PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN LAMA FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN BIOETANOL DARI KULIT DURIAN (Durio zibethinus) SKRIPSI

(1)

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN LAMA

FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN

BIOETANOL DARI KULIT DURIAN

(Durio zibethinus)

SKRIPSI

OLEH:

REVIANA REVITASARI

090405046

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2014

(2)

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN LAMA

FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN

BIOETANOL DARI KULIT DURIAN

(Durio zibethinus)

SKRIPSI

OLEH:

REVIANA REVITASARI

090405046

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2014

(3)

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:

PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN LAMA FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN BIOETANOL

DARI KULIT DURIAN (Durio zibethinus)

dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya.

Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku.

Medan, Oktober 2014

Reviana Revitasari NIM 090405046

(4)

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI

Skripsi dengan judul:

dibuat sebagai kelengkapan persyaratan untuk mengikuti ujian skripsi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Diketahui,

Koordinator Skripsi

Ir. Renita Manurung, MT NIP.19681214 199702 2 002

Medan, 15 Oktober 2014 Disetujui,

Dosen Pembimbing

Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si NIP. 19680820 199501 1 001

(5)

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang sarjana pada tanggal 22 Oktober 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat/ sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Mengetahui,

Koordinator Skripsi

Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002

Medan, 22 Oktober 2014 Dosen Pembimbing

Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si NIP. 19680820 199501 1 001

Dosen Penguji I

Dr. Eng. Rondang Tambun, ST., MT NIP. 19720612 200012 1 001

Dosen Penguji II

Farida Hanum, ST, MT NIP. 19780610 200212 2 003

(6)

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pengaruh Konsentrasi Ragi dan Lama Fermentasi terhadap Perolehan Bioetanol dari Kulit Durian (Durio zibethinus)”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik.

Hasil penelitian ini:

1. Penelitian ini memberikan informasi mengenai bagaimana proses produksi bioetanol menggunakan metode fermentasi dengan bahan baku kulit durian, serta data percobaan yang diperlukan untuk merancang dan membangun unit pembuatan bioetanol dari limbah kulit durian untuk skala yang lebih besar (scale up).

2. Penelitian ini memberikan sumbangan ilmu pengetahuan tentang pengolahan limbah padat organik berupa kulit durian.

3. Penelitian ini mewujudkan proses zero emission dan zero waste.

4. Penelitian ini pernah dipresentasikan pada kompetisi Technopreneurship Pemuda 2012 yang diadakan oleh Kementrian Riset dan Teknologi Republik Indonesia di Puspitek Serpong, Tanggerang dan dicantumkan dalam Handout

Third Kavli Indonesian-American Frontiers of Science Symposium di Nusa

Dua, Bali, yang dikelola oleh U.S. National Academy of Sciences dan The

(7)

Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terimakasih dan penghargaan yang sebesar–besarnya kepada:

1. Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si. selaku Dosen Pembimbing sekaligus Ketua Departemen Teknik Kimia FT USU.

2. Kementrian Riset dan Teknologi Republik Indonesia sebagai Penyandang Dana.

3. Ir. Renita Manurung, MT selaku koordinator skripsi.

4. Ir. Bambang Trisakti, M.Si selaku Kepala Laboratorium Proses Industri Kimia Departemen Teknik Kimia FT USU.

5. Dr. Eng. Rondang Tambun, ST, MT selaku dosen penguji. 6. Farida Hanum, ST, MT selaku dosen penguji.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.

Medan, 27 Oktober 2014

Penulis Reviana Revitasari

(8)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada:

1. Orang tua penulis, Ayahanda Syamsuddin dan Ibunda Yunarti yang memberikan dukungan moril maupun materil.

2. Saudara penulis, Kakanda Titik Delmarsih, A.Md dan Dini Maryati, AMKG yang telah memberi semangat dan saran dalam menyelesaikan studi.

3. Suami penulis, Uda Riko Putra, ST yang selalu mendampingi dan memberikan dukungan moril serta materil.

4. Staff pengajar dan seluruh jajaran keluarga besar Departemen Teknik Kimia FT USU.

5. Rekan Penelitian, Luri Adriani.

6. Teman sejawat, adik dan abang/kakak senior Teknik Kimia FT USU, terutama stambuk 2009 yang telah membantu penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

(9)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama: Reviana Revitasari

NIM: 090405046

Tempat/ Tanggal Lahir: Pakan Sinayan/ 26 Juni 1991 Nama Orang Tua: Syamsuddin dan Yunarti

Alamat Orang Tua: Jl. Payakumbuh Lintau Km. 9,5 Pakan Sinayan Gadut, Nagari Bukik Sikumpa, Kec. Lareh Sago Halaban, Kabupaten Lima Puluh Kota, Sumatera Barat 26262

Nama Suami : Riko Putra, ST

Alamat : Jl. Pasar 1 Setia Budi, Gang Melati, No. 30, Medan Selayang, Medan, Sumatera Utara.

Asal Sekolah:

 SD Negeri 42 Balai Panjang Ateh tahun 1997-2003  MTs Negeri Gadut Bunga Setangkai tahun 2003-2006  MA Negeri 2 Kota Payakumbuh tahun 2006-2009 Pengalaman Organisasi/ Kerja

 Kerja Praktek di PT. Chevron Pasific Indonesia- Riau tahun 2012

 Manajemen Daerah Beastudi Etos Dompet Dhuafa Medan tahun 2012-2014  Proyek Technopreneurship Pemuda Kemenristek RI Prolink

(Pro-Lingkungan) USU tahun 2012-sekarang sebagai CEO

 Guru Ekskul Bahasa Inggris di SMA Swasta An-Nizam tahun 2014

 Asisten Laboratorium Kimia-Fisika dengan modul Kesetimbangan Uap-Cair dan Kecepatan Reaksi

 K3M English Club FT USU tahun 2011-2012 sebagai Sekretaris Jenderal  Covalen Study Group tahun 2011-2012 sebagai Sekretaris Bidang Dakwah  KAMMI tahun 2010-2015 sebagai Sekretaris Departemen Kebijakan Publik

Teknik USU, Sekretaris Humas Teknik USU, Sekretaris Dept. Kaderisasi Teknik USU, Ketua Bidang Pemberdayaan Perempuan Daerah Medan

 Pemerintahan Mahasiswa (PEMA) FT USU tahun 2010-2011 sebagai Ketua bidang Peranan Perempuan

 Komunitas Sahabat Quran (KSQ) Medan tahun 2010-sekarang sebagai Anggota dan Junior Tutor

 Ikatan Mahasiswa Payakumbuh-Lima Puluh Kota tahun 2011-2012 sebagai Sekretaris Bidang Kerohanian

 Himpunaan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU tahun 2012-2013 sebagai Sekretaris Bidang Pendidikan dan Kaderisasi

 Ikatan Mahasiswa Imam Bonjol (IMIB) USU tahun 2009 sebagai Gadih Minang

 K3M Peneliti Muda tahun 2012-2014 sebagai CEO

 K3MI Alhadiid FT USU tahun 2012-2013 sebagai Ketua Bidang Dana dan Usaha (Danus) dan Staff Pengelolaan dan Pemberdayaan Sumber Daya Manusia (PPSDM)

(10)

 Himpunan Mahasiswa Islam (HMI) FT USU tahun 2009-2010 sebagai Staff Departemen Pembinaan Anggota

 Dewan Pimpinan Pusat Kelompok Aspirasi Mahasiswa (KAM) Rabbani USU tahun 2013-2014 sebagai Ketua Bidang Internal

Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/ Pertemuan Ilmiah:

1. Technopreneurship Pemuda 2012 Kementrian Riset dan Teknologi RI 2. Third Kavli Indonesian-American Frontiers of Science Symposium di Nusa

Dua, Bali, yang dikelola oleh U.S. National Academy of Sciences dan The

Indonesian Academy of Sciences.

Prestasi akademik/ non akademik yang pernah dicapai:

1. Finalis English Debate Competition SPEEDY se kota Medan 2011. 2. Finalis English Debate Competition NUEDC USU 2011.

3. Studi Banding Kampus, Diskusi, dan Seminar Global Warming di UUM (Universiti Utara Malaysia) tahun 2011.

4. Peserta FOS Symposium Amerika-Indonesia untuk tingkat S-2 dan S-3 di Nusa Dua Bali.

5. Pemenang dana hibah Kementrian Riset dan Teknologi RI pada Technopreneurship Pemuda 2012.

6. Mahasiswa Berprestasi (MAWAPRES) Teknik USU tahun 2012. 7. Juara 1 Lomba Menulis Cerpen se-USU tahun 2010.

8. Juara 1 Masyarakat Intelek dan Teknolog Indonesia (MITI) Award (Klaster Mahasiswa se-Sumbagut tahun 2012.

9. Juara 1 English Debate Competition se-Kota Payakumbuh tahun 2009. 10. Juara 1 Pemilihan Gadih Minang IMIB USU tahun 2009.

11. Juara 2 Mahasiswa Berprestasi (MAWAPRES) USU tahun 2012. 12. Juara 2 Lomba Konseling Remaja (sebagai konselor) tahun 2011.

13. Juara 2 English Speech Contest se-Kota Payakumbuh dan Kab. Lima Puluh Kota tahun 2006.

14. Juara 2 MFQ (Musabaqoh Fahmil Quran) tingkat Kab. Lima Puluh Kota tahun 2008.

15. Juara 2 Lomba Pidato KRR (Kesehatan Reproduksi Remaja) se-Sumatera Barat tahun 2008.

16. Juara 3 Karya Tulis Remaja se-Sumatera Barat tahun 2007. 17. Juara 3 Lomba Pidato Bahasa Arab se-Sumatera Barat tahun 2007

18. Finalis Bussiness Competition: Trust by DANONE se-Indonesia di Jakarta 2011

19. Finalis Masyarakat Intelek dan Teknolog Indonesia (MITI) Award (Klaster Mahasiswa) utusan Sumbagut tahun 2012.

(11)

ABSTRAK

Bioetanol merupakan etanol yang terbuat dari tanaman yang mengandung pati, gula dan tanaman berselulosa lainnya. Dimana pada penelitian ini menggunakan kulit durian yang mengandung selulosa yang cukup tinggi sebagai bahan baku. Penelitian ini bertujuan untuk membuat bioetanol dari kulit durian dengan variasi konsentrasi ragi dan lama fermentasi. Proses utamanya adalah hidrolisis hidrotermal dengan metode Liquid Hot Water (LHW); fermentasi dengan menggunakan ragi Saccharomyces cerevicea; dan pemurnian dengan distilasi dan kondensasi. Variabel yang digunakan adalah perubahan konsentrasi ragi 2, 4, dan 6 %; dan lama fermentasi 6, 7, dan 8 hari. Dari analisis yang dilakukan terhadap hasil penelitian didapat perolehan bioetanol per jumlah bahan baku awal yang terbaik adalah 2,78 ml/kg, dengan densitas sebesar 0,9271 g/ml dan nilai kalor sebesar 244,107 kkal/kg, yaitu pada variasi konsentrasi ragi 6 % dan lama fermentasi 7 hari.

(12)

ABSTRACT

Bioethanol is ethanol, which made from starch, glucose, or cellulose of plants. In this research, it has been made from cellulose of durian peel. This research was conducted to understand about the effect of yeast concentration and the duration of fermentation to volume of bioethanol per raw material’s weight. The main process in this research were hydrothermal hydrolysis by Liquid Hot Water (LHW) method; fermentation by using Saccharomyces cerevicea; and purification by distillation and condensation. The variables in this research were yeast concentration at the rate 2, 4, and 6 %; and the duration of fermentation are 6, 7, and 8 days. Based on the analysis of the yield conclude that the volume of bioethanol per raw material’s weight is 2,78 ml/kg with 0,9271 g/ml density and 244,107 kkal/kg heat value, as the best yield. That was the combination between 6 % of yeast concentration and 7 days of the duration of fermentation.

(13)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI ... iii

PENGESAHAN ... iv

PRAKATA ... v

DEDIKASI ... vii

RIWAYAT HIDUP viii

ABSTRAK ... x

ABSTRACT ... xi

DAFTAR ISI ... xii

DAFTAR GAMBAR ... xiv

DAFTAR TABEL ... xv

DAFTAR LAMPIRAN ... xvi

DAFTAR SINGKATAN ... xvii

DAFTAR SIMBOL ... xviii

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 LATAR BELAKANG ... 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH ... 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN. ... 3

1.4 MANFAAT PENELITIAN ... 4

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN ... 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 5

2.1 BIOETANOL ... 5

2.2 DURIAN ... 5

2.3 PROSES PRODUKSI BIOETANOL ... 6

2.3.1 Tahapan Persiapan Bahan Baku ... 6

2.3.2 Tahapan Fermentasi ... 8

2.3.3 Tahap Pemurnian ... 10

2.4 PEMILIHAN PROSES ... 10

(14)

BAB III METODE PENELITIAN... 12

3.1 LOKASI PENELITIAN ... 12

3.2 BAHAN DAN PERALATAN ... 12

3.2.1 Bahan-bahan ... 12 3.2.2 Peralatan ... 12 3.3 PROSEDUR ... 13 3.3.1 Prosedur Penelitian ... 13 3.3.2 Prosedur Analisa ... 13 3.4 FLOWCHART PENELITIAN ... 16

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 18

4.1 PENGARUH KONSENTRASI RAGI FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN VOLUME BIOETANOL PER JUMLAH BAHAN BAKU AWAL (V/CA0) ... 18

4.2 PENGARUH WAKTU FERMENTASI TERHADAP PEROLEHAN VOLUME BIOETANOL PER JUMLAH BAHAN BAKU AWAL (V/CA0) ... 20

4.3 PEMILIHAN KOMBINASI VARIABEL PENELITIAN DENGAN HASIL TERBAIK... 21

4.7 PERBANDINGAN STANDAR BAKU MUTU BIOETANOL ... 24

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 26

5.1 KESIMPULAN ... 26

5.2 SARAN ... 27

DAFTAR PUSTAKA. ... 28

(15)

DAFTAR GAMBAR

Halaman Gambar 2.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Bioetanol dari Bahan Baku

Gula, Pati, dan Lignoselulosa ... 7

Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian ... 16

Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Analisa Densitas Larutan Bioetanol ... 17

Gambar 4.1 Kurva Pengaruh Konsentrasi Ragi Fermentasi (% berat) terhadap Perolehan Volume Bioetanol per Jumlah Bahan Baku Awal (V/CA0) (ml/kg) ... 18

Gambar 4.2 Kurva Pengaruh Lama Fermentasi (hari) terhadap Perolehan Volume Bioetanol per Jumlah Bahan Baku Awal (V/CA0) (ml/kg) ... 20

Gambar 4.3 Kurva Kombinasi Pengaruh Konsentrasi Ragi (% berat) dan Lama Fermentasi (hari) terhadap Perolehan Volume Bioetanol per Jumlah Bahan Baku Awal (V/CA0) (ml/kg) ... 22

Gambar L.1 Kulit Durian ... 33

Gambar L.2 Slurry Kulit Durian ... 33

Gambar L.3 Hidrolisis Slurry Kulit Durian ... 33

Gambar L.4 Fermentasi ... 34

Gambar L.5 Rangkaian Distilasi ... 34

(16)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1.1 Penelitian-Penelitian Sebelumnya Terkait Pembuatan Bioetanol ... 2

Tabel 2.1 Kandungan Kulit Durian ... 6

Tabel 2.2 Rincian Biaya Pembuatan Bioetanol dari Kulit Durian ... 10

Tabel 3.1 Konversi Berat Jenis - Kadar Etanol ... 15

Tabel 4.1 Hasil Penelitian dan Perhitungan Pengaruh Perbedaan Konsentrasi Ragi dan Waktu Fermentasi terhadap Perolehan Bioetanol dari Kulit Durian ... 23

Tabel 4.2 Standar Etanol Nabati ... 24

Tabel 4.3 Syarat Mutu Bioetanol Bahan Bakar ... 25

Tabel L.1 Data Percobaan Volume Larutan Bioetanol (Distilat) (ml) ... 31

Tabel L.2 Data Percobaan Densitas Larutan Bioetanol (g/ml) ... 31

Tabel L.3 Data Percobaan Spesific Gravity ... 31

Tabel L.4 Data Percobaan API Gravity... 32

Tabel L.5 Data Percobaan Nilai Kalor Bioetanol (kkal/kg) ... 32

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman LAMPIRAN 1. DATA PERCOBAAN ... 31 LAMPIRAN 2. DOKUMENTASI PENELITIAN ... 33

(18)

DAFTAR SINGKATAN

BBM Bahan Bakar Minyak

LHW Liquid Hot Water

sg Specific Gravity

G API Gravity

(19)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

sg suatu pernyataan yang menyatakan

densitas (kerapatan) atau berat per satuan volume dari suatu bahan