CARA MEMBUAT SPIRITUS
Spiritus adalah alkohol yang mempunyai konsentrasi 94-95% yang digunakan sebagai pelarut dan bahan bakar (fuel oil) pengganti bahan bakar minyak yang tidak menimbulkan jelaga.
1. Bahan baku
Tetes dianggap sebagai bahan baku yang relatif murah dan berkualitas baik. Tetes (molase) merupakan sirup gula yang tidak mengkristal setelah melalui proses kristalisasi. Atau dengan kata lain tetes merupakan hasil lain dari industri gula yang masih mengandung sukrosa.
Alasan bahan baku dari spritus tetes (molase) yaitu ; 1. Molase lebih murah dan mudah didapat
2. Prosesnya lebih sederhana 3. Kandungan sukrosa tinggi
4. Selain gula, tetes juga mengandung nitrogen, phosphor, belerang, mineral, dan vitamin yang dibutuhkan oleh yeast.
5. Bersifat asam dan mempunyai pH 5,5 – 6,5 yang disebabkan oleh adanya asam-asam organik bebas. Selain itu dibutuhkan komponen-komponen pembantu lainnya yang berfungsi nutrient untuk proses pertumbuhan yeast.
Syarat Tetes (Molase):
1. pH
Pengaturan pH dilakukan dengan cara penambahan asam sulfat (H2SO4). pH awal sekitar 5,5 – 6,5 akan turun menjadi 4,5 – 5 . Asam sulfat yang digunakan adalah asam sulfat dengan kadar 98% volume dengan kondisi pekat yang memungkinkan yeast dapat tumbuh secara optimum. Penambahan asam sulfat berfungsi untuk pengatur pH agar sesuai dengan pertumbuhan yeast Hal ini ditujukan agar yeast Saccharomyces cereviceaedapat tumbuh secara optimum dan mencegah terjadinya kontaminasi bakteri lain di udara. Selain itu asam sulfat juga berfungsi
ARUM NUR FATMAWATI
sebagai katalisator untuk reaksi hidrolissa sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa, dan sebagai pencegah kontaminasi bakteri lain di udara.
2. Konsentrasi gula
Tetes tebu (molase) yang didapat dari hasil samping pabrik gula biasanya masih terlalu pekat 85°- 90° brix, oleh karena itu perlu diencerkan terlebih dahulu untuk mendapatkan kadar gula yang optimum untuk pertumbuhan yeast (14°brix untuk pembibitan dan 18°brix untuk fermentasi). Jika konsentrasi gula terlalu tinggi akan menghambat aktifitas yeast. Selain itu juga akan mengakibatkan waktu fermentasi lebih lama dan sebagian gula tidak terkonversi sehingga proses fermentasi menjadi tidak ekonomis.
2. Bahan pembantu a. Urea (46%N)
Berfungsi untuk nutrient/makanan bagi ragi, karena urea mengandung N, S, dan P yang baik untuk pertumbuhan yeast/ragi.
Menurut Perry (1984), urea mempunyai sifat fisis sebagai berikut: § Warna : putih
§ Bentuk : Kristal/prisma § Rumus molekul : CO(NH2)2 § Berat molekul : 60,06 gr/mol § Spesifik gravity : 1,335
§ Melting point (titi lebur) :132,07° C § Boiling point (titik didih) : decomposes § Kadar nitrogen (formula) : 46,76%
§ Spesifik panas : 0,320 cal/gr°C (20°C) § Kelarutan dalam air : 78 gr/100ml pada 5°C
Menurut George T. Austin (1996), urea dalam air akan terhidrolisis menjadi ammonium karbanat yang kemudian penguraiannya menjadi ammonium dan karbondioksida.
menjadi ammonium yang akan diambil nitrogennya saja. Sedang unsur lain akan keluar bersama sisa metabolise.
b. NPK (N 15%, P 15%, dan K 15%)
Ditambahkan sebagai sumber nitrogen, phosphor, dan kalium yang mempunyai konsentrasi masing-masing ssebesar 15% sehingga akan mempertinggi aktifitas dan pertumbuhan yeast
c. Asam sulfat (H2SO4)
Menurut Perry (1984), asam sulfat mempunyai sifat fisis sebagai berikut: § Warna : putih
§ Bentuk : cairan § Rumus molekul : H2SO4
§ Berat molekul : 98,08 gr/mol § Berat jenis : 1,8305 gr/ml § Spesifik gravity : 1,834
§ Melting point (titi lebur) :10,49° C § Boiling point (titik didih) : 340° C § Kadar nitrogen (formula) : 46,76%
§ Kelarutan dalam air : tak terhingga
Menurut vogel (1984), asam sulfat mempunyai sifat sebagai berikut: § Merupakan asam kuat dan bersifat hidrogkopis
§ Bereaksi dengan barium dan perak membentuk endapan putih
Asam sulfat yang digunakan adalah asam sulfat dengan kadar 98% volume dengan kondisi pekat yang memungkinkan yeast dapat tumbuh secara optimum. Penambahan asam sulfat berfungsi untuk pengatur pH agar sesuai dengan pertumbuhan yeast. Selain itu asam sulfat juga berfungsi sebagai katalisator untuk reaksi hidrolissa sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa, dan sebagai pencegah kontaminasi bakteri lain di udara.
d. Superflok
Superflok yang digunakan adalah C6H5NH2.HCl. Superflok ini berbentuk bubuk putih yang berfungsi untuk mengendapan kotoran pada tangki peragian, agar tidak menimbulkan kerak pada kolom distilasi.
Penambahan TRO atau minyak jarak ini untuk mengurangi timbulnya buih yang terjadi selama proses fermentasi.
3. Yeast (ragi)
Khamir atau ragi adalah mikroorganisme bersel tunggal, tidak berklorofil, termasuk golongan Eumycetes dan dipasok sumber C, N, dan nutrient untuk pertumbuhannya. Khamir berukuran antara 5-20 mikron, dan berkembang biak dengan cara pembelahan atau fusi.
Yeast yang dapat digunakan untuk proses fermentasi harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut:
1. Cepat beradaptasi dngan lingkungan 2. Sifatnya stabil
3. Mampu berkembang biak dengan cepat
Pada proses pembuatan alkohol di PS Madukismo menggunakan proses fermentasi mikrobiologis untuk menghasilkan enzim. Enzim yang digunakan sebagai biokatalisator yang berfungsi untuk mempercepat reaksi kimia. Mikroba yang digunakan sebagai stater adalah Saccharomyces cereviceae. Pemilihan Saccharomyces cereviceaedikarenakan:
1. Daya fermentasiya tinggi
2. Selektifitas yang tinggi dalam menghasilkan produk
3. Kemampuannya dalam menguraikan berbagai jenis gula seperti maltose, glukosa, sukrosa, fruktosa, dan galaktosa.
4. Tahan terhadap kadar etanol yang tinggi yaitu antara 9 – 10 % volume
5. Tahan terhadap kadar glukosa yang tinggi 14 – 25° brix 6. pH optimum pertumbuhan yang rendah antara 4,5 – 5
7. Suhu optimum pertumbuhan yang relative tinggi antara 25 – 30° C 8. Akumulasi produk samping yang rendah
PROSES PEMBUATAN
1. Tahap Awal
pertumbuhan yeast, sedangkan untuk kadar gula rendah (<35%) mengakibatkan hasil yang diperoleh terlalu sedikit.
· NPK (pupuk) sebagai sumber nitrogen, phosphor, dan kalium untuk mempertinggi aktivitas dan pertumbuhan yeast.
· Urea (CO(NH2)2) dalam proses fermentasi diperlukan sebagai sumber nitrogen untuk pertumbuhan dan mempertinggi aktivitas yeast. Unsur hasil penguraian ammonium karbonat menjadi ammonium dan nitrogen. Dalam proses ini yang diperlukan hanya N-nya saja, sedangkan unsure yang lain akan dikeluarkan bersama sisa metabolisme.
· Asam sulfat (H2SO4) penambahannya berfungsi untuk pengatur pH agar sesuai dengan pertumbuhan yeast. Selain itu asam sulfat juga berfungsi sebagai katalisator untuk reaksi hidrolisa sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa, dan sebagai pencegah kontaminasi bakteri lain di udara.
2. Tahap pembibitan
Pembibitan dalam laboratorium bertujuan untuk memperbanyak yeast.Pembibitan dilakukan dengan menambahkan yeast ke dalam campuran bahan-bahan seperti pada tahap pertama. Hasilnya kemudian disterilkan dalam Autoclave selama 3 jam sampai mendidih dan dibiarkan dalam suhu kamar. Proses berlangsung secara aerob.
3. Tahap Pre-fermentasi
Adalah tahap untuk persiapan fermentasi dimana yeast hasil pembibitan dicampurkan dengan bahan campuran tahap awal. Hasil proses pencampuran ini di diamkan selama 16 jam pada suhu 30°C, sambil dialiri udara selama 6 jam pertama untuk memecah sel yeast. Suhu pada tangki dijaga 30oC dengan cara dialiri air pendingin.
4. Tahap fermentasi
lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal.
Proses fermentasi berjalan selama 50 – 60 jam dan berjalan baik pada suhu 30°C. Untuk menjaga suhu tetap 30°C maka dialirkan air pendingin. Gas CO2 yang terjadi di semua tangki ditarik dengan blower dan dibuang ke udara sebagai limbah. Selama proses fermentasi akan timbul buih dan untuk menguranginya maka ditambahkan Turkey Red Oil(TRO) seperlunya, biasanya TRO yang digunakan sebanyak 2 liter. Untuk mempercepat proses pengendapan kotoran yang ada dalam adonan ditambahkan Superflok 200 gram. Maksud penambahan ini adalah untuk mencegah terjadinya kerak dalam kolom distilasi jika fermentasi terlalu kuat.
5. Tahap destilasi
Setelah dari tahap fermentasi, campuran yang dihasilkan kemudian dipisahkan melalui proses destilasi, untuk memisahkan alkohol dari campuranya. Selain itu dalam proses fermentasi kadar alkohol hanya sekitar 12%. Jadi untuk menaikannya, harus dilakukan proses destilasi. 6. Tahap denaturasi
Pada tahap ini dilakukan penambahan zat-zat beracun seperti methanol, minyak tanah dan tembaga sulfat agar alkohol tidak digunakan sebagai minuman keras serta untuk menghindari kewajiban pajak miras. Untuk membedakan bahan ini dengan alkohol lainnya diberi zat pewarna yaitu methylen biru agar tidak diminum.
D. REAKSI YANG TERJADI
Reaksi yang terjadi dalam pembuatan alkohol dengan cara fermentasi tetes tebu adalah:
C12H22O11+H2 H2SO4 ----> C6H12O6 + C6H12O6
Sakarosa glukosa fluktosa C6H12O6 zymase ----> 2C12H5OH + 2CO2
