Pembuatan Etanol dari Sorgum (Shorghum Bicolor L.Moench) Melalui Hidrolisis Enzimatik diikuti Fermentasi Menggunakan Saccharomyces cerevisiae

(1)

1

Pembuatan Etanol dari Sorgum (Shorghum Bicolor L.Moench) Melalui Hidrolisis Enzimatik diikuti Fermentasi Menggunakan

Saccharomyces cerevisiae

Disusun Oleh :

Silvia Rahmi Ekasari 2307 100 520 Adelina Tri Pradita 2307 100 523

Dosen Pembimbing :

Dr.Ir.Tontowi Ismail, M.S Dr.Ir. Soeprijanto, M.Sc

LABORATORIUM TEKNOLOGI BIOKIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

(2)

Latar Belakang 2 Etanol Pati Biji Sorgum ETANOL Hasil fermentasi S.cerevisiae

(3)

Tujuan

1. Mengetahui pengaruh pretreatment perendaman dengan menggunakan larutan NaOH terhadap proses hidrolisis. 2. Meningkatkan produksi etanol dengan variasi dosis enzim

-amilase dan glukoamilase selama proses hidrolisis dan konsentrasi glukosa maksimum untuk proses fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae pada media biji sorgum.

3. Membandingkan etanol yang dihasilkan dari proses

sakarifikasi dan fermentasi secara terpisah dan proses SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation).

(4)

Tinjauan Pustaka

(5)

Fermentasi adalah suatu proses oksidasi karbohidrat anaerob atau aerob sebagian.

Merupakan suatu proses kimia yang menggunakan air sebagai pemecah suatu persenyawaan termasuk inversi gula, saponifikasi lemak, dan ester, pemecah protein.

Hidrolisa Fermentasi

Enzim adalah pilihan utama yang digunakan untuk proses hidrolisis pati

Enzim yang berperan dalam menghidrolisis pati menjadi glukosa adalah -amilase dan glukoamilase..

(6)

Shorghum Bicolor L. Moench

tahan terhadap gangguan hama karbohidrat yang cukup tinggi

toleran terhadap kekeringan dan genangan air dan dapat berproduksi dalam lahan marginal

6

Kingdom : Plantae (tumbuh-tumbuhan)

Divisi : Spermatiphyta (tumbuhan berbiji) Subdivisi : Angiospermae (berbiji tertutup)

Kelas : Monocotyledonae (biji berkeping satu) Ordo : Poales

Famili : Poaceae (Gramineae) Genus : Andropogon

Spesies : Andropogon halepensis (L) Pers. Sinonim Sorghum halepense sin. S. nitidium (Vahl.) Pers.

(7)

Saccharomyces cerevisiae

Tahan terhadap tingginya konsentrasi garam dan glukosa. Mempunyai laju fermentasi dan pertumbuhan cepat.

Kelemahan dari S. cerevisiae adalah tidak tahan terhadap etanol konsentrasi tinggi yang dihasilkan (Gunasekaran & Raj, 1999) 6 Filum : Ascomycetes Kelas : Hemiascomycetes Ordo : Endomycetales Famili : Saccharomycetales Genus : Saccharomyces

(8)

METODOLOGI

(9)

Etanol

Etanol dari _{Komponen pati dalam biji sorgum}

Proses pembuatan etanol

(10)

Proses Pretreatment

Tepung sorgum

Biji Sorgum

Perendaman dengan NaOH

(11)

Proses Hidrolisa

Liquifikasi _Sakarifikasi

Enzim -amilase yang digunakan adalah Liquoenzyme® _Supra

yang bekerja optimum pada suhu 105-1100_{C, pH 5,1-5,6 dengan}

residence time selama 60-180 menit (Novozymes, 2002).

Enzim glukoamilase yang digunakan adalah Optimax® _{4060 VHP}

yang bekerja optimum pada suhu 600_{C, pH 4,0-4,2 (Genecor,}

1999).

(12)

Persiapan Starter

Saccharomyces

(13)

Variabel Penelitian

Dosis enzim -amilase : 0.1 % ; 0.2 % dan 0.3%

dari berat starch

Dosis enzim glukoamilase: 0.1 % ; 0.2 % dan 0.3 %

dari berat starch

Konsentrasi gula

: 15 % ; 18 % dan 20 %

Waktu Fermentasi

: 24, 30, 36, 42 dan 48 jam

Waktu Sakarifikasi

: 48 jam dan 1,5 jam

(14)

(15)

(16)

Analisa Reducing Sugar

Dipanaskan dan dititrasi sampai berubah menjadi merah bata

Fehling dititrasi dg sampel + EDTA

dan dipanaskan Fehling Normal Fehling A dan Fehling B

Pengambilan sampel

(17)

(18)

Kandungan Shorghum Bicolor L. Moench 7 Zat Kandungan (% berat sorgum) Pati 86,56 Karbohidrat total 88,32 Protein 7,05 Air 8,34

(19)

Pengaruh Proses Pretreatment dengan Menggunakan Larutan NaOH terhadap Proses Hidrolisis.

Hasil analisa pengaruh pretreatment terhadap kadar protein

Perendaman NaOH 2 jam 3 jam

(20)

Pengaruh Dosis Enzim -amilase Dalam Proses Hidrolisis Terhadap Konsentrasi Glukosa yang Dihasilkan

0 5 10 15 20 25 0 0,5 1 1,5 2 Waktu (jam) k on se n tr a si gu la ( g/l) alfa 0.1 % alfa 0.2 % alfa 0.3 %

(21)

Pengaruh Dosis Enzim glukoamilase Dalam Proses Hidrolisis Terhadap Konsentrasi Glukosa yang Dihasilkan

0 50 100 150 200 250 300 4 9 14 19 24 29 34 39 44 49 Waktu (jam) k on sen tras i gu la ( g /l ) gluko 0.1 % gluko 0.2 % gluko 0.3 %

(22)

Kurva Pertumbuhan Yeast dalam Rich Medium dan Media Sorgum 0 50000000 1E+09 1.5E+09 2E+09 2.5E+09 3E+09 3.5E+09 4E+09 0 5 10 15 ju m lah sel/m l waktu (jam) 0 50000000 1E+09 1.5E+09 2E+09 2.5E+09 3E+09 3.5E+09 4E+09 0 5 10 15 ju m lah sel/m l waktu (jam)

(23)

Pengaruh Konsentrasi Glukosa Terhadap Etanol yang Dihasilkan Pada Proses Fermentasi

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 6 12 18 24 30 36 42 48 waktu (jam) RS (% ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 k ad ar etano l (% ) RS 15% etanol 15%

(24)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 6 12 18 24 30 36 42 48 waktu (jam) R S ( %) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 kadar e tan ol (% ) RS 18% etanol 18%

(25)

0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 0 6 12 18 24 30 36 42 48 waktu (jam) RS (% ) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 k a d a r e ta n o l ( %) RS 20% etanol 20%

(26)

Pengaruh Konsentrasi Glukosa Terhadap Etanol yang Dihasilkan Pada Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Simultan (SSF)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 0 10 20 30 40 50 Waktu (jam) etanol (%w/w) RS (%) TS (%)

(27)

Simpulan dan Saran

Simpulan

Dari hasil penelitian dan hasil analisa yang dilakukan maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut :

1. Dengan menggunakan physical pretreatment yaitu proses penggilingan biji sorgum, proses pretreatment dengan

perendaman menggunakan larutan NaOH tidak

berpengaruh signifikan terhadap kandungan protein dalam biji sorgum.

2. Dosis enzim -amylase 0.2 % dan glukoamilase 0,3% dari berat pati pada saat hidrolisis, dapat menghasilkan konsentrasi glukosa sebesar 299,623 g/l. Hasil tersebut

lebih tinggi dibandingkan dengan dosis enzim -amilase

(28)

Simpulan dan Saran

Simpulan

3. Konsentrasi glukosa pada media fermentasi sebesar 18%

w/w menghasilkan kadar etanol tertinggi sebesar 8,22% w/w dibandingkan konsentrasi 15% dan 20% pada proses

sakarifikasi dan fermentasi secara terpisah.

4. Pada proses sakarifikasi dan fermentasi secara simultan (SSF) dengan menggunakan konsentrasi enzim -amylase 0.2 % dan glukoamilase 0,3% dari berat pati dan konsentrasi glukosa pada media fermentasi sebesar 18% w/w menghasilkan kadar etanol sebesar 5,77 % w/w, hasil ini lebih rendah bila dibandingkan dengan proses sakarifikasi dan fermentasi secara terpisah.

(29)

Simpulan dan Saran

Saran

Penelitian ini masih merupakan data awal

untuk mencari kondisi yang sesuai untuk

pembuatan etanol dari biji sorghum sehingga

perlu dilakukan untuk range variabel yang lebih

lebar dan dilakukan optimasi sehingga dicapai

kondisi proses yang ekonomis.

(30)

(31)

(32)

Background: Starch

• 83% of kernel is endosperm

• Endosperm contains

starches, lipids and proteins in a complex matrix

(33)

Background: Amylose vs. Amylopectin

• Starch is a food storage polysaccharide used by plants to organize glucose polymers

• Two unique patterns of linear organization: AMYLOPECTIN (75%) AMYLOSE (25%)

(34)

Background: Amylose vs. Amylopectin

• Starch linear structural pattern confers unique

tertiary structure

(35)

REAKSI FEHLING

KH + camp CuSO₄, K-Na-tatrat, NaOH Cu₂O

(endapan merah bata)

Reaksi diatas memiliki prinsip yaitu menggunakan gugus

aldehid pada gula untuk mereduksi senyawa Cu₂SO₄ menjadi

Cu₂O (enpadan berwarna merah bata) setelah dipanaskan

pada suasana basa (Benedict dan Fehling) dengan ditambahkan agen pengikat (chelating agent) seperti Na-sitrat dan K-Na-tatrat.

(36)

YIELD ETANOL

kons

glukosa kons etanol yield yield yield aktual

(g/l) (g/l) aktual teoritis yield teoritis 18 8,22875 0,4571528 9,18 0,896378 15 5,13209 0,3421393 7,65 0,67086144 20 7,5296 0,37648 10,2 0,73819608 18 (SSF) 5,77 0,3205556 9,18 0,62854031