Karakterisasi Produk Etanol dari Aren

Transkripsi

1 Karakterisasi Produk Etanol dari Aren A. LAY 1) DAN G.H. JOSEPH 2) 1) Balai Penelitian Tanaman Palma Jalan Raya Mapanget, Kotak Pos 1004 Manado ) Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Sulawesi Utarra Diterima 14 Januari 2013 / Direvisi 19 April 2013 / Disetujui 20 Mei 2013 ABSTRAK Nira aren umumnya diolah menjadi gula, namun pada beberapa daerah selain gula diolah menjadi minuman beralkohol. Konsumsi minuman beralkohol dari nira aren yang berlebihan mendorong terjadi kerawanan sosial dan berdampak negatif bagi kesehatan. Penelitian bertujuan untuk melakukan karakterisasi produk etanol yang berasal dari nira aren dan etanol komersial. Penelitian dilaksanakan di Bengkel Rekayasa Alat dan Laboratorium Balai Penelitian Palma Manado dan Balai Riset dan Standarisasi Industri Manado, selama bulan Maret-Desember Bahan penelitian adalah etanol kasar, etanol teknis dari nira aren dan etanol komersial. Alat yang digunakan terdiri dari alat pengolahan etanol, alat laboratorium dan alat pembantu lapang. Penelitian menggunakan metode observasi terhadap karakteristik etanol dengan empat ulangan. Pengamatan terdiri dari: kadar etanol, ph, gula, Cu, Pb, Cl dan Metanol. Analisis data dengan Analisis Varian. Hasil penelitian menunjukkan bahwa etanol kasar mengandung gula dan ph yang rendah, sebaliknya kadar Cu dan Cl tinggi, demikian sebaliknya. Etanol dari nira aren berkadar 94,8%, dengan kadar gula, keasaman (ph), kandungan Pb, Cu dan metanol tidak berbeda nyata dengan etanol komersial, sehingga etanol dari nira aren dapat digunakan seperti etanol komersial. Kata kunci: Nira aren, karakteristik etanol, penggunaan etanol. ABSTRACT Characterising of the Ethanol Products from Palm Neera The Palm neera is generally processed into sugar, however in some areas were processed into alcoholic beverages. Consumption of alcoholic beverages from palm neera that is excessive courages happened social unsafe and negative impact for health. The research is aimed to characterized ethanol products from palm neera and commercial ethanol. It was performed in Machinery Testing Laboratory Indonesian Palm Crops Research Institute and Manado Research Industrial Standarization Institute, from March to Desember The raw materials being used in the study was crude ethanol and tecnical ethanol from palm neera, and the commercial ethanol. The machines being used consist of ethanol processing machine, laboratory equipments, and other supporting tools. Observation methods were used in this study on thecharacteristics of ethanol with in four replications. The measurement consists of ethanol concentration, ph, sugar content, Pb, Cl, and methanol. Data were analyzed using analysis of variants. The research showed that crude ethanol contain sugar and low ph, whereas contain high of concentration Cu, Cl, and vice versa. Ethanol from palm neera with concentration of 94,8% with sugar content, ph level, and concentration of plumbum, copper, and methanol, which are not different from commercial ethanol makes it is suitable to be used as commercial ethanol. Keywords: Sugar palm neera, characteristic ethanol, use of ethanol. PENDAHULUAN Nira aren yang baru disadap mengandung gula 11-14%, dengan ph berkisar 5,7-6,5. Apabila disimpan selama 8 jam tanpa pengawetan akan mengalami perubahan, yakni menjadi asam (ph 3,9) dan kadar gula menjadi 11%. Pada kondisi ini telah terjadi proses fermentasi gula menjadi etanol atau alkohol (Karouw dan Lay, 2006). Proses pengolahan yang umum dilakukan petani aren adalah fermentasi alami (tanpa menggunakan ragi). Pengolahan etanol atau alkohol dari bahan bergula seperti nira aren, proses pengolahan lebih mudah dibanding pati dan bahan berselulosa atau lignoselulosa (Prihandana et al., 2008). Pengolahan etanol dari bahan bergula berupa nira seperti nira tebu dan nira sorgum, tidak memerlukan proses likuifikasi, sakarafikasi dan hidrolisis asam (Taherzadeh dan Karimi, 2011). Pengolahan bahan berpati menjadi etanol memerlukan proses likuifikasi, sakarifikasi dan hidrolisis asam, seperti biji jagung (Chuck-Hernandez, 2009), ubi kayu (Sundari dan Ginting, 2008), dan sagu (Lay et al., 2010). Sedangkan pengolahan etanol dengan bahan 1

2 B. Palma Vol. 14 No. 1, Juni 2013 : 1-5 baku lignoselulosa, selain proses likuifikasi, sakarfikasi dan hidrolisis asam, juga membutuhkan proses delignifikasi, seperti ampas tebu (Gunam et al., 2011), batang sorghum dan batang jagung (Chuck- Hernandez et al., 2009), dan jerami padi (Anonim, 2010). Pengolahan etanol dari nira aren berupa produk captikus atau etanol kasar, di Sulawesi Utara, dilakukan tanpa melalui proses likuifikasi dan sakarafikasi, melainkan nira difermentasi secara alami tanpa penggunaan ragi, yang berlangsung selama 2-4 hari. Dilanjutkan proses penyulingan hasil fermentasi nira dengan alat destilasi sederhana. Penentuan kadar etanol dilakukan berdasarkan kebiasaan, yaitu tetesan cairan etanol pada botol pertama dan kedua pada proses penyulingan diperkirakan kadar etanol 40-45%, tetesan cairan pada botol ketiga sampai kelima kadar 30-35% dan tetesan berikutnya kadar etanol 20-25%. Untuk keseragaman kadar etanol, dilakukan pencampuran etanol hasil penyulingan, dari tujuh liter nira aren yang difermentasi dan didestilasi akan diperoleh satu liter etanol kasar kadar 30-35% (Lay et al., 2004). Produk hasil fermentasi-destilasi nira aren, sebagai minuman beralkohol yangsangat digemari sebagian masyarakat di daerah sentra produksi aren. Minuman beralkohol ini, dikenal dengan berbagai nama daerah, yakni Captikus (Sulawesi Utara), Arak (Sumatera Utara), Bohito (Gorontalo), dan Ballo (Sulawesi Selatan). Konsumsi minuman beralkohol yang berlebihan berdampak negatif bagi kesehatan, pemicu kerawanan sosial dan kriminal. Dalam upaya mengatasi permasalahan konsumsi captikus yang berlebihan, upaya riil Kepolisian Daerah Sulawesi Utara Tahun 2012, telah mencanangkan program khusus dengan semboyan Brenti Jo Bagate (Berhenti Minum Minuman Keras), program ini sekarang sedang diproses untuk menjadi Peraturan Daerah Sulawesi Utara. Selainitu, pemerintah berupaya mengalihkan penggunaan etanol kasar bukan sebagai minuman, tetapi diolah lanjut menjadi menjadi etanol teknis (kadar etanol 70-95%), untuk keperluan farmasi, kosmetik dan desinfektan. Pengolahan etanol kasar atau captikus menjadi etanol teknis melalui proses destilasi dengan suhu terkontrol, telah dirintis tahun 1997, dalam bentuk unit percontohan pengolahan alkohol teknis di Desa Motoling Minahasa. Usaha pengolahan alkohol teknis ini, tidak berkembang, karena mengolah captikus lebih menguntungkan dibanding mengolah lanjut captikus menjadi alkohol teknis (Lay et al., 2004). Alkohol dari bahan baku nira aren, kurang disukai konsumen untuk keperluan kesehatan dan kosmetika, diduga memiliki sifat yang berbeda dengan etanol komersial yang menggunakan bahan baku tetes tebu dan ubi kayu. Keadaan ini, merupakan salah satu faktor penghambat pengembangan produk nira aren menjadi alkohol teknis. Untuk mengetahui berbagai faktor yang terkait dengan karakteristik etanol, perlu dilakukan karakterisasi etanol dari nira aren dalam bentuk produk etanol kasar, etanol teknis dan etanol komersial. BAHAN DAN METODE Penelitian dilaksanakan di Bengkel Rekayasa Alat dan Laboratorium Balai Penelitian Tanaman Palma (Balit Palma), Balai Riset dan Standarisasi Industri (Baristand) Manado, selama bulan Maret- Desember Bahan penelitian adalah etanol dari nira aren yang diproduksi petani berupa captikus (kadar 30,8%), alkohol teknis hasil destilasi captikus (kadar 94,5%) dan etanol komersial (kadar 95%), bahan bahan bakar minyak tanah untuk proses pengolahan. Alat yang digunakan pada penelitian ini, yakni alat pengolahan etanol sistem Sinambung dan ph meter digital, hand refractometer Atago dan alat pembantu lapang. Penelitian menggunakan metode observasi terhadap karakteristik etanol, yang terdiri dari etanol kasar (captikus), etanol teknis atau alkohol teknis (hasil destilasi ulangetanol kasar) dan etanol komersial, dengan empat ulangan. Proses pengolahan captikus menjadi etanol teknis menggunakan alat pengolahan etanol sistem Sinambung (Lay, 2009). Parameter yang diuji adalah kadar etanol (%), kadar gula (% Brix), ph, kadar Cu (ppm), kadar Cl (ppm) dan metanol. Pengukuran kadar etanol menggunakan alkohol meter, ph dengan ph meter digital, kadar gula menggunakan Hand refractometer. Analisis kadar Cu, Pb, Cl dan Metanol dengan metode Chromotografi. Analisis data dengan Analisis Varians (ANOVA) dengan Program Statistik model analisis One Way Anova. HASIL DAN PEMBAHASAN Etanol, gula dan ph Etanol kadar 30,8% memiliki kadar gula dan ph yang rendah (Tabel 1) karena etanol masih banyak mengandung air, dan bahan-bahan lain yang terlarut, berupa senyawa asam yang ikut menguap pada proses destilasi awal dengan menggunakan suhu destilasi berkisar ºC. Pada proses destilasi etanol, dengan pemanasan tangki evaporator yang berisi etanol kasar pada suhu 80 C atau lebih, etanol akan terpisah dari larutan air-etanol dan senyawa terlarut lainnya, sehingga meningkatkan kadar etanol, kadar gula dan ph larutan etanol (Lay, 2009). 2

3 Karakterisasi Produk Etanol dari Aren (A. Lay dan G.H. Joseph) Etanol hasil destilasi captikus (kadar 94,8%) dan etanol komersial (kadar 95%) karakteristik yang diamati adalah seragam untuk kadar gula (18,3 Brix), ph 7,07-7,14 (Tabel 1). Peningkatan kadar etanol kadar gula dan ph, disebabkan terpisahnya asam-asam yang dikandung larutan etanol kasar, selama proses penguapan dan destilasi, sehingga konsentrasi etanol, kadar gula dan ph meningkat. Residu (bagian yang tidak menguap) adalah cairan air-etanol sisa yang terdapat pada tangki evaporator, yang masih mengandung etanol sekitar 2%, kadar gula 4,0-4,5% dan bersifat asam dengan ph 4,0-4,3. Residu tidak digunakan lagi dalam proses pengolahan etanol, karena berkadar rendah dan membutuhkan energi panas yang banyak untuk menguapkan etanol (Lay, 2009). Cuprun dan Chlor Karakterisik etanol dari nira aren beragam antar perlakuan, etanol kadar 30,8% mengandung Cu (tembaga) dan Cl (Chlor) yang tinggi. Pada proses destilasi ulang etanol, akan terjadi penurunan kadar Cu dan Cl. Pada proses destilasi senyawa asam dalam bentuk HCl atau asam lainnya pada suhu destilasi tidak diuapkan dan tertinggal pada tangki penguapan dalam bentuk senyawa yang larut dalam residu, yang akan dibuang setelah proses pengolahan alkohol. Kadar Cu yang tinggi pada etanol komersial (0,31 ppm) dan rendah pada etanol hasil destilasi etanol kasar dari aren (0,08 ppm). Kadar Cu pada etanol komersial 0,31 ppm belum berdampak negatif bagi kesehatan, karena kebutuhan Cu bagi orang dewasa yang terdapat dalam makanan berkisar 2,0-2,5 mg Cu/hari/orang. Cuprun merupakan unsur anorganik penting bagi tubuh manusia, yang dibutuhkan dalam jumlah sangat sedikit. Unsur ini, sangat berperan terhadap pembentukan hemoglobin darah, dan juga berfungsi sebagai enzim oksidase (Anderson, 1961). Chlor merupakan unsur anorganik yang umum terdapat dalam makanan dalam bentuk senyawa Natrium Chlorida (NaCl), yang diperlukan tubuh dalam jumlah sedikit. Rata-rata kebutuhan Natrium Chlorida bagi orang dewasa sekitar 10 g/hari (Anderson, 1961). Berdasarkan kandungan Chlor pada etanol aren dan etanol komersial, dapat dikategorikan aman. Dilaporkan bahwa pada orang dewasa, kadar Natrium Chlorida dalam darah, untuk kondisi normal mg/10 ml, nephritis (gejala penyakit asam urat) lebih 600 mg/100 ml, dan diabetes (penyakit kelebihan gula) kurang dari 400 mg/100 ml (Anderson, 1961). Timbal dan Metanol Timbal(Pb) dan Metanol tidak dijumpai pada berbagai perlakuan, diduga karena alat yang digunakan pada penelitian ini terbuat dari bahan stainless steel. Timbal merupakan unsur yang berbahaya, digunakan dalam bahan bakar bensin karena berfungsinyasebagai bahan aditif untuk meningkatkan nilai oktan dan mengurangi letupan di dalam mesin atau menghilangkan proses knocking(ngelitik) pada saat proses pembakaran dan berperan untuk keawetan mesin. Timbal yang diserap tubuh manusia dalam takaran berlebihan dapat mengakibatkan kerusakan diotak, ginjal, gangguan gastrointestinal dan anemia. Timbal yang terkontaminasi pada laki-laki akan mengganggu sistem reproduksi, yang ditandai dengan menurunnya kualitas sperma dengan terbentuknya sperma cacat, penurunan libido atau gairah sex dan dapat menyebabkan disfungsi ereksi, mempercepat penuaan dan memperpendek umur (Prihandana et al., 2008). Kadarmetanol dalam etanol negatif, dengan demikian etanol yang berasal dari nira aren dan tetes tebu tidak mengandung metanol. Dilaporkan (Murray et al., 2003), metanol atau methyl alkohol dihasilkan dari kayu,secara komersial digunakan sebagai bahan bakar, bahan pelarut dan bersifat beracun. Apabila methyl alkohol digunakan sebagai minuman dapat menyebabkan kebutaan dan kematian. Tabel 1. Karateristik etanol dari nira aren dan etanol komersial. Table 1. Characteristics of the ethanol from palm neera and ethanol commercial. No. Uraian Description Etanol kasar dari aren Crude ethanol from sugar palm neera Etanol hasil destilasi Ethanol product by destllation process Etanol komersial dari molases Ethanol commercial from molasses 1. Etanol /Ethanol(%) 30,8a 94,8b 95,0b 2. Gula/Sugar ( Brix) 10,1a 18,3b 18,3b 3. ph/acidity 4,37a 7,14b 7,07b 4. Cuprun/Copper (ppm) 0,11a 0,08a 0,31b 5. Chlor/Chloride (ppm) 433,9a 65,9b 70,6b 6. Timbal/Plumbum(ppm) Negatif Negatif Negatif 7. Metanol/Methanol(ppm) Negatif Negatif Negatif Keterangan: Angka dalam kolom yang sama dan diikuti oleh huruf tidak sama, berbeda nyata pada taraf uji BNT 0,05. Note: Number in the same column followed by different letters are significantly different at LSD 0,05. 3

4 B. Palma Vol. 14 No. 1, Juni 2013 : 1-5 Penggunaan etanol Penggunaan minuman hasil fermentasi dan destilasi sederhana nira aren dengan kadar etanol berkisar 25-45%, sangat populer pada daerah penghasil nira aren seperti Sulawesi Utara dan Sumatera Utara. Di daerah Minahasa, Sulawesi Utara, nira aren hasil fermentasi disebut captikus, telah lama menjadi minuman kesehatan bagi sebagian orang. Captikus diminum setiap malam hari dengan takaran gelas kecil (sloki) sekitar 50 ml, yang berfungsi sebagai penghangat tubuh, memancing selera makan dan pengiring tidur (Lay et al., 2004). Konsumsi minuman beralkohol yang berlebihan berdampak negatif bagi kesehatan dan lingkungan sosial masyarakat. Mengkonsumsi minuman beralkohol berlebihan menyebabkan akumulasi lemak dihati, hiperlipidemia (kadar lemak yang tinggi dalam darah), dan akhirnya sirosis atau pengerasan hati, keracunan sistem pusat syaraf, kerusakan organorgan vital, yakni hati, jantung dan ginjal, sedangkan pada kondisi ekstrim dapat menyebabkan kematian mendadak (Murray et al., 2003). Minuman beralkohol dikenal memiliki efek memabukan dan mempengaruhi perilaku manusia. Konsumsi minuman beralkohol dalam waktu lama akan menimbulkan efek kecanduan, sehingga jika proses penghentiannya tidak ditangani dapat berakibat fatal, antara lain gangguan sistem saraf, halusinasi, kesusahan hati dan kemungkinan gagal jantung (Dart, 2003). Dalam mengatasi dampak negatif akibat mengkonsumsi minuman keras seperti cap tikus di Sulawesi Utara, salah satu upaya riil yang telah dilakukan sejak tahun 2012 oleh Kepolisian Daerah Provinsi Sulawesi Utara, melalui program khusus dengan semboyan Brenti Jo Bagate (Berhenti Mengkonsumsi Minuman Keras). Program ini sedang dalam pembahasan di Dewan Perwakilan Rakyat Sulawesi Utara untuk menjadi Peraturan Daerah Sulawesi Utara. Etanol dari destilasi etanol kasar yang berkadar 94,5%, aroma khas aren sangat berkurang, dibanding dengan etanol kasar berkadar 30,8%. Etanol dari nira aren kadar 94,8% mempunyai karakteristik relatif sama dengan etanol komersial kadar 95%, yakni kadar gula 18,3 Brix; ph 7,07-7,14; Cl 65,9-70,6 ppm, kadar timbal dan metanol negatif sehingga etanol hasil destilasi etanol kasar dari aren penggunaannya sama dengan etanol komersial, yakni sebagai bahan pelarut, desinfektans dan bahan farmasi. KESIMPULAN 1. Proses destilasi ulang etanol kasar menjadi etanol teknis akan meningkatkan kadar gula dan ph, namun menurunkan kadar Cu dan Cl. 2. Kandungan Cu yang tinggi pada etanol komersial dan rendah pada etanol teknis dari aren. Kadar Cu pada etanol komersial belum berdampak negatif bagi kesehatan. 3. Etanol hasil destilasi etanol kasar, yang berkadar 94,8% karakteristiknya seragam dengan etanol komersial kadar 95,0%. Etanol dari aren yang berkadar 94,8% penggunaannya sama dengan etanol komersil kadar 95%, yakni sebagai bahan pelarut desinfektan dan bahan farmasi. DAFTAR PUSTAKA Anderson, A.K Essentials of physiological chemistry. Fourth Edition. John Wiley & Sons, Inch., New York, London. Anonim Produksi bioetanol dari jerami. Pusat Perpustakaan Penyebaran Teknologi Pertanian, Badan Penelitian dan Pengembangan Pertanian; hal 1-4. Chuck-Hernandez, C., E. Perez-Carillo., dan S.O. Serna-Saldiver Production of bioethanol from steam flaked sorghum and maize. Journal of Cereal Science 50: Dart, R.C Medical toxicology third edition. Lippincott williams and Wilkins, USA. Gunam, I.B.W., N.M. Wartini., A.A.M.D. Anggreni, dan P.M. Suparyana Delignifikasi ampas tebu dengan larutan Natrium Hidroksida sebelum proses sakarifikasi secara enzimatis menggunakan enzim selulase kasar dari Aspergillus niger FNU Teknologi Indonesia LIPI. 34: Lay, A., R.T.P. Hutapea, J. Tuyuwale, J.O. Sondakh, A.L. Polakitan Pengembangan komoditas aren di Daerah Minahasa Sulawesi Utara. Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Tanaman Aren. Tondano, Juni Lay, A Rekayasa teknologi alat pengolahan bioetanol dan nira aren. Buletin Palma 37: Lay, A., E. Tenda dan P.M. Pasang, Optimalisasi pengolahan sagu (Metroxylon) menjadi biofuel. Warta Penelitian dan Pengembangan Tanaman Industri 16(2):1-5. Karouw, S., dan A. Lay Nira aren dan teknik pengendalian produk olahan. Buletin Palma 31: Murray, R.K., D.K. Granner., P.A. Mayes dan V.W. Rodwell Harper s Biochemistry (Biokimia Harper). Diterjemahkan oleh A. Hartono., A. P. Bani dan T.M.N. Sikumbang. Edisi 25. Penerbit Buku Kedokteran, Jakarta. Prihandana, R., K. Noerwijati, P.G. Adinurani, D. Setyaningsih, S. Setiadi, R.R. Hendroko Bioetanol Ubikayu: Bahan Bakar Masa Depan. P.T. Agro Media Pustaka, Jakarta. 4

5 Karakterisasi Produk Etanol dari Aren (A. Lay dan G.H. Joseph) Sundari, T., dan E. Ginting Kesesuaian varietas unggul dan klon-klon harapan ubikayu untuk bahan baku bioetanol. Prosiding Seminar Nasional Pengembangan Kacang-Kacangan danumbi-umbian, Surakarta, 7 Agustus p Taherzadeh, M.J., dan K. Karimi Bioethanol: Market and production Processes. In Biofuels refining and performance by Nag, A.R. McGraw Hill. Company., Inc. New York. p