pembuatan bioetanol bonggol pisang secara hidrolisa asam
DESCRIPTION
Proses & Analisa Pembuatan Bioetanol Bonggol Pisang Secara Hidrolisa AsamTRANSCRIPT
PROPOSAL DESAIN PENELITIAN EKSPERIMENTAL
PENGARUH KONSENTRASI RAGI ROTI PADA PEMBUATAN
BIOETHANOL BONGGOL PISANG SECARA HIDROLISA
ENZIMATIS
Oleh :
Yosua Edo Lazuardi
110036
AKADEMI KIMIA INDUSTRI SANTO PAULUS
SEMARANG
2012
1
ABSTRAK
Semakin menipisnya cadangan bahan bakar fosil memaksa mannusia untuk mencari bahan bakar terbarukan. Antara lain biogas, biodiesel, dan bioethanol. Salah satu sumber bahan baku adalah bonggol pisang dalam pembuatan bioetanol.
Proses pembuatan bioetanol ini dilakukan secara hidrolisa asam menggunakan asam sulfat sebagai pengasam dilanjutkan proses fermentasi secara 2 tahap menggunkan ragi tape dan ragi roti (Saccharomyces cerevisiae). Dimana lama fermentasi dijadikan variabel terikat dengan lama 5 hari dan variabel bebas yaitu konsentasi ragi roti yaitu 1%, 2%, 3%, 4%, dan 5%. Dan tahap selanjutnya adalah pemisahan air dengan etanol dengan cara destilasi.
Dalam percobaan diketahui bahwa konsentrasi ragi roti terbaik adalah 5% dengan hasil sebanyak 3,00 ml etanol dengan kadar 91,52%.
Kata kunci : Bioetanol, bonggol pisang, Saccharomyces cereviciae
ABSTRACT
The depletion of fossil fuel reserves forcing mannusia to look for renewable fuels. Among other biogas, biodiesel, and bioethanol. One source of raw materials is the banana weevil in making bioethanol. The process of making bioethanol is done acid hydrolysis using sulfuric acid as a marinade followed a 2-stage fermentation process the yeast use the tape and baker's yeast (Saccharomyces cerevisiae). Where the length of fermentation used as the dependent variable with a period of 5 days and the independent variables are concentrations of baker's yeast, which is 1%, 2%, 3%, 4%, and 5%. And the next step is the separation of water in ethanol by distillation. In experiments it is known that the best yeast concentration is 5% to as much as 3.00 ml of ethanol yield grading 91.52%. Keywords: Bioethanol, banana weevil, Saccharomyces cereviciae
2
DAFTAR ISI
1. Abstrak 2
2. daftar isi 4
3. daftar tabel
4. Daftar Gambar
5. Bab I. Pendahuluan 5
Latar Belakang
Rumusan Masalah
6. Bab II. Tinjauan Pustaka 6
7. Bab III. Metodologi Penelitian 9
a. Alat dan Bahan
b. Variabel Penelitian
c. Parameter
d. Prosedur
8. Bab IV. Hasil dan Pembahasan 12
9. Bab V. Simpulan 14
10. Daftar Pustaka 15
11. Lampiran 16
3
BAB I. PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG
Dengan semakin berkembangnya teknologi di dunia ini semakin tinggi
pula energi yang diperlukan untuk menunjang perkembangan negeri ini. Akan
tetapi energi yang sebagian besar berasal dari bahan bakar fosil yang
jumlahnya terbatas pun semakin menipis dari hari ke hari. Dan teknologi pun
sekarang mengarah ke teknologi ramah lingkungan dan alternatif bahan bakar
yang diciptakan salah satunya adalah bioethanol.
Bioethanol yang dibuat dari fermentasi karbohidrat yang berasal dari
bahan alam merupakan bahan bakar terbarukan dan merupakan inovasi dalam
teknologi ramah lingkungan. Indonesia yang merupakan salah satu negara
agraria terbesar dapat menjadi pusat pembuatan bioethanol jika dapat
memanfaatkan sumberdaya alam yang dimiliki.
Pisang merupakan tanaman tropis yang banyak menumbuhi daerah di
Indonesia. Buahnya menjadi suatu komoditi dalam bidang perdagangan, akan
tetapi bagian-bagian lain selain buah pisang seringkali hanya dijadikan limbah
yang dibuang begitu saja. Limbah dari pohon pisang tersebut dapat dijadikan
produk lain yang lebih menguntungkan daripada jika hanya dibuang begitu
saja.
Bonggol pisang yang merupakan limbah dari pohon pisang dapat
dimanfaatkan sebagai bioethanol. Hal ini menguntunngkan indonesia dimana
menjadi negara tropis yang banyak ditumbuhi tanaman ini, jika dapat
mengoptimalkan suber daya alam di dalamnya.
B. RUMUSAN MASALAH
Pengolahan limbah dari bonggol pisang yang dapat diproses menjadi bahan
baku pembuatan bioetanol
4
C. TUJUAN PENELITIAN
Mengetahui yield dan kadar bioetabol yang dihasilkan dalam proses
pembuatan bioetanol dengan proses hidrolisa asam dengan variabel kadar
penggunaan ragi roti.
BAB II. TINJAUAN PUSTAKA
1. Bioetanol
Bioethanol (C2H5OH) adalah cairan dari proses fermentasi gula dari
sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme (Anonim, 2007).
Bioetanol dapat juga diartikan sebagai bahan kimia yang diproduksi dari
bahan pangan yang mengandung pati, seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan
sagu.
Bahan baku pembuatan bietanol dibagi menjadi 3 kelompok yaitu :
a. Bahan sukrosa
Bahan-bahan yang termasuk dalam kelompok ini antara lain nira,
tebu, nira nirapati, nirsuatu cairan yang dihasilkan sargum
manis, nira kelapa, nira aren, dan sari buah mete.
b. Bahan berpati
Bahan-bahan yang termasuk kelompok ini adalah
bahan-bahan yang mengandung pati atau karbohidrat.
Bahan-bahan tersebut antara lain tepung ubi ganyong,
sorgum biji, jagung, cantel, sagu, ubi kayu, ubi jalar, dan
lain-lain.
c. Bahan berselulosa (lignoselulosa)
Artinya adalah bahan tanaman yang mengandung
selulosa (serat), antara lain kayu, jerami, batang pisang, dan
lain-lain. Berdasarkan ketiga jenis bahan baku tersebut,
5
bahan berselulosa merupakan bahan yang jarang digunakan
dan cukup sulit untuk dilakukan. Hal ini karena adanya
lignin yang sulit dicerna sehingga proses pembentukan
glukosa menjadi lebih sulit.
Keunggulan bioetanol bila dibanding bahan bakar dari minyak bumi,
yaitu sifat biodegrable atau dapat terurai kembali. Dalam penggunaannya
sebagai campuran biogasoline memiliki keunggulan antara lain :
meningktakan bilangan oktan sehingga dapat menggantikan TEL dan
pembakaran yang lebih sempurna dapat mengurangi emisi karbon monoksida
( Anonim,2007).
Bioetanol diproduksi dari biomassa dengan proses hidrolisa dan
fermentasi gula. Biomassa mengandung polimer karbohidrat berupa sellulose,
hemi sellulosa dan lignin. Fermentasi gula menjadi etanol dilakukan dengan
menambah ragi ( yeast). Ragi mengandung enzim invertase yang bertindak
sebagai katalis untuk mengubah sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa.
Fruktosa dan glukosa kemudian bereaksi dengan enzim zymase yang
mengubah glukosa menjadi etanol.
2. Fermentasi
Proses fermentasi sering didefinisikan sebagai proses pemecahan
karbohidrat dan asam amino secara aerobik, yaitu tanpa memerlukan oksigen.
Senyawa yang dapat dipecah dalam proses fermentasi terutama adalah
karbohidrat, sedangkan asam amino hanya dapat difermentasi oleh beberapa
jenos bakteri tertentu (Fardiaz, 1992). Prinsip dasar fermentasi ialah
mengaktifkan kegiatatan mikroba tertentu dengan tujuan mengubah sifat
bahan agar dihasilkan suatu yang bermanfaat (Widayati dan Widalestari,
1996). Perubahan tersebut karena dalam proses fermentasi jumlah mikroba
diperbanyak dan digiatkan metabolismenya didalam bahan tersebut dalam
batas tertentu (Santoso, 1989). Menurut Judoamodjojo dkk. (1992),
6
menyatakan bahwa beberapa langkah utama yang diperlukan dalam
melakukan suatu proses fermentasi diantaranya adalah :
a. Seleksi mikroba atau enzim yang sesuai dengan tujuan.
b. Seleksi media sesuai dengan tujuan.
c. Sterilisasi semua bagian penting untuk mencegah kontaminasi oleh
mikroba yang tidak dikehendaki.
3. Ragi
Ragi merupakan fungsi uniseluler yang melakukan reproduksi secara
pertunasan atau pembelahan. Yeast tidak berklorofil, tidak berflagella,
berukuran lebih besar dari bakteri, tidak dapat membentuk miselium
berukuran bulat, bulat telur, batang, silinder seperti buah jeruk, bersifat
saprofit, namun ada beberapa yang bersifat parasit (Van Rij, 1984).
Saccharomyces cereviciae merupakan yeastorganisme uniseluler ayng bersifat
mikroskopis dan juga disebut jasad sakarolitik, yaitu menggunakan gula
sebagai sumber karbon untuk metabolisme (Alexopoulus dan Mims, 1979).
Saccharomyces cereviciae merupakan mikrobia yang paling banyak
digunakan pada fermentasi alkohol karena dapat berproduksi tinggi, tahan
terhadap kadar alkohol yang tinggi, tahan terhadap kadar gula yang tinggi dan
tetap aktif melakukan aktivitasnya pada suhu 4 – 32oC (Kartika et.al.,1992).
7
BAB III. METODOLOGI PENELITIAN
i. Alat dan bahana. Bahan :
- Bonggol pisang
- Air
- Ragi roti
- Ragi tape
- H2SO4
b. Alat :
- Rangkaian destilasi
- Panci
- Beaker glass
- Selang air
- Botol sirup bekas
ii. Variabel penelitan1. variabel bebas
- Jumlah ragi roti ( 1%, 2%, 3%, 4%, 5% )
2. variabel tetap
- Basis bonggol pisang : 50 gr
- Suhu liquifikasi : 90oC
- Jumlah ragi tape : 1% = 5 gr
- Perbandingan jumlah tepung dan air : 1 : 5
- Lama fermentasi : 5 hari
8
iii. Parameter
Parameter yang menjadi perhatian dalam penelitian ini adalah yield ethanol serta kadar ethanol yang dihasilkan.
Tabel 1. Variabel jumlah ragi roti
iv. Prosedur
a. Membuat tepung bonggol pisang dengan cara mengeringkan dan
memblender bonggol pisang kering menjadi tepung halus.
b. Buat bubur bonggol pisang dengan mencampurkan 50 gr tepung bonggol
pisang dengan 250 gr air.
c. Lanjutkan proses liquifaksi dengan penambahan asam sulfat hingga pH 5
dan panaskan pada suhu 90oC selama 30 menit.
d. Dinginkan hingga suhu 50oC dan tambahkan ragi tape sebanyak 5 gr
(jadikan suspensi dengan penambahan air hangat 10) dan aduk.
e. Masukkan dalam botol fermentasi dan biarkan semalam.
f. Tambah ragi roti (jadikan suspensi dengan penambahan 50 cc air hangat)
sesuai variabel dan lanjutkan fermentasi selama 5 hari.
9
Run Variabel bebas
( jumlah ragi roti )
Parameter yang
diukur
Parameter yang
diukur
1 1 % Volume etanol Kadar etanol
2 2 % Volume etanol Kadar etanol
3 3 % Volume etanol Kadar etanol
4 4 % Volume etanol Kadar etanol
5 5 % Volume etanol Kadar etanol
g. Saring filtrat dari ampas, dan kemudian lakukan destilasi untuk
memisahkan ethanol dari air dan pengotornya.
h. Tambahkan Na2CO3 anhidrat untuk menyerap air yang masih terkandung
dalam ethanol.
i. Hitung volume dan kadar ethanol
D. JADWAL PENELITIAN
Kegiatan Agustus September Oktober November Desem
-ber
III IV I II III IV I II III IV I II III IV I II
Studi literature v v v
Pembuatan
proposal
v v v
Persiapan alat
dan bahan
v v
Pelaksanaan
penelitian
v v v v v v v v v
Pengolahan data v v
Pembuatan
proposal hasil
v v
Seminar v v
BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
10
a. Hasil
Dari penelitian yang dilakukan menurut variabel waktu fermentasi didapat
data sebagai berikut :
% Ragi Roti Massa (gram) Volume (ml) Density(gr/cc) Kadar (%)
1 % 0 0 0 0 %
2 % 0,6 0,8 0,75 76,95 %
3 % 2,64 2,9 0,765 85,72 %
4 % 3,46 3,00 0,775 91,52 %
5 % 3,74 3,14 0,812 86,97 %
Grafik Hasil Praktikum
Grafik % Ragi Roti Vs Vol. Bioethanol
11
RAGI 1% RAGI 2% RAGI 3% RAGI 4% RAGI 5%0
0.51
1.52
2.53
3.5RAGI 1%
RAGI 2%
RAGI 3%
RAGI 4%
RAGI 5%
Grafik % Ragi Roti Vs Kadar Bioethanol
b. Pembahasan
Dalam penelitian bioetanol bonggol pisang ini didapat ethanol dengan
jumlah yang sedikit, terutama untuk kadar ragi roti 2 % dan 1 % yang bahkan
tidak menghasilkan etanol. Hal ini disebabkan karena adanya kebocoran pada
tutup botol pada hari pertama pada saat penambahan ragi tape sehingga terjadi
kontak dengan oksigen dimana seharusnya fermentasi terjadi secara anaerob
dan pada hari ketiga muncul titik jamur berwarna putih yang
mengkontaminasi proses fermentasi. Selain itu, pada kadar ragi roti yang 4 %
dan 5 % juga terlalu besar bagi volume suspensi bubur bonggol pisang yang
sebesar ±400ml sehingga pada saat penambahan ragi roti menghasilkan gas
CO2 berlebih yang menyebabkan suspensi didalam botol terdorong hingga
selang udara. Akan tetapi setelah beberapa saat kembali lagi kedalam botol
dan tidak terjadi kontaminasi jamur dan tidak ada kebocoran.
Penambahan ragi roti seharusnya juga memperhitungkan jumlah kandungan
glukosa yang terkandung dalam suspensi bonggol pisang yang telah
mengalami proses fermentasi ragi tape. Akan tetapi pada praktikum ini tidak 12
RAGI 1% RAGI 2% RAGI 3% RAGI 4% RAGI 5%0
20
40
60
80
100
RAGI 1%
RAGI 2%
RAGI 3%
RAGI 4%
RAGI 5%
diketahui kandungan glukosa didalamnya, sehingga penambahan ragi roti
disesuaikan hanya dengan jumlah suspensi bonggol pisang di tiap botol
fermentasi. Seharusnya penambahan ragi roti yang bekerja secara optimal
adalah sebesar 0,2% dari kandungan glukosa yang terkandung dalam suspensi
bonggol pisang tersebut.
Penyimpanan suspensi bonggol pisang yang telah mengalami fermentasi
dengan ragi roti yang terlalu lama dalam botol sebelum dilakukan tahap
destilasi menyebabkan kandungan ethanol di dalamnya berkurang. Hal ini
disebabkan karena adanya ruang yang cukup besar dalam botol yang dapat
menyebabkan bioethanol menjadi menguap. Pada tahap hidrolisa sendiri juga
berperan sangat penting, karena pada tahap inilah terjadi proses pemupatusan
rantai polimer pati menjadi glukosa yang kemudian akan difementasi oleh
Saccharomyces cerevisiae menjadi ethanol. Sehingga apabila pada tahap
hidrolisa ini terjadi kesalahan baik itu penambahan ragi yang tidak sesuai
ataupun terjadi kontaminasi, akan menyebabkan hasil bioethanol yang tidak
sesuai yang diharapkan baik itu dengan jumlah yang sedikit ataupun bahkan
tidak terdapat sama sekali.
Kadar yang dimiliki tiap variabel berbeda-beda dari 0%; 76,95% ; 85,72% ;
91,52% ; dan 86,97% perbedaan ini tidak disebabkan oleh perbedaan dari
variabel penggunaan ragi roti yang berbeda, namun karena proses pemisahaan
melalui destilasi untuk memisahkan ethanol dari campuran setelah proses
ferrmentasi. Pemisahan yang tidak sempurna ini masih meninggalkan
kandungan air yang berbeda-beda dari tiap variabel penggunaan ragi roti.
BAB V. SIMPULAN
13
Dari percobaan penelitian pengaruh kadar ragi roti pada pembuatan
bioetanol bonggol pisang ini didapatkan hasil terbaik pada penggunaan kadar
ragi roti sebanyak 4% meskipun untuk konsentrasi ragi roti 5% memiliki
jumlah terbesar yakni sebesar 3,14 ml akan tetapi nilai density ragi roti 4%
memiliki kadar yang terbaik diantara 5 percobaan.
BAB VI. DAFTAR PUSTAKA
- Assegaf, Faisal. 2009. Prospek Produksi Bioetanol Bonggol Pisang (Musa
paradisiacal) Menggunakan Metode Hidolisis Asam Dan Enzimatis.
Universitas Jenderal Soedirman RSO Semarang. Purwokerto.
- Solikhin, Nurjati. Dkk. 2012. Pembuatan Bioetanol Hasil Hirolisa Bonggol
Pisang Dengan Fermentasi menggunakan Saccaromyces Cerevisiae.
Jurusan Teknik Kimia. Universitas Diponegoro. Semarang
- Nilna Minah, Faidliyah. 2010. Potensi Ganyong (Canna edulis Kerr) Dari
Malang Selatan Sebagai Bahan Baku Bioethanol dengan Proses
Hidrolisa Asam. Fakultas Teknik Sipil dan Perencanaan. Jurnal
Spektra. Institut Teknologi Nasional Malang.
BAB VII. LAMPIRAN
14
PERHITUNGAN
- Kebutuhan bahan @ 50 gram.
Kebutuhan bahan untuk 5 botol = 50 gram x 5 = 250 gram
- Kebutuhan air @ 250 ml
Kebutuhan bahan untuk 5 botol = 250 ml x 5 = 1250 ml
- Kebutuhan ragi tape = 10%
10
100x50 g=5g
- Kebutuhan ragi roti
ragi roti = 1 %
1100
x360=3,6
- Kebutuhan nutrien
NPK : Urea
5 : 3
NPK = 58x 5=3,125 g
Urea = 38x 5=1,875 g
Air = 15 ml15
Perhitungan kemurnian / kadar
1. Variabel Ragi Roti 2%
- ρ etanol=0,7936grcc
- ρ air=1grcc
- V lar=Vair+etanol
0,8 = x + V etanol
V etanol = 0,8 – x
ρlar=ρetanol x (V lar−x )+ρair x V air
V lar
0,75=0,7895x (0,8−x )+1 x x
0,8
0,6=0,7895 (0,8−x )+x
0,6=0 ,−0,7936 x+x
0,6=0,6316+0,2064 x
0,0316=0,2064 x
x=0,1531=V air
V etanol=V lar−x
V etanol=0,8−0,1531
¿0,6469ml
metanol=ρetanol xV etanol=0,7895 x 0,6469
¿0,511gr
mair=ρair xV air
¿1 x0,1531
¿0,1531 gr
16
m total=metanol+mair
= 0,511 + 0,1531
= 0,6641 gr
Kadar = 0,511
0,6641x100 %=76,95 %
2. Variabel Ragi Roti 3%
- ρ etanol=0,7895grcc
- ρ air=1grcc
- V lar=Vair+etanol
2,9 = x + V etanol
V etanol = 2,9 – x
ρlar=ρetanol x (V lar−x )+ρair−V air
V lar
0,765=0,7895x (2,9−x )+1 x x
2,9
2,2185=0,7895 (2,9−x )+x
2,2185=2,2895−0,7895 x+x
2,2185=2,2895+0,2105 x
0,071=0,2105 x
x=0,337=V air
V etanol=V lar−x
V etanol=2,9−0,337
17
¿2,563ml
metanol=ρetanol xV etanol=0,7895 x 2,563
¿2,023gr
mair=ρair xV air
¿1 x0,337
¿0,337 gr
m total=metanol+mair
= 2,023 + 0,337
= 2,36 gr
Kadar = 2,0232,36
x100 %=85,72 %
3. Variabel Ragi Roti 4%
- ρ etanol=0,7895grcc
- ρ air=1grcc
- V lar=Vair+etanol
3,00 = x + V etanol
V etanol = 3,00 – x
ρlar=ρetanol x (V lar−x )+ρair−V air
V lar
0,775=0,7895x (3,00−x )+1 x x
3,00
2,325=0,7895 (3,00−x )+x
18
2,325=2,3685−0,7895 x+x
2,325=2,3685+0,2105 x
0,0435=0,2105 x
x=0,2066=V air
V etanol=V lar−x
V etanol=3,00−0,2066
¿2,7934ml
metanol=ρetanol xV etanol=0,7895 x 2,7934
¿2,231gr
mair=ρair xV air
¿1 x0,2066
¿0,2066 gr
m total=metanol+mair
= 2,231 + 0,2066
= 2,4376 gr
Kadar = 2,231
2,4376x 100%=91,52 %
4. Variabel Ragi Roti 5%
- ρ etanol=0,7895grcc
- ρ air=1grcc
- V lar=Vair+etanol 19
3,14 = x + V etanol
V etanol = 3,14 – x
ρlar=ρetanol x (V lar−x )+ρair−V air
V lar
0,812=0,7895 x (3,14−x )+1 x x
3,14
2,549=0,7895 (3,14−x )+x
2,549=2,479−0,7895 x+x
2,549=2,479+0,2105 x
0,07=0,2105 x
x=0,3325=V air
V etanol=V lar−x
V etanol=3,14−0,3325
¿2,8075ml
metanol=ρetanol xV etanol=0,7895 x 2,8075
¿2,216gr
mair=ρair xV air
¿1 x0,3325
¿0,3325 gr
m total=metanol+mair
= 2,216 + 0,3325
= 2,548 gr
20
Kadar = 2,2162,548
x 100 %=86,97 %
Gambar Proses:
21
Gb. Pohon pisang Gb. Bonggol pisang
22
Gb. Tepung bonggol pisang
Gb. Proses fermentasi ragi tape
Gb. Destilasi pemisahan bioetanol
Gb. Setelah proses liquifaksi proses fermentasi ragi roti
Gb. Hasil bioetanol 2%, 3%, 4%, dan 5%
23
24