BAB I
PENDAHULUAN
A. Latar belakang
Ketergantungan terhadap sumber daya alam minyak bumi untuk memenuhi kebutuhan hidup sehari-hari menyebabkan semakin menipisnya cadangan minyak bumi. Berbagai macam penelitian telah dilakukan untuk mengembangkan sumber energi alternatif dari sumber daya alam yang dapat diperbarui dan limbah-limbah industri yang masih dapat diolah untuk menggantikan minyak bumi.
Etanol merupakan salah satu sumber energi alternatif yang mempunyai prospek yang sangat bagus sebagai pengganti bahan bakar cair dan gasohol. Etanol dapat diproduksi dengan sintesis kimia atau metode fermentasi. Tahun 1968 lebih dari 90% etanol diproduksi dengan metode sintesis kimia dari etilen. Namun, kenaikan harga minyak mentah yang menjadi sumber dari etilen, menyebabkan perhatian dunia beralih untuk memproduksi etanol dengan metode fermentasi. Produksi etanol dengan metode fermentasi memiliki potensi menggantikan dua kebutuhan penting, yaitu penyediaan bahan bakar dan bahan baku di industri kimia [Okafor, 2007]. Produksi etanol dengan metode fermentasi dapat dilakukan dengan berbagai macam bahan baku yang mengandung gula reduksi. Salah satu bahan baku yang digunakan untuk fermentasi memproduksi etanol adalah kulit nanas.
Nanas (Ananas comosus L. Merr) adalah salah satu jenis buah yang terdapat di Indonesia yang pemasarannya cukup merata di daerah-daerah Indonesia. Berdasarkan hasil studi kasus di lapangan, beberapa usaha olahan keripik nanas di Kualu Nanas, Pekanbaru, Riau memiliki kapasitas rata-rata 12-15 kg/hari, dengan jumlah buah nanas yang digunakan sebagai bahan baku sekitar 200 kg/hari. Tahir (2008) menyatakan limbah kulit nanas yang dihasilkan dari satu buah nanas berkisar 21,73 – 24,48 %, sehingga limbah kulit nanas yang dihasilkan dapat mencapai 40-50 kg/hari.
Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk pengolahan limbah kulit nanas adalah metode Solid State Fermentation (SSF) untuk memproduksi etanol. Solid State Fermentation (SSF) merupakan metode fermentasi dalam media padat yang sederhana dan lebih hemat energi daripada metode Liquid State Fermentation (LSF), yaitu fermentasi dalam media cair yang membutuhkan agitasi, aerasi dan pengontrolan busa.
Beberapa peneliti sebelumnya telah melakukan produksi etanol dengan kulit nanas sebagai bahan baku substrat, diantaranya Setyawati dan Astuti (2010), melakukan penelitian bioetanol dari kulit nanas dengan variasi massa Saccharomyces cereviceae dan waktu fermentasi, menggunakan fermentasi dalam media cair. Hasil penelitian yang diperoleh adalah kadar etanol tertinggi sebesar 3,965% pada penambahan 30 gram Saccharomyces cerevisiae dan waktu fermentasi 10 hari. Febriyanti dan Rufita (2011), melakukan penelitian pembuatan etanol dari limbah kulit nanas (Ananas comosus L. merr) dengan proses enzimasi dan fermentasi. Kadar etanol tertinggi dengan proses fermentasi melalui enzimasi sebesar 49,2296% dengan lama waktu fermentasi 3 hari. Pada penelitian ini dilakukan fermentasi dengan metode SSF dengan bahan baku kulit nanas menggunakan Zymomonas mobilis, untuk mengetahui waktu optimum fermentasi dan mempelajari pengaruh ukuran partikel substrat terhadap kinetika pertumbuhan sel Zymomonas mobilis.
Ada banyak metode yang digunakan dalam pembuatan bioethanol dari kulit nanas ini. Namun yang paling sering digunakan yaitu dengan metode fermentasi, yaitu denngan menggunakan ragi. Dalam proses ini juga terdapat beberapa faktor yang menjadi penentu besarnya konsentrasi ethanol yang dihasilkan. Mulai dari metode, jenis ragi, banyaknya penambahan ragi sampai jangka waktu melakukan fermentasi akan sangat mempengaruhi produk yang dihasilkan.
Nanas (Ananas comosus L. Merr) adalah salah satu jenisbuah yang terdapat di Indonesia yang pemasarannya cukup merata di daerah-daerah Indonesia. Berdasarkan hasil studi kasus di lapangan, beberapa usaha olahan keripik nanas di Kualu Nanas, Pekanbaru, Riau memiliki kapasitas rata-rata 12-15 kg/hari, dengan jumlah buah nanas yang digunakan sebagai bahan baku sekitar 200 kg/hari. Tahir (2008) menyatakan limbah kulit nanas yang dihasilkan dari satu buah nanas berkisar 21,73 – 24,48 %, sehingga limbah kulit nanas yang dihasilkan dapat mencapai 40-50 kg/hari. Salah satu teknologi yang dapat digunakan untuk pengolahan limbah kulit nanas adalah metode Solid State Fermentation (SSF) untuk memproduksi etanol.
Solid State Fermentation (SSF) merupakan metode fermentasi dalam media padat yang sederhana dan lebih hemat energi daripada metode Liquid State Fermentation (LSF), yaitu fermentasi dalam media cair yang membutuhkan agitasi, aerasi dan pengontrolan busa. Beberapa peneliti sebelumnya telah melakukan produksi etanol dengan kulit nanas sebagai bahan baku substrat, diantaranya Ahmat tabah dan Antonius (2010),melakukan penelitian bioetanol dari kulit nanas dengan proses ekstraksi dengan perbandingan berat yeast dan waktu fermentasi dengan menggunakan ragi Saccharomyces cereviceae, menggunakan fermentasi dalam media cair. Dari hasil penelitian, seberat 400 gram kulit nanas menghasilkan etanol dengan kadar 15,45 %(b/b), yield 9,39 %, konversi glukosa sebesar 52,56% dengan waktu fermentasi selama 3 hari.
Indonesia mempunyai potensi yang sangat besar untuk menghasilkan (bio)etanol mengingat bahan bakar nabati ini dapat memanfaatkan kondisi geografis dan sumber bahan baku minyak nabati dari berbagai tanaman yang tersedia di Indonesia.
| Provinsi | Luas Perkebunan Nanas (Ha) |
| Sumatera Utara | - |
| Sumatera Selatan | 4.670 |
| Sulawesi Utara | 2.813 |
Oleh karena itulah kelompok penulis memilih metode solid state fermentation (SSF) dengan memfariasikan partikel substrat menggunakan ragi Zymomonas mobilisyang telah dilakukan oleh Reni oktaviani,dkk. Dimana dengan menggunakan metode ini konsentrasi ethanol yang dihasilkan kadarnya lebih tinggi yaitu sebesar 33 %. Selain menghasilkan konsentrasi yang lebih tinggi metode ini juga lebih mudah dan sederhana.
B. Rumusan masalah
Berdasarkan latar belakang diatas, dapat dirumuskan permasalahan sebagai berikut:
1. Bagaimana cara pemanfaatan kulit nanas untuk menghasilkan bioetanol yang dapat dijadikan substitusi bahan bakar minyak ?
2. Bagaimana proses pembuatan bioetanol dari kulit buah nanas ?
3. Bagaimana cara mengoptimalkan kadar bioetanol yang berbahan baku kulit nanas?
4. Berapa kadar bioetanol yang dihasilkan pada fermentasi kulit nanas dengan menggunakan metode SSF ?
C. Tujuan
Adapun tujuan dalam pembuatan makalah ini adalah :
1. Untuk melengkapi tugas yang diberikan oleh dosen pembimbing
2. Untuk mengetahui potensi limbah nenas dalam memproduksi bioetanol.
3. Untuk mengetahui konsentrasi dan evisiensi pembuatan bioetanol menggunakan metode SSF.
D. Manfaat
Dengan dibuatnya tugas ini manfaat yang didapatkan adalah :
1. Dapat mengetahui Proses pembuatan bioetanol dari kulit buah nanas
2. Mengetahui komoditas daerah yaitu buah Nanas yanng dapat dmenjadi bioethanol diolah dan tahap-tahap pengolaha fisis maupun kimia.
3. Menambah wawasan mengenai sumber energi alternatif yang dapat dikembangkan menjadi sesuatu yang lebih bernilai ekonomis
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
A. Buah Nanas
Buah nanas (Ananas comosus L. Merr) merupakan salah satu jenis buah yang terdapat di Indonesia, mempunyai penyebaran yang merata. Selain dikonsumsi sebagai buah segar, nanas juga banyak digunakan sebagai bahan baku industri pertanian. Dari berbagai macam pengolahana nanas seperti selai, manisan, sirup, dan lain-lain maka akan didapatkan kulit yang cukup banyak sebagai hasil sampingan.
Gambar 1. Nanas (Ananas Comocus L. Mer)
Klasifikasi
Divisio : Spermatophyta (tumbuhan berbiji)
Sub Divisio : Angiospermae (berbiji tertutup)
Classis : Monocotyledoneae
Ordo : Bromeliales
Familia : Bromeliaceae
Genus : Ananas
Spesies : Ananas comosus L.
Bagian utama yang bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah buahnya. Buah nanas selain dikonsumsi segar juga diolah menjadi berbagai macam makanan dan minuman, seperti selai, buah dalam sirop, bahan baku industri pertanian dan lain-lain. Rasa buah nanas manis sampai agak masam segar, sehingga disukai masyarakat luas. Disamping itu, buah nanas mengandung gizi cukup tinggi dan lengkap. Buah nanas mengandung enzim bromelain, (enzim protease yang dapat menghidrolisa protein, protease atau peptide), sehingga dapat digunakan untuk melunakkan daging. Enzim ini sering pula dimanfaatkan sebagai alat kontrasepsi keluarga berencana (Anonim, 2008).
Selama ini masyarakat Indonesia memanfaatkan nanas terbatas pada daging buahnya saja atau sebatas tanaman konsumsi saja, sementara kulit dibuang tidak dimanfaatkan atau diolah lebih lanjut karena struktur fisik kulitnya yang kasar dan keras. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa kulit nanas mengandung 81,72 % air; 20,87 % serat kasar; 17,53 % karbohidrat; 4,41 % protein dan 13,65 % gula reduksi. Mengingat kandungan karbohidrat dan gula yang cukup tinggi tersebut maka kulit nanas memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bahan kimia, salah satunya etanol melalui proses fermentasi.
Tanaman nanas merupakan salah satu tanaman komoditi yang banyak ditanam di Indonesia. Prospek agrobisnis tanaman nanas sangat cerah, cenderung semakin meningkat baik untuk kebutuhan buah segar maupun sebagai bahan olahan. Bagian utama yang bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah buahnya, memiliki rasa manis sampai agak asam menyegarkan, sehingga disukai oleh masyarakat luas.
Di samping itu buah nanas mengandung gizi yang cukup tinggi dan lengkap. Permintaan nanas sebagai bahan baku industri pengolahan buah-buahan juga semakin meningkat misal untuk sirup, keripik, dan berbagai produk olahan nanas seperti nata (Rukmana, 1996). Untuk pemanfaatan nanas hanya terbatas pada daging buahnya saja, sementara kulit dan bonggolnya dibuang. Padahal kulit dan bonggol nanas tersebut masih memiliki manfaat.
B. Proksimat Buah Nanas
Bagian utama yang bernilai ekonomis dari nanas adalah buahnya. Buah nanas selain dikonsumsi segar juga diolah menjadi berbagai macam makanan dan minuman, seperti selai, buah dalam sirup dan lain-lain. Selain buahnya, bagian lain nanas dapat dimanfaatkan seperti kulit buah. Kulit buah nanas dapat dimanfaatkan sebagai campuran pakan ternak yang disebut silase. Selama periode 2000 – 2005 produksi nanas Indonesia rata-rata sebesar 6.145.382 ton (www.agribisnis.deptan.go.id).Dengan semakin meningkatnya produksi nanas, maka limbah yang dihasilkan akan semakin meningkat pula. Di bawah ini merupakan tabel analisis proksimat limbah kulit nanas:
TABEL I. ANALISIS PROKSIMAT LIMBAH KULIT NANAS Sumber : Sidartha (1989)
Menurut analisa diatas komponen terbesar dalam kulit nanas adalah air (86,7%) dan karbohidrat (10,54%). Karbohidrat terbagi menjadi tiga yaitu : monosakarida (glukosa dan fruktosa), disakarida (sukrosa, maltosa dan laktosa) dan polisakarida (amilum, glikogen dan selulosa). Menurut Hasnely dan Dewi (1997) kandungan gula reduksi pada filtrat kulit nanas sebesar 11,40 %. Mengingat kandungan gula yang cukup tinggi tersebut maka kulit nanas memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol melalui proses fermentasi. Nanas (Ananas comosus) bukan tanaman asli Indonesia melainkan tanaman ini berasal dari Brazilia (Amerika Selatan). Tanaman ini diperkirakan masuk ke Indonesia tahun 1599, dibawa oleh para pelaut Spanyol dan Portugis.
Sejarah juga menyebutkan bahwa pulau Jawa merupakan tempat yang penduduknya pertama kali mengembangkan tanaman nanas. Selama ini masyarakat Indonesia memanfaatkan nanas terbatas pada daging buahnya saja atau sebatas tanaman konsumsi saja, sementara kulit dibuang tidak dimanfaatkan atau diolah lebih lanjut karena struktur fisik kulitnya yang kasar dan keras. Seperti yang telah dijelaskan sebelumnya bahwa kulit nanas mengandung 81,72 % air; 20,87 % serat kasar; 17,53 % karbohidrat; 4,41 % protein dan 13,65 % gula reduksi. Mengingat kandungan karbohidrat dan gula yang cukup tinggi tersebut maka kulit nanas memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bahan kimia, salah satunya etanol melalui proses fermentasi.
D. Kandungan Gizi Buah Nanas
TABEL II. KANDUNGAN GIZI BUAH NANAS DALAM 100 GRAM
| Kandunga Gizi | Jumlah |
| Kalori | 52 kal |
| Protein | 0,40 g |
| Lemak | 0,20 g |
| Karbohidrat | 16 g |
| Fosfor | 11 mg |
| Zat Besi | 0,30 mg |
| Vitamin A | 130 SI |
| Vitamin B1 | 0.08 mg |
| Vitamin C | 24 mg |
| Air | 85,3 g |
| Bagian dapat dimakan | 53% |
(Sumber : Buletin Teknopro Hortikultura Edisi 71 Juli 204)
1. Sifat Kimia dan Fisika Buah Nanas
1) Sifat Fisika
a. Buah nenas rasanya enak.
b. Rasa manis pada buah yang masak dan rasa asam pada buah yang muda.
c. Daging buah berwarna kuning apabila telah masak dan kuning pucat keputih – putihan untuk buah yang muda.
d. Kandungan air 90%.
e. Bijinya kecil dan pengembangbiakan dengan mahkota, tunas batang, atau tunas ketiak daunnya.
f. Bentuk buah bulat panjang dan ada yang bulat, diameter buah dan bentuk buah tergantung varietasnya.
g. Kulit mempunyai mata yang banyak berwarna hijau dan apabila telah masak berwarna kuning.
h. Kandungan gula cukup tinggi pada nenas yang masak.
i. Dapat melunakkan daging.
1) Sifat Kimia
Berdasarkan sifat kimianya buah nanas mengandung beberapa senyawa sebagai berikut :
a. Vitamin A, C, B12,E
b. Ethanol
c. Kalsium
d. Fosfor
e. Magnesium
f. Besi
g. Kalium
h. Natrium
i. Dekstrosa
j. Sukrosa (gula tebu)
k. Enzim bromelin
l. Zat phitochemical
m. Sulfur
n. Khlor
o. Asam
p. Selulose
q. Senyawa sterosapon
Sebagai salah satu tanaman hortikultura, nanas sangat cocok dibudidayakan di daerah tropis yang cukup banyak turun hujan. Tanaman ini tidak akan tumbuh baik di tempat yang terlalu kering maupun pada lahan yang airnya tergenang. Di Indonesia, hampir semua daerah dapat dibudidayakan nanas, Pada zaman dahulu nanas dikenal sebagai buah istimewa. Buah ini sering dipakai sebagai persembahan untuk raja-raja. Sekarang tanaman ini sudah tersebar di mana-mana dan menjadi buah favorit yang selalu menghiasi hidangan-hidangan dimeja makan. Buah ini sangat digemari karena enak rasanya, kandungan vitaminnya banyak, serta nilai kalorinya tinggi sehingga sangat baik untuk kesehatan. Dalam sistematika tumbuhan tanaman nanas termasuk keluarga Bromeliaceae. Dalam keluarga genus termasuk keluarga ananas, dimana merupakan satu-satunya golongan yang cukup mempunyai nilai ekonomis. Nanas dipisahkan dari golongan lain dalam keluarga ini terutama didasarkan atas tipe sinkarpus (daun buah majemuk yang menyatu).
Bagian utama yang bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah buahnya. Buah nanas selain dikonsumsi segar juga diolah menjadi berbagai macam makanan dan minuman, seperti selai, buah dalam sirop, bahan baku industri pertanian dan lain-lain. Rasa buah nanas manis sampai agak masam segar, sehingga disukai masyarakat luas. Disamping itu, buah nanas mengandung gizi cukup tinggi dan lengkap. Buah nanas mengandung enzim bromelain, (enzim protease yang dapat menghidrolisa protein, protease atau peptide), sehingga dapat digunakan untuk melunakkan daging. Enzim ini sering pula dimanfaatkan sebagai alat kontrasepsi keluarga berencana (Anonim, 2008).
Tanaman nanas merupakan salah satu tanaman komoditi yang banyak ditanam di Indonesia. Prospek agrobisnis tanaman nanas sangat cerah, cenderung semakin meningkat baik untuk kebutuhan buah segar maupun sebagai bahan olahan. Bagian utama yang bernilai ekonomi penting dari tanaman nanas adalah buahnya, memiliki rasa manis sampai agak asam menyegarkan, sehingga disukai oleh masyarakat luas. Di samping itu buah nanas mengandung gizi yang cukup tinggi dan lengkap. Permintaan nanas sebagai bahan baku industri pengolahan buah-buahan juga semakin meningkat misal untuk sirup, keripik, dan berbagai produk olahan nanas seperti nata (Rukmana, 1996). Untuk pemanfaatan nanas hanya terbatas pada daging buahnya saja, sementara kulit dan bonggolnya dibuang. Padahal kulit dan bonggol nanas tersebut masih memiliki manfaat. Seluruh bagian nanas dapat dijadikan berbagai produk yang memiliki nilai guna dan ekonomis lebih tinggi. Untuk lebih jelasnya lihatlah diagram alir agro industri nanas dibawah ini !
E. Pohon Industri Nanas
F. Limbah Kulit Nanas
Limbah merupakan sisa pembuangan dari suatu proses kegiatan manusia dapat berbentuk padat, cair dan gas, dari segi estetika sangat kotor, tidak enak dipandang dan juga dari segi bau sangat menggangu. Dengan demikian secara langsung maupun tidak langsung limbah menimbulkan ketidaknyamanan di sekitarnya sebab pembuangan limbah ke lingkungan umumnya tidak diikuti dengan upaya penanganan dan pengolahan limbah yang baik, karena selalu dikaitkan dengan teknologi dan pengolahan yang relatif mahal. Menurut Nigam, (1999) saat ini banyak industri yang memanfaatkan limbah untuk pembuatan produk baru yang bermanfaat bagi makhluk hidup lainnya seperti kulit buah nanas yang dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan etanol, dimana dengan memanfaatkan kulit buah nanas dapat mengurangi pencemaran terhadap lingkungan.
Pembuatan etanol diperlukan bahan baku dengan kadar gula yang cukup tinggi. Kulit buah nanas diketahui cukup banyak mengandung gula, sehingga bisa digunakan sebagai bahan baku dalam pembuatan (bio)etanol. Menurut Wijana et al., (1991) dalam Attayaya (2008) kandungan gizi kulit buah nanas dapat dilihat pada Tabel 1. dan hasil analisis proksimat kulit buah nanas berdasarkan berat basah dapat dilihat pada Tabel 2. (Sidharta, 1989 dalam Attayaya, 2008) :
Tabel 3. Kandungan Gizi Kulit Buah Nanas
| Kandungan gizi | Jumlah (%) |
| Karbohidrat Protein Gula reduksi Kadar air Serat kasar | 17,53 4,41 13,65 81,72 20,87 |
(Sumber: Wijana, et al., 1991 dalam Attayaya, 2008
Tabel 4. Hasil Analisis Proksimat Kulit Buah Nanas Berdasarkan Berat Basah
| Komposisi | Rata-rata (%bb) |
| Air Protein Lemak Abu Serat basah Karbohidrat | 86,70 0,69 0,02 0,48 1,66 10,54 |
(Sumber: Sidharta, 1989 dalam Attayaya, 2008)
Menurut analisa diatas komponen terbesar dalam kulit nanas adalah air (86,7%) dan karbohidrat (10,54%). Karbohidrat terbagi menjadi tiga yaitu : monosakarida (glukosa dan fruktosa), disakarida (sukrosa, maltosa dan laktosa) dan polisakarida (amilum, glikogen dan selulosa). Menurut Hasnely dan Dewi (1997) kandungan gula reduksi pada filtrat kulit nanas sebesar 11,40 %. Mengingat kandungan gula yang cukup tinggi tersebut maka kulit nanas memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol melalui proses fermentasi.
Ethanol dapat dibuat dari tiga jenis bahan baku, yaitu:
1. Sakarin (Saccharine). Sakarin adalah material yang di dalamnya terdapat karbohidrat (bahan yang sebesarnya dari mana alcohol dibuat) dalam bentuk sederhana, enam dan dua belas molekul gula karbon seperti glukosa, fruktosa, dan maltose yang dapat langsung difermentasikan. Beberapa material yang mengandung sakarin, seperti : tebu, bit gula (sugar beets), buah-buahan segar dan kering, tetes dan lain-lain.
2. Saripati (Starch). Saripati merupakan bagian yang mengandung karbohidrat yang lebih kompleks seperti pati dan inulin yang dapat dipecah menjadi enam dan duabelas molekul gula karbon dengan proses hidrolisis dengan asam atau enzim di dalam proses yang disebut malting. Beberapa material yag mengandung saripati, seperti : nanas, jagung, biji sorghum, jawawut (barley), gandum, kentang, ubi jalar, jerusalem artichokes, ubi kayu, akar panah (arrowroot), dan lain-lain.
3. Selulosa, Contoh selulosa seperti kayu, limbah kayu, kertas, jerami, batang jagung, tongkol jagung, kapas dan lain-lain, yang mengandung material yang dapat dihidrolisis dengan asam, enzim atau dengan kata lain dirubah menjadi gula yang dapat difermentasikan. Penggunaan paling besar dari gula untuk fermentasi adalah molasesnya yang mengandung sekitar 35-40% berat sukrosa, 15-20% berat gula invers seperti glukosa dan fruktosa, dan 28-35% berat padatan bukan gula.
Molases diencerkan untuk memperoleh 10-20% berat gula. Setelah pH dijadikan 4-5 dengan asam mineral kemudian diinokulasikan dengan yeast dan difermentasi pada suhu 20-320C selama kira-kira 1-3 hari. Fermentasi langsung nira gula tebu, nira gula bit, molases gula bit, buah segar, sorghum, whey, susu skim digunakan untuk mendapatkan ethanol, tapi molasses adalah bahan terbaik untuk menghasilkan ethanol (Othmer.,1978).
Dari uraian diatas dapat ditarik bahwa kulit nanas sangat erpotensi untuk diolah menjadi bahan bakar biodiesel karena kulit nanas banyak mengandung karbohidrat. Karbohidrat inilah yang dimanfaatkan sebagai bahan bakunya. Untuk lebih memahaminya akan dijelaskan di bab pembahasan mengenai proses pengolahan bioetanol itu sendiri.
4. Komponen Kabohidrat (Disakarida)
Maltosa Sukrosa Laktosa Glukosa
BAB III
PEMBAHASAN
A. Bioetanol dari kulit nanas
Bioetanol adalah cairan biokimia pada proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat dengan menggunakan bantuan mikroorganisme dilanjutkan dengan proses destilasi. Sebagai bahan baku digunakan tanaman yang mengandung pati, selulosa dan sukrosa. Dalam perkembangannya produksi bioetanol yang paling banyak digunakan adalah metode fermentasi dan destilasi. Bioetanol dapat digunakan sebagai pengganti bahan bakar minyak tergantung dari tingkat kemurniannya.
Bioetanol dengan kadar 95-99% dapat dipakai sebagai bahan substitusi premium (bensin), sedangkan kadar 40% dipakai sebagai bahan substitusi minyak tanah (Nurianti, 2007). Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai derivat senyawa hidrokarbon yang mempunyai gugus hidroksil dengan rumus C2H5OH.
Bioetanol adalah cairan biokimia pada proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat dengan menggunakan bantuan mikroorganisme dilanjutkan dengan proses destilasi. Sebagai bahan baku digunakan tanaman yang mengandung pati, ligno selulosa dan sukrosa. Dalam perkembangannya produksi bioetanol yang paling banyak digunakan adalah metode fermentasi dan destilasi (Rizani, 2000). Etanol atau etil alkohol yang dipasaran lebih dikenal sebagai alkohol merupakan senyawa organik dengan rumus kimia C2H5OH. Dalam kondisi kamar, etanol berwujud cairan yang tidak berwarna, mudah menguap, mudah terbakar, mudah larut dalam air dan tembus cahaya. Etanol adalah senyawa organik golongan alkohol primer. Sifat fisik dan kimia etanol bergantung pada gugus hidroksil (Rizani, 2000). Sifat fisik etanol dapat dilihat pada Tabel 1 berikut ini.
· Indonesia perlu mengembangkan bioetanol karena :
a. Konsumsi energi meningkat
b. Bahan bakar fosil akan habis
c. Devisa (impor bbm)
d. Potensi penggunaan biofuel
e. Potensi lahan
f. Potensi sumber daya manusia (petani) (Mahasiswanegarawan, 2007).
B. Pembuatan Bioetanol dari kulit Nanas
1.1 Material pembuatan Bioetanol
1. Kulit Nanas
2. Air
3. Mikroorganisme
1.2 Metodologi Penelitian SSF (Solid state Fermentation )
1. Kulit nanas.Kulit nanas yang digunakan sebagai bahan baku substrat diperoleh dari limbah yang dihasilkan industri rumahan keripik nanas dll.
2. Mikroorganisme dan penyiapan inokulum Mikroorganisme yang digunakan adalah Zymomonas mobilis FHCC-0056 yang diperoleh dari Laboratorium PAU Universitas Gadjah Mada, dan ditumbuh kembangkan pada media tumbuh yang diperkaya dengan komposisi media glukosa 10%, yeast exstract 1%, KH2PO4 0.1%, MgSO4.7H2O 0.05%, dan (NH4)2SO4 0.1% [Tanaka,1999 dalam Ageng,2009]. 1 jarum ose Zymomonas mobilis diinokulasi ke dalam 1 ml media tumbuh diperkaya yang telah disterilisasi pada temperatur 121°C selama 20 menit dan dishaker selama 24 jam pada kecepatan 120 rpm [Aditya, 2011].
3. Solid state fermentation (SSF), Proses fermentasi dilakukan pada erlenmeyer 1 liter, dngan variasi ukuran partikel substrat berupa slurry, 1x1 cm, dam 2x2 cm. Sebelum inokulum zymomonas mobilis diinokulasikan ke dalam media fermentasi, dilakukan sterilisasi media fermentasi pada temperatur 121°C selama 20 menit. Kondisi lingkungan fermentasi diatur pada pH 5 menggunakan buffer sitrat dan temperatur 30°C. Waktu pengambilan sampel fermentasi pada 6; 12; 18; 24; 30; dan 36 jam.
Hasil :
1) Waktu maksimum fermentasi
Waktu fermentasi mempengaruhi konsentrasi etanol yang dihasilkan.Penelitian ini dilakukan dengan variasi ukuran partikel substrat untuk memperoleh waktu maksimum yang dibutuhkan dalam memproduksi etanol pada proses solid state fermentation(SSF) dengan sumber bahan baku substrat kulit nanas.Gambar 3.1 menampilkan grafik pengaruh waktu fermentasi terhadap konsentrasi etanol pada ukuran partikel substrat slurry, 1x1 cm, dan 2x2 cm.
Gambar 1. Pengaruh waktu fermentasi terhadap konsentrasi etanol pada variasi ukuran parikel substrat.
Gambar 1 menunjukkan waktu maksimum yangdiperoleh untuk memproduksi etanol dengan berbagai ukuran partikel substrat adalah pada waktu 24 jam, konsentrasi etanol yang dihasilkan pada waktu fermentasi 24 jam adalah 33% V untuk ukuran partikel berupa slurry, 17% V untuk ukuran 1x1 cm dan 15% V untuk ukuran 2x2 cm. Kenaikan konsentrasi etanol yang terjadi disebabkan karena adanya aktivitas metabolisme mikroorganisme yang memanfaatkan substrat pada bahan baku untuk menguraikan gula reduksi hingga menjadi etanol.Setelah waktu maksimum fermentasi tercapai, konsentrasi etanol menurun pada waktu 30 jam sampai dengan 40 jam.Semakin lama waktu fermentasi, maka konsentrasi sel mikroorganisme akan semakin menurun dan menuju pada fase declin karena etanol yang dihasilkan semakin banyak dan konsentrasi nutrien sebagai makanan mikroorganisme semakin menurun [Setyawati, 2010].
2) Pengaruh ukuran partikel substrat
Pertumbuhan dan pembentukan produk oleh mikroorganisme yang digunakan merupakan proses konversi nutrisi menjadi massa sel dan pembentukan produk metabolit pada proses fermentasi [Didu, 2010].Ukuran partikel substrat pada metode SSF merupakan salah satu faktor yang mempengaruhi proses fermentasi, hal tersebut mempengaruhi luas permukaan terhadap ratio volume partikel substrat yang dimanfaatkan oleh mikroorganisme [Yu dkk, 2008]. Gambar 1 menunjukkan konsentrasi etanol tertinggi diperoleh pada ukuran partikel substrat berupa slurry.
Ukuran partikel substrat sangat mempengaruhi proses fermentasi glukosa menghasilkan etanol secara anaerob. Adanya pengecilan ukuran partikel substrat, menyebabkan Zymomonas mobilis lebih mudah menguraikan gula reduksi menjadi etanol. Kepadatan partikel substrat dan pengurangan rongga kosong antar partikel menyebabkan lebih banyak etanol yang diproduksi dengan ukuran partikel lebih kecil (slurry). Kondisi anaerob pada waktu fermentasi menghasilkan etanol yang cepat disebabkan oleh pengurangan luas area transfer panas dan pertukaran gas dilingkungan sekitar media fermentasi. Ukuran partikel substrat juga mempengaruhi kinetika pertumbuhan sel Zymomonas mobilis pada proses fermentasi.Kinetika pertumbuhan sel Zymomonasmobilis yang diperoleh dapat dilihat pada gambar 2.
Gambar 2. Pengaruh waktu fermentasi terhadap kinetika sel Zymomonas mobilis pada variasi ukuran partikel substrat.
Zymomonas mobilis merupakan salah satu mikroorganisme yang memiliki laju pertumbuhan sel yang tinggi (Rogers dkk,2007). Zymomonas mobilis mencapai konsentrasi sel tertinggi pada jam ke 24. Konsentrasi sel yang diperoleh dari ketiga variasi ukuran partikel substrat sebesar 6,96 x 108 CFU/ml, 5,27 x 108 CFU/ml, dan 4,55 x 108 CFU/ml.Konsentrasi sel tertinggi diperoleh pada ukuran partikel substrat berupa slurry. Kinetika pertumbuhan sel Zymomonasmobilis yang diperoleh pada fermentasi dengan metode SSF ini mengikuti pola pembentukan produk yang berasosiasi dengan pertumbuhan sel. Zymmonas mobilis melalui fase adaptasi dari 0 jam sampai dengan 12 jam. Pada saat fase adaptasi, Zymomonas mobilis menghasilkan etanol dengan konsentrasi etanol yang dihasilkan masih kecil.
Memasuki fase stasioner konsentrasi etanol yang dihasilkan oleh Zymomonas mobilis semakin meningkat sampai waktu 24 jam.Pada fase stasioner Zymomonas mobilis mengalami pertumbuhan sehingga konsentrasi etanol yang dihasilkan juga semakin meningkat. Setelah waktu 24 jam, etanol yang dihasilkan mulai menurun, hal tersebut merupakan indikasi Zymomonas mobilis telah memasuki fasedeclin. Pada fasedeclin mikroorganisme yang berkembang biak lebih sedikit daripada mikroorganisme yang mati, selain itu penurunan konsentrasi nutrisi yang tersedia juga menyebabkan menurunnya konsentrasi etanol yang dihasilkan. Penurunan konsentrasi etanol terjadi sampai waktu fermentasi 36 jam.Pada pola ini,
laju pertumbuhan spesifik mikroorganisme berbanding lurus dengan laju pembentukan produk yang dihasilkan [Ahmad,2009]. Selama proses fermentasi berlangsung, komposisi substrat berubah setiap waktunya dan produk metabolit akan terbentuk. Kondisi lingkungan pertumbuhan Zymomonas mobilis berada dalam keadaan unstedy state. Proses fermentasi berlangsung pada laju pertumbuhan spesifik yang konstan dan tidak bergantung pada perubahan konsentrasi nutrien [Ahmad, 2009]. Tabel 1 menunjukkan nilai laju pertumbuhan spesifik Zymomonas mobilis yang diperoleh pada variasi ukuran partikel substrat.
Laju pertumbuhan spesifik yang diperoleh pada berbagai variasi ukuran partikel digunakan untuk menghitung laju pertumbuhan maksimum dengan menggunakan persamaan Monod. Laju pertumbuhan spesifik maksimum ditentukan dengan menggunakan laju pertumbuhan spesifik yang tertinggi, yaitu 0,083/jam untuk slurry, 0,093/jam untuk 1x1 cm, dan 0,092/jam untuk 2x2 cm dengan laju pertumbuhan spesifik maksimum yang diperoleh dari perhitungan masing-masing sebesar 0,43/jam, 0,40/jam, dan 0,39/jam.
Nilai laju pertumbuhan spesifik maksimum yang diperoleh dari hasil perhitungan menunjukkan kinerja selZymomonas mobilis dalam menghasilkan etanol. Gambar 1 menunjukkan ukuran partikel slurrymenghasilkan konsentrasi etanol yang lebih tinggi daripada ukuran partikel 1x1 cm, dan 2x2 cm, hal tersebut berbanding lurus dengan laju pertumbuhan spesifik maksimum yang diperoleh dari perhitungan menggunakan persamaan Monod.
1.3. Metodologi Penelitian LSF (Liquid State Fermentation)
Langkah – langkah dalam produksi bioetanol berbahan dasar limbah kulit nanas. adalah :
1. Persiapan Bahan Baku. Disiapkan limbah kulit kulit nanas. Dicuci bersih dan ditunggu agak kering agar air bekas cucian mengering. Kemudian diblender dan disaring sehingga diperoleh pati limbah kulit nanas. Pati dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan menjadi gula kompleks (liquefaction) dan pemecahan gula kompleks menjadi gula sederhana (sakarifikasi).
Proses liquefaction, pati yang didapat dimasukkan ke dalam wadah besar lalu ditambahkan air dan diaduk sambil dipanasi menggunakan kompor listrik hingga 1000C selama seperempat jam. Aduk rebusan sampai mendidih. Dinginkan selama 1 jam, lalu dimasukkan ke dalam tempat sakarifikasi. Sakarifikasi adalah proses penguraian pati menjadi glukosa.
Dimasukkan Aspergillus niger yang akan memecah pati menjadi glukosa. Untuk menguraikan bubur pati limbah kulit nanas diperlukan 10% larutan Aspergillus niger dari total larutan. Setelah proses ini dilakukan perhitungan jumlah Aspergillus niger (Lampiran 2). Aspergillus niger berkembang biak dan bekerja mengurai pati. Ditunggu dua jam bubur akan berubah menjadi 2 lapisan air dan endapan gula. Diaduk pati yang sudah menjadi gula.
2. Fermentasi. Selanjutnya difermentasikan dengan menggunakan yeast (ragi) Saccharomyces cerevisiae. Dimasukkan ragi ke dalam bubur, kemudian diukur nilai pH (lampiran 3). Ditutup wadah fermentasi untuk mencegah kontaminasi dan Saccharomyces bekerja mengurai glukosa lebih optimal. Fermentasi berlangsung anaerob (tidak membutuhkan oksigen). Fermentasi optimal pada suhu pada 28— 320C dan pH 4,5—5,5.
3. Destilasi Ditunggu selama 7 hari, larutan pati berubah menjadi 3 lapisan. Lapisan terbawah berupa endapan protein, di atasnya air, dan etanol. Untuk proses pemisahkan dilakukan destilasi. Sebelumnya diukur nilai pH (Lampiran 3) dan disaring dengan kertas saring untuk menyaring endapan protein. Etanol yang disaring masih bercampur air. Kemudian dipisahkan dengan destilasi atau penyulingan. Campuran air dan etanol dipanaskan pada suhu 780C atau setara titik didih etanol. Pada suhu itu etanol lebih dahulu menguap dan dialirkan melalui pipa yang terendam air sehingga terkondensasi dan kembali menjadi etanol cair dan diukur.
4. Analisis
Analisis data dilakukan dengan menggunakan analisis varian (ANAVA) untuk mengetahui perbedaan hasil etanol dengan bahan limbah kulit nanas,. Uji lanjut menggunakan uji Duncan’s Range Test (DMRT) pada taraf uji 5% untuk mengetahui beda nyata di antara perlakuan.
Proses fermentasi dilakukan selama 7 hari karena menurut peneliti sebelumnya (Hartatik, 2008), kadar bioetanol yang tertinggi pada lama fermentasi 7 hari. Pada lama 7 hari adanya aktifitas khamir Saccharomyces cerevisiae yang bekerja secara optimal dengan substrat gula yang difermentasi serta kegiatan enzimatis yang tidak terhambat. Kadar bioetanol yang terendah pada lama fermentasi 5 hari karena glukosa belum dipecah menjadi etanol. Sedangkan pada fermentasi 10 hari kadar bioetanol menurun karena aktivitas khamir dan kapang sudah habis.
D. Sifat fisis dan kimia Etanol
1) Sifat Fisis ethanol
a. Berat molekul : 46,07 gram / mol
b. Warna : Tidak Berwarna
c. Bentuk : Cair
d. Titik didih normal : 78,4°C
e. Titik beku : -112,°C
f. Spesific Grafity : 0,7893
g. Kelarutan dalam 100 bagian
h. Air : Tak terhingga
i. Reagen lain : Tak terhingga
2) Sifat-sifat kimia etanol
a. Diperoleh dari fermentasi gula oleh ragi misalnya Sacharomyces
Cereviceae
b. Pembakaran etanol menghasilkan CO2 dan H2O Pembakaran Etanol
c. Etanol yang berasal dari fermentasi ragi, dengan adanya oksigen akan mengalami fermentasi lebih lanjut oleh bakteri misalnyaAcetobacter aceti menghasilkan Asam Asetat
E. Kegunaan Ethanol
a. Campuran dalam minuman
b. Farmasi : sebagai pelarut untuk membuat esen, ekstrak dan sebagainya.
c. Untuk sintesis : misalnya eter, yodoform, kloroform dan sebagainya.
d. Larutan 70% dipakai sebagai anti septik.
e. Dipakai sebagai pegawet contoh-contoh biologik. (Riawan, 1990)
f. Campuran 85% bensin dengan 15% etanol memiliki angka oktan yang lebih tinggi, hal ini berarti mesin dapat terbakar lebih panas dan lebih efisien. Karena etanol sangat korosif terhadap sistem pembakaran, meliputi selang, gasket karet, aluminum, dan ruang pembakaran maka untuk campuran etanol konsentrasi tinggi (100%), mesin perlu dimodifikasi dengan bahan stainless steel yang lebih mahal. (www.id.wikipedia.org)
F. Tahapan Proses Pembuatan Bioetanol Melalui Proses Fisika Dan Kimia
I. PROSES FISIKA
a. Proses Penyaringan
b. Proses pengupasan
c. Proses Pasteurisasi
d. Pendinginan
e. Destilasi
f. Penyaringan
II. PROSES KIMIA
a. Ekstraksi
b. Fermentasi
III. TAHAP PENGOLAHAN
1. Persiapan bahan baku
Kulit nanas yang merupakan ampas dari nanas ditambahkan dengan aquadest untuk diambil sarinya Setelah itu dilanjutkan proses Ekstraksi.
2. Ekstraksi
Proses ekstraksi dilakukan dengan menghancurkan kulit nanas yang telah ditambah aquadest dengan perbandingan berat kulit nanas: aquadest = 1:2
3. penyaringan.
Filtrasi adalah proses pemisahan dari campuran heterogen yang mengandung cairan dan partikel-partikel padat dengan menggunakan media filter yang hanya meloloskan cairan dan menahan partikel-partikel padat.
4. Agar pertumbuhan dan perkembangbiakan yeast optimal, maka ditambahkan urea seberat 4 gram sebagai nutrient kedalam media. Untuk memisahkan etanol yang terbentuk, dilakukan proses distilasi pada suhu 90-950C selama kurang lebih 3 jam hingga destilat tidak menetes lagi.
5. Proses pasteurisasi merupakan proses pemanasan dengan suhu yang relatif cukup rendah (di bawah 100°C) dengan tujuan untuk membunuh semua mikroba patogen (penyebab sakit). (Winarno, 1980)
6. Pendinginan. Pendinginan dapat dianggap sebagai proses penurunan suhu bahan dari suhu awal ke suhu tertentu di atas titik beku.
7. Fermentasi Proses fermentasi berlangsung secara anaerob pada pH 4-5 dengan menggunakan yeast (Saccharomyces cerevisiae) sebagai mikroorganisme yang akan menguraikan glukosa menjadi etanol
8. Distilasi adalah suatu metode operasi yang digunakan pada proses pemisahan suatu komponen dari campurannya berdasarkan titik didih masing-masing komponen dengan menggunakan panas sebagai tenaga pemisah.(Brown, 1987)
9. Setelah proses ini berlangsung maka akan dihasilkan Bioetanol
Gambar Bioetanol
G. Spesifikasi bioetanol
Mutu bioetanol sebagai bahan bakar cukup ketat yang mensyaratkan kadar etanol lebih dari 99% serta beberapa parameter lainnya. Hal ini berhubungan manfaatnya sebagai pengganti bahan bakar. Spesifikasi standar bioetanol terdenaturasi untuk gasohol disajikan pada Tabel .
Tabel. Spesifikasi standar bioetanol terdenaturasi untuk gasohol
| No. | Sifat | Unit, Min/Maks | Spesifikasi |
| 1 | Kadar etanol | %-v, min | 99.5 (sebelum denaturasi) 94.0 (setelah denaturasi) |
| 2 | Kadar metanol | Mg/l, maks | 300 |
| 3 | Kadar air | %-v, maks | 1 |
| 4 | Kadar denaturan | %-v, min | 2 |
| %-v, maks | 5 | ||
| 5 | Kadar tembaga (cu) | Mg/kg, maks | 0.1 |
| 6 | Keasamaan sebagai CH3COOH | Mg/l, maks | 30 |
| 7 | Tampakan | Jernih dan terang, tidak ada endapan dan kotoran | |
| 8 | Kadar ion klorida (Cl) | Mg/l, maks | 40 |
| 9 | Kandungan belerang (S) | Mg/l, maks | 50 |
| 10 | Kadar getah (gum), dicuci | Mg/100 ml, maks | 5.0 |
| 11 | pH | 6.5-9.0 |
FGE atau etanol kering biasanya memiliki berat jenis dalam rentang 0.7936-0.7961 (pada kondisi 15,56/15,56oC), atau berat jenis dalam rentang 0.7871-0.7896 (pada kondisi 25/25oC).
D. Parameter Uji
IV. Alat dan Bahan yang digunakan
Alat dan bahan yang digunakan pada pembuatan bioetanol ini adalah :
1. Alat-alat yang digunakan
- Pemanas mantel 1000 ml - Labu leher tiga 1000 ml
- Thermometer - Pendingin balik
- Erlenmeyer 250 ml - Pipet volume 25 ml
- Labu takar 250 ml - Gelas ukur 100 ml
- Gelas beaker 1000 ml - Corong kaca
- Kertas saring - Botol semprot 1000 ml
- Pipet tetes - Gelas arloji
- Pengaduk kaca
2. Bahan- bahan yang digunakan
a. Kulit Nanas
b. Yeast / Ragi
c. Indikator Methylen Blue
d. pH meter
e. Fehling A
f. Fehling B
g. Aquadest
3. Bahan Pendukung (Saccharomyces cereviciae)
- Merupakan khamir .permukaan. (top yeast) dan selama fermentasi terbawa ke permukaan dari bir yang sedang difermentasi.
- Merupakan mikroorganisme bersel tunggal dengan ukuran antara 5-20 mikron.
- Dapat tumbuh dalam media cair dan padat.
- Pertumbuhan dengan bertunas dapat berkembang dari setiap bagian permukaan sel induk (pertunasan multipolar).
- Hidup dalam lingkungan yang bergula dan pH rendah (Buckle., 1985).
- Morfologi berupa sel spiral.
- Menghasilkan 1-4 spora per Acus.
- Metabolisme sangat kuat di dalam proses fermentasi (Suharto., 1995).
- Digunakan sebagai inokulum.
- Sebagai biakan murni yang ditambahkan sebanyak 5-10% dari volume fermentor (Soebiyanto., 1985).
- Kondisi optimum adalah pH 3,5-5,5 dengan suhu antara 30-35oC dengan kekentalan 14-20 % TS (total sugar)
- Menghasilkan enzim zimase dan invertase. Enzim invertase berfungsi untuk memecah sukrosa menjadi monosakarida (glukosa dan fruktosa). Enzim zimase mengubah glukosa menjadi ethanol.
- Di bawah kondisi anarobik dan konsentrasi glukosa tinggi, Saccharomyces cerevisiae tumbuh dengan baik, tetapi sedikit menghasilkan alkohol.
- Saccharomyces cerevisiae tidak mempunyai amylase, maka starch harus dihidrolisis (Crueger., 1985).
3. Cara Kerja
1. Ekstraksi kulit nanas
a. Mencuci kulit nanas hingga bersih
b. Menyiapkan ukuran perbandingan kulit nanas dan aquadest dengan perbandingan kulit nanas:aquadest = 1 : 2, kemudian menghancurkannya menggunakan juicer/blender hingga halus.
c. Memisahkan filtrat dari ampas kulit nanas hingga tidak ada ampas yang terbawa dalam filtrat
2. Analisa kadar glukosa dengan Metode Lane-Eynon
a. Standarisasi larutan fehling
1) Merangkai alat titrasi.
2) Melarutkan 1,25 gram glukosa standart dengan 500 ml aquadest dalam labu takar 500 ml.
3) Memasukkan larutan tersebut ke dalam buret 50 ml.
4) Mengambil 5 ml Fehling A dan 5 ml Fehling B, dan menambahkan 15 ml larutan glukosa standart ke dalam erlenmeyer
5) Memanaskan larutan pada erlenmeyer sampai mendidih dan tetap mendidihkannya selama 2 menit
6) Menambahkan 1 ml indikator Methylen Blue kemudian mentitrasi dengan larutan glukosa standart hingga terbentuk endapan merah bata.
7) Mencatat volume larutan glukosa standart yang dibutuhkan untuk titrasi.
8) Mengulangi percobaan sebanyak 3 kali.
b. Menentukan Faktor koreksi
1) Menghitung kadar larutan gula invert standar :
2) Menghitung kebutuhan rata-rata volume larutan glukosa standart yang dibutuhkan untuk titrasi standarisasi larutan fehling (A).
3) Menghitung total gula invert (perhitungan) yang di butuhkan untuk mereduksi 5 ml fehling A dan 5 ml fehling B Total gula invert (perhitungan) = A x Kadar gula standar
4) Mencari total gula invert (tabel) yang di butuhkan untuk mereduksi 5 ml fehling A dan 5 ml fehling B dari tabel Lane- Eyon
C. Penentuan gula reduksi dalam sampel
* Mengambil 10 ml larutan sampel kemudian mengencerkannyadengan aquadest ke dalam labu takar 250 ml.
* Mengisi buret dengan larutan sampel.
* Mengambil 5 ml Fehling A dan 5 ml Fehling B, dan menambahkan 15 ml larutan sampel ke dalam erlenmeyer.
* Memanaskan larutan pada erlenmeyer sampai mendidih dan tetap mendidihkannya selama 2 menit
* Menambahkan 1 ml indikator Methylen Blue kemudian mentitrasi dengan larutan sampel hingga terbentuk endapan merah bata.
* Mencatat volume larutan sampel yang dibutuhkan untuk titrasi.
* Mengulangi percobaan sebanyak 3 kali dan menghitung volume rata-rata titrasi tersebut.
3. Fermentasi
a. Pasteurisasi
1) Memanaskan larutan sari kulit nanas pada suhu 700C selama 15 menit.
2) Mendinginkan larutan hingga suhu kamar (300C)
b. Pembuatan starter
1) Mengambil 10% volume medium sari kulit nanas dan memasukkan ke dalam erlenmeyer.
2) Mengecek pH larutan starter, jika pH larutan belum berkisar antara 4-5 maka menambahkan HCl atau NaOH sehingga pH larutan 4-5
3) Menambahkan yeast dan urea dengan ke dalam starter
4) Mengaerasi larutan starter selama 16 jam dengan menggunakan aerator.
c. Proses fermentasi
1) Mengambil larutan medium (sisa pembuatan starter).
2) Mengecek pH larutan medium, jika pH larutan belum berkisar antara 4-5 maka menambahkan HCl atau NaOH sehingga pH larutan 4-5.
3) Mencampur larutan medium dengan starter ke dalam fermentor.
4) Menutup fermentor rapat-rapat kemudian menghubungkan tutup fermentor dengan selang plastik yang dimasukkan ke dalam air.
4. Distilasi
1. Merangkai alat distilasi.
2. Memasukkan larutan hasil fermentasi ke dalam labu leher tiga dan menghidupkan pemanas mantel.
3. Memanaskan larutan hasil fermentasi pada suhu 90-950C selama kurang lebih 3 jam hingga destilat tidak menetes lagi.
4. Proses destilasi dihentikan bila destilat tidak menetes lagi.
5. Mengukur volume destilat yang dihasilkan.
5. Menentukan kadar etanol dengan piknometer pada suhu 250C
* Menimbang piknometer kosong, dalam keadaan bersih dan kering (a)
* Mengisi piknometer dengan aquadest yang telah diketahui berat jenisnya (r).
* Menimbang piknometer yang telah diisi aquadest (b).
* Menghitung volume piknometer sebenarnnya
* Menimbang berat piknometer yang telah diisi destilat (c).
* Menghitung berat jenis larutan
- Menghitung kadar etanol dalam destilat yang dihasilkan
D. PERHITUNGAN NERACA MASSA
Reaksi pembentukan etanol dari kulit buah nanas.
C6H1206 sakorimises cerevisiae 2CH3CH2OH+2C02
52% C6H1206
 | |||
 | |||
48%Etanol dari kulit nanas yang dihasilkan sekitar 52 %, bahan rendemen Bahan baku kulit nanas dalam proses pembuatan ini sebanyak 500 kg
BM C6H12O6 = 180 kg/kmol
BM CH3CH2OH = 46 kg/kmol
BM CO2 = 44 kg/kmol
Dik
BM C6H12O6 = 180 kg/kmol
BM CH3CH2OH = 46 Kg/Mol
BM CO2 = 44 kg / kmol
1. Bahan baku sari kulit nanas yang digunakan massa C6H12O6= 500kg
Neraca massa yang keluar
a. Etanol (CH3CH2OH) Yang dihasilkan
Mol CH3CH2OH = 52 100 X 2/1X 2,7778 Kmol
= 2,8889kmol
Berat CH3CH2OH = 2,8889 KMOL X 46 KG/KMOL
=132,8899KG
B. Gas karbondioksida (Co2) yang dihasilkan
Mol co2 = 52/100.2/1 x 2,7778 kmol
Berat Co2 = 2,8889 kmol x 44 kg/kmol
= 127,11116 kg
C. Berat sari kulit nanas (C6H12O60 yang tidak terkonversi
Mol C6H12O6 = 48/100 . 2,7778 kmol
= 1,333344 kmol
Berat C6H12O6 = 1,333344 KMOL X 180 KG/KMOL
= 240,000192 KG
BAB IV
PENUTUP
Kesimpulan
Penelitian ini dilakukan secara eksperimen dengan rancangan perlakuan hingga didapatkan substrat sari kulit nanas yang siap diolah menjadi bioetanol dengan proses fermentasi. Setelah itu substrat ditambah dengan Saacharomyces cereviceae pada berbagai peubah dan dilakukan proses fermentasi. Hasil dari proses fermentasi dianalisis kadar glukosa sisa dan kadar bioetanolnya denganGC. Sari kulit nanas dianalisis kadar glukosanya, kemudian ditambahkan air (1:2) dan disterilisasi. Proses fermentasi dikerjakan pada suhu 25-30 0C, pH 4-5, dan ditambah urea. Selanjutnya dilakukan proses distilasi pada suhu 78 0C, dan dianalisis kadar
bioetanol yang diperoleh.
1. Waktu maksimum yang dibutuhkan pada proses fermentasi kulit nanas dengan metode solid state fermentation (SSF) adalah 24 jam untuk semua ukuran partikel substrat. Konsentrasi etanol tertinggi yang diperoleh pada ukuran partikel substrat slurrysebesar 33% V, 17% V untuk ukuran 1x1 cm, dan 15% untuk ukuran 2x2 cm.
2. Ukuran partikel substrat pada fermentasi dengan metode SSF mempengaruhi kinetika pertumbuhan sel Zymomonas mobilis serta konsentrasi etanol yang dihasilkan. Daridata hasil perhitungan laju pertumbuhan spesifik maksimum yang diperoleh sebesar 0,43/jamuntuk slurry, 0,40/jam untuk 1x1 cm, dan 0,39/jam untuk 2x2 cm, hal tersebut berbanding lurus dengan konsentrasi etanol yang dihasilkan pada variasi ukuran partikel substrat.
DAFTAR PUSTAKA
id.wikipedia.org/wiki/Polisakarida
Andri. H., Sitinjak. R, Wira. H, Wibawa. G, dan Ali, 2009. Distilasi Terpadu Untuk Memisahkan campuran Azeotrope Sistem Etanol+Air. Prosiding SNTKI. Bandung.
Armansyah. T.H, Hambali. E, Mujdalipah. S, Patriwi. W.A, dan Hendroko. R, 2007. Teknologi Bioenergi. PT Agro Media Pustaka. Jakarta. eprints.undip.ac.id/32143/1/RIZKI_AMALIA_HERAWATI.pdf
repository.unri.ac.id/bitstream/123456789/3167/1/E17.pdf
ejournal.upnjatim.ac.id/index.php/tekkim/article/download/76/60
manfaatdankandungan.blogspot.com/ 2012/11/manfaat-buah-nanas.html
manfaatdankandungan.blogspot.com/2012/11/manfaat-buah-nanas.html
Ahmad Tabah, Antonius Priyo U, 2010, “ Pembuatan Bioetanol dari Sari
Kulit Nanas ”. Program Studi DIII Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta.pdf.
0 Response to "Makalah Pemanfaatan Kulit Nanas Jadi Bioetanol"
Post a Comment