PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU FERMENTASI PADA PROSES PEMBUATAN BIOETANOL DARI AIR KELAPA

Transkripsi

1 PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU FERMENTASI PADA PROSES PEMBUATAN BIOETANOL DARI AIR KELAPA Yuli Andari 1, Abdul Haris Mulyadi 2, Endar Puspawiningtiyas 3 Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Muhammadiyah Purwokerto Jl. Raya Dukuh Waluh Purwokerto PO BOX 202, lily_andarie@yahoo.com ABSTRAK Bioetanol merupakan salah satu energi alternatif pengganti minyak bumi.air kelapa dengan kadar glukosa 17% dapat digunakan untuk produksi bioetanol. Alkohol dibuat melalui proses fermentasidengan bantuan Sacharomyces cerevisiae. Penelitian ini bertujuan mengkaji pemanfaatan air kelapa dalam pembuatan alkohol, menggunakan proses fermentasi dengan mempelajari pengaruh konsentrasi ragi dan waktu fermentasi terhadap volume alkohol yang dihasilkan. Variabel konsentrasi ragi yang digunakan 0.1 g/, 0.2 g/l, 0.4 g/l, 0.6 g/l, 0.8 g/l, dan variabel waktu fermentasi yang digunakan 2 hari, 3 hari, 4 hari, 5 hari, dan 6 hari. Pemisahan alkohol dan air dengan cara destilasi sederhana. Hasil penelitian menunjukkan konsentrasi ragi terbaik 0,4 g/l dan waktu fermentasi terbaik 5 hari dengan volumealkohol tertinggi sebesar ± 39 ml pada variabel bebas konsentrasi ragi dan ± 55 ml pada variabel bebas waktu fermentasi.berdasarkan analisa anova dapat disimpulkan bahwa konsentrasi ragi dan waktu fermentasi mempengaruhi hasil volume alkohol yang dihasilkan. Kata kunci:air kelapa,bioetanol, fermentasi, sacharomyces cerevisiae PENDAHULUAN Pada tahun 2014 kementerian energi dan sumber daya mineral menyatakan, Indonesia saat ini defisit minyak bumi barrel per hari. Menurut Kepala Subdirektorat Pengangkutan Minyak dan Gas Bumi Kementerian ESDM, kapasitas kilang Indonesia saat ini 1,15 juta barrel per hari. Adapun produksi minyak Indonesia yang dapat diolah di kilang dalam negeri hanya sekitar bph. Sementara kebutuhan BBM dalam negeri mencapai 1,25 juta bph. Ini berarti terjadi defisit bph (Anonim a, 2014). Karena defisit tersebut dan tingginya harga minyak dunia menyebabkan harga BBM dalam negeri meningkat. Indonesia akhirnya menyesuaikan harga BBM dengan mengurangi subsidi BBM. Hasilnya, sejak 1 Oktober 2005, harga BBM dalam negeri terus mengalami kenaikan (H.M.Faizal dkk, 2012).Melihat kondisi tersebut, pemerintah telah mengeluarkan Peraturan Presiden Republik Indonesia Nomor 5 Tahun 2006 tentang Kebijakan Energi Nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai pengganti BBM (Prihandana, 2007 dalam H.M.Faizal ddk,2012). Kebijakan tersebut telah menetapkan sumber daya yang dapat diperbaharui seperti bahan bakar nabati sebagai alternatif pengganti BBM. Bahan bakar berbasis nabati diharapkan dapat mengurangi terjadinya kelangkaan BBM, sehingga kebutuhan akan bahan bakar dapat terpenuhi.misalnya bioetanol dari air kelapa. Didalam air kelapa kandungan / unsur kimia alami yang sangat baik bagi tubuh, diantaranya :Vitamin C yang memiliki uraian kandungan didalamnya, seperti asam nikotinat, asam folat, asam pantotenat, bitin, serta riboflavin. Air kelapa selain mengandung mineral, juga mengandung gula dengan kisaran antara 1,7-2,6 %, protein 0,07-0,55 % dan kaya akan potasium. (H.M.Faizal dkk, 2012 ). Untuk memperoleh hasil terbaik dari pembuatan etanol air kelapa maka perlu dilakukan penelitian pembuatan bioetanol dari air kelapa dengan variabel jumlah ragi dan waktu fermentasi. METODE PENELITIAN Rancangan Percobaan Pada penelitian ini dilakukan analisis terhadap kondisi-kondisi operasi yang mempengaruhi dalam produksi bioetanol dari air kelapa. Penelitian ini dilakukan terhadap variasi konsentrasi ragi dan 56

2 waktu fermentasi. Penelitian ini digunakan variasi konsentrasi ragi (0.1 g/l, 0.2 g/l, 0.4 g/l, 0.6 g/l, 0.8 g/l) serta waktu fermentasi (2 hari, 3 hari, 4 hari, 5 hari, 6 hari) Variabel Penelitian Variabel yang akan digunakan dalam penelitian ini sebagai berikut: a. Variabel Tetap 1. Volume air kelapa : 1 liter 2. Urea : 0,2 gram 3. Kadar gula : 20% b. Variabel bebas 1. Konsentrasi ragi : 0.1 g/l, 0.2 g/l, 0.4 g/l, 0.6 g/l, 0.8 g/l 2. Waktu fermentasi : 2 hari, 3 hari, 4 hari, 5 hari, 6 hari c. Respon yang diamati 1. Indek bias 2. Densitas 3. Kadar alkohol (%) Jumlah alkohol yang dihasilkan (ml) 2.3. Prosedur Penelitian a. Proses Fermentasi 1. Timbang ragi sesuai dengan percobaan (0.1 g/l, 0.2 g/l, 0.4 g/l, 0.6 g/l, 0.8 g/l) 2. Panaskan air kelapa sebanyak 20 liter hingga mendidih 3. Sesuaikan kadar gula menjadi 20% 4. Campurkan masing-masing 1 liter air kelapa dengan 0,2 gram urea 5. Setelah campuran dingin tambahkan ragi sesuai variabel yang akan diuji 6. Diamkan campuran pada rangkaian alat fermentasi dengan variabel waktu yang akan di uji b. Proses Destilasi 1. Ambil larutan sampel yang siap di destilasi 2. Masukan sampel dalam rangkaian alat destilasi 3. Lakukan destilasi pada suhu 80oC, jika suhu naik maka destilasi dihentikan 4. Tampung cairan destilat pada erlenmeyer c. Proses Analisis 1. Indek bias a. Ambil sampel sebelum dan sesudah titrasi b. Lakukan analisis menggunakan refraktometer, dengan meneteskan sampel ketempat analisis. c. Baca angka sebelah kiri yang muncul pada lensa refraktometer. 2. Densitas a. Ambil sampel setelah titrasi. b. Timbang picnometer kosong, kemudian isi picnometer dengan sampel sampai tidak ada udara didalamnya kemudian tutup. c. Timbang picnometer isi, dan kurangi berat picnometer isi dengan picnometer kosong dan bagi dengan volume picnometer tersebut. 3. Kadar alkohol (%) Penghitungan kadar alkohol dengan memasukan data sampel pada grafik standarisasi baik itu indek bias maupun densitas. Pengolahan Data Data yang diperoleh akan dianalisis secara grafis untuk mengetahui kondisi terbaik pada konsentrasi ragi dan waktu fermentasi sesuai dengan tujuan. Selain itu data hasil penelitian juga diolah dengan menggunakan anova untuk dapat mengetahui pengaruh variabel terhadap hasil dengan nilai error (α) yaitu 0,05. 57

3 HASIL DAN PEMBAHASAN Pengaruh Jumlah Ragi terhadap Volume Alkohol yang Dihasilkan. Dalam menentukan pengaruh jumlah ragi terhadap volume alkohol yang dihasilkan, maka konsentrasi ragi yang digunakan adalah 0.1 g/l, 0.2 g/l, 0.4 g/l, 0.6 g/l dan 0.8 g/l, terbentuk alkohol dengan volume yang berbeda selamaa waktu fermentasi 5 hari. Grafik 3.1. Pengaruh Konsentrasi Ragi terhadap volume Alkohol dengan data densitas Pada Grafik 3.1. Menampilkan hubungkan pengaruh konsentrasi ragi terhadap volume alkohol yang dihasilkan menggunakan data densitas, terlihat bahwa tren grafik naik dan kemudian turun dengan puncak pada konsentrasi ragi 0.4 g/l. Pada konsentrasi 0,1 g/l alkohol yang dihasilkan sangat rendah dikarenakan jumlah ragi terlalu sedikit untuk satu liter air kelapa, terlalu sedikitnya jumlah ragi dapat menghambat kerja ragi dalam pembentukan alkohol, sedangkan konsentrasi 0,2 g/l produksi alkohol naik dikarenakan komposisi air kelapaa dan konsentrasi ragi mulai proporsional tetapi belum maksimal sehingga masih terjadi peningkatann produksi. Hasil alkohol yang maksimal ditunjukan padaa konsentrasi 0.4 g/l, dikarenakan sumber nutrisii 1 liter air kelapa untuk konsentrasi ragi 0,4 g/l sangat proporsional sehingga menunjang aktifitas ragi mengubah glukosa menjadi alkohol. Pada konsentrasi 0,6 g/l dan 0,8 g/l terjadi penurunan produksi karena pada konsentrasi tersebut jumlah nutrisi sangat kurang sehingga banyak ragi yang mati dan mengganggu aktifitas ragi yang lain untuk memproduksi alkohol. Grafik 3.2. Pengaruh Konsentrasi Ragi terhadap Volume Alkohol dengan data indekbias Pada penelitian yang samaa dan perhitungan volume alkohol menggunakan data indekbias juga tidak terlalu berbeda dengan dataa perhitungan densitas, dari grafik 4.2 menampilkan bahwa pada konsentrasi ragi 0.4 g/l adalah puncak pembentukan alkohol maksimal.pada konsentrasi ragi dibawah 0.4 g/l dan diatas 0.4 g/l komposisi air kelapa dan jumlah ragi tidak seimbang sehingga pembentukan alkohol juga tidak maksimal. Dalam faktor-faktodisesuaikan dengan jumlah ragi yang digunakan agar mendapatkan pembentukan alkohol yang maksimal yang mempengaruhi fermentasi, jumlah nutrisi yang ada harus Data statistika anova pengaruh konsentrasi ragi terhadap volume alkohol murni yang dihasilkan, ditampilkan pada tabel 3.1 dan tabel

4 Tabel 3.1. Perhitungan statistika anova konsentrasi ragi terhadap volume alkohol dengan data densitas. Tabel 3.2. Perhitungan statistika anova konsentrasi ragi terhadap volume alkohol dengan data indekbias. Dari dua perhitungan metode yaitu densitas dan indekbias yang ditampilkan pada tabel 3.1 dan 3.2 terdapat nilai p-value yang masing-masing lebih rendah dari nilai error (α). Pada perhitungan densitas terdapat p-value sebesar 0, dan perhitungan indekbias p-value 0, Karena nilai p-value lebih rendah dari error (0,05) maka membuktikan variabel konsentrasi ragi berpengaruh pada hasil alkohol. Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Volume Alkohol yang Dihasilkan. Penelitian pada konsentrasi ragi 0.4 g/l dengan variabel waktu fermentasi 2 hari, 3 hari, 4 hari, 5 hari, dan 6 hari, terbentuk alkohol dengan volume yang berbeda. Grafik Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Volume Alkohol dengan Data Densitas Pada Grafik 3.3. Menampilkan hubungan pengaruh waktu fermentasi terhadap volume alkohol yang dihasilkan menggunakan data densitas, terlihat bahwa tren grafik naik dan kemudian turun dengan puncak pada waktu fermentasi 5 hari, pada hari ke-2 volume alkohol yang dihasilkan sangat rendah dikarenakan dalam siklus kehidupan mikroorganisme pada waktu 1-2 hari adalah fase lag, proses yang terjadi yaitu mikroorganisme beradaptasi dengan lingkungan dan lama waktu beradaptasi mikroorganisme 59

5 satu dengan yang lain berbeda-beda sehingga dalam waktu 2 hari fermentasi tetap berlangsung tetapi hasil alkohol sangat sedikit. Pada hari ke-3 dan ke-4 terjadi kenaikan jumlah alkohol yang dihasilkan tetapi jumlah ini belum maksimal, dikarenakan mikroorganisme masih dalam fase eksponensial atau fase pertumbuhan sehingga mempengaruhi proses pembentukan alkohol. Waktu yang dibutuhkan mikroorganisme untuk tumbuh juga berbeda-beda sehingga berpengaruh terhadap alkohol yang dihasilkan. Hari ke-5 adalah waktu fermentasi maksimal mikroorganisme untuk menghasilkan alkohol, karena mikroorganisme sudah dalam fase stasioner, pada fase ini mikroorganisme mencapai pertumbuhan maksimal dan mempunyai efektifitas yang tinggi untuk menghasilkan alkohol. Masuk hari ke-6 terjadi penurunan produksi alkohol dikarenakan pada hari ke-6 adalah fase kematian. Selain faktor fase kematian, mikroorganisme mati karena pada dasarnya alkohol juga bersifat antiseptik sehingga pada hari ke-6 dengan jumlah alkohol yang maksimal dapat membunuh mikroorganise dan mempengaruhi jumlah alkohol yang dihasilkan pada hari ke-5, sehingga pada hari ke-6 terjadi penurunan jumlah alkohol. Grafik 3.4. Pengaruh Waktu Fermentasi terhadap Volume Alkohol dengan Data Densitas Pada penelitian yang sama dan perhitungan kadar alkohol menggunakan data indekbias juga tidak terlalu berbeda dengan data perhitungan densitas, dari grafik 3.4. menampilkan bahwa pada waktu fermentasi 5 hari adalah puncak pembentukan alkohol maksimal karena dalam hari ke-5 mikroorganisme dalam fase stasioner sehingga efektifitas pembentukan alkohol sangat maksimal. Pada hari ke-6 terdapat penurunan ini dikarenakan mokroorganisme masuk fase kematian, hari ke-2 adalah fase lag atau adaptasi dan hari ke-3 sampai ke-4 adalah fase ekponensial atau pertumbuhan, maka alkohol yang dihasilkan belum maksimal. Data statistika anova pengaruh konsentrasi ragi terhadap volume alkohol murni yang dihasilkan, ditampilkan pada tabel 3.3 dan tabel 3.4 Tabel Perhitungan statistika anova lama fermentasi terhadap volume alkohol dalam data densitas. 60

6 Tabel 4.4. Perhitungan statistika anova lama fermentasi terhadap volume alkohol dalam data indek bias. Perhitungan dua metode diatas yaitu densitas dan indekbias yang ditampilkan pada tabel 4.3 dan 4.4 terdapat nilai p-value yang masing-masing lebih rendah dari nilai error (α). Pada perhitungan densitas terdapat p-value sebesar 0, dan perhitungan indekbias p-value 0, Karena nilai p-value lebih rendah dari error (0,05) maka membuktikan variabel waktu fermentasi berpengaruh pada hasil alkohol. KESIMPULAN 1. Pengaruh jumlah ragi terhadap volume alkohol yang dihasilkan ditunjukan pada grafik, terdapat peningkatan tren dengan hasil alkohol tertinggi pada konsentrasi ragi 0.4 g/l, dengan volume alkohol murni ± 39 ml. Dengan perhitungan anova menghasilkan data p-value lebih rendah dari error, maka variabel konsentrasi ragi berpengaruh terhadap produksi alkohol. 2. Pengaruh waktu fermentasi terhadap volume alkohol yang dihasilkan ditunjukan pada grafik, terdapat peningkatan tren dengan hasil alkohol tertinggi pada waktu fermentasi hari ke-5, dengan volume alkohol murni ± 55 ml. Dengan perhitungan anova menghasilkan data p-value lebih rendah dari error, maka variabel waktu fermentasi berpengaruh terhadap produksi alkohol DAFTAR PUSTAKA Anonima Indonesia Defisit Minyak Bumi Barrel Per Hari. (http;// Diakses pada 24 maret H.M.Faizaldkk Pengaruh Massa Ragi& Lama Fermentasi Terhadap Pembentukan Etanol dari Ampas Kelapa. Teknik kimia Universitas Sriwijaya 61