Laporan Penelitian Final.pdf

LAPORAN SEMINAR PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI PATI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

Disusun oleh: Julyani Margareth Kezia

(121150047)

Sawitri Kusuma Sari

(121150055)

PROGRAM STUDI S1 TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK INDUSTRI UNIVERSITAS PEMBANGUNAN NASIONAL “VETERAN” YOGYAKARTA 2019

LEMBAR PENGESAHAN LAPORAN SEMINAR PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

Disusun Oleh:

Julyani Margareth Kezia

(121150047)

Sawitri Kusuma Sari

(121150055)

Yogyakarta,

Maret 2019

Pembimbing

(Wibiana Wulan Nandari, S.T., M.Eng)

ii

KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kehadirat Allah SWT, karena atas rahmat dan hidayah-Nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan penelitian yang berjudul “Pembuatan Bioetanol dari Biji Sorgum (Sorghum bicolor)” ini tepat pada waktunya. Makalah ini disusun untuk memenuhi salah satu tugas akademis pada Program Studi Teknik Kimia S-1, Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik Industri UPN “Veteran” Yogyakarta. Dengan tersusunnya makalah ini, penyusun mengucapkan terima kasihkepada : 1. Orang tua dan keluarga tercinta yang telah memberikan bantuan spiritual dan material. 2. Wibiana Wulan Nandari, S.T., M.Eng, selaku dosen pembimbing 3. Ir. Tunjung Wahyu W.,M.T, selaku dosen penguji 4. Semua pihak yang telah membantu kami dalam pelaksanaan dan penyusunan makalah ini. Penyusun menyadari masih banyak kekurangan yang terdapat dalam makalah ini. Oleh karena itu, saran yang bersifat konstruktif sangat kami harapkan dan semogamakalahini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Yogyakarta,

Maret 2019

Penyusun

iii

DAFTAR ISI HALAMAN JUDUL…………………………………………………………

i

LEMBAR PENGESAHAN………………………………………………….. ii KATA PENGANTAR……………………………………………………….

iii

DAFTAR ISI…………………………………………………………………

iv

INTISARI………………………………………………………………….…

vi

BAB I - PENDAHULUAN I.1. Latar Belakang……………………………………………………. 1 I.2. Rumusan Masalah………………………………………………… 2 I.3. Tujuan Penelitian…………………………………………………. 2 1.4. Tinjauan Pustaka…………………………………………………

3

1.5 Batasan Penelitian………………………………………………… 13 1.7. Hipotesa …………………………………………………………… 14 BAB II – METODOLOGI PENELITIAN II.1. Bahan Baku dan Bahan Pendukung………………………………. 15 II.2. Alat Penelitian dan Rangkaian Alat………………………………. 15 II.3. Cara Kerja………………………………………………………... 17 II.4. Diagram Alir Kerja……………………………………………….. 19 II.5. Analisis Hasil……………………………………………………… 20 BAB III - HASIL DAN PEMBAHASAN III.1. Variabel konsentrasi katalisator HCl ……………………………. 23 III.2. Pengaruh mikroorganisme pada proses fermentasi….……........... 25 BAB IV - KESIMPULAN DAN SARAN…………………………................ 27

iv

IV.1. Kesimpulan………………………………………………………………. 27 IV.2. Saran……..………………………………………………………………. 27 DAFTAR PUSTAKA………………………………………………………… 28 LAMPIRAN…………………………………………………………………... 30

v

INTISARI

Peningkatan penggunaan bahan bakar minyak yang terus menerus akan menyebabkan semakin menipisnya minyak bumi yang merupakan sumber daya alam yang tidak bisa diperbaharui. Solusi untuk menekan ketergantungan terhadap bahan bakar minyak yaitu megganti bahan bakar fosil dengan bahan bakar yang dapat diperbarui seperti bioetanol. Bioetanol adalah etanol yang diperoleh dari fermentasi suatu bahan yang mengandung gula atau pati seperti tebu, ubi jalar, jagung dan sorgum. Potensi

tanaman sorgum sebagai bahan baku pembuatan bioetanol adalah karena kelebihan dari tanaman sorgum yang mudah dibudidayakan, mampu hidup didaerah kritis, dapat dipanen sebanyak 3 kali dalam setahun, dan tidak bersaing didunia pangan. Penelitian ini menggunakan bahan baku biji sorgum yang sedang dibudidayakan di daerah Pleret dan belum dimanfaatkan karena rasanya yang sepat. Penelitian ini dilakukan untuk mempelajari pengaruh konsentrasi HCl dan jenis mikroba dalam pembuatan bioetanol dari pati biji sorgum. Pembuatan bioetanol dari pati biji sorgum dilakukan dengan 3 proses. Tahap pertama yaitu hidrolisis pati biji sorgum pada suhu 110oC selama 90 menit disertai pengadukan 150 rpm dengan variasi konsentrasi HCl 0,1 ; 0,2 ; 0,3 ; 0,4 N. Tahap kedua yaitu fermentasi dengan ragi roti dan ragi tape pada suhu 28oC pada pH 5 selama 5 hari. Tahap ketiga yaitu distilasi untuk memisahan etanol dan air pada suhu rentang 78 oC100oC. Hasil penelitian menunjukan bahwa kondisi optimum pada proses pembuatan bioetanol dari pati biji sorgum adalah pada konsentrasi 0,3 N dengan menggunakan ragi tape. Kandungan bioetanol pada kondisi tersebut adalah 9.8001% dengan kadar glukosa 5,4607%. Kata kunci : bioetanol, biji sorgum

vi

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang Di Indonesia pertumbuhan penduduk dari tahun ke tahun semakin meningkat, dan berpengaruh terhadap peningkatan aktivitas yang disertai dengan meningkatnya penggunaan energi bahan bakar fosil (minyak bumi) baik untuk transportasi, industri maupun rumah tangga. Peningkatan penggunaan bahan bakar minyak yang terus menerus akan menyebabkan semakin menipisnya sumber daya minyak bumi. Hal itu akan menyebabkan terjadinya krisis energi karena sumber daya minyak bumi yang tidak mampu untuk memenuhi kebutuhan energi yang terus meningkat. Solusi untuk menekan ketergantungan terhadap bahan bakar minyak yaitu megganti bahan bakar fosil dengan bahan bakar yang dapat diperbarui seperti biofuel. Berdasarkan roadmap biofuel pada perencanaan pengelolaan energi nasional, Indonesia menargetkan mampu menyubtitusi bahan bakar bensin oleh bioetanol sebanyak 2%, 3%, dan 5% masing-masing pada tahun 2010, 2015, dan 2025. Oleh karena itu, untuk menindaklanjuti target tersebut telah banyak biofuel yang dikembangkan sebagai subtitusi bahan bakar minyak yakni biodiesel dan bioetanol. (Amin dkk,2012) Bioetanol adalah etanol yang yang diperoleh dari fermentasi suatu bahan yang mengandung gula atau pati. Bahan baku yang dapat diolah menjadi bioetanol dapat berupa tebu, ubi jalar, jagung dan sorgum. Potensi tanaman sorgum sebagai bahan baku pembuatan bioetanol adalah karena sumber bahan bakunya dapat diambil dari nira batang dan pati biji sorgum. Sorgum memiliki keunggulan dibandingkan dengan tebu dan singkong. Menurut Setyaningsih (2009) dilihat dari aspek budi daya, kebutuhan air tanaman sorgum lebih rendah dan laju fotosintesis lebih tinggi dibandingkan dengan tebu, sehingga produktivitas sorgum tentu lebih tinggi dibandingkan dengan tebu dan

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

1

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

singkong. Sorgum dapat dipanen pada waktu umur empat bulan sedangkan tebu dan singkong baru bisa dipanen jika umurnya menginjak sepuluh bulan serta sorgum lebih tahan hama dibandingkan dengan tebu dan singkong. Mad Syukur (2016) mengatakan bahwa di Indonesia tidak menggunakan tebu untuk diolah menjadi bioetanol karena lebih dipilih untuk diolah menjadi gula. Ubi kayu juga tidak dijadikan pilihan bahan baku karena banyak digunakan sebagai tanaman pangan. Sorgum dijadikan untuk alternatif pembuatan bioetanol karena tidak dimanfaatkan sebagai tanaman pangan. Keunggulan dari biji sorgum adalah kadar gula biji sorgum lebih tinggi dibandingkan dengan kadar gula singkong. Kadar gula biji sorgum mencapai 50.07 g/L sedangkan kadar gula singkong hanya mencapai 40 g/L. Melihat kadar gula sorgum lebih tinggi daripada singkong tentunya sorgum lebih berpotensi untuk dikembangkan sebagai bahan baku etanol daripada singkong (Nadir dkk,2009). Bahan baku yang akan dijadikan penelitian kami adalah dengan menggunakan pati dari biji sorgum untuk menghasilkan bioetanol melalui proses hidrolisis dan fermentasi menggunakan yeast Saccharomyces cereviseae. I.2 Rumusan Masalah Berdasarkan latar belakang tersebut, perlu dilakukan pengembangan proses dan penelitian untuk menghasilkan bioetanol berkadar tinggi dari pati biji sorgum. Masalah perlu diselesaikan dirumuskan sebagai berikut : 1. Bagaimana pengaruh konsentrasi HCl pada hidrolisis asam untuk menghasilkan bioetanol berkadar tinggi 2. Bagaimana pengaruh jenis ragi terhadap kadar etanol yang dihasilkan I.3 Tujuan penelitian Tujuan dari penelitian ini ialah antara lain: 1. Untuk mengetahui konsentrasi HCL optimum yang akan digunakan untuk proses hidrolisis asam. 2. Untuk mengetahui jenis ragi yang sesuai agar mendapatkan kadar etanol yang tinggi Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

2

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

I.4 Tinjauan pustaka Bahan bakar nabati dapat didefinisikan sebagai bahan bakar transportasi yang berbasis tumbuhan seperti dari komoditas pertanian yang biasanya digunakan untuk bahan makanan (OECD,2006). Ada dua jenis produk komersial biofuel yang cukup popular dan bisa dikembangkan yaitu bioetanol dan biodiesel. Jenis biofuel yang pertama yaitu biodiesel. Biodiesel biasanya dibuat dengan reaksi transesterifikasi trigliserida (minyak nabati) untuk metil ester dengan metanol menggunakan natrium atau kalium hidroksida yang dilarutkan dalam metanol sebagai katalis. Biodiesel dapat diproduksi melalui reaksi antara minyak sawit dengan alkohol menggunakan katalis heterogen. Dalam penelitian ini, jenis alkohol yang digunakan adalah metanol sebagai alkohol derivatif yang memiliki berat molekul rendah sehingga kebutuhan untuk alkoholisis relatif sedikit, lebih murah dan lebih stabil. Selain itu, aktivasi reaksi lebih tinggi bila dibandingkan dengan etanol (Prihandana et al., 2006). Jenis biofuel yang kedua yaitu bioetanol atau bio-ethyl alkohol berasal dari alkohol

yang

strukturnya

sama

dengan

bir

atau

minuman

anggur

(McDiarmid,2006). Bioetanol ini berbahan dasar tanaman yang mengandung pati atau gula seperti tebu dan singkong.tetapi, bioetanol juga bisa berasal dari bahan tanaman non pangan seperti bioetanol berbasis celulosa (Dwiastuti, 2008) Bioetanol atau (C2H5OH) adalah cairan biokimia pada proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat yang menggunakan bantuan mikroorganisme. Louis Pasteur pertama kalinya mengenalkan metode fermentasi. Sementara gay-lussac di tahun 1815 memformulasikan konversi glukosa menjadi etanol dan karbondioksida. C6H12O6

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

2C2H5OH + 2CO2

(121150047) (121150055)

3

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

Dalam perkembangannya produksi alkohol yang paling banyak digunakan adalah metode fermentasi dan distilasi. Mikroorganisme yang digunakan untuk fermentasi alkohol (Chemiawan,2007) adalah ; 1. bakteri : clostridium acetobuty-licum, klebsiella pnemoniae, leuconoctoc mesenteroides, sarcina ventriculi, zymomonas mobilis, dll 2. Fungi : Aspergilus oryzae, endomyces lactis, kloeckera sp., kluyreromyces fragilis, mucor sp., Saccharomyces cereviseae, dll. Bahan baku yang dapat digunakan pada pembuatan etanol adalah : 1. nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira ripah, nia sorgum manis, nira kelapa, nira aren, nira siwalan, sari buah mete 2. bahan berpati : tepung-tepung sorgum biji (jagung cantel), sagu, singkong/ gaplek, ubi jalar, ganyong, garut, umbi dahlia 3. bahan berselulosa (lignoselulosa) : kayu, jerami, batang pisang, bagas, dll. (LIPI,2008) Sorgum manis merupakan tanaman serealia yang luas daya adaptasinya sehingga potensial dikembangkan untuk produksi bioetanol. Batang dan biji sorgum manis dapat diolah menjadi gula dan hasil sampingnya berupa bagas. Dengan demikian sorgum manis bersifat multiguna dan produknya dapat digunakan untuk pangan, pakan, etanol, dan sumber kalori. (Pabendon, 2016) Sorgum sangat potensial untuk dikembangkan karena setiap bagian dari sorgum dapat dimanfaatkan. Sorgum dapat digunakan sebagai bahan pangan serta bahan baku industri pakan, dan pangan, seperti industri gula, monosodium glutamate (MSG), asam amino, dan industri minuman serta industri bahan bakar (bioetanol). Dengan kata lain, sorgum merupakan komoditas pengembang untuk diversifikasi industri secara vertikal. Sebagai bahan industri, kandungan 71% pati biji sorgum dapat dihidrolisis menjadi gula sederhana. Biji sorgum dapat dibuat gula atau glukosa cair atau sirup fruktosa sesuai kandungan gula pada biji. Gula

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

4

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

sederhan yang diperoleh dari biji sorgum selanjutnya dapat difermentasi untuk menghasilkan alkohol (prihandana dan handroko, 2007). Biji sorgum mengandung gizi yang tidak lebih rendah dari kandungan tanaman serealia lainnya. Kandungan kimia biji sorgum (utuh) dapat dilihat pada Tabel 1.1 Tabel 1.1 Kandungan Kimia Biji Sorgum Bagian Biji

Pati Biji utuh 73,8 Endosperma 82,5 Kulit biji 34,6 Lembaga 9,8 Sumber : Adistya (2006)

Komposisi nutrisi (%) Protein Lemak Abu Serat Kasar 12,3 3,60 1,65 2,2 12,3 0,63 0,37 1,3 6,7 4,90 2,02 8,6 13,4 18,90 10,36 2,6

Pati sorgum dapat dikonversi menjadi bioetanol melalui proses hidrolisis dan fermentasi. Hidrolisis adalah proses antara reaktan dengan air agar suatu senyawa pecah terurai. Reaksi Hidrolisis: (C6H10O5)n + nH2O Polisakarida

nC6H12O6

Air

Glukosa

Reaksi antara pati dan air berlangsung sangat lambat sehingga dibutuhkan katalisator untuk memperbesar kereaktifan air. Katalisator bisa berupa asam dan enzim. Katalisator yang dapat digunakan adalah asam korida, asam sulfat, dan asam nitrat. Katalisator yang sering digunakan adalah asam. Asam berfungsi sebagai katalisator dengan mengaktifkan air. Di dalam industri, asam yang dipakai adalah H2SO4 dan HCl. HCl lebih menguntungkan karena lebih reaktif dibanding H2SO4. (Groggins, 1992) Menurut Iryani dalam penelitiannya membandingkan beberapa katalisator asam untuk menghidrolisis pati kayu. Katalisator yang digunakan adalah HCl 0,1 N, HNO3 0,1 N, H2SO4 0,1 N dari penelitian tersebut menghasikan konstanta laju reaksi sebesar 0,0086/menit untuk HCl, 0,0029/menit untuk H2SO4 0,1 N, dan 0,00194/menit untuk HNO3. Pada hasil penelitian katalisator HNO3 dapat

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

5

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

menghasilkan konstanta laju reaksi yang tinggi, namun HCl juga menghasilkan konstanta laju reaksi yang tinggi pula sehingga mempercepat reaksi dalam hidrolisis.

Faktor-faktor yang berpengaruh pada hidrolis pati antara lain: a. Suhu Suhu memengaruhi jalanya reaksi hidrolisis, terutama pada kecepatan reaksinya. Hidrolisis dari pati mengikuti persamaan reaksi orde satu dengan kecepatan reaksi yang berbeda-beda untuk setiap jenis pati. Untuk kisaran suhu 90oC-100oC. Dengan penggunaan suhu yang lebih tinggi, maka waktu reaksi dapat diminimalkan (Groggins, 1992). Menurut Meldha, dkk dalam penelitiannya mengenai pengaruh suhu hidrolisis dilakukan analisis konsentrasi gula pada berbagai suhu yaitu pada suhu 75C, 85C, 98C, dan 105C dan diperoleh kadar gula yang paling besar adalah 14,001 g/l yaitu pada suhu 98C. Analisa tersebut dilakukan dengan menggunakan metode Nelson somogy dengan spektrofotometer dan sinar tampak. b. Waktu Waktu reaksi mempengaruhi konversi yang dihasilkan. Semakin lama waktu reaksi, maka semakin tinggi pula konversi yang dihasilkan. Hal ini disebabkan oleh kesempatan zat reaktan untuk saling bertumbuhkan dan bereaksi semakin besar, sehingga konversi yang dihasilkan semakin tinggi (Perwitasari & Cahyo, 2009). Menurut Trisakti, pada percobaan pembuatan bioetanol dari tepung ampas tebu dengan pengaruh waktu hidrolisis 1 ; 1,5 dan 2 jam hasilnya secara umum berfluktuasi. Penurunan yield glukosa terlihat pada waktu hidrolisis 1,5 jam. Hal ini dapat disebabkan oleh ketidakstabilan kondisi operasi dimana suhu tangki hidrolisis yang selalu berubah sehingga sulit dicapai suhu konstan yang diinginkan setiap menitnya. Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

6

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

c. Perbandingan pereaksi Perbandingan antara air dan pati yang tepat akan membuat reaksi hidrolisis berjalan cepat. Penggunaan air yang berlebihan akan memperbesar penggunaan energi untuk pemekatan hasil. Sebaliknya, jika pati berlebihan tumbukan antara pati dan air akan berkurang sehingga mengurangi kecepatan reaksi. Seperti yang terlihat pada persamaan Arhenius 𝑘 = 𝐴𝑒 −𝐸/𝑅𝑇 Dalam hubungan ini, k adalah konstanta kecepatan reaksi, A adalah faktor tumbukan, E adalah energi aktivasi (cal/gmol), T adalah suhu (°K), dan R adalah tetapan gas ideal (cal/gmol °K) (Groggins, 1992). Menurut Gusmarwan, dkk. pada percobaan perbandingan berat padatan hidrolisis bonggol pisang menunjukan bahwa hasil kadar glukosa yang dihasikan optimal pada perbandingan padatan:air yaitu 1:5 dengan waktu reaksi 80 menit dengan jumlah glukosa yang didapatkan 13,080g/100ml. Percobaan tersebut dilakukan dengan delapan varian perbandingan, yaitu 1:6,25; 1:5:88; 1:5,55; 1:5;26; 1:5,00; 1:4,76; 1:4,54; 1:4,34 (Gusmarwan, 2010). d. Konsentrasi katalisator Penambahan katalisator bertujuan untuk memperbesar kecepatan reaksi. Jadi semakin banyak katalisator yang digunakan maka semakin cepat reaksi hidrolisis. Katalisator yang digunakan biasanya asam, yaitu asam klorida, asam sulfat, asam nitrat, atau yang lainya. Apabila katalis ditambahkan dalam reaksi maka energi aktivasi akan naik. Hal ini dapat dilihat dari persamaan Arhenius berikut ini (Smith, 1987): 𝑘 = 𝐴𝑒 −𝐸/𝑅𝑇 Menurut Ohoira dalam penelitian pengaruh konsentrasi HCl pada hidrolisis asam dengan variasi konsentrasi 0,6%; 0,8%; 1% dan 1,2 % diperoleh konsentrasi optimal 1,2% dengan kadar etanol 73,89%

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

7

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

e. Faktor Pengadukan Pengadukan dilakukan untuk memperbesar probabilitas tumbukan molekul-molekul reaktan yang bereaksi. Jika tumbukan antar molekul reaktan semakin besar, maka kemungkinan terjadinya reaksi semakin besar pula. Hal ini sesuai dengan persamaan Arrhenius dimana konstanta kecepatan reaksi K akan semakin besar seiring terjadinya tumbukan yang disimbolkan dengan konstanta A (Lavenspiel, 1972). Semakin cepat pengadukan maka semakin cepat zat akan menjadi homogen. Menurut Rakhmadani, dkk. pada penelitian mengenai pembuatan bioetanol dari limbah makanan berupa padatan menggunakan tiga varian kecepatan pengadukan yakni 100 rpm, 150 rpm, dan 200 rpm. Pada percobaanya, kecepatan pengadukan pada 150 rpm menghasilkan hasil yang optimum untuk diatur pada pengadukan proses hidrolisis, pada kecepatan 200 rpm kadar glukosa yang dihasilkan lebih rendah sehingga terjadi penurunan kadar glukosa akhir. Frekuensi tumbukan antar molekul sangat tergantung pada kondisi fisik dari reaktan (Rakhmadani, 2011). Bioetanol dihasilkan melalui proses fermentasi gula menjadi alkohol dengan bantuan ragi Saccharomyces cerevisiae melalui reaksi sebagai berikut: - Proses aerob pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae (ragi) C6H12O6 + 1,8 O2 + 0,8 NH3 (glukosa) (oksigen)

(urea)

4 CH1,8 O0,5N0,2 + 2 CO2 + 3,6 H2O (ragi)

(karbondioksida) (air)

Kondisi operasi : 30oC, 1 atm, pH 5 (Varbanov, 2013) - Proses anaerob fermentasi glukosa Ragi

C6H12O6

2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 H2O + 2 ATP

(glukosa)

(etanol) (karbondioksida) (air) (energi)

Kondisi operasi : 30oC, 1 atm, pH 5

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

8

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

Fermentasi adalah proses metabolisme yang menghasilkan energi dari gula dan molekul organik lain serta tidak memerlukan oksigen atau sistem transfer elektron. Fermentasi menggunakan molekul organik sebagai akhir akseptor elektronnya (Dede, 2008). faktor-faktor yang mempengaruhi proses fermentasi : 1. Waktu Waktu yang dibutuhkan dalam proses fermentasi bioetanol adalah 2-3 hari. Waktu yang sesuai akan menghasilkan etanol yang optimum. Semakin lama fermentasi kadar alkohol yang dihasilkan akan optimum dan akhirnya akan menurun. Hal ini disebabkan karena pada tahap awal sel khamir mulai memasuki fase eksponensial dimana etanol sebagai metabolit primer dihasilkan, sedangkan tahap selanjutnya sel khamir mulai masuk fase stasioner dan kematian sehingga alkohol yang dihasilkan menurun (Apriwinda, 2013). Pada percobaan Pengaruh lama fermentasi terhadap kadar bioetanol serasah lamun, waktu fermentasi optimal yang menghasilkan kadar etanol paling tinggi adalah 5 hari. Hal ini sesuai dengan hasil penelitian Dilapanga et al (tanpa tahun), yang melakukan pembuatan bioetanol dari limbah kulit pisang menyatakan bahwa hasil fermentasi terbaik terjadi pada fermentasi hari ke 5. Hal ini disebabkan pada hari ke 5 mikroba telah mengalami fase log dimana mikroba mengalami pertumbuhan yang sangat cepat dan dalam jumlah yang besar. Setelah hari ke 5 mikroba akan mengalami fase stasioner yang kemudian mati. (Ratnasari, 2018) 2. Keasaman pH Nilai pH merupakan salah satu faktor penting yang perlu untuk diperhatikan pada saat proses fermentasi. Oleh karena itu, pada awal pelaksanaan penelitian, substrat yang akan dipakai terlebih dahulu diuji pHnya.

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

9

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

Besarnya kadar etanol optimum berada pada pH 5 dan waktu fermentasi hari ke 5, sebesar 5.5%. Hal ini sesuai dengan teori yang ada dimana yeast dapat tumbuh dengan tingkat keasaman pH yaitu 3,5-6,5. (Pratama & Anggriani, 2016) 3. Mikroorganisme Fermentasi biasanya dilakukan dengan menggunakan kultur murni yang dihasilkan di laboratorium. Kultur ini dapat disimpan dalam keadaan kering atau dibekukan. Berbagai macam jasad renik dapat digunakan untuk proses fermentasi antara lain yeast. Yeast tersebut dapat berbentuk dry yeast yang diawetkan. (Winarno, 1984). Selain kultur murni, ragi (Saccharomyces cereviseae) yang terdapat dalam ragi roti merk fermipan dapat dimanfaatkan juga sebagai mikroorganisme pembantu proses fermentasi gula menjadi alkohol seperti pembuatan tape singkong, tape ketan, dll (Nisa Sholihah, 2015). Proses pertumbuhan mikroorganisme sangat dinamik dan kinteknya dapat digunakan untuk meramal produksi biomassa dalam suatu proses fermentasi.

Gambar 1.1. Kurva pertumbuhan mikroorganisme

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

10

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

Faktor-faktor

yang dapat

menyebabkan berhentinya

pertumbuhan

mikroorganisme antara lain: a. Penyusutan konsentrasi nutrisi yang dibutuhkan dalam pertumbuhan mikroorganisme karena habis terkonsumsi. b. Produk

akhir

metabolisme

yang

menghambat

pertumbuhan

mikroorganisme karena terjadinya inhibisi danrepresi (Departemen Teknik Kimia ITB, 2012). 4. Suhu Suhu fermentasi sangat menentukan macam mikroorganisme yang dominan selama fermentasi. Tiap-tiap mikroorganisme memiliki suhu pertumbuhan optimal, yaitu suhu yang memberikan pertumbuhan terbaik dan perbanyakan diri secara tercepat. Pada suhu 30C mempunyai keuntungan terbentuk alkohol lebih banyak karena ragi bekerja optimal pada suhu itu. (Winarno, 1984). Menurut Apriwinda pada percobaan pembuatan etanol dari nira batang sorgum, suhu optimum pada fermentasi saat percobaan adalah 30oC. Ini disebabkan karena pertumbuhan mikroorganisme yang digunakan, yaitu Saccharomyces cereviceae dapat mekakukan aktivitasnya pada suhu 4oC32oC dan dapat tumbuh optimum pada suhu 28oC-30oC (Apriwinda, 2013). 5. Oksigen Udara atau oksigen selama proses fermentasi harus diatur sebaik mungkin untuk memperbanyak atau menghambat mikroorganisme tertentu. Setiap mikroorganisme membutuhkan oksigen yang berbeda jumlahnya untuk pertumbuhan atau membentuk sel-sel baru dan untuk fermentasi. Misalnya ragi roti (Saccharomyces cerevisae) akan tumbuh lebih baik pada keadaan aerobik, tetapi akan melakukan fermentasi terhadap gula jauh lebih cepat pada keadaan anaerobik. (Winarno, 1984).

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

11

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

6. Berat ragi Menurut Jhonprimen pada percobaan pengaruh massa ragi pada bioetanol dari biji durian dengan menggunakan asam sulfat dengan kadar 98 % (fure) sebanyak 3 % dari jumlah larutan , waktu fermentasi 3 hari dengan jenis ragi tape dan variasi massa ragi 5 gr, 7 gr, 10 gr, menghasilkan kadar etanol yang cenderung meningkat yaitu berturut-turut sebesar 18,05 %, 19,67 %, 24,01%. Hal ini menunjukan adanya kecenderung kenaikan kadar alkohol yang dihasilkan dengan semakin banyaknya ragi yang digunakan. (Jhonprimen, 2012) 7. Makanan (untuk mikroorganisme) Semua mikroorganisme memerlukan nutrient yang akan menyediakan: a. Energi biasanya diperoleh dari subtansi yang mengandung karbon b. Nitrogen untuk sintesis protein. Salah satu contoh sumber nitrogen yang dapat digunakan adalah urea c. Mineral yang dipergunakan mikroorganisme salah satunya adalah asam phospat yang dapat diambil dari pupuk NPK d. Vitamin, sebagian besar sumber karbon dan nitrogen alami sudah mengandung semua atau beberapa vitamin yang dibutuhkan mikroorganisme (Gaman, 1992). Menurut Alamsyah pada percobaan pembuatan starter menggunakan ragi roti yang mengandung mikroorganisme Saccharomyces cerevisae pada hasil hidrolisis yang diambil sebagai sampel untuk proses fermentasi, diperlukan penambahan urea dan NPK sebagai nutrisi bagi mikroorganisme. Nutrisi yang ditambahkan pada sampel adalah 0,015 gram urea tiap liter substrat dan 0,026 gram NPK tiap liter sampel. Nutrisi ini digunakan untuk 3,5 % ragi yang akan ditambahkan terhadap sampel yang akan digunakan. Distilasi merupakan teknik memisahkan campuran yang misibel berdasarkan perbedaan titik didihnya. Campuran yang akan dipisahkan sebelumnya ditempatkan di labu pemanasan untuk dididihkan. Pendidihan ini Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

12

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

bertujuan untuk menguapkan zat yang potensi volatilitasnya lebih tinggi. Pemanasan yang dilakukan mampu memutus gaya antarmolekul campurannya karena meningkatkan tekanan uap molekulnya dan energi kinetiknya sekaligus. Zat yang menguap akan menuju pipa kondensor. Distilat yang telah mengalami kondensasi selanjutnya diarlikan ke penampungan. Cairan distilat bisa didistilasi ulang untuk mendapatkan zat hasil yang absolut. Umumnya, perulangan distilasi dapat meningkatkan kadar zat secara maksimum, namun dapat menurunkan kuantitas zat murni yang dihasilkan. (Nurhayati dkk, 2015). Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari bir (sebagian besar adalah air dan etanol). Titik didih etanol murni adalah 78 OC sedangkan air adalah 100 OC (kondisi standar). Dengan memanskan larutan pada suhu rentang 78-100 OC akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap, dan melalui unit kondensasi akan bias dihasilkan etanol dengan konsentrasi 95 % volume. Adapun rangkaian peralatan proses adalah sebagai berikut : (1) peralatan penggilingan; (2) pemasak, termasuk support, pengaduk dan motor, , dan insulasi; (3) external heat exchanger; (4) pemisah padatan-cairan (solid liquid separators); (5) tangki penampung bubur; (6) unit fermentasi (fermentor) dengan pengaduk serta motor; (7) unit distilasi, termasuk pompa , heat exchanger, dan alat control; (8) boiler, termasuk system of feed water dan softener; (9) tangki penyimpan sisa, termasuk fitting (LIPI,2008) I.5 Batasan Penelitian Pada penelitian ini ada beberapa hal yang menjadi batasan masalah yaitu : 1. Suhu yang digunakan untuk proses fermentasi adalah suhu lingkungan (28C) 2. Volume asam klorida (HCl) yang digunakan tetap untuk hidrolisis adalah 210 ml 3. Berat pati biji sorgum yang digunakan tetap adalah 35 gram 4. PH yang digunakan dalam proses fermentasi adalah 5 5. Konsentrasi HCl yang digunakan 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 N

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

13

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

6. Jenis ragi yang digunakan ragi tape dan ragi roti 7. Waktu fermentasi yang digunakan yaitu 5 hari 8. Kecepatan pengadukan tetap adalah 150 rpm 9. Perbandingan NPK : Urea adalah 0.015 : 0.026

I.6 Hipotesa Dari percobaan yang akan dilakukan dapat dilihat berupa kemungkinan bahwa: 1. Dengan konsentrasi HCl yang semakin tinggi maka akan didapatkan kadar glukosa dan etanol yang tinggi 2. Dengan jenis ragi yang sesuai maka didapatkan kadar etanol yang tinggi.

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

14

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

BAB II METODOLOGI PENELITIAN

II.1 Bahan Baku dan Bahan Pendukung II.1.1 Bahan Baku: Biji sorgum dari Dusun Gunung Kelir, Kecamatan Pleret, Kabupaten Bantul II.1.2 Bahan Pendukung 1. Yeast (ragi tape dan ragi roti) 2. Asam Klorida 0,1; 0,2; 0,3; 0,4 N 3. Aquades 4. NaOH 0,1 N 5. Urea dan Npk II.2 Alat penelitian dan rangkaian alat II.2.1. Alat 1. Gelas ukur 500 ml

13. Termometer

2. Gelas beker 250 ml

14. Selang

3. Ayakan 100 mesh 4. Erlenmeyer 250 ml 5. Labu ukur 500 ml 6. Labu leher 3 7. Labu destilat 8. Pipet tetes 9. Corong gelas 10. Kertas saring 11. Cawan porselin 12. Gelas Arloji 13. Ph meter

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

15

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

II.2.2 Rangkaian Alat

Keterangan: 1. Labu leher 3 2. Kompor 3. Motor pengaduk 4. Termometer 5. Pengaduk merkuri 6. Pendingin balik 7. Statif

Gambar 2.1. Rangkaian Alat Hidrolis

Keterangan: 1. Penutup 2. Erlenmeyer 3. Selang 4. Tabung Gambar 2.2 Rangkaian Alat Fermentasi

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

16

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

Keterangan : 1. Statif 2. Termometer 3. Labu distilasi 4. Kompor pemanas 2

5. Pendingin balik

5 6

6. Pipa penghubung 7. Erlenmeyer 7

Gambar 3. Rangkaian Alat Distilasi

1. Cara Kerja 1. Tahap Persiapan Bahan Baku Mengambil biji sorgum dari tumbuhan sorgum yang diambil di daerah Pleret, Kabupaten Bantul, lalu menghaluskan biji sorgum dengan cara digiling dan diayak dijadikan tepung lolos 100 mesh. Menganalisis kadar pati, kadar air, kadar serat atau selulosa tepung biji sorgum. 2. Proses Hidrolisis Menimbang tepung biji sorgum 35 gram, memasang rangkaian alat hidrolisis lalu memasukkan larutan Asam Klorida dengan variasi konsentrasi 0,1 ; 0,2 ; 0,3 ; 0,4 N sebanyak 210 ml dan 35 gram tepung biji sorgum ke dalam labu leher tiga dan memanaskan hingga mendidih, pemanasan dilakukan pada suhu 110oC, yaitu pada suhu titik didih Asam Klorida. Kemudian, mengaduknya menggunakan pengaduk merkuri selama 90 menit dengan kecepatan pengadukan 150 rpm. Perbandingan tepung sorgum dan HCl berdasarkan pendekatan dari hasil penelitian Gusmarwan, dkk. yang menunjukan bahwa hasil kadar glukosa yang dihasikan optimal pada Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

17

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

perbandingan padatan:air yaitu 1:5 dengan waktu reaksi 90 menit. Lalu membiarkan hasil hidrolisis dingin pada suhu kamar. Menyaring larutan hasil hidrolisis lalu menganalisa kadar glukosa hasil proses hidrolisis tersebut dengan metode Nelson-Somogy. 3. Fermentasi Pada tahap ini, tepung telah berubah menjadi gula sederhana (glukosa dan sebagian fruktosa) dimana proses selanjutnya melibatkan penambahan nutrisi bagi ragi (yeast), nutrisi yang digunakan adalah urea dan NPK dengan perbandingan 0,15 : 0,026, serta penambahan NaOH sedikit demi sedikit untuk menjaga kondisi pH 5. Proses fermentasi dilakukan pada kondisi suhu kamar yaitu sekitar 27C s.d. 32C. Selama proses persiapan fermentasi, dibutuhkan ketelitian agar tidak terkontaminasi oleh mikroorganisme lainya. Proses fermentasi dilakukan dengan variasi jenis ragi yaitu ragi tape dan ragi roti. Massa ragi yang digunakan 10% dari volume fermentor dengan pH 5. Lamanya proses fermentasi yaitu 5 hari. 4. Distilasi Distilasi dilakukan untuk memisahkan etanol dari air. Titik didih etanol murni adalah 78oC sedangkan air adalah 100oC (kondisi standar). Dengan memanaskan larutan pada suhu rentang 78oC-100oC akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap,dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan etanol dengan konsentrasi 95% volume (Bustaman, 2008). Larutan hasil fermentasi akan dipanaskan di labu distilasi selama 2,5 jam atau sampai larutan habis menguap, sehingga didapatkan larutan etanol murni hasil dari proses distilasi.

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

18

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

2.

Diagram Alir Kerja 1. Tahap Persiapan Bahan Baku dan Analisis Hidrolisis Bahan Baku Pengeringan (dengan sinar matahari)

Biji sorgum

Penggilingan Pengayakan (diayak sampai 100 mesh) Analisa Tepung Pati Asam Klorida

Pemanasan (110oC)

0,1;0,2;0,3;0,4 N 210 ml

Pendinginan (suhu kamar)

Endapan

Penyaringan

Glukosa

Analisa kadar glukosa

2. Fermentasi tepung sorgum (Glukosa) Glukosa sorgum hasil proses hidrolisis

Ragi Tape Fermentasi (suhu operasi 28oC) selama 5 hari dengan pH 5

Ragi Roti

Npk dan Urea 0.015 : 0.026 Etanol + Air

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

19

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

3. Proses distilasi etanol Etanol + Air

Proses distilasi (pada suhu 90C)

Etanol

3.

Cairan Air

Analisis kadar etanol

Analsis Hasil 1. Analisis pati Analisa pati biji sorgum dilakukan di Laboratorium Analisa CV. ChemMix Pratama, Yogyakarta. Diperoleh hasil analisa pati biji sorgum dengan berat 50 gram adalah 41,15%. Hasil analisa pati biji sorgum dapat diperoleh dengan langkah dibawah ini. Menimbang tepung biji sorgum seberat 100 gram dan dilarutkan dalam aquadest selama 1 jam, kemudian menyaringnya dengan kertas saring dan dicuci dengan aquadest sampai volume tertentu. Filtrat ini mengandung karbohidrat yang larut dan dibuang. Residu dipindahkan dari kertas saring ke dalam Erlenmeyer dengan pencucian 200 ml aquadest dan menambahkan 1 ml HCl 25% . Menutupnya dengan pendingin balik dan memanaskan di atas waterbath selama 2,5 jam. Setelah dingin dinetralkan dengan larutan NaOH 45% dan diencerkan sampai volume 500 ml kemudian disaring dan ditentukan kadar gula dari filtrat yang diperoleh. (Sudarmadji S,dkk., 1997).

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

20

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

2. Analisis kadar air Analisa kadar air pati biji sorgum dilakukan di Laboratroium Rekayasa Proses UPN “Veteran” Yogyakarta. Dengan sampel pati biji sorgum sebanyak 2 gram diperoleh kadar air sebesar 1,83 %. Hasil analisa kadar air pati biji sorgum dapat dilakukan dengan langkah dibawah ini. Menimbang tepung sorgum sebanyak 1-2 gram dalam botol timbang yang telah diketahui beratnya. Kemudian keringkan dalam oven pada suhu 100105oC selama 3-5 jam tergantung bahanya. Kemudian diinginkan dalam eksikator dan ditimbang. Panaskan lagi dalam oven 30 menit, diinginkan dalam eksikator dan ditimbang perlakuan ini diulangi sampai tercapai berat konstan (selisih penimbangan berturut-turut kurang dari 0,2 mg). Pengurangan berat merupakan banyaknya air dalam bahan (Sudarmadji S, dkk., 1984).

3. Analisa hidrolisis (glukosa) dengan metode Spektrofotometry, Nelson-Somogy Analisis dilakukan di Laboratorium Analisa CV. Chem-Mix Pratama, Yogyakarta dengan menggunakan metode Spektrofotometry, Nelson-Somogy. Hasil analisa kadar glukosa dapat dilakukan dengan langkah dibawah ini. Pertama – tama analisis dilakukan dengan cara menimbang 1 gram sampel ke dalam erlenmayer 100ml kemudian tambahkan aquadest kemudian encerken hingga volume menjadi 100 ml dengan menggunakan labu ukur lalu menyaring menggunakan kertas saring. Ambil 1 ml filtrat jernih, menambahkan 1 ml reagen nelson C ( Nelson A 25 : 1 Nelson B ) lalu memanaskan dalam waterbath dengan suhu 100oC selama 30 menit. Kemudian didinginkan lalu tambahakan 1 ml Arseno Molibdat, kemudian larutkan hingga homogen. Lalu tambahkan aquadest sampai volume menjadi 10 ml. Vortex larutan kemudian baca absorbansinya menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 540 nm. Mencatat data yang diperoleh kemudian hitung menggunakan kurva standar. Lalu membuat kurva standar menggunakan D-Glukose.

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

21

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

4. Analisis Kadar Etanol Analisis ini dilakukan di Laboratorium Analisa CV. Chem-Mix Pratama, Yogyakarta. Dalam percobaan ini untuk menganalisis kadar etanol menggunakan metode Kromatografi Gas Cair. Larutan sampel yang telah didistilasi masing-masing diambil 1 ml menggunakan mikropipet dan dimasukkan ke dalam labu ukur 50 ml, kemudian ditambahkan 0,1 ml n-butanol dan diencerkan dengan aquades. Larutan ini masing-masing diambil 1l dan disuntikkan ke dalam kolom melalui tempat injeksi. Luas puncak etanol dan nbutanol dari kromatografi dihitung, kemudian dicari rasio luas puncak etanol/nbutanol. Kadar etanol dalam sorgum ditentukan menggunakan kurva baku (Sandhika, 2010).

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

22

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

BAB III HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

III. 1. Variabel konsentrasi katalisator HCl 

Berat pati sorgum

= 35 gram



Volume asam klorida (HCl)

= 210 ml



Kecepatan pengadukan

= 150 rpm



Ragi yang digunakan

= Ragi tape

Tabel 3.1 Data hubungan konsentrasi HCl dan kadar glukosa No.

Konsentrasi HCl (N)

Kadar Glukosa (%)

1 2 3 4

0.1 0.2 0.3 0.4

2.1357 4.3577 5.4607 6.0241

Kadar Etanol (%) Ragi tape 3.7001 7.49 9.8001 10.5761

10

kadar glukosa (%)

8 6 4 2 0 0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

0.3

0.35

0.4

konsentrasi HCl (N)

Gambar 3.1. Grafik hubungan konsentrasi HCl dan kadar glukosa

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

23

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

kadar etanol (%)

12

9

6

3

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

konsentrasi HCl (N)

Gambar 3.2 Grafik Hubungan konsentrasi HCl dan kadar etanol Berdasarkan Gambar 3.1 dan 3.2 diatas, hasil glukosa yang diambil untuk dianalisis adalah hasil proses hidrolisis dengan kecepatan pengadukan 150 rpm dan waktu hidrolisis 90 menit dapat disimpulkan bahwa semakin besar konsentrasi HCl yang digunakan maka semakin besar juga kadar glukosa dan etanol yang dihasilkan. Pada Gambar 3.2, terlihat bahwa titik optimum konsentrasi asam klorida yang menghasilkan kadar etanol yang paling besar adalah konsentrasi asam klorida 0.3 N karena pada penggunaan asam klorida 0.4 N, kenaikan kadar etanol yang didapatkan tidak begitu jauh perbedaannya. Menurut Saleh (2016) semakin tinggi konsentrasi asam yang digunakan maka semakin tinggi pula kadar etanol yang dihasilkan hal ini berdasarkan faktor laju reaksi, faktor katalis sangat berpengaruh terhadap hasil reaksi kimia yang terjadi, dimana pada proses hidrolisis ini, semakin tinggi konsetrasi H+ dalam larutan maka semakin tinggi pula tumbukan antara molekul-molekul air dan molekul-molekul pati sehingga semakin cepat reaksinya, sehingga hasil hidrolisis yang didapatkan akan semakin tinggi.

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

24

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

III.2. Pengaruh mikroorganisme pada proses fermentasi 

Berat pati sorgum

= 35 gram



Volume asam klorida (HCl)

= 210 ml



Kecepatan pengadukan

= 150 rpm



waktu fermentasi

= 5 hari



pH fermentasi

=5



suhu fermentasi

= 28oC



massa ragi

= 10 gram

Tabel 3.2 Data hubungan Konsentrasi HCl dan kadar etanol No.

Konsentrasi HCl (N)

Kadar Glukosa (%)

1 2 3 4

0.1 0.2 0.3 0.4

2.1357 4.3577 5.4607 6.0241

Kadar Etanol (%) Ragi roti Ragi tape 2.5726 3.7001 6.3041 7.49 9.0021 9.8001 9.942 10.5761

12

kadar etanol (%)

9

6

ragi roti ragi tape

3

0 0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

konsentrasi HCl (N)

Gambar 3.3 Hubungan konsentrasi HCl dan kadar etanol dengan variasi ragi

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

25

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

Pada Gambar 3.2 menunjukkan bahwa kadar etanol pada ragi tape memiliki nilai etanol lebih tinggi dari pada ragi roti, hal ini disebabkan jikalau pada waktu fermentasi selama 5 hari mikroba pada ragi tape lebih cepat adaptasi dan tumbuh. Kadar etanol maksimum terdapat pada saat fermentasi menggunakan ragi tape. Karena starter ragi tape merupakan populasi campuran dari genus Aspergilus, Sacharomyces, Candida, dan Hansemula, serta Acetobacter. Genus –

genus

ini

saling

berkesinambungan,

dimana

Aspergilus

dapat

menyederhanakan gula, Sacharomyces, Candida,dan Hansemula dapat menguraikan gula menjadi alkohol. Sedangkan Acetobacter menguraikan alkohol menjadi asam asetat. (Jhonprimen, 2012) Ragi roti dibuat dari molasses, nitrogen, urea, kecambah malt, garam organik, faktor pertumbuhan dalam bentuk ekstrak sayur, serelia, khamir, dan sejumlah kecil vitamin. Ragi tape memiliki populasi yang lebih kompleks dibandingkan dengan yang ada pada ragi roti sehingga mempengaruhi kinerjanya dalam menghasilkan etanol pada proses fermentasi. (Osvaldo, 2012)

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

26

LAPORAN PENELITIAN PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI Sorghum bicolor (L.) Moench

BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN

IV.1 Kesimpulan 1. Semakin tinggi konsentrasi HCL maka akan didapatkan kadar etanol yang semakin tinggi. Konsentrasi optimum HCl yaitu 0,3 N dengan kadar etanol 10.5761% 2. Jenis ragi yang sesuai untuk mendapatkan hasil kadar etanol yang tinggi yaitu ragi tape.

IV.2 Saran 1. Perlu adanya perbandingan NPK:urea sekiranya bisa berpengaruh pada hasil. 2. Perlu adanya perhitungan laju pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae pada proses fermentasi sehingga sekiranya bisa berpengaruh terhadap hasil. 3. Bahan baku dipersiapkan untuk jumlah yang berlebih 4. Perlunya penggunaan rangkaian alat destilasi azeotrop agar hasil etanol yang dihasilkan menjadi lebih tinggi

Julyani Margareth Kezia Sawitri Kusuma Sari

(121150047) (121150055)

27

DAFTAR PUSTAKA

Adistya, R. 2006. Kajian Nasi Sorgum Sebagai Pangan Fungsional. Skripsi. Fakultas Teknologi Pertanian. Institut Pertanian Bogor. Bogor. Amin, dkk. 2012. Optimasi variable proses terhadap produksi etanol dari biji sorghum (sorghum bicolor L.). Jurusan Teknologi Industri Pertanian Fakultas Pertanian. Universitas Trunojoyo Madura. Apriwinda. 2013. Studi fermentasi nira batang sorgum manis (sorghum bicolor (L) Moench) untuk produksi etanol. Skripsi. Fakultas Pertanian. Universitas Hasanuddin Makasar. Dwiastuti, Inne. 2008. “Analisis manajemen strategi industri energi alternative”. Jurnal ekonomi dan pembangunan. Jakarta : Lipi press. Gaman, P.M., 1992, “ILMU PANGAN: Pengantar Ilmu Pangan, Nutrisi dan Mikrobiologi”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta. Groggins. 1992. Unit Processes in Organic Synthesis. Mc Graw Hill. Singapore. Hambali, E. dkk. 2007. Teknologi Bioenergi.Jakarta : Agro Media Pustaka. Gusmarwani Rahayu Sri, Budi Prasetyo Sri M., Sediawan Budi Wahyudi, Hidayat Muslikhin. 2010. Pengaruh Perbandingan Berat Padatan Dan Waktu Reaksi Terhadap GUla Pereduksi Terbentuk Pada Hidrolisis Bonggol Pisang. Grup Riset Energi Biofuel STTNAS & Jurusan Teknik Kimia Universitas Gadjah Mada. Yogyakarta. Jhonprimen H.S, Andreas Turnip, M, dan Hatta Dahlan (2012), Pengaruh Massa Ragi, jenis Ragi, dan Lama Fermentasi pada Bioetanol dari Biji Durian. Jurnal Teknik Kimia No. 2, Vol. 18, Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya. Levenspiel, O., 1972.Chemical Reaction Engineering, 2nd Ed. John Wiley & Sons, Inc., New York, hal. 21- 22 Mad Syukur. 2016. Kemiri sunan disiapkan sebagai pengganti cpo untuk biodiesel di https://perkebunannews.com/kemiri-sunan-disiapkan-sebagai-pengganti-cpo-untukbiodiesel/ (diakses pada mei 2018) Meldha Zuqni, Chairul, & Amraini Said Zul. 2012. Produksi Bioetanol dari Pati Sorgum Dengan Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Serentak dengan Variasi Temperatur Liquifikasi. Jurusan Teknik Kimia, Universitas Riau. Muin Roosdiana, Lestari Dwi, & Sri Wulan Tri. 2014. “Pengaruh Konsentrasi ASam Sulfat dan Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Bioetanol Yang Dihaslkan Dari Biji Alpukat”. Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Sriwijaya. Palembang. Nurhayati, Asmara Anjar Purba, dkk. 2015. Rancangan Alat Distilasi dengan Mengaplikasikan Self siphon pada Pemurnian Bioetanol Menggunakan Zeolit. Bandung 28

Ohoira, Jeanette Boi Indrawati.2018.Pengaruh Perbedaan Konsentrasi HCl pada Hidrolisis Asam Terhadap Kadar Etanol yang Dihasilkan dalam Fermentasi. Program Studi Pendidikan Biologi. Universitas Sanata Dharma Yogyakarta. Osvaldo, Z. S., Panca Putra, dan M. Faizal. 2012. Pengaruh konsentrasi asam dan waktu pada hidrolisis dan fermentasi pembutan bioetanol dari alang-alang. Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik. Universitas Sriwijaya. Pabendon, Marcia B., Sigit Budi Santoso, dan Nuning Argosubekti. 2016. Prospek Sorgum Manis sebagai Bahan Baku Bioetanol. Balai Penelitian Tanaman Serealia. Perwitasari, Dyah Suci dan Anton Cahyo.2009. Pembuatan dekstrin sebagai bahan perekat dan hidrolisis pati umbi talas dengan katalisator HCl. Chemical Engineering seminar Soebardjo Brotohardjono.

Prihandana, R., Hendroko, R. 2007. Energi Hijau: Pilihan Bijak Menuju Negeri Mandiri Energi. Jakarta : penebar swadaya. Rakhmadani, Hijri Agista, Endro Sutrisno, dan Badrus Zaman. 2011. Studi Pemanfaatan Limbah Makanan Sebagai Bahan Penghasil Etanol untuk Biofuel Melalui Proses Hidrolisis pada Kecepatan Pengadukan dan Waktu Fermentasi yang Berbeda. Jurusan Teknik Lingkungan Fakultas Teknik. Universitas Diponegoro Semarang. Ratnasari, Devi, dkk. 2018. Pengaruh Konsentrasi Asam Sulfat (H2SO4) dan Lama Fermentasi Terhadap Kadar Bioetanol Serasah Lamun. Cheesa Journal Volume 1 No. 1 Hal 31-36. Saleh, Asri H., Jawiana Saokani, dan Samsul Rijal. 2016. Penentuan nilai kalorr serta pengaruh asam klorida (HCl) terhadap kadar bioetanol bonggol pisang (Musa paradisiacal). Jurusan Kimia Fakultas Sains dan Teknologi. UIN Alauddin Makassar. Setyaningsih, D. 2009. Kuliah Teknologi Bioenergi. TIP-IPB: Bogor Trisakti, Bambang, Yustina br S., dan Irvan.2015. Pembuatan Bioetanol dari Tepung Ampas Tebu Melalui Proses Hidrolisis Termal dan Fermentasi serta Recycle Vinasse. Departemen Teknik Kimia. Fakultas Teknik. Universitas Sumatera Utara.

29

LAMPIRAN A

1. Pembuatan larutan HCl dengan berbagai konsentrasi 

HCl 0,1 N 500 ml 𝑁1 × 𝑉1 = 𝑁2 × 𝑉2 Dimana : N1 = konsentrasi HCl awal N2 = konsentrasi HCl yang diinginkan V1 = volume HCl yang dibutuhkan V2 = volume HCl yang diinginkan Sehingga, 0.5667 𝑁 × 𝑉1 = 0.1 𝑁 × 500 𝑚𝑙 V1 = 88,23 ml Titrasi HCl dengan boraks 20 ml 0.023485 N Volume HCl (ml) 5 4.6 4.7 Rata-rata



Normalitas HCl (N) 0.0929 0.10105 0.09889 0.09764 ≈ 0.1

HCl 0,2 N 500 ml 𝑁1 × 𝑉1 = 𝑁2 × 𝑉2 Dimana : N1 = konsentrasi HCl awal N2 = konsentrasi HCl yang diinginkan V1 = volume HCl yang dibutuhkan V2 = volume HCl yang diinginkan Sehingga, 0.5667 𝑁 × 𝑉1 = 0.2 𝑁 × 500 𝑚𝑙 V1 = 176.46 ml Titrasi HCl dengan boraks 20 ml 0.02 N

Volume HCl (ml) 2.6 2.5 2.3 Rata-rata 

Normalitas HCl (N) 0.1787 0.1860 0.2020 0.889 ≈ 0.2

HCl 0,3 N 500 ml 𝑁1 × 𝑉1 = 𝑁2 × 𝑉2 Dimana : N1 = konsentrasi HCl awal N2 = konsentrasi HCl yang diinginkan V1 = volume HCl yang dibutuhkan V2 = volume HCl yang diinginkan Sehingga, 0.5667 𝑁 × 𝑉1 = 0.3 𝑁 × 500 𝑚𝑙 V1 = 264.69 ml Titrasi HCl dengan boraks 20 ml 0.023485 N Volume HCl (ml) 1.8 1.8 1.4 Rata-rata



Normalitas HCl (N) 0.26 0.26 0.34 0.2867 ≈ 0.3

HCl 0,4 N 500 ml 𝑁1 × 𝑉1 = 𝑁2 × 𝑉2 Dimana : N1 = konsentrasi HCl awal N2 = konsentrasi HCl yang diinginkan V1 = volume HCl yang dibutuhkan V2 = volume HCl yang diinginkan Sehingga, 0.5667 𝑁 × 𝑉1 = 0.4 𝑁 × 500 𝑚𝑙 V1 = 88,23 ml

Titrasi HCl dengan boraks 20 ml 0.023485 N Volume HCl (ml) 1.2 1.1 1.2 Rata-rata

Normalitas HCl (N) 0.3914 0.427 0.3914 0.403 ≈ 0.4

2. Perhitungan kadar glukosa 𝑂𝐷 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 − 0.063 × 𝑓𝑝 5.618 𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑔𝑙𝑢𝑘𝑜𝑠𝑎 = × 100% 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 × 1000 Dimana : OD sampel

= Optical Density

Fp

= faktor pengenceran (1000) No. 1 2 3 4

Konsentrasi HCL 0.1 0.2 0.3 0.4

Berat sampel 1.49187 1.11920 1.06590 1.02826

OD sampel 0.242 0.337 0.39 0.411

fp 1000 1000 1000 1000

Kadar glukosa 2.1357 4.3577 5.4607 6.0241

3. Perhitungan kadar etanol 𝑂𝐷 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 − 0.609 × 𝑓𝑝 −0.6 𝑘𝑎𝑑𝑎𝑟 𝑒𝑡𝑎𝑛𝑜𝑙 = × 100% 𝑏𝑒𝑟𝑎𝑡 𝑠𝑎𝑚𝑝𝑒𝑙 × 1000 

Fermentasi dengan ragi roti No. 1 2 3 4

Konsentrasi HCL (N) 0.1 0.2 0.3 0.4

Berat sampel (gram) 1.347534 0.972912 0.749825 0.719171

OD sampel

fp

Kadar etanol (%)

0.401 0.241 0.204 0.18

100 100 100 100

2.5726 6.3041 9.0021 9.942



Fermentasi dengan ragi tape No. 1 2 3 4

Konsentrasi HCL (N) 0.1 0.2 0.3 0.4

Berat sampel (gram) 1.20782 0.92045 0.72987 0.69987

OD sampel

fp

Kadar etanol (%)

0.341 0.195 0.180 0.165

100 100 100 100

3.7001 7.49 9.8001 10.5761

LAMPIRAN B DOKUMENTASI PENELITIAN

Tepung biji sorgum

Urea dan Npk

29

Ragi Tape dan Ragi Roti

Proses Hidrolisis

30

Hasil Hidrolisis

Proses Fermentasi

31

Proses Destilasi

Hasil Destilasi

32

LAMPIRAN C PERTANYAAN DAN SARAN 

PERTANYAAN 1.

Bagus Bhakti Nusantara (121150088) Pertanyaan : Bahan baku di penelitian saudara adalah biji sorgum yang kemudian akan dihaluskan menjadi pati, apakah ada bahan baku dari bagian lain dari tanaman sorgum yang dapat diolah menjadi bioetano? Dan apa yang membedakan bagian tersebut? Jawaban

: Bagian lain dari tanaman sorgum yang dibuat bioetanol salah satunya adalah bagian batangnya, dan semua bahan yang mengandung karbohidrat

dapat

digunakan

sebagai

bahan

baku

bioetanol,

perbedaanya adalah jika batang tanaman sorgum yang digunakan untuk bahan baku, maka batang harus terlebih dahulu diperas agar diperoleh nira dari batang sorgum tersebut, kemudian prses selanjutnya fermentasi. Berbeda dengan biji, yang harus dihaluskan menjadi pati kemudian diproses melalui proses hidrolisis lalu baru bisa di fermentasi. 2.

Rafi Theda (121150069) Pertanyaan : Apa alasan anda mengambil tanaman sorgum untuk diolah menjadi bioetanol? Dan apa kelebihan sorgum dibandingkan bahan baku lain? Dan berapa harga bahan baku dipasaran? Jawaban

: Alasan kami mengambil tanaman sorgum untuk dijadikan produk bioetanol adalah karena tanaman sorgum yang dibudidayakan di daerah pleret belum banyak dimanfaatkan. Kelebihan sorgum yaitu memiliki nilai karbohidrat yang lebih tinggi, dapat dipanen 3 kali dalam setahun, mudah dibudidayakan pada daerah kemarau karena membutuhkan sinar matahari yang cukup banyak, dan tidak bersaing di dunia pangan.

3.

Ryani Oktaviana (121160146) Pertanyaan : Apa alasan anda memilih HCl sebagai katalisator dan mengapa bukan asam yang lainnya? Jawaban

: Asam yang bisa digunakan pada hidrolisis ini yaitu HCl, HNO3 dan H2SO4, dan yang sering digunakan pada skala laboratorium HCl dan H2SO4. Alasan memilih HCl disbanding asam yang lain adalah HCl lebih murah, mudah didapat dan lebih reaktif.

4.

Shabrina Risma (121150028) Pertanyaan : Berapa Jumlah pati biji sorgum yang kalin gunakan pada proses hidrolisis? Dan atas dasar apa pemilihan tersebut? Jawaban

: Jumlah pati sorgum yang digunakan yaitu 35 gram dengan volume larutan 210 ml atau dengan perbandingan padatan dan cairan 1 : 6. Pemilihan tersebut berdasarkan pendekatan dari penelitian sebelumnya yang menyebutkan bahwa perbandingan optimum berada pada 1:5, namun pada percobaan awal hidrolisis yang telah dilakukan menghasilkan cairan yang kental dan tidak bisa disaring, sehingga dipilih perbandingan 1:6. Jumlah pati sorgum yang digunakan sebanyak 35 gram juga dikarenakan minimnya bahan baku, dan jika dilakukan penambahan bahan baku dari hasil panen yang berbeda dikhawatirkan kandungan pati biji sorgum tersebut berbeda pula.

5.

Markus Jaka M (12115009) Pertanyaan : Apa perbedaan ragi roti dan ragi tape sehingga dapat mempengaruhi hasil dari kadar etanol ? Jawaban

:Kandungan etanol tertinggi yaitu menggunakan ragi tape, hal tersebut disebabkan

karena

ragi

tape

lebih

mudah

beradaptasi

dan

kandungannya lebih kompleks disbanding ragi roti. Kandungan ragi tape yaitu campuran Aspergilus, Sacharomyces, candida, hansemula dan acetobacter yang saling berkesinambungan. Sedangkan kandungan

ragi roti yaitu molasses, nitrogen, vitamin, khamr, nitrogen, urea, kecambah malt, garam organic, ekstrak sayur dan serelia. 6.

Hanna Felisia (121150020) Pertanyaan : Apakah ada perlakuan terhadap bahan baku sebelum diayak? Jawaban

: Pada penelitian yang kami lakukan ada, yaitu dengan mengeringkan biji sorgum dibawah sinar matahari. Hal tersebut bertujuan untuk mengurangi kandungan air pada biji sorgum sehingga pada proses penggilingan pati tidak menggumpal.

7.

Fauziah Habibah (121160164) Pertanyaan : Mengapa kondisi pH fermentasi 5? Jawaban

: Kondisi pH dipilih 5 berdasarkan penelitian-penelitian sebelumnya dimana kondisi tersebut merupakan kondisi optimum mikroba menghasilkan etanol tertinggi dan pH 5 merupakan kondisi mikroorganisme dapat hidup dan berkembangbiak dengan baik.

8.

Natasha (121160151) Pertanyaan : Adakah produk samping dari peneltian ini ? Jawaban

: Pada penelitian ini produk sampingnya berupa ampas dari hasil hidrolisis setelah dilakukan penyaringan.



SARAN PENGUJI 1. Sebelum melakukan penelitian deskripsikan spesifikasi bahan baku seperti umur sorgum dan sifat bahan baku 2. Pada proses hidrolisis, perbnadingan padatan dan air disesuaikan dengan persamaan reaksi hidrolisis agar excess sehingga hasil hidrolisis tidak menggumpal dan mudah disaring 3. Gambar rangkaian alat disesuaikan dengan fungsi rangkaian alat tersebut.