Judul TA: Produksi bioetanol dari molase tebu dengan ragi kering instan Saccharomyces cerevisiae (Studi pengaruh pretreatment dan konsentrasi gula). Puji dan puji syukur kehadirat Allah SWT atas segala rahmat, kuasa, kasih sayang dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan proposal tugas akhir yang berjudul “Produksi Bioetanol dari Molase Tebu dengan Ragi Kering Instan Saccharomyces cerevisiae (Studi Pengaruh Pre-treatment) dan konsentrasi gula)". Produksi bioetanol dari molase tebu dengan ragi kering instan Saccharomyces cerevisiae (Studi pengaruh pretreatment dan konsentrasi gula).
PENDAHULUAN
- Latar Belakang
- Rumusan Masalah
- Tujuan
- Manfaat
- Hipotesis
Apa pengaruh pretreatment dengan H2SO4 (asam sulfat) terhadap produksi bioetanol yang dihasilkan dari fermentasi molase tebu dengan S. Untuk mengetahui pengaruh pretreatment dengan H2SO4 (asam sulfat) terhadap produksi bioetanol yang dihasilkan oleh S. fermentasi molase tebu dengan S Untuk mengetahui pengaruh interaksi pretreatment dengan H2SO4 (asam sulfat) dan konsentrasi gula (% Brix) terhadap produksi bioetanol yang dihasilkan dari fermentasi molase tebu dengan S.
TINJAUAN PUSTAKA
- Bioetanol
- Pretreatment tetes tebu dengan Asam Sulfat
- Saccharomyces cerevisiae
- Dry yeast
- Fermentasi Etanol
- Faktor yang mempengaruhi Fermentasi oleh S. cerevisiae
- Refraktometer
- Densitymeter
Selain itu, proses pretreatment juga dapat mengurangi kontaminasi mikroorganisme yang terdapat pada molase tebu (Pradeep dan Reddy, 2010). Ragi roti diproduksi dengan menggunakan molase tebu dari produk samping industri gula sebagai bahan bakunya. Salah satu inhibitor yang dapat menghambat proses fermentasi molase adalah mineral ion logam dan pengotor yang terdapat pada molase.
METODE PENELITIAN
- Tempat dan Waktu Penelitian
- Alat dan Bahan Penelitian
- Metode Penelitian
- Pelaksanaan Penelitian
- Analisis Bahan Baku
- Pembuatan Seed culture
- Pembuatan Medium Fermentasi
- Fermentasi (Produksi Bioetanol)
- Analisis Kimia dan Mikrobiologi
- Analisis Data
- Diagram Alir Penelitian
- Diagram Alir Pembuatan Seed culture
- Diagram Alir Pembuatan Medium Fermentasi
- Diagram Alir Proses Produksi Bioetanol
T1G1: Dengan pretreatment asam sulfat pada molase, Konsentrasi gula 20% Brix T2G1: Tanpa pretreatment asam sulfat pada molase, Konsentrasi gula 20% Brix T1G2: Dengan pretreatment asam sulfat pada molase, Konsentrasi gula 25% Brix T2G2: Tanpa molase asam sulfat, Gula konsentrasi 25% Brix T1G3 : Dengan pretreatment asam sulfat pada molase, Konsentrasi gula 30% Brix T2G3 : Tanpa pretreatment asam sulfat pada molase, Konsentrasi gula 30% Brix 3.4 Pelaksanaan Penelitian. Molase tebu awal dianalisis total padatan terlarut menggunakan handrefractometer, total gula menggunakan metode anthrone, kadar gula reduksi menggunakan metode DNA (dinitro salicylic acid), total abu menggunakan metode wet ash dan kandungan mineral Ca menggunakan AAS (Atomic Absorpsi). ) Spektrofotometer). Selain itu juga dilakukan analisis terhadap total gula, kadar gula reduksi, total abu dan kandungan mineral pada molase tebu (dengan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat) yang diencerkan dengan perbandingan air (v/v) dan bahan baku. (w/v) 1 :1 lalu disterilkan.
Pada proses fermentasi molase menggunakan kultur PSA asal Palimanan, sel harus diperbanyak terlebih dahulu pada dua tahap sebelumnya. Kemudian larutan hasil perbanyakan sel untuk membuat benih kultur dimasukkan ke dalam larutan medium molase dengan konsentrasi gula 2,5% Brix 10% (v/v) dan diangin-anginkan selama 24 jam pada suhu kamar. Air keran dengan tambahan H2SO4 (asam sulfat) dan NaOH ditambahkan ke media fermentasi yang telah diolah dengan asam sulfat.
Pengenceran dilakukan dengan menambahkan air keran ke dalam molase tanpa perlakuan terlebih dahulu dengan asam sulfat sampai tercapai konsentrasi gula 20%; 25%; dan 30%. Pengenceran dilakukan dengan menambahkan air keran ke dalam larutan molase yang telah diolah dengan asam sulfat sampai konsentrasi gula tercapai 20%; 25%; dan 30%. Masukkan 200 ml benih kultur ke dalam toples kaca berukuran 2 l dan tambahkan 400 ml media fermentasi molase ke dalam setiap toples sesuai perlakuan (konsentrasi gula 20%, 25% dan 30%) (pemberian 1), kemudian masukkan ke dalam inkubator dan inkubasi pada suhu 32°C selama 6 jam.
Ditambahkan 400 ml larutan molase media fermentasi ke dalam setiap pot, tergantung perlakuan (konsentrasi gula 20%, 25% dan 30%) (umpan 2), sehingga total larutan fermentasi adalah 1 liter.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Karakteristik Bahan Baku
Sebelum digunakan sebagai media fermentasi terlebih dahulu dilakukan 2 macam perlakuan yaitu perlakuan dengan pretreatment asam sulfat (dengan dekalsinasi) dan tanpa pretreatment asam sulfat (tanpa dekalsinasi). Proses pretreatment asam sulfat dilakukan untuk mengurangi kalsium (dekalsifikasi) dan abu serta pengotor lainnya sehingga pertumbuhan ragi dan produksi enzim invertase lebih optimal. Hasil analisis molase tebu yang diberi pra perlakuan dengan pra perlakuan asam sulfat dan tanpa pra perlakuan asam sulfat dapat dilihat pada Tabel 4.2.
Berdasarkan hasil analisis pada Tabel 4.2, total padatan terlarut (% Brix) pada molase tebu dengan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat lebih rendah dibandingkan bahan bakunya masing-masing sebesar 44% dan 42%, karena proses pengenceran molase . dengan air selesai. Selain itu, total gula (%) molase dengan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat juga lebih rendah dibandingkan bahan bakunya masing-masing sebesar 43,99% dan 41,60%. Kadar gula reduksi hasil analisis molase tebu dengan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat juga lebih rendah dibandingkan bahan bakunya masing-masing sebesar 15,51% dan 14,58%.
Berdasarkan hasil analisis pada Tabel 4.2, total abu (%) pada molase tebu dengan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat lebih rendah dibandingkan bahan bakunya yaitu 3,31% dan 5,47%. Selain itu, kandungan mineral berupa kalsium pada molase tebu dengan pretreatment asam sulfat sebesar 0,019%, sedangkan molase tebu tanpa pretreatment asam sulfat mengandung kadar Ca sebesar 0,078%. Penurunan kadar abu total dan Ca pada molase tebu dengan proses pretreatment, baik dengan pretreatment asam sulfat maupun tanpa pretreatment asam sulfat, dapat terjadi karena adanya proses pemisahan sedimen setelah proses pretreatment.
Penambahan asam sulfat atau H2SO4 dapat menurunkan kadar mineral terutama kalsium dan gula pada molase.
Penelitian Pendahuluan
- Penentuan Waktu Fermentasi
- Penentuan Konsentrasi Gula untuk Fermentasi
- Penentuan Penggunaan Jenis Yeast
Starter yang digunakan adalah kultur Saccharomyces cerevisiae yang ditumbuhkan pada media agar miring yang mengandung PDA (Potato Dextrose Agar) yang diperoleh dari PSA Palimanan dan Ragi Kering Instan merek Fermipan, dikemas dalam kemasan 500 g. Berdasarkan Tabel 4.4, pada jam ke 0 jumlah sel starter strain turunan palimanan sebesar 4,5 x 106 cfu/ml, lebih rendah dibandingkan jumlah sel kultur benih turunan ragi instan kering sebesar 5,4 x 106 cfu/ml. Nilai OD kultur benih sel asal palimanan juga lebih rendah yaitu 3,00 dibandingkan ragi kering instan yang mempunyai nilai 4,29.
Sedangkan pada jam ke-24 nilai OD sel dan jumlah sel kultur benih ragi kering instan lebih besar dibandingkan dengan kultur ragi PT. Hal ini menunjukkan bahwa jumlah sel pada kultur benih ragi kering instan lebih banyak pada proses pembentukan kultur benih. Perubahan kadar etanol hasil fermentasi akibat perbedaan konsentrasi gula yang berasal dari dua jenis starter yang berbeda dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Berdasarkan Gambar 4.3 terlihat bahwa kandungan etanol yang berasal dari ragi kering instan lebih tinggi pada semua perlakuan yaitu pada kisaran 6-9%. Sementara itu, penggunaan ragi kering instan dalam produksi bioetanol dapat menyederhanakan proses operasional dan mengurangi risiko kontaminasi bakteri (Zheng et al, 2013). Selain itu, keunggulan ragi instan kering adalah umumnya hanya mengandung satu strain ragi Saccharomyces cerevisiae (Bekatorou, 2006).
Berdasarkan hasil awal tersebut, Ragi Kering Instan terpilih untuk digunakan sebagai starter pada fermentasi bioetanol dari molase tebu.
Seed culture
Hal ini menunjukkan bahwa penambahan nutrisi nitrogen dalam bentuk ekstrak ragi dapat dilakukan sedikit yaitu 0,5% dari volume kultur benih sehingga ion H+ yang dihasilkan dari fermentasi berjumlah kecil dan menyebabkan penurunan pH yang tidak terlalu signifikan. . Selain itu, kemungkinan besar ragi instan kering yang digunakan cenderung menghasilkan lebih sedikit produk samping berupa asam organik hasil metabolisme karbohidrat pada proses tersebut. Hal ini menunjukkan bahwa pada proses respirasi seluler glukosa dan O2 diubah menjadi H2O yang menyebabkan viskositas larutan menurun dan nilai yang terbaca pada refraktometer juga menurun.
Proses aerasi biasanya mengakibatkan penurunan produksi etanol karena ragi akan mengoksidasi karbohidrat melalui respirasi sehingga laju reproduksi sel menjadi lebih tinggi (Vasconelos, 2015). Penambahan sumber nitrogen eksternal berupa yeast ekstrak dan pepton juga dapat digunakan untuk mempercepat pertumbuhan sel (Muslihah, 2012).
Hasil Analisis Proses Fermentasi Bioetanol Tetes Tebu
- Analisis Konsentrasi Gula dalam satuan % Brix
- Analisis Total Gula
- Analisis Kadar Gula Reduksi
- Analisis pH
- Analisis OD (Optical Density) cell
- Analisis Jumlah Sel
- Analisis Kadar Etanol
- Analisis Yield Ethanol dan Efisiensi Fermentasi
- Penentuan Perlakuan Terbaik
Kedua perlakuan dengan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat pada masing-masing konsentrasi gula (% Brix) mempunyai pola reduksi yang sama. Kedua perlakuan dengan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat pada masing-masing perlakuan konsentrasi gula (% Brix) mempunyai pola reduksi total gula yang sama. Berdasarkan Tabel 4.9 terlihat bahwa semakin besar perlakuan konsentrasi gula (% Brix) yang ditambahkan, baik dengan pretreatment asam sulfat maupun tanpa pretreatment asam sulfat, maka jumlah reduksi total gula selama proses fermentasi akan semakin besar.
Hal ini menunjukkan bahwa perlakuan dengan pretreatment dan konsentrasi gula 30% merupakan perlakuan yang mempunyai konsentrasi gula reduksi (% Brix) tertinggi selama fermentasi. Kedua perlakuan dengan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat pada masing-masing konsentrasi gula (% Brix) mempunyai pola reduksi gula reduksi yang hampir sama. Namun perlakuan dengan pretreatment asam sulfat pada semua konsentrasi gula dalam % Brix mempunyai nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan tanpa pretreatment asam sulfat.
Grafik tersebut juga menunjukkan bahwa nilai OD sel paling tinggi terutama pada jam puncak fermentasi ke 24 yaitu pada perlakuan konsentrasi gula Brix 30%. Peningkatan total sel CFU/ml pada kombinasi pretreatment asam sulfat dan pretreatment tanpa asam sulfat dengan konsentrasi gula 20%, 25% dan 30% Brix dapat dilihat pada Gambar 4.13. Namun pada Gambar 4.13 terlihat bahwa perlakuan awal dengan asam sulfat mempunyai nilai jumlah sel yang lebih tinggi dibandingkan dengan perlakuan tanpa perlakuan awal pada semua konsentrasi gula dalam % Brix.
Berikut rata-rata kadar hasil fermentasi etanol pada kombinasi perlakuan dengan pretreatment asam sulfat dan tanpa pretreatment asam sulfat dengan konsentrasi gula Brix dapat dilihat pada Gambar 4.14. Pada Gambar 4.15 diperoleh kadar etanol fermentasi tertinggi sebesar 9,5637% setelah pretreatment asam sulfat dengan konsentrasi gula Brix 30%. Nilai masing-masing parameter pada fermentasi molase dengan perlakuan konsentrasi gula Brix 30% dan pretreatment asam sulfat dapat dilihat pada Tabel 4.17.
KESIMPULAN DAN SARAN
Kesimpulan
Saran
Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut mengenai konsentrasi gula yang lebih tinggi pada substrat karena berdasarkan penelitian penulis perlakuan terbaik adalah pada faktor konsentrasi gula tertinggi yaitu 30% Brix. Bries A.R, 2008, Ekstraksi bioetanol dari kulit nanas melalui sakarifikasi dan fermentasi secara simultan menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae. Fermentasi molase tebu dari Pabrik Gula Pagotan Madiun menggunakan Saccharomyces cerevisiae untuk menghasilkan bioetanol dengan pH dan waktu fermentasi yang berbeda.
Kinetics of batch fermentations for ethanol production with immobilized Saccharomyces cerevisiae growing on sweet sorghum juice. Kinetic study of ethanol production using the yeast Saccharomyces cerevisiae ITV-01 isolated from sugarcane molasses. Current trends in bioethanol production by Saccharomyces cerevisiae: substrate, inhibitor reduction, growth variables, co-culture and immobilization.
Media PDA dituangkan ke dalam cawan petri yang akan digunakan untuk inokulasi mikroba sebanyak 10 ml per gelas. Sampel diambil sebanyak 0,5 ml kemudian dimasukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi 4,5 ml larutan akuades steril (pengenceran 10-1). Ambil 0,5 ml larutan pengenceran 10-1, masukkan ke dalam tabung reaksi yang berisi 4,5 ml larutan pepton steril (pengenceran 10-2), begitu seterusnya hingga pengenceran tertinggi yang diinginkan (disesuaikan dengan waktu pengamatan).
