 Surakarta

Tahun Pelajaran 2011/2012

KEMENTRIAN AGAMA

MADRASAH ALIYAH NEGERI 1 SURAKARTA Jl. Sumpah Pemuda No.25 Kadipiro Surakarta 57136

HALAMAN PENGESAHAN

Karya tulis dengan judul “Pemanfaatan Limbah Kulit Singkong untuk Bahan Baku Pembuatan Bioetanol” telah disahkan dan diuji oleh pembimbing dan penguji pada:

Hari : Tanggal :

Surakarta, 29 Mei 2012

Penguji Pembimbing

Drs. Tri Rama Dewa, M.Pd. Dra. Hj. Rukamtini, M.Si.

NIP.196605101995121001 NIP. 196605111991032003

Mengetahui, Kepala Sekolah

ABSTRAK

PEMANFAATAN LIMBAH KULIT SINGKONG UNTUK BAHAN BAKU PEMBUATAN BIOETANOL

Mentari Nurul Lathifah1_Rukamtini2

Persediaan bahan bakar fosil di masa datang akan semakin berkurang dan harganya semakin mahal karena sifatnya yang unrenewable. Untuk itu diperlukan usaha mencari dan membuat bahan bakar alternatif non fosil. Salah satu yang dapat dilakukan adalah membuat bioetanol dari limbah singkong dengan teknik fermentasi.

Penelitian ini bertujuan untuk: (1) Mengetahui metode sederhana dalam pembuatan bioetanol dari kulit singkong. (2) Mengetahui komposisi yang tepat antara kulit singkong, ragi, lama fermentasi yang menghasilkan etanol. (3) Mengetahui karakteristik dari bioetanol yang diperoleh dari fermentasi kulit singkong dengan ragi.

Fermentasi bioetanol dari limbah kulit singkong dilakukan dengan membuat lebih dahulu bubur dari kulit singkong. Kulit singkong 80 g ditambah air 150 ml dihaluskan dengan blender lalu dimasak menjadi bubur. Selanjutnya bubur kulit singkong itu dibagi dua untuk ditambahkan ragi tape sebanyak 0,2 g dan 0,3 g. Setelah didiamkan dalam kondisi terbuka selama 2-3 jam dicek apakah terjadi pemisahan pada bubur. Jika terjadi lalu masing-masing bubur ditutup rapat untuk proses fermentasi anaerob. Selama 7 hari proses fermentasi, diamati perubahan-perubahan yang tampak pada kedua bubur kulit singkong. Selanjutnya dilakukan pengujian untuk menunjukkan terbentuk tidaknya bioetanol.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa limbah kulit singkong berpotensi dibuat menjadi bioetanol dengan metode fermentasi yang tergolong mudah dan sederhana. Komposisi lebih baik bahan baku untuk fermentasi bioetanol adalah bubur kulit singkong 80 g air 150 ml dengan ragi 0,3 g. Karakteristik bioetanol yang diperoleh belum bisa ditentukan karena belum terpisah sempurna.

Kata kunci : Kulit singkong, Fermentasi, Bioetanol

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT atas berkat rahmat dan hidayahNya penyusunan laporan penelitian dengan judul “Pemanfaatan Limbah Kulit Singkong untuk Bahan Baku Pembuatan Bioetanol” ini dapat terselesaikan.

Laporan ini ditulis berdasarkan hasil penelitian yang telah dilaksanakan pada bulan April – Mei tahun 2012 di Laboratorium IPA SubLab Kimia MAN I Surakarta. Penelitian ini dilaksanakan dengan maksud untuk memberikan pengalaman belajar pada siswa dan untuk memenuhi tugas Karya Tulis Ilmiah.

Kami menyadari penulisan laporan ini tidak bisa selesai tanpa bantuan berbagai pihak. Untuk itu kami mengucapkan terima kasih kepada pihak-pihak yang telah banyak membantu terselesaikannya penelitian ini, antara lain:

1. Bapak Muhammad Haryadi Purwanto, M.Ag selaku Kepala Sekolah MAN 1 Surakarta yang telah memberi ijin dan akses ke Laboratorium IPA untuk melakukan percobaan.

2. Dra. Hj. Rukamtini, M.Si selaku pembimbing KIR yang selalu memberi kami dukungan.

3. Bapak Muh. Nashir Ponco Nugroho, S.T. selaku guru pendamping dan pembimbing penelitian yang telah membantu dan mengarahkan selama persiapan, pelaksanaan, dan penyusunan laporan.

4. Bapak dan Ibu tercinta atas semua limpahan kasih sayang dan perhatiannya kepada kami sehingga bisa terus bersekolah sampai sekarang.

5. Teman-teman kelas XI IA 2 serta teman senasib atas kebersamaannya.

Demikian laporan ini kami tulis, semoga dapat menjadi tambahan referensi pembelajaran dan memberi manfaat bagi kemajuan pendidikan di tanah air khususnya di MAN I Surakarta dan sekitarnya.

Demikian laporan ini kami tulis, semoga dapat menjadi tambahan referensi pembelajaran dan memberikan manfaat bagi kemajuan pendidikan di tanah air khususnya di MAN I Surakarta dan sekitarnya.

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL ... . i

HALAMAN PENGESAHAN ... . ii

ABSTRAK ………...………... iii A. Lokasi dan Waktu Penelitian... 14

B. Bahan dan Alat... 14

C. Cara Kerja... 14

D. Teknik Analisis Data... 15

DAFTAR TABEL

Tabel 4.1 Hasil pengamatan proses glikolisis... 16 Tabel 4.2 Hasil pengamatan proses fermentasi... 17

DAFTAR GAMBAR

BAB I PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG MASALAH

Bahan bakar fosil seperti bahan bakar minyak, gas, dan batu bara masih

merupakan sumber energi paling banyak digunakan saat ini. Kemudahan dan harganya yang masih relatif terjangkau menjadi pertimbangan utama penggunaannya. Kelemahan utama bahan bakar fosil adalah menjadi sumber polusi dengan emisi karbonnya yang sedang gencar diupayakan pengurangannya, dan ketersediaannya yang makin

berkurang. Persediaan bahan bakar minyak di dunia diperkirakan akan habis dalam kurun 120 tahun mendatang, dan persediaan bahan bakar minyak di Indonesia akan habis dalam kurun 10 tahun mendatang (www.wikipedia.com). Saat itu harga BBM dipastikan akan melonjak tinggi sesuai hukum pasar.

Oleh karena sifat BBM yang unrenewable (tidak dapat diperbaharui) dan kurang ramah lingkungan, maka diperlukan usaha menemukan sumber daya alam baru dan penelitian rekayasa untuk memperoleh sumber energi alternatif yang ramah lingkungan dan renewable (dapat diperbaharui). Terdapat banyak sumber-sumber energi alternatif selain bahan bakar fosil. Salah satunya adalah bioetanol yang sudah digunakan sebagai campuran bensin dengan nama gasohol. Bioetanol dapat dibuat dari bahan-bahan yang mengandung karbohidrat dengan teknik fermentasi menggunakan bakteri tertentu (www.wikipedia.com).

dikeringkan. Dengan demikian keberlangsungan persediaan bahan baku dapat diatasi jika terjadi kekurangan produksi singkong di suatu daerah. Keuntungan limbah singkong dibuat etanol selain diperoleh bahan bakar cair, sisa fermentasi dapat dipakai sebagai pakan ternak yang bernutrisi atau untuk pupuk organik. Bakteri yang berperan mengubah singkong menjadi etanol dapat diperoleh dengan mudah dari ragi tape di pasaran. Penelitian ini akan menggunakan kulit singkong, ragi tape dan ragi tempe yang diperoleh dari pasar dengan variasi kadar ragi dan lamanya fermentasi.

B. RUMUSAN MASALAH

Dari uraian latar belakang masalah penelitian di atas dapat dirumuskan permasalahan yang akan ditinjau dalam penelitian ini, yaitu:

1. Bagaimana metode sederhana dalam pembuatan bioetanol dari kulit singkong ? 2. Bagaimana komposisi yang tepat antara kulit singkong, ragi, lama fermentasi

yang menghasilkan etanol?

3. Bagaimana karakteristik bioetanol yang diperoleh dari fermentasi kulit singkong dengan ragi ?

C. TUJUAN PENELITIAN

Tujuan dari penelitian ini berdasarkan uraian latar belakang masalah dan perumusan masalah penelitian adalah sebagai berikut:

1. Mengetahui metode sederhana dalam pembuatan bioetanol dari kulit singkong. 2. Mencari dan menentukan komposisi yang tepat antara kulit singkong, ragi, lama

fermentasi yang menghasilkan etanol.

3. Mengetahui karakteristik bioetanol yang diperoleh dari fermentasi kulit singkong dengan ragi.

D. MANFAAT PENELITIAN

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

A. BIOETANOL

Bioetanol adalah etanol (alkohol yang paling dikenal masyarakat) yang dibuat dengan fermentasi yang membutuhkan faktor biologis untuk prosesnya. Antoine Lavoisier menggambarkan bahwa bioetanol adalah senyawa yang terbentuk dari karbon, hidrogen dan oksigen. BioEtanol sering ditulis dengan rumus EtOH. BioEtanol merupakan bagian dari kelompok metil (CH3-) yang terangkai pada kelompok metilen (-CH2-) dan terangkai dengan kelompok hidroksil (-OH). Secara umum akronim dari BioEtanol adalah EtOH (Ethyl-(OH)). BioEtanol tidak berwarna dan tidak berasa tapi memiliki bau yang khas.Bahan ini dapat memabukkan jika diminum. Karena sifatnya yang tidak beracun bahan ini banyak dipakai sebagai pelarut dalam dunia farmasi dan industri makanan dan minuman (www.indobiofuel.com).

Pengenalan bioetanol merupakan upaya untuk mengurangi penggunaan bahan bakar minyak (BBM) di Indonesia. Kebutuhan BBM di Indonesia saat ini mencapai 215 juta liter per hari. Sedangkan yang diproduksi di dalam negeri hanya 178 juta liter per hari. Karena itu, kekurangannya 40 juta liter per hari harus diimpor. Indonesia yang dikenal sebagai anggota Organisasi Negara-negara Pengekspor Minyak (OPEC) sekarang telah menjadi net-importir minyak bumi. Impor BBM tampaknya belum dapat diatasi karena lebih dari 50 persen kebutuhan energi dalam negeri masih bertumpu pada minyak bumi. Padahal, sebenarnya Indonesia kaya sumber energi fosil non-BBM seperti gas alam, batu bara, dan minyak bumi, serta energi terbarukan di antaranya panas bumi, biomassa, tenaga hidro, dan panas matahari (www.indobiofuel.com).

1. Mengupas singkong segar, semua jenis dapat dimanfaatkan, kemudian membersihkan dan mencacah berukuran kecil.

2. Mengeringkan singkong yang telah dicacah hingga kadar air maksimal 16 % sama dengan singkong yang dibuat gaplek. Tujuan pengeringan ini untuk pengawetan sehungga produsen dapat menyimpan sebagai cadangan bahan baku.

3. Memasukkan 25 kg gaplek kedalam tangki berkapasitas 120 liter, kemudian menambahkan air hingga mencapai volume 100 liter dan memanaskan gaplek hingga suhu 100° C sama diaduk selama 30 menit sampai mengental menjadi bubur.

4. Memasukkan bubur gaplek kemudian memasukkan kedalam tangki skarifikasi. Skarifikasi merupakan proses penguraian pati menjadi glukosa. Setelah dingin memasukkan cendawan Aspergilus sp yang akan menguraikan pati menjadi glukosa. Untuk menguraikan 100 liter bubur pati singkong memerlukan 10 liter larutan cendawan Aspergillus atau 10 % dari total bubur. Konsentrasi cendawan mencapai 100 juta sel/ml. Sebelum digunakan cendawan dibenamkan ke dalam bubur gaplek yang telah dimasak agar adaptif dengan sifat kimia bubur gaplek. Cendawan berkembang biak dan bekerja mengurai pati.

5. Setelah dua jam bubur gaplek akan berubah menjadi 2 lapisan yaitu air dan endapan gula. Mengaduk kembali pati yang sudah berubah menjadi gula kemudian memasukkanya kedalam tangki fermentasi. Sebelum difermentasi kadar gula maksimum larutan pati adalah 17 – 18 % karena itu merupakan kadar gula yang cocok untuk hidup bakteri Saccaromyces dan bekerja untuk mengurai gula menjadi alcohol. Penambahan air dilakukan bila kadar gula terlalu tinggi dan sebaliknya jika kadar gula terlalu rendah perlu penambahan gula.

6. Menutup rapat tangki fermentasi untuk mencegah kontaminasi dan menjaga Saccharomyces agar bekerja lebih optimal. Fermentasi berlangsung anaerob atau tidak membutuhkan oksigen pada suhu 28° - 32° C.

7. Setelah 2 – 3 hari larutan pati berubah menjadi 3 lapisan yaitu lapisan terbawah berupa endapan protein,lapisan tengah air dan lapisan teratas etanol. Hasil fermentasi disebut bir yang mengandung 6 – 12 % etanol.

9. Melakukan destilasi atau penyulingan untuk memisahkan etanol dari air dengan cara memanaskan pada suhu 78° C atau setara titik didih etanol sehingga etanol akan menguap dan mengalirkannya melalui pipa yang terendam air sehingga terkondensasi dan kembali menjadi etanol cair.

Saat ini bioetanol dipakai secara luas di Brazil dan Amerika Serikat. Semua kendaraan bermotor di Brazil, saat ini menggunakan bahan bakar yang mengandung paling sedikit kadar ethanol sebesar 20 %. Pertengahan 1980, lebih dari 90 % dari mobil baru, dirancang untuk memakai bioetanol murni. Di Amerika Serikat, lebih dari 1 trilyun mil telah ditempuh oleh kendaraan bermotor yang menggunakan BBM dengan kandungan BioEtanol sebesar 10 % dan kendaraan FFV (Flexible Fuel Vehicle) yang menggunakan BBM dengan kandungan 85 % BioEtanol. Penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar, sebenarnya telah lama dikenal. Seperti telah disebutkan diatas bahwa pada tahun 1880-an Henry Ford membuat mobil quadrycycle dan sejak tahun 1908 mobil Ford model T telah dapat menggunakan bioetanol sebagai bahan bakarnya. Namun penggunaan bioetanol sebagai bahan bakar nabati kurang ditanggapi pada waktu tersebut, karena keberadaan bahan bakar minyak yang murah dan melimpah.Saat ini pasokan bahan bakar minyak semakin menyusut ditambah lagi dengan harga minyak dunia yang melambung membuat BioEtanol semakin diperhitungkan.

B. SINGKONG

Singkong adalah umbi atau akar pohon yang panjang dengan fisik rata-rata bergaris tengah 2-3 cm dan panjang 50-80 cm, tergantung dari jenis singkong yang ditanam. Daging umbinya berwarna putih atau kekuning-kuningan. Umbi singkong tidak tahan simpan meskipun ditempatkan di lemari pendingin. Gejala kerusakan ditandai dengan keluarnya warna biru gelap akibat terbentuknya asam sianida yang bersifat racun bagi manusia (www.singkongsejahtera.blogspot.com).

Singkong sering disebut-sebut sebagai bahan makanan ndesa atau berasal dari kampung. Meski saat ini beraneka ragam usaha makanan yang berbahan dasar singkong mulai menjamur, namun rata-rata usaha tersebut masih bermotivasi untuk “mengangkat derajat” singkong supaya lebih bergengsi. Artinya, singkong masih dianggap sebagai bahan makanan rendahan. Di mata pemerintah dan masyarakat, singkong pun dianggap sebagai bahan makanan lokal yang perlu digalakkan sebagai bahan makanan pokok alternatif. Istilah bahan makanan lokal juga perlu dicermati, sebab tanaman singkong ternyata bukan berasal dari Indonesia.

Singkong atau cassava (Manihot esculenta) pertama kali dikenal di Amerika Selatan yang dikembangkan di Brasil dan Paraguay pada masa prasejarah. Potensi singkong menjadikannya sebagai bahan makanan pokok penduduk asli Amerika Selatan bagian utara, selatan Mesoamerika, dan Karibia sebelum Columbus datang ke Benua Amerika.Ketika bangsa Spanyol menaklukan daerah-daerah itu, budidaya tanaman singkong pun dilanjutkan oleh kolonial Portugis dan Spanyol. Di Indonesia, singkong dari Brasil diperkenalkan oleh orang Portugis pada abad ke-16. Selanjutnya singkong ditanam secara komersial di wilayah Indonesia sekitar tahun 1810. Kini, saat sejarah tersebut terabaikan, singkong menjadi bahan makanan yang merakyat dan tersebar di seluruh pelosok Indonesia (www.singkongsejahtera.blogspot.com).

sangat diperlukan untuk menurunkan kadar racunnya. Dari umbi ini dapat pula dibuat tepungtapioka. Zat gizi yang terkandung dalam 100 gram singkong adalah 154 kalori, 36,8 gram kalori karbohidrat, 1 gram protein, dan 0,3 gram lemak (www.nitha athatha.blogspot.com)

Dari segi taksonominya, tanaman ketela pohon dapat diklasifikasikan sebagai berikut:

Kingdom : Plantae atau tumbuh-tumbuhan Divisi : Spermatophyta atau tumbuhan berbiji Sub divisi : Angiospermae atau berbiji tertutup Kelas : Dicotyledoneae atau biji berkeping dua Ordo : Euphorbiales

Famili : Euphorbiaceae Genus : Manihot

Spesies : Manihot utilissima Pohl.; Manihot esculenta Crantz sin.

Varietas-varietas ketela pohon unggul yang biasa ditanam, antara lain: Valenca, Mangi, Betawi, Basiorao, Bogor, SPP, Muara, Mentega, Andira 1, Gading, Andira 2, Malang 1, Malang 2, dan Andira 4. Beberapa varietas unggul singkong yang telah dilepas oleh Kementrian Pertanian antara lain Adira 1, Adira 2, Adira 4, Malang 1, Malang 2, Darul Hidayah, Malang 4 maupun Malang 6. Karakteristik beberapa varietas di atas adalah:

Adira 1

Adira 2

Adira 2 mempunyai ciri-ciri daunya berbentuk menjaai agak lonjong dan gemuk dengan warna pucuknya ungu. Warna tangkai daun bagian atas merah muda dan bagian bawahnya hijau muda. Warna tulang daunya merah muda pada bagian atas dan bagian bawahnya hijau muda. Warna batang muda hijau muda dan menjadi putih coklat saat sudah tua. Tinggi tanaman sekitar 1 – 2 meter dengan umur tanaman mencapai 8 -12 bulan.Warna umbi putih dengan kulit bagian luar putih coklat dan bagian dalamnya ungu muda. Kualitas rebusnya bagus namun rasanya agak pahit. Umbinya mempunyai kandingan tepung 41% dan protein 0,7% saat basah dengan kadar sianida (HCN) sekitar 124 mg per kilogram. Umbinya cocok untuk bahan baku tepung tapioka. Adira 2 ini tahan terhadap serangan penyakit layu (Pseudomonas solanacearum) dan agak tahan terhadap tugau merah (Tetrabnichus bimaculatus).Adira 2 mempunyai potensi hasil cukup tinggi mencapai 22 ton per hektar umbi basah.

Adira 4

Ciri-ciri dari Adira 4 ini antara lain pucuk daun berwarna hijau dengan bentuk daunya biasa agak lonjong dan tulang daunya berwarna merah muda pada bgaian atas serta hijau muda pada bagian bawahnya. Warna tangkai daun bagian ataas merah kehijauan dan bagian bawahnya hijau muda. Warna batang muda hijau dan batang tua abu-abu. Tinggi tanaman antara 1,5 – 2 meter dengan umur tanaman mencapai 10 bulan. Umbinya berwarna putih dengan kulit luar coklat dan ros bagian dalamnya. Umbinya mempunyai kualitas rebus yang bagus namun agak pahit. Umbinya mempunyai kandungan tepung mencapai 18-22 % dan proteinya 0,8 – 22% dengan kadar HCN sekitar 68 mg per kilogram. Umbinya cocok untuk bahan baku tepung tapioka. Adira 4 tahan terhadap serangan Pseudomonas solanacearum, dan Xanthomonas manihots, dan agak tahan terhadap hama tungau merah (Tetranichus bimaculatus).Adira 4 ini mempunyai potensi hasil yang tinggi mencapai 35 ton per hektar umbi basah.

Malang 1

kualitas rebus yang enak dan rasa manis. Kandungan tepungnya mencapai 32-36% dan proteinya mencapai 0,5 % umbi segar. Kadar sianida (HCN) kurang dari 40 mg per kilogram dengan metode asam pikrat. Umbinya cocok sebagai bahan baku tepung tapioka. Malang 1 ini toleran terhadap serangan tungau merah Tetranichus sp dan becak daun Cercospora sp serta daya adaptasinya cukup luas.Potensi hasilnya cukup tinggi antara 24,3 sampai 48,7 ton per hektar dengan rata-rata hasil mencapai 36,5 ton per hektar.

Malang 2

Malang 2 mempunyai bentuk daun menjari dengan cuping yang sempit. Warna pucuk daunya hijau muda kekuningan dengan tangkai daun atas hijau muda kekuningan dan bagian bawahnya hijau. Warna batang muda hijau muda dan batang tua coklat kemerahan. Tinggi tanamn mencapai 1,5 – 3,0 meter dengan unmur mencapai 8 – 10 bulan. Warna umbinya kuning muda dengan warna kulit luar coklat kemerahan dan putih kecoklatan bagian dalamnya. rasa umbinya enak dengan kandungan tepungnya mencapai 32 – 36%, protein 0,5% umbui segar dan sianida (HCN) kurang dari 40 mg per kilogram dengan metode asam pikrat.Malang 2 toleran terhadap penyakit becak daun Cercospora sp dan hawar daun (Cassava bacterial blight) namun agak peka terhadap tungau merah Tetranichus sp.Potensi hasilnya tinggi mencapai 20 – 42 ton per hektar dengan rata-rata hasil mencapai 31, 5 ton per hektar umbi basah.

Malang 4

Bentuk daunya menjari dengan lamina gemuk. Warna daun muda ungu dan berubah menjadi hijau saat tua dengan tangkai daun berawarna hijau. Warna batang keunguan.Malang 4 termasuk varietas singkong yang tidak bercabang. Tinggi tanaman kurang dari 2 meter dan umur tanaman mencapai 9 bulan. Umbinya berwarna putih dengan kulit luar coklat dan kulit bagian dalam kuning. Ukuran umbinya besar dan kualitas rebusnya baik namun rasanya agak pahit. Kandungan tepung 25 – 32 % dan sianida (HCN) kurang dari 100 ppm dengan metode asam pikrat. Malang 4 agak tahan terhadap tungau merah Tetranichus sp. Selain itu Malang 4 juga adaptif pada lahan-lahan dengan kandungan hara sub optimal. Potensi hasilnya tinggi mencapai 39.7 ton per hektar umbi basah (www.PenyuluhPertanian.com).

mengandung protein dan zat besi.Kulit singkong termasuk dalam kategori sampah organik, karena sampah ini dapat terdegradasi (membusuk atau hancur) sejarah alami.Untuk pengelolaan limbah singkong selama ini biasanya dimanfaatkan sebagai kompos, makan ternak, dan sebagai bioenergi.Pemanfaatan tersebut dikarenakan kulit singkong yang memiliki kandungan karbohidrat yang tinggi, dan karena kandungan inilah maka dapat juga dikonsumsi oleh manusia.Di tangan seorang yang kreatif limbah kulit singkong ini, dapat diubah menjadi olahan kuliner yang lezat, bergizi dan memiliki nilai jual yang tinggi yaitu salah satunya dengan dibuat kripik

C. RAGI / KAPANG

Ragi atau fermen merupakan zat yang menyebabkan fermentasi. Ragi biasanyamengandung mikroorganisme yang melakukan fermentasi dan media biakan bagimikroorganisme tersebut. Media biakan ini dapat berbentuk butiran-butiran kecilatau cairan nutrien. Ragi umumnya digunakan dalam industri makanan untukmembuat makanan dan minuman hasil fermentasi seperti acar, tempe, tape, roti.Mikroorganisme yang digunakan di dalam ragi umumnya terdiri atas berbagai bakteridan fungi (khamir dan kapang), yaitu Rhizopus, Aspergillus, Mucor, Amylomyces, Endomycopsis, Saccharomyces, Hansenula anomala, Lactobacillus, Acetobacter, dan sebagainya. Berbagai jenis ragi yang digunakan di berbagai negara dan kebudayaan di duniadibuat menggunakan media biakan tertentu dan campuran tertentu galur fungi dan bakteri ( http://banabakery.wordpress.com).

Penggunaan / manfaat ragi di industri makanan dan minuman banyak sekali, di antaranya adalah:

Pembuatan acar. Adalah dengan cara mengawetkan makanan denganmenggunakan cuka dan/atau brine. Biasanya yang dibuat acar adalah timun, tapi juga cabai, bawang, tomat, dan sebagainya.

proses fermentasi. Pengupasan dapat dilakukan dengan tangan, diinjak-injak dengan kaki, atau dengan alat pengupas kulit biji.Setelah dikupas, biji kedelai direndam.

Tujuan tahap perendaman ialah untuk hidrasi biji kedelai dan membiarkan terjadinya fermentasi asam laktat secara alami agar diperoleh keasaman yang dibutuhkan untuk pertumbuhan fungi.Fermentasi asam laktat terjadi dicirikan oleh munculnya bau asam dan buih pada air rendaman akibat pertumbuhan bakteri Lactobacillus.Bila pertumbuhan bakteri asam laktat tidak optimum (misalnya di negara-negara subtropis, asam perlu ditambahkan pada air rendaman.Fermentasi asam laktat dan pengasaman ini ternyata juga bermanfaat meningkatkan nilai gizi dan menghilangkan bakteri-bakteri beracun. Proses pencucian akhir dilakukan untuk menghilangkan kotoran yang mungkin dibentuk oleh bakteri asam laktat dan agar biji kedelai tidak terlalu asam. Bakteri dan kotorannya dapat menghambat pertumbuhan fungi. Inokulasi dilakukan dengan penambahan inokulum, yaitu ragi tempe atau laru. Inokulum dapat berupa kapang yang tumbuh dan dikeringkan pada daun waru atau daun jati (disebut usar; digunakan secara tradisional) atau spora kapang tempe.

Inokulasi dapat dilakukan dengan dua cara, yaitu

(1) Penebaran inokulum pada permukaan kacang kedelai yang sudah dingin dan dikeringkan, lalu dicampur merata sebelum pembungkusan

(2) Inokulum dapat dicampurkan langsung pada saat perendaman, dibiarkan beberapa lama, lalu dikeringkan. Setelah diinokulasi, biji-biji kedelai dibungkus atau ditempatkan dalam wadah untuk fermentasi. Berbagai bahan pembungkus atau wadah dapat digunakan (misalnya daun pisang, daun waru, daun jati, plastik, gelas, kayu, dan baja), asalkan memungkinkan masuknya udara karena kapang tempe membutuhkan oksigen untuk tumbuh. Bahan pembungkus dari daun atau plastik biasanya diberi lubang-lubang dengan cara ditusuk-tusuk. Biji-biji kedelai yang sudah dibungkus dibiarkan untuk mengalami proses fermentasi. Pada proses ini kapang tumbuh pada permukaan dan menembus biji-biji kedelai, menyatukannya menjadi tempe. Fermentasi dapat dilakukan pada suhu 20 ° C - 37 °C selama 18 - 36 jam.

lembut. Untuk membuat tapai singkong, kulit singkong harus dibuang terlebih dahulu. Singkong dicuci lalu dikukus dan ditempatkan pada keranjang bambu yang dilapisi daun pisang. Ragi disebar pada singkong dan lapisan daun pisang yang digunakan sebagai alas dan penutup. Keranjang tersebut kemudian diperam pada suhu 28-30 °C selama 2-3 hari. Selain rasanya yang manis dan aroma yang memikat, tapai juga dibuat dengan beberapa warna berbeda menggunakan pewarna alami.

Pembuatan tapai memerlukan kecermatan dan kebersihan yang tinggi agar singkong atau ketan dapat menjadi lunak karena proses fermentasi yang berlangsung dengan baik. Ragi adalah bibit jamur yang digunakan untuk membuat tapai. Agar pembuatantape berhasil dengan baik alat-alat dan bahan-bahan yang digunakan harus bersih, terutama dari lemak atau minyak. Alat-alat yang berminyak jika dipakai untuk mengolah bahan tapai bisa menyebabkan kegagalan fermentasi.Air yang digunakan juga harus bersih menggunakan air hujan bisa mengakibatkan tapai tidak berhasil dibuat.

Pembuatan roti. Bahan dasar utamanya adalah tepung dan air yang difermentasikan oleh ragi, tetapi ada juga yang tidak menggunakan ragi. Namun kemajuan teknologi manusia membuat roti diolah dengan berbagai bahan seperti garam, minyak, mentega, ataupun telur untuk menambahkan kadar protein didalamnya sehingga didapat tekstur dan rasa tertentu (http://banabakery.wordpress.com).

Ragi adalah jenis bakteri yang digunakan untuk fermentasi. Dalam fermentasi roti ragi berperan sangat krusial. Nama latin ragi adalah Saccharomices sacharomycae (di tempat kursus namanya begini) atau Saccharomices cereviseae. Beberapa jenis ragi antara lain :

1. Ragi segar/basah (fresh yeast)

Penggunaan dengan cara diremas-remas lalu dicampur ke dalam adonan roti. Ragi segar disimpan di tempat yang dingin pada suhu 1-4 derajat celcius (tahan 3-4 mimggu)

2. Ragi instan (instant yeast)

Penggunaan dengan cara dicampur ke dalam terigu dan bahan lain lalu aduk. ragi instan disimpan ditempat sejuk dan kering, kemasannya harus kedap udara (bisa tahan sampai 12 bulan)

Penggunaan dengan cara dilarutkan dalam air hangat kuku. Disimpan di tempat yang sejuk dan kering, kemasan di dalam kaleng (tahan sampai 12 bulan)

Fermentasi alkohol dapat menggunakan bakteri lajur peruraian glukosa melalui jalur HDEP, namun demikian dapat dengan bakteri yang melalui jalur HDP seperti Sarcins Ventricoli.Reaksi fermentasi dapat dituliskan seperti berikut.

ATP

Glukosa

ADP Heksokinase

Glukosa 6 Phospat NAD,NADH

6 Phosphat glukonat

H2O Phospoglukonat dehidrase 2 Keto 3 deoksiglukonat 6 Phospat

(KDOP)

NAD NADH 2 piruvat

2 ADP, 2 ATP

Acetaldehid Gliseraldehid 3 Phospat + CO2 NADH, NAD

Ethanol Reaksi Kimia :

glukosa

⃗

jalurHDP

2

piruvat

e

tan

ol

⃗

2NAD ,2NaOH

2

Asetaldehid

CH

₃

−

CO

−

KOA

+

NADH

⃗

dihidrogenasi , Asetaldehid

+

NADH CH

₃

CHO

+

KOA

CH

₃

COCOH

⃗

Piruvat ,dekarboksilase

CH

₃

CHO

+

CO

₂

CH

₃

NADH

⃗

₂Piruvat ,dekarbokslase

CH

₃

CH

₂

OH

+

NAD

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

Lokasi penelitian adalah di laboratorium IPA sub lab Kimia Madrasah Aliyah Negeri I Surakarta. Penelitian dilaksanakan pada rentang bulan April 2012 – bulan Mei 2012 meliputi tahap persiapan, tahap pengambilan data percobaan, tahap pengolahan data percobaan dan penyusunan laporan.

B. BAHAN DAN ALAT

a. Bahan-bahan yang dibutuhkan :

1. Limbah singkong (kulit, pucuk, pangkal singkong) 500 g

2. Ragi tape secukupnya

3. Ragi tempe secukupnya

b. Alat-alat yang diperlukan:

1. Panci/ Gelas beaker 1 L 3 buah

2. Heater / kompor 1 buah

3. Termometer 1 buah

4. Kertas saring secukupnya

5. Neraca 1 buah

6. Pengaduk 1 buah

C. CARA KERJA a. Tahap sakarifikasi

1. Limbah singkong dibersihkan, dipotong kecil-kecil atau digiling

2. Masukkan potongan singkong ke dalam gelas beaker/panci, lalu tambahkan air sampai volume 1 L.

3. Panaskan campuran di atas heater / kompor hingga suhu 1000_{C selama 0,5 jam} sambil diaduk sehingga menjadi bubur yang kental.

Kulit singkong di kupas

Kulit singkong diblender/dihaluskan

Diberi ragi sambil didinginkan selama 2 jam

Dimasak menjadi bubur

Setelah terlihat endapan, ditutup rapat

5. Diamkan selama 2-3 jam atau sampai terbentuk 2 lapisan: lapisan air dan endapan gula. Aduk kembali larutan tersebut.

6. Sebelum difermentasikan pastikan kadar gula larutan 17-18%. Jika kurang tambahkan gula pasir, jika kelebihan tambahkan air.

7. Membagi larutan bubur di atas menjadi 2 bagian ke dalam 2 gelas beaker. b. Tahap fermentasi

1. Larutan/bubur hasil sakarifikasi dimasukkan ke dalam fermentor/gelas beaker kemudian tambahkan ragi tape sebanyak 0,2% dan 0,3% berat singkong

2. Tutup rapat fermentor untuk mencegah kontaminasi dan proses berjalan secara anaerob.

3. Diamkan selama 3 hari atau sampai terbentuk 3 lapisan: lapisan etanol, air dan endapan protein.

4. Mengambil lapisan etanol kemudian menyaringnya menggunakan kertas saring dan mencatat volumenya.

5. Mengukur kadar etanol yang terbentuk dengan instrumen gas cromatography 6. Mengulangi prosedur di atas untuk lama fermentasi 3 hari, 5 hari, dan 7 hari.

Gambar 3.2. Rangkaian alat percobaan (sumber: www.indobiofuel.com)

D. TEKNIK ANALISIS DATA

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

A. PROSES GLIKOLISIS

Pembuatan etanol dengan teknik fermentasi melibatkan serangkaian reaksi kimia yang cukup komplek. Menurut situs www.indobiofuel.com singkong merupakan salah satu sumber pati. Pati adalah senyawa karbohidrat kompleks. Sebelum difermentasi menjadi etanol, pati diubah menjadi glukosa, bentuk karbohidrat yang lebih sederhana. Proses ini disebut proses glikolisis. Untuk mengurai pati, perlu bantuan cendawan Aspergillus sp. Cendawan itu menghasilkan enzim alfamilase dan glikoamilase yang berperanmengurai pati menjadi glukosa. Cendawan Aspergillus sp. dapat diperoleh dari jamur tempe dan ragi roti. Ragi yang digunakan di sini adalah ragi tape yang juga mengandung Aspergillus sp. Perubahan yang terjadi pada bubur kulit singkong pada tahap glikolisis dapat dilihat pada tabel 4.1

Tabel 4.1 Hasil pengamatan proses glikolisis

Perlakuan Glukolisis

Bubur + lapisan atas lapisan bawah

Ragi tape 0,2 gr Memisah sedikit Memisah banyak

Ragi tape 0,3 gr Memisah sedikit Memisah banyak

Tabel di atas menunjukkan setelah 2-3 jam ragi ditaburkan ke bubur kulit singkong terjadi sedikit pemisahan, yang berarti ada indikasi proses berhasil meski sedikit. Jika proses glikolisis baik/sempurna akan terjadi pemisahan air dan endapan yang banyak dan jelas seperti gambar 4.1.

Gambar 4.1. Pemisahan larutan bubur singkong selama glikolisis

Dalam proses glikolisis terjadi pengubahan pati menjadi glukosa seperti reaksi berikut :

H2O

(C6H10O5)n nC6H12O6

pati enzim glukosa

Proses tersebut terjadi secara aerobik. Pada percobaan ini ternyata tidaklah terjadi pemisahan yang baik/sempurna. Tes rasa pada lapisan bawah juga tidak berasa manis sebagai indikasi glukosa banyak. Ini berarti kandungan glukosa masih sedikit. Hal ini dapat terjadi karena beberapa faktor seperti pemasakan kulit singkong menjadi bubur yang belum sempurna sehingga belum cukup lunak untuk dikonversi menjadi glukosa, kontaminasi pengotor/mikroba lain selama preparasi bahan, jumlah ragi terlalu sedikit sehingga aktivitas-nya kurang,kondisi operasi belum optimum terutama suhu dan pH karena enzim akan bekerja optimum jika kondisinya cocok. Penjagaan pH dan suhu ini yang sulit dilakukan karena terbatasnya peralatan.

B. PROSES FERMENTASI

Setelah pati diubah menjadi glukosa termasuk gula sederhana lainnya, proses selanjutnya adalah fermentasi menjadi alkohol. Proses ini terjadi secara anaerobik sehingga bubur perlu ditutup rapat. Setelah diaduk rata lalu wadah bubur kulit singkong ditutup rapat. Perubahan yang teramati selama 7 hari proses fermentasi dapat dilihat pada tabel 4.2.

Tabel 4.2 Hasil pengamatan proses fermentasi

Perlakuan Fermentasi 3 hari Fermentasi 5 hari

lapisan atas lapisan bawah lapisan atas lapisan_bawah Ragi tape

0,2 gr Memisah sedikit Lebih banyak Mulai mengendap

Perlakuan Fermentasi 7 hari Tes etanol

lapisan atas lapisan bawah lapisan atas lapisan_bawah Ragi tape

0,2 gr Sedikit Tercampur Warna lebih gelap

Mengendap

-Ragi tape 0,3 gr

Lebih banyak Tercampur Warna lebihgelap

Mengendap

lebih padat 

-Proses fermentasi yang berhasil dengan baik dalam 2-3hari dapat menunjukkan perubahan signifikan antara etanol, air, dan endapan seperti gambar 4.2 berikut.

Gambar 4.2. Pemisahan larutan bubur singkong hasil fermentasi

(sumber: www.indobiofuel.com)

Reaksi yang terjadi selama fermentasi berupa pengubahan glukosa menjadi etanol seperti berikut.

yeast (ragi)

(C6H12O6)n 2 C2H5OH + 2 CO2

glukosa ethanol

C. KARAKTERISTIK ETANOL

Dari pengamatan dan pembahasan di atas tampak tidak terjadi pemisahan lapisan etanol dan air secara jelas seperti gambar 4.2 dan jumlah cairannya sedikit.Oleh karena kondisinya demikian maka tidak dimungkinkan untuk dilakukan pemisahan/pemurnian etanol dari airnya dengan teknik destilasi atau dehidrasi.Sehingga pengujian karakteristik etanol hasil penelitian ini belum bisa diperoleh. Namun dari referensi dan percobaan yang lain dapat disimpulkan bahwa limbah singkong berpotensi untuk dijadikan bioetanol.

Semua proses biasanya akan ada hasil samping. Akhir proses pemisahan atau pemurnian etanol juga menghasilkan limbah berupa padatan (sludge) dan cair (vinase). Untuk meminimalisir efek terhadap pencemaran lingkungan, limbah padat dengan proses tertentu dapat diubah menjadi pupuk kalium, bahan pembuatan biogas, kompos, bahan dasar obat nyamuk bakar, dan pakan ternak kaya protein. Sedangkan limbah cair diproses menjadi pupuk cair. Dengan demikian produsen bioetanol relatif tidak perlu khawatir tentang isu berkaitan dengan dampak lingkungan jika diolah secara benar.

Limbah padat (sludge) _{Limbah cair (Vinase)}

Gambar 4.3. Limbah yang dihasilkan dari fermentasi

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

Dari uraian hasil dan pembahasan hasil percobaan penelitian dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Limbah kulit singkong berpotensi untuk dijadikan bahan baku pembuatan bioetanol.

2. Komposisi lebih baik bahan baku untuk fermentasi bioetanol adalah bubur dari kulit singkong 80 g air 150 ml dengan ragi 0,3 g.

3. Karakteristik bioetanol yang diperoleh belum bisa ditentukan karena belumdapat dilakukan pemisahan yang sempurna.

B. SARAN

DAFTAR PUSTAKA

www.indobiofuel.com

www.nitha athatha.blogspot.com www.singkongsejahtera.blogspot.com www.wartabantul.com

www.wikipedia.com

PEMANFAATAN LIMBAH SINGKONG UNTUK BAHAN BAKU PEMBUATAN BIOETANOL

Perlakuan Glukolisis Fermentasi 3 hari Fermentasi 5 hari lapisan atas lapisan

0,3 gr Memisah sedikit Memisah banyak Memisahsedikit Lebih banyak Mulai

DOKUMENTASI PENELITIAN

Pengadukan bubur kulit singkong Bubur kulit singkong