Pembuatan Bioetanol dari Limbah Buah Jeruk (Citrus sp) dengan Hidrolisis Asam dan Fermentasi oleh Saccharomyces cerivisiae.

Transkripsi

1 Pembuatan Bioetanol dari Limbah Buah Jeruk (Citrus sp) dengan Hidrolisis Asam dan Fermentasi oleh Saccharomyces cerivisiae Skripsi Untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Sains Oleh : Citra Andini NIM. M JURUSAN BIOLOGI FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013

2

3 PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi ini adalah hasil penelitian saya sendiri dan tidak terdapat karya yang pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu perguruan tinggi, serta tidak terdapat karya atau pendapat yang pernah ditulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali secara tertulis diacu dalam naskah ini dan disebutkan dalam daftar pustaka. Apabila di kemudian hari dapat ditemukan adanya unsur penjiplakan maka gelar kesarjanaan yang telah diperoleh dapat ditinjau dan/atau dicabut. Surakarta, April 2013 Citra Andini NIM. M

4 PEMBUATAN BIOETANOL DARI LIMBAH BUAH JERUK (Citrus sp) DENGAN HIDROLISIS ASAM DAN FERMENTASI OLEH Saccharomyces cerevisiae. CITRA ANDINI Jurusan Biologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sebelas Maret, Surakarta. ABSTRAK Bioetanol adalah salah satu bentuk energi terbarukan yang menjanjikan. Sumber energi bioetanol dapat berasal dari limbah buah jeruk yang jarang dimanfaatkan.selulosa yang terkandung dalam limbah buah jeruk dapat diubah menjadi etanol melalui proses kimia dan biologi. Untuk mengubah selulosa menjadi glukosa diperlukan proses hidrolisis dengan bantuan asam sulfat (H 2 SO 4 ), sedangkan untuk mengubah gula menjadi bioetanol melalui proses fermentasi secara curah menggunakan khamir Saccharomyces cereviseae. Tujuan penelitian ini untuk mengetahui gula reduksi tertinggi dari hidrolisis asam dengan 4 konsentrasi asam 0, 3, 7, 10%, untuk mengetahui kadar bioetanol tertinggi dan lama waktu inkubasi yang optimum. Ekstrak dibuat dari limbah buah jeruk tanpa kulit kemudian untuk menghasilkan gula reduksi dihidrolisis menggunakan asam H 2 S0 4 1 M dengan 4 konsentrasi yaitu 0, 3, 7, 10%. Gula reduksi dianalisis menggunakan metode Nelson-somogyi. Hasil hidrolisis yang difermentasi mengunakan khamir S. Cerevisiae dengan variasi waktu inkubasi hari ke-0, 2, 4, 6, 8 dan bioetanol dimurnikan dengan metode destilasi. Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa hidrolisis asam menghasilkan gula reduksidengan kadar 3,50 % pada konsentrasi asam optimum 3%. Hasil proses fermentasi menggunakan khamir S. Cerevisiae pada lama waktu inkubasi yang optimum yaitu hari ke-6 kadar bioetanol sebesar 9,75%. Kata kunci :Bioetanol, Limbah buah jeruk, Saccharomyces cerevisiae, fermentasi curah. iv

5 PRODUCTION OF BIOETHANOL FROM CITRUS FRUIT (Citrus sp) WASTE BY ACID HYDROLYSIS AND FERMENTATION USING Saccharomyces cerevisiae CITRA ANDINI Departement of Biology, Faculty of Mathematics and Natural Sciences Sebelas Maret University, Surakarta. ABSTRACT One of the promising biofuel is bioethanol which can be produced from agricultural waste cellulosic biomass such as citrus fruit waste. Bioethanol can be derived from citrus fruit waste that is rarely used. Cellulosecontained in citrus fruit waste can be converted into ethanol through a process of chemical and biological. Sulfuric acid ( H 2 SO 4 ) can be used in hydrolysis of cellulose material in citrus fruit waste to producesugars and batch fermentation by Saccharomyces cereviseae can be used to convert sugars into bioethanol.the purpose of this research were to determine the highest reducing sugar from acid hydrolisis with different acid concentration levels of 0, 3, 7, and 10% and to know the highest levels of bioethanol and optimum incubation time. Extracts made from citrus fruit waste without peel. Citrus fruits were hydrolyse using a variation of 1 M H 2 SO 4 acid concentration of 0, 3, 7, and 10 % to produce reducing sugars. Reducing sugars were analyzed using the Nelson Somogyi method. The optimum reducing sugar is used for fermentation by yeast Saccharomyces cerevisiae using a variation of the long incubation days 0, 2, 4, 6, 8 and bioethanol purified by distillation method. Acid hydrolysis resulted reduction sugar 3,5%, at an optimum concentration of 3% is used for fermentation by yeast S. cerevisiae. The highest level of fermentation time of 6 days produced bioethanol having the content 9,75%. Kata kunci : Bioethanol, Citrus acid waste, Saccharomyces cerevisiae,batch Fermentation. v

6 MOTTO Kerja Keras dan Doa selalu Beriringan dengan Kesuksesan Cukuplah Allah SWT menjadi Penolong kami dan Allah SWT adalah sebaik-baik Pelindung (Q.S. Ali Imran 173) Strive not to be a success, but rather to be of value Albert Einstein. Kepuasan Terletak Pada Usaha Bukan Pada Hasil, Berusaha dengan Keras adalah Kemenangan yang Hakiki Mahatma Ghandi Bukan Kesulitan Yang Membuat Kita Takut Tapi Ketakutanlah Yang Membuat Kita Sulit vi

7 PERSEMBAHAN Dengan mengucap syukur Alhamdulillah, Skripsi inikupersembahkan untuk: Dua malaikat saya didunia Ayah dan ibu Adik saya Tegar Adi Wicaksono Sahabat saya Elvega,Majedha,Aken,Isnaniar, Theressa, Reni, dan Alan. Semua Teman-teman Biologi Almamaterku Universitas Sebelas Maret. vii

8 KATA PENGANTAR Alhamdulillah. Puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan nikmat, karunia, serta segala kemurahan-nya sehingga penulis dapat Jeruk (Citrus sp) dengan Hidrolisis Asam dan Fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Skripsi ini disusun untuk memenuhi sebagian persyaratan guna memperoleh gelar Sarjana Sains di Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret. Dalam penulisan skripsi ini tentunya tak lepas dari bantuan, bimbingan, dan dukungan berbagai pihak, sehingga penulis tidak lupa menyampaikan terima kasih kepada : 1. Prof. Ir. Ari Handono Ramelan, M.Sc. (Hons)., Ph.D. selaku Dekan Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan ijin penelitian untuk keperluan skripsi. 2. Dr. AgungBudiharjo,M.Si.selaku Ketua Jurusan Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sebelas Maret Surakarta yang telah memberikan ijin penelitian untuk keperluan skripsi ini. 3. Dr. Edwi Mahajoeno,M.Si selaku pembimbing I yang telah memberikan bimbingan kepada penulis selama pelaksanaan penelitian dan penyusunan skripsi. 4. Dr. Ratna Setyaningsih,M.Si. selaku pembimbing II yang telah memberikan bimbingan kepada penulis hingga terselesaikannya penyusunan skripsi ini. viii

9 5. Dr. Sunarto,M.Si. dan Dr.Ari Susilowati, M.Si selaku penelaah I dan II yang telah memberikan banyak saran dan masukan kepada penulis. 6. Prof.Drs Suranto M.Sc, Ph.Dselaku pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan selama masa perkuliahan. 7. Staff Laboratorium Biologi Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam serta Staff Sub Laboratorium Biologi UPT Laboratorium Pusat MIPA, Universitas Sebelas Maret yang telah banyak membantu dalam pelaksanaan penelitian. 8. Bapak, Ibu, Adik serta seluruh keluarga penulis yang telah mencurahkan kasih sayang begitu besar, dukungan semangat, dan doa tiada henti. 9. Sahabat-sahabat Biologi 2009 dan berbagai pihak yang banyak memberikan bantuan kepada penulis. Penulis menyadari bahwa skripsi ini kurang sempurna, oleh karena itu saran dan kritik yang membangun senantiasa penulis harapkan untuk perbaikan lebih lanjut. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penulis, pembaca dan untuk perkembangan ilmu pengetahuan khususnya di bidang biologi. Surakarta, 22 April 2013 Penulis ix

10 DAFTAR ISI Halaman HALAMAN JUDUL... i HALAMAN PENGESAHAN... ii HALAMAN PERNYATAAN... iii ABSTRAK... iv ABSTRACT... v HALAMAN MOTTO... vi HALAMAN PERSEMBAHAN... vii KATA PENGANTAR... viii DAFTAR ISI... x DAFTAR TABEL... xii DAFTAR GAMBAR... xiii DAFTAR LAMPIRAN... xiv BAB I. PENDAHULUAN... 1 A. Latar Belakang Masalah... 1 B. Perumusan Masalah... 5 C. Tujuan Penelitian... 5 D. Manfaat Penelitian... 6 BAB II. LANDASAN TEORI... 7 A. Tinjauan Pustaka Buah Jeruk Bioetanol Fermentasi Bioetanol... 9 a)fermentasi etanol secara batch dan kontinyu b)faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi Saccharomyces cerevisisae x

11 5. Pertumbuhan Mikroba Hidrolisis Asam Destilasi B. Kerangka Pemikiran C. Hipotesis BAB III. METODE PENELITIAN A. Waktu dan Tempat Penelitian B. Alat dan Bahan Penelitian C. Prosedur Penelitian D. Analisis Data BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. Proses Hidrolisis dan Kadar Gula Reduksi B. Kurva Pertumbuhan Khamir Saccharomyces cerevisiae C. Proses Fermentasi Bioetanol BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN RIWAYAT HIDUP PENULIS xi

12 DAFTAR TABEL Tabel 1. Kadar Gula Reduksi Pada Perbedaan Konsentrasi Asam Halaman H 2 SO 4 1 M Tabel 2. Kadar bioetanol setelah proses fermentasi dengan Saccharomyces cerevisiae xii

13 Halaman DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Grafik fase pertumbuhan mikroba Gambar 2. Bagan Alur Pemikiran Gambar 3. Perbedaan kadar gula reduksi hasil hidrolisis limbah buah jeruk (Citrus sp) oleh adanya perbedaan konsentrasi H 2 S Gambar 4. Kurva Pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae yang Menunjukkan hubungan antara waktu pertumbuhan Dengan OD (Optical Density) Gambar 5. Hubungan antara waktu fermentasi dan kadar etanol pada proses fermentasi xiii

14 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1. Anava oneway konsentrasi asam H 2 SO 4 1 M terhadap kadar gula reduksi Lampiran 2. Anava oneway lama waktu fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae terhadap kadar bioetanol Lampiram 3. Tabel AOAC Lampiran 4. Gambar uji gula reduksi menggunakan metode Nelson-Somogyi Lampiran 5. Gambar Hasil destilasi dari etanol xiv