Download - Laporan Tetap Pembuatan Etanol
PEMBUATAN ETANOL
I. TUJUAN PERCOBAAN
Mahasiswa mampu membuat etanol dari molasse secara fermentasi
II. DASAR TEORI
Selain air, etanol merupakan senyawa yang paling banyak digunakan sebagai pelarut.
Pada dasarnya terdapat dua macam cara pembuatan etanol yaitu :
1. Secara sintesa, yaitu dengan melakukan reaksi elementer untuk mengubah bahan baku
menjadi etanol
2. Secara fermentasi, yaitu dengan aktivitas mikroorganisme
Pada pembuatan etanol secara fermentasi, merupakan cara yang konvensional, tetapi
masih dipakai hingga sekarang pada industri minuman, farmasi dan kosmetika. Bahan baku
untuk industry fermentasi dapat digolongkan dalam tiga jenis, yaitu :
a. Bahan Sakarida : Gula tebu, gula tebu, molasse, jus buah
b. Bahan Pati : Padi – padian, kentang, gandum
c. Bahan yang mengandung selulosa : Limbah kayu
Pemilihan bahan baku yang tepat adalah sangat penting, karena selain pertimbangan
mudah tidaknya bahan baku tersebut diperoleh, juga karena alkohol yang diproduksi dengan
bahan yang berbeda akan menghasilkan kualitas yang berbeda pula.
Jenis mikroorganisme yang sering digunakan untuk proses ini adalah ragi
Saccharomyces Sp., seperti Saccharomyces cereviceae dan lain – lain. Selain itu juga, dapat
digunakan schizosaccharomyces Sp. Zymonas mobilis.
1
Jalur metabolik anaerobik untuk pengubahan gula menjadi etanol :
C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Energi
Etanol disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alcohol saja adalah
sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar dan tidak berwarna, dan merupakan
alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari – hari, dengan rumus kimia
C2H5OH dan rumus empiris C2H6. Etanol sering disingkat menjadi EtOH, dengan “Et”
merupakan singkatan dari gugus etil (C2H5).
Etanol banyak digunakan sebagai pelarut berbagai bahan – bahan kimia yang ditujukan
untuk konsumsi dan kegunaan manusia, contohnya adalah parfum, perasa, pewarna makanan,
dan obat – obatan. Etanol merupakan produk fermentasi yang dapat dibuat dari substrat yang
mengandung karbohidarat ( gula, pati, selulosa ). Etanol ini merupakan kependekan dari etil
alkohol (C2H5OH). Fermentasi etanol terjadi pada kondisi anaerob dengan menggunakan
khamir tertentu yang dapat mengubah glukosa menjadi etanol melalui jalur EMP ( Embden
Meyerhoff parnas Pathway ). Dari 1 molekul glukosa akan terbentuk 2 molekul etanol dan
CO2, sehingga berdasarkan bobotnya secara teoritis 1 gram glukosa akan menghasilkan 0,51
gram etanol.
Fermentasi alkohol dipengaruhi oleh beberapa faktor,diantaranya :
a. Spesies sel khamir
Sel khamir yang biasa digunakan dalam fermentasi alkohol adalah galu – galur dari
species Saccharomyces cereviceae.
b. Jumlah sel khamir
Jumlah starter optimum pada fermentasi alkohol adalah 2,5% ( v/v )
c. Konsentrasi gula
Bahan baku pembuatan cuka dengan kandungan gula tinggi harus diencerkan terlebih
dahulu hingga kandungan gulanya mencapai 10 – 15 %
2
d. Derajat keasaman ( pH )
Yeast dapat tumbuh pada kisaran pH 4 – 4,5
e. Suhu
Yeast aktif pada kisaran suhu, 0o – 50o C, sedangkan suhu optimum pertumbuhan dan
aktivitas selnya adalah 28o – 35o C
f. Oksigen
Selama fermentasi alcohol berlangsung, diperlukan sedikit oksigen yaitu sebesar 0,05 –
0,1 mmHg tekanan oksigen, yang diperlukan sel khamir untuk biosintesa lemak tak jenuh
dan lipid
Etanol juga memiliki banyak sifat – sifat. Adapun sifat – sifat fisika etanol, dapat
dilihat melalui Tabel I.
Tabel I. Sifat – sifat fisika etanol
Berat Molekul 46,07 gr/mol
Titik Didih 780C
Titik Lebur -1120C
Densitas 0,7893 gr/ml
Indeks Bias 1,36143 cP
Viskositas 200C 1,17 cP
Panas Penguapan 200,6 kal/gr
Meruapakn cairan tidak berwarna
Dapat larut dalam air dan eter
Memiliki bau yang khas
(Sumber : Perry, 1999)
CARA I : FERMENTASI GULA CAIR ATAU MOLASSE3
Untuk mendapatkan etanol, maka proses yang digunakan adalah anaerobik
( tanpa oksigen ),sedangkan bila ingin memproduksi sel, maka dilakukan secara anaerobik
( dengan adanya oksigen ). Kondisi proses pembuatan etanol yang digunakan adalah :
Temperatur optimum : 28 – 320 C
pH media : 4,5 – 4,8
Kadar gula : 10 – 14%
III. CARA KERJA
Proses pembuatan etanol dilakukan secara tiga tahap, dilanjutkan dengan analisa
hasil yaitu :
1. Tahap pembuatan starter
2. Tahap fermentasi dalam fermentor
3. Tahap pemurnian dengan alat destilasi fraksionasi
4. Analisa Hasil
Tahap I. Pembuatan Starter
a. Peralatan :
Labu Erlenmeyer 500 ml
Gelas Kimia 500 ml
Spatula
Neraca Analitik
Hot Plate
Gabus dan selang
b. Bahan :
Ragi Tape : 1 bongkah Gula pasir : 25 gram4
Air bersih : 250 mL
Tepung beras : 2 gram
Urea : 0,6 gram
KNO3 : 0,05 gram
Na3PO4 : 0,05 gram
c. Pelaksanaan
Melarutkan 25 gram gula pasir dengan 250 mL air dalam gelas kimia 500 mL.
Memasteurisasikan pada 800C selama 10 menit, kemudian didinginkan hingga suhu
ruang
Menyaring larutan tersebut dan menambahkan tepung beras, urea, kalium nitrat, dan
natrium fosfat, lalu menambahkan ragi tape yang telah dihaluskan. Mengaduk rata dan
dibiarkan hingga suhu ruang
Menyiapkan labu Erlenmeyer 500 mL sebanyak dua buah, selang, dan dua buah
gabus. Memindahkan larutan tadi ke dalam Erlenmeyer, tutup dengan gabus yang
telah dihubungkan dengan selang ke salah satu Erlenmeyer lain yang telah terisi
dengan air
Menginkubasi larutan selama 3 hari pada suhu kamar
Tahap II. Fermentasi dalam Fermentor
a. Peralatan :
1. Gelas Kimia 2000 mL : 1 buah
2. pH meter atau kertas lakmus : 1 buah
3. Termometer : 1 buah
4. Set peralatan fermentor : 1 set
5. Hot plate : 1 buah
6. Spatula : 1 buah
7. Saringan / kertas saring lebar : 1 buah
b. Bahan :
1. Gula pasir : 600 gram 2. Tepung beras : 6 gram5
3. KNO3 : 1 gram
4. H2SO4 0,1 : 250 mL
5. Urea : 6 gram
6. Ragi tape : 30 gram
7. Na3PO4 : 1 gram
8. NaOH 0,1 N : 250 mL
c. Pelaksanaan
Di dalam gelas kimia 2000 mL, dilarutkan 600 gram gula pasir didalam 1000 mL air
dan dipasteurisasikan pada 800C selama 10 menit, kemudian didinginkan hingga suhu
ruang. Pada saat bersamaan, dididihkan kemudian didinginkan dengan air 3500 mL.
Menyaring larutan gula dan menambahkan ragi tape yang telah dihaluskan, tepung
terigu, urea, kalium nitrat, dan natrium fosfat ke dalam gelas kimia tersebut. Diaduk rata
dan dibiarkan hingga bersuhu ruang. Menggabungkan dengan 3500 mL tadi.
Memeriksa larutan dengan pH berkisar 4,5 – 4.8. Menambahkan asam atau basa
yang diperlukan. Menyiapkan alat fermentor, kemudian memasukkan campuran gula dan
air ke dalam gelas reaktor, menambahkan larutan starter dan memeriksa kembali pH
larutan. Diinkubasikan dalam fermentor selama 1 minggu pada suhu 300C
Tahap III. Pemurnian dengan destilasi
a. Peralatan dan Bahan :
1. Peralatan destilasi : 1 set
2. Saringan : 1 buah
3. Batu didih : 5 – 6 buah
4. Termometer uap : 1 buah
5. Erlenmeyer 250 mL : 1 buah
6. Labu didih : 1 buah
b. Pelaksanaan
6
Mengeluarkan dan menyaring larutan yang telah difermentasi dengan baik,
kemudian memindahkan larutan tersebut ke dalam lalu didih dan menambahkan batu
didih, lalu meletakkan termometer uap dan termometer didih untuk mengetahui suhu di
dalam labu didih tersebut. Melakukan destilasi sesuai dengan prosedur. Mencatat volume
atau tetesan produk yang didapat, dan disimpan pada Erlenmeyer yang tertutup rapat
Tahap IV. Analisa Hasil
a. Peralatan dan Bahan
1. Tabung reaksi : 10 buah
2. Rak tabung : 1 buah
3. Pipet tetes : 1 buah
4. Peralatan refraktometer : 1 set
5. Etanol Murni : 55 mL
6. Air bersih ( Aquadest ) : secukupnya
7. Etanol hasil destilasi
b. Pelaksanaan
Menyiapkan tabung reaksi dan diberi label 1 – 10, meneteskan 1 mL etanol
murni ke dalam tabung 1 dan seterusnya berselang 1 mL hingga tabung 10.
Menambahkan air ke dalam tabung – tabung tersebut sehingga volume total setiap
tabung adalah 10 mL
Menentukan indeks bias dari ke – 10 campuran air dan etanol tersebut dengan
menggunakan alat refraktometer. Menentukan hasil indeks bias dari hasil percobaan
tersebut
Gambar Pengamatan Keterangan
7
Menyiapkan segala bahan yang
diperlukan yang telah ditimbang
sebelumnya menggunakan neraca
analitik
Memanaskan air pada suhu 800C
selama 10 menit / sampai hamper
mendidih dan melarutkan 25 gram
gula pasir, kemudian didinginkan
hingga suhu ruang
Larutan tersebut disaring
kemudian, menambahkan tepung
beras, kalium nitrat, natrium fosfat
dan urea. Diaduk hingga rata,
kemudian menambahkan ragi yang
telah dihaluskan, diaduk lagi
hingga rata
Menyiapkan dua buah Erlenmeyer,
dua buah gabus yang tersambung
dengan selang sebagai media untuk
fermentasi / tempat inkubasi
8
Memindahkan larutan tersebut ke
dalam Erlenmeyer 500 mL, dengan
menggunakan bantuan corong agar
larutan tidak tumpah
Menegisi Erlenmeyer lain dengan
air secukupnya, kemudian menutup
kedua Erlenmeyer tersebut dengan
gabus yang telah terhubung dengan
selang ( harus kuat ).
Kemudian larutan diinkubasi
selama 3 hari
Setelah diinkubasi selama 3 hari,
larutan yang berada di dalam gelas
Erlenmyer dipindahkan ke dalam
gelas kimia untuk kemudian
dipindahkan ke dalam labu didih
yang telah ditambahkan batu didih
sebelumnya
Proses pada saat destilasi dengan
meletakkan termometer uap dan
thermometer didih pada kedua
leher labu didih guna menjaga agar
suhu sesuai dengan yang kita
inginkan yaitu + 780C
9
Gambar pada saat labu didih di
panaskan di dalam penangas air,
dengan keadaan air yang harus selalu
ditambah/dicek. Lalu setelah produk
didapatkan, disimpan pada botol dan
tutup
Menyiapkan alat dan bahan untuk
menganalisa hasil etanol destilasi
yaitu, etanol murni, 1 set peralatan
refraktometer, air, dan pipet tetes
serta tissue
Menyiapkan tabung reaksi yang telah
diberilabel 1 – 10, yang telah diisi
1 mLetanol murni hingga 10 mL
dengan campuran air sehingga
volume total 10 mL ke setiap tabung
reaksi, untuk kemudian siap diuji
indeks biasnya
Proses penentuan indeks bias dari ke
sepuluh campuran air dan etanol
menggunakan alat refraktometer.
Untuk kemudian diperoleh indeks
bias pada alat refraktometer
10
Gambar untuk proses uji nyala
pada etanol murni, tampak terlihat
api yang cukup besar dan nyala api
yang terlihat pun cukup lama
Gambar untuk proses uji nyala api
pada etanol murni yang telah
dicampur dengan etanol destilasi,
tampak terlihat api yang tidak
terlalu besar dan nyala yang redup
dengan waktu nyala api yang
relatif cepat dibandingkan dengan
etanol murni
11
Tabel II. Data Larutan Standar Etanol
Volume Etanol (mL) Volume air (mL) Indeks Bias Suhu (0C) % Etanol
1 9 1,33107 28,4 10
2 8 1,33607 29,1 20
3 7 1,33707 29,1 30
4 6 1,33707 29,1 40
5 5 1,33707 29,3 50
6 4 1,33807 29,4 60
7 3 1,33703 29,6 70
8 2 1,33401 29,6 80
9 1 1,32807 29,5 90
10 0 1,32607 29,5 100
Etanol Destilasi 1,33207 29,5 12
9 8 7 6 5 4 3 2 1 00
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Kurva Hubungan antara Campuran Air dan Etanol
Volume Etanol (mL)
Vol
ume
Eta
nol (
mL
)
12
10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.32407
1.32607
1.32807
1.33007
1.33207
1.33407
1.33607
1.33807
1.34007
Kurva Hubungan antara Hasil Indeks Bias dan Etanol
Etanol (%)
Nila
i Ind
eks
Bia
s
10 20 30 40 50 60 70 80 90 1001.32407
1.32607
1.32807
1.33007
1.33207
1.33407
1.33607
1.33807
1.34007
Kurva Hubungan antara Hasil Indeks Bias dan Etanol Destilasi
Etanol (%)
Nila
i Ind
eks
Bia
s
Berdasarkan hasil perhitungan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa, kandungan
etanol hasil destilasi kami yaitu sekitar 12%
13
IV. ANALISIS PERCOBAAN
Berdasarkan percobaan yang telah kami lakukan, dapat dianalisa bahwa pada saat
percobaan pembuatan etanol ini, kami lakukan dengan cara pertama yaitu dengan cara
fermentasi molasse. Tujuannya untuk mengetahui proses pembuatan etanol dari molasse
secara fermentasi, yang terbagi menjadi 3 tahapan kerja yaitu :
1. Pembuatan starter
2. Fermentasi
3. Destilasi
Hal pertama yang dilakukan adalah menyiapkan alat – alat yang digunakan. Sebelum
digunakan semua alat haruslah dicuci terlebih dahulu, agar tidak mengganggu perkembangan
mikroba pada ragi tape. Pada proses pembuatan starter, urea, KNO3, Na3PO4, tepung beras
yang berguna sebagai nutrisi / makanan bagi mikroba pada saat diinkubasi. Setelah larutan
sudah dalam suhu ruang, ragi tape pun dimasukkan, tujuannnya agar mikroba pada ragi tape
tidak mati akibat suhu larutan yang tinggi. Untuk menghaluskan, ragi tidak boleh ditumbuk
tetapi harus digerus perlahan – lahan agar mikrobanya tetap hidup. Kemudian larutan
diinkubasi selama 3 hari.
Setelah diinkubasi selama 3 hari, tampak warna larutan tersebut tetap berwarna putih,
namun sedikit lebih keruh dibandingkan pada saat pembuatan starter. Karena kami tidak
melakukan tahap fermentasi dengan fermentor, maka tahapan dilanjutkan dengan pemurnian
larutan dengan destilasi yang bertujuan untuk mendapatkan hasil etanol yang lebih murni.
Pada saat proses destilasi, suhu termometer uap harus selalu dijaga pada suhu 780C (sesuai
dengan titik didih etanol), karena jika suhu > 780C maka besar kemungkinan hasil yang
didapatkan hanyalah air.
Kemudian dilanjutkan dengan analisa hasiletanol destilasi menggunakan
refraktometer dan test nyala api, tujuannya untuk mengetahui kadar kemurnian dari etanol
hasil destilasi. Berdasarkan perhitungan yang telah dilakukan, indeks bias pada etanol hasil
destilasi yaitu sebesar 1,33207 dengan persentase etanol yaitu sebesar 12%. Dan pada saat
etst nyala, terdapat api pada campuran etanol murni dan etanol fermentasi tetapi waktu nyala
api hanya sebentar dan tidak terlalu terang 14
V. KESIMPULAN
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
Etanol adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan
merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari – hari. Selain air,
etanol merupakan senyawa yang paling banyak digunakan sebsgai pelarut.
Pada percobaan kali ini, mai membuat etanol dengan cara fermentasi molasse. Untuk
mendapatkan etanol, maka proses yang dilakukan adalah anaerobik. Kondisi proses
pembuatan etanol yang digunakan adalah :
Temperatur optimum : 28 – 320C
pH media : 4,5 – 4,8
Kadar gula : 10 – 14%
Pada proses pembuatannya terbagi menjadi tiga tahap yaitu : pembuatan starter,
fermentasi dan destilasi. Dan dilakukan analisa hasil dengan refraktometer untuk mengamati
indeks bias pada etanol, yang dapat menentukan kadar etanol hasil destilasi.
Berdasarkan percobaan yang telah dilakukan, didapatkan hasil berupa indeks bias
pada etanol destilasi sebesar 1,33207 dengan persentase etanol yaitu sebesar 12%. Dan pada
saat test nyala, terdapat api pada campuran etanol murni dan etanol hasil destilasi namun
waktu nyala api hanya sebentar dan tidak terlalu terang.
15
DAFTAR PUSTAKA
Jobsheet.2014.”Penuntun Praktikum Rekayasa Bioproses”.Jurusan Teknik Kimia.
Politeknik Negeri Sriwijaya : Palembang
www.wikipedia.org/etanol
Modul.2014.”Rekayasa Bioproses”.Jurusan Teknik Kimia.Politeknik Negeri Sriwijaya
http://repository.usu.ac.id/bitstream/123456789/18288/3/Chapter%20II.pdf
16
GAMBAR ALAT
Neraca Analitis Erlenmeyer Corong
Kaca Arloji Batang Pengaduk Spatula
Hot Plate Gelas Kimia Tabung Reaks
17
Pipet Tetes Termometer Set Peralatan Refraktometer
18