BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Bioetanol
Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan biokimia pada proses fermentasi gula dari
sumber karbohidrat yang menggunakan bantuan mikroorganisme. Dalam perkembangannya, produksi alkohol yang paling banyak digunakan adalah metode fermentasi dan distilasi. Bahan baku yang dapat digunakan pada pembuatan etanol adala nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira nipah, nira sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari buah mete, bahan berpati: tepung-tepung sorgum biji, sagu, singkong, ubi jalar, ganyong, garut, umbi dahlia; bahan berselulosa (ligniselulosa): kayu, jerami, batang pisang, bagas, dan lain-lain.
Bioetanol merupakan etanol yang dihasilkan dari fermentasi glukosa (gula) yang dilanjutkan dengan proses distilasi. Proses distilasi dapat menghasilkan etanol dengan kadar 95% volume, untuk digunakan sebagai bahan bakar (biofuel) perlu lebih dimurnikan lagi hingga mencapai 99% yang lazim disebut Fuel Grade Ethanol
(FGE).
(Rachmadena, 2014)
2.2 Nasi
Nasi merupakan salah satu bahan makanan sumber karbohidrat yang penting bagi masyarakat dunia sebagai sumber kalori sehari-hari. Nasi yang paling banyak dikonsumsi adalah nasi putih. Nasi diolah dari beras yaitu biji tanaman padi. Berdasarkan warnanya beras dibedakan menjadi tiga jenis yaitu beras putih (Oryza sativa), beras merah (Oryza nivara), dan beras hitam (Oryza sativa L. indica). Perbedaan warna ini dipengaruhi oleh ada tidaknya antosianin dan tinggi rendahnya kadar antosianin tersebut (Enhas, 2014).
Beras adalah bagian bulir padi (gabah) yang telah dipisah dari sekam. Sekam (Jawa merang) secara anatomi disebut ‘palea’ (bagian yang ditutupi) dan ‘lemma’ (bagian yang menutupi). Secara fisik beras ketan dan beras biasa mudah dibedakan. Warna beras yang berbeda-beda diatur secara genetic akibat dari perbedaan gen yang mengatur warna aleuron, warna endospermia, dan komposisi pati pada endosperm (Haryadi, 2013).
2.3 Ragi dan Saccharomyces cerevisiae 2.3.1 Ragi
Ragi adalah suatu macam tumbuh- tumbuhan bersel satu yang tergolong kedalam keluarga cendawan. Ragi berkembang biak dengan suatu proses yang dikenal dengan istilah pertunasan, yang menyebabkan terjadinya peragian. Peragian adalah istilah umum yang mencangkup perubahan gelembung udara dan yang bukan gelembung udara ( aerobik dan anaerobik ) yang disebabkan oleh mikroorganisme. Dalam pembuatan roti, sebagian besar ragi berasal dari mikroba jenis Saccharomyces Cerevisiae. Ragi merupakan bahan pengembang adonan dengan produksi gas karbondioksida.
Jenis ragi ada tiga yaitu : 1. Compressed Yeast
Jenis ragi tersebut mengandung 70% kadar air. Penyimpanannya harus pada suhu rendah, agar kemampuannya dalam pembentukan gas terjaga. Penyimpanan terbaik pada suhu 1° C.
Jenis ragi tersebut mengandung kadar air 7,5% - 9%. Sebelum dipakai ragi harus direndam air terlebih dahulu dengan perbandingan 4 : 1 dengan suhu air ± 10 menit.
3. Instant dry yeast
Ragi jenis ini hampir sama dengan active dry yeast. Bedanya, ragi ini tidak perlu direndam sebelum dipakai. Jika bungkus sudah dibuka, ragi tersebut harus segera digunakan. Contoh ragi jenis ini yang beredar di pasar yaitu fermipan.
(Ikhsani, 2014).
2.3.2 Saccaromyces Cerevisae
Saccharomyces merupakan jamur uniseluler. Jamur ini biasa dikenal orang sebagai ragi, khamir, atau yeast. Ragi dapat bereproduksi secara aseksual dan seksual. Reproduksi aseksual biasa dilakukan dengan cara membentuk kuncup kecil (budding) pada sel yang berbentuk oval. Kuncup tersebut membesar dan akhirnya terlepas dari sel induknya. Reproduksi seksual terjadi jika suplai makanan terhenti atau lingkungan tidak mendukung untuk melakukan reproduksi secara aseksual. Akibatnya, terbentuk askus dan askospora. Askospora dari dua tipe yang berlainan bertemu dan menyatu menghasilkan sel diploid. Selanjutnya, terjadi pembelahan secara meiosis sehingga beberapa askospora (haploid) dihasilkan lagi. Askospora haploid tersebut berfungsi secara langsung sebagai sel ragi baru.
Saccharomyces cerevisiae merupakan khamir sejati yang secara morfologihanya membentuk blastospora berbentuk bulat lonjong, silindris, oval atau bulat telur yang dipengaruhi oleh strainnya. Dapat berkembang biak dengan membelah diri melalui budding cell. Reproduksinya dapat dipengaruhi oleh keadaan lingkungan serta jumlah nutrisi yang tersedia bagi pertumbuhan sel. Penampilan makroskopik mempunyai koloni berbentuk bulat, warna kuning muda, permukaan berkilau, licin, tekstur lunak dan memiliki sel bulat dengan askospora 1 sampai 8 buah Saccharomyces cerevisiae banyak digunakan dalam pembuatan roti, tapai, minuman semacam anggur, dan bir.
karbohidrat. Dengan menggunakan enzim amilase, jamur ini mampu menguraikan glukosa menjadi alkohol dan karbon dioksida dalam proses fermentasi.
(Ikhsani, 2014).
2.4 Fermentasi
Reaksi pembuatan etanol dapat berdasarkan reaksi non enzimatis dan reaksi enzimatis. Sintesis etanol non enzimatis misalnya pada hidrasi etilena menggunakan katalis asam. Etanol dapat diproduksi dari bahan yang mengandung karbohidrat dengan bantuan mikroorganisme yang disebut dengan fermentasi. Mikroorganisme umumnya yang digunakan pada proses fermentasi tersebut adalah khamir
Saccharomyces cerevisiae. Reaksi pembuatan etanol dengan bantuan S.cerevisiae
merupakan reaksi enzimatis dengan melibatkan berbagai enzim untuk mengkonversi glukosa menjadi etanol. Pengembangan proses pembuatan etanol secara fermentasi akhir-akhir ini menjadi sangat populer dalam produksi sumber energi terbarukan bioetanol (Hermansyah dan Novia, 2014)
2.5 Fermentasi Alkohol Secara Enzimatis
Bioetanol merupakan cairan hasil proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat (pati) menggunakan bantuan mikroorganisme Produksi bioetanol dari tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula atau glukosa dengan beberapa metode diantaranya dengan hidrolisis asam dan secara enzimatis. Metode hidrolisis secara enzimatis lebih sering digunakan karena lebih ramah lingkungan dibandingkan dengan katalis asam. Glukosa yang diperoleh selanjutnya dilakukan proses fermentasi atau peragian dengan menambahkan yeast atau ragi sehingga diperoleh bioetanol (Seftian, 2012).
2.5.1 Pretreatment
karena lignin sangat kuat melindungi selulosa sehingga sangat sulit melakukan hidrolisis sebelum memecah pelindung lignin.
Pretreatment kimia untuk Kulit Pisang menggunakan bahan kimia yang berbeda seperti asam, alkali dan pengoksidasian yaitu peroksida dan ozon. Diantara metode ini, pretreatment asam encer menggunakan H2SO4 adalah
metode yang paling banyak digunakan. Tergantung pada jenis bahan kimia yang digunakan, pretreatment bisa memiliki dampak yang berbeda pada komponen struktural lignoselulosa. Alkaline pretreatment, ozonolysis, peroksida dan oksidasi pretreatments lebih bisa efektif dalam penghapusan lignin sedangkan pretreatment asam encer lebih efisien dalam solubilisasi hemiselulosa (Seftian, 2012).
2.5.2 Hidrolisis
Hidrolisis merupakan proses pemecahan polisakarida di dalam biomassa lignoselulosa, yaitu selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer gula penyusunnya. Pada hidrolisis sempurna selulosa akan menghasilkan glukosa, sedangkan hemiselulosa menghasilkan beberapa monomer gula pentose (C5) dan heksosa (C6). Hidrolisisdapatdilakukansecarakimia (asam)
atauenzimatik(Seftian, 2012).
C12H22O11+ H2O 2C6H12O6
(Seftian, 2012)
2.5.3 Fermentasi
Fermentasi berasal dari bahasa latin “Ferfere” yang berarti mendidihkan. Seiring perkembangan teknologi, definisi fermentasi meluas menjadi proses yang melibatkan mikroorganisme untuk menghasilkan suatu produk. Pada mulanya istilah fermentasi digunakan untuk menunjukan proses pengubahan glukosa menjadi etanol. Namun, kemudian istilah fermentasi berkembang lagi menjadi seluruh perombakan senyawa organik yang dilakukan oleh mikroorganisme (Seftian, 2012).
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2
(Hasanah, 2008)
2.5.4 Distilasi
Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan larutan berdasarkan perbedaan titik didih. Dalam penyulingan, campuran zat di didihkan sehingga menguap dan uap ini kemudian didinginkan kembali kedalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu (Seftian, 2012).
2.6 Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Fermentasi Alkohol
Lama fermentasi dipengaruhi oleh faktor-faktor yang secara langsung maupun yang tidak langsung berpengaruh terhadap proses fermentasi. Ada banyak faktor yang mempengaruhi fermentasi antara lain substrat, suhu, pH, oksigen, dan mikroba yang digunakan.
1. Substrat
Merupakan bahan baku fermentasi yang mengandung nutrien-nutrien yang dibutuhkan oleh mikroba yang tumbuh maupun menghasilkan produk fermentasi adalah karbohidrat. Karbohidrat merupakan sumber karbon yang berfungsi sebagai penghasil energi baik bagi mikroba. Sedangkan nutrien lain seperti protein dibutuhkan dalam jumlah sedikit daripada karbohidrat.
2. Suhu Fermentasi
Suhu fermentasi mempengaruhi lama fermentasi karena pertumbuhan mikroba dipengaruhi suhu lingkungan fermentasi. Mikroba memiliki kriteria pertumbuhan yang berbeda-beda.
3. Derajat keasaman (pH)
Merupakan salah satu faktor penting yang perlu untuk diperhatikan pada saat proses fermentasi. pH mempengaruhi pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae. Oleh karena itu, pada kondisi basa Saccharomyces tidak dapat tumbuh.
Oksigen secara tak langsung mempengaruhi lama fermentasi yang dilakukan oleh Saccharomyces cerevisiae dapat tumbuh baik pada kondisi aerob, tetapi untuk melakukan proses fermentasi alkohol diperlukan kondisi anaerob. Pada kondisi aerob
Saccharomyces cerevisiae menghidrolisi gula menjadi air dan karbon dioksida, tetapi dalam keadaan anaerob gula akan diubah oleh Saccharomyces cerevisiae menjadi alkohol dan CO2.
5. Mikroba
Sebagai pelaku fermentasi tentu sangat berpengaruh terhadap lama fermentasi. Dalam fermentasi alkohol umumnya digukana khamir karena khamir dapat mengkonversi gula menjadi alkohol dengan adanya enzim zimase. Saccharomyces cerevisiae adalah khamir yang biasa digunakan dalam fermentasi alkohol.
