LOGO. Oleh : Nurlaili Humaidah ( ) Pembimbing : Prof.Dr.Ir. Tri Widjaja M.Eng Dr.Ir. Tontowi Ismail, MS.

Transkripsi

1 LOGO PENGARUH DILUTION RATE TERHADAP PRODUKTIVITAS ETANOL SECARA FERMENTASI KONTINYU MENGGUNAKAN TEKNIK IMMOBILISASI SEL K-KARAGINAN DALAM BIOREKTOR PACKED BED Oleh : Nurlaili Humaidah ( ) Pembimbing : Prof.Dr.Ir. Tri Widjaja M.Eng Dr.Ir. Tontowi Ismail, MS. LABORATORIUM TEKNOLOGI BIOKIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA 2010

2 Latar Belakang Pencarian&pengembangan sumber bahan bakar alternatif Fermentasi bioetanol Molases dan zymomonas mobilis A3 Indonesia kaya akan hasil laut yaitu alga Merah sebagai bahan dasar Karaginan 5 Solusi??Teknik Immobilisasi K-Karaginan dlm reaktor :packed bed, dan proses batch

3 Rumusan Masalah Jenis bakteri Supporting matriks Konsentrasi Gula awal Optimasi Produksi etanol Dilution rate Company Logo

4 Tujuan Penelitian 1 Mempelajari pengaruh dilution rate terhadap konsentrasi, yield dan produktivitas etanol secara fermentasi kontinyu dalam immobilisasi sel K-Karaginan menggunakan bakteri Zymomonas mobilis A3 2 Membandingkan konsentrasi, yield dan produktivitas etanol pada proses fermentasi kontinyu dengan proses secara batch.

5 Cazeta ML,dkk Pohon Penelitian Cazeta ML,dkk (2007) Molases, S.cer eviceae, Ca- Alginat Yekta & Zorlu (2000) Molases, Efek Z.mobilis temperatur&kons. termutasi molases Molases, Z.mobilis termutasi Hakim & Eko (2009) Surya Rosa P (2008) Molases, Z.mobilis, K-karaginan Reaktor packed bed bed Darmawan (2009) Laila dan Ita (2009) Molases, Molases, Z.mobilis Z.mobilis termutasi, K-karaginan Reaktor Reaktor packed packed bed bed Molases, Z. Mobilis, Ca-Alginat Nurlaili (2010) M Z.Mobilis A3, Karaginan Reaktor packed, batch

6 Metodologi Penelitian 1. Tahap Persiapan Pre treatment molases Pengembangan Kultur Pembuatan starter Pembuatan media nutrisi Pembuatan Immobilisasi sel K- Karaginan 2. Proses Fermentasi 3. Analisa hasil Fermentasi Company Logo

7 Hasil dan pembahasan Gambar 1 Kurva Standart Glukosa Company Logo

8 Kurva kalibrasi etanol KURVA KALIBRASI C2-OH y = 1.051x R² = AREA RATIO BERAT RATIO

9 Pengaruh Konsentrasi etanol dengan dilution rate Konsentrasi etanol (g/l) Gula total yang terkonsumsi ( % ) ,8 1,6 2,4 3,2 Dilution rate ( jam -1 ) Konsentrasi etanol pada (I)=93,13 (g/l) Gula terkonsumsi pada (I)= 96,13 (g/l) Konsentrasi etanol pada (II)=136,22(g/L) Gula terkonsumsi pada (II) = 136,22 (g/l) Konsentrasi etanol pada (III)=165,41 (g/l) Gula terkonsumsi pada (III)= 165,41 (g/l) Gambar 2. Konsentrasi etanol dan gula terkonsumsi sebagai fungsi dari dilution rate

10 Yield (%) Gula total yang terkonsumsi (%) Pengaruh Yield etanol dengan dilution rate ,8 1,6 2,4 3,2 20 dilution rate (per jam) Yield pada (I) = 96,13 (g/l) Yield pada (III) = 165,41 (g/l) Yield pada (II) = 136,22 (g/l) Gula terkonsumsi pada (I) = 96,13 (g/l ) Gula terkonsumsi pada(ii) = 136,22 (g/l) Gula terkonsumsi pada (III) = 165,41 (g/l) Gambar 3. Yield dan gula terkonsumsi sebagai fungsi dari dilution rate

11 Produktivitas ( g/l) Gula total yang terkonsumsi ( % ) Pengaruh Produktivitas dengan dilution rate ,8 1,6 2,4 3,2 Dilution rate (jam -1 ) Produktivitas pada (I)=96,13( g/l) Gula terkonsumsi pada (I)= 96,13 (g/l) Produktivitas pada (III)=165,41( g/l) Gula terkonsumsi pada (II)= 136,22(g/L) Produktivitas pada (II)=136,22(g/L) Gula terkonsumsi pada (III)= 165,41 (g/l) Gambar 4. Produktivitas dan gula terkonsumsi sebagai fungsi dari dilution rate

12 Perbandingan hasil fermentasi kontinyu dengan fermentasi batch Konsentrasi Etanol (g/l) Kontinyu D=0,8/jam kontinyu D=1,6/jam kontinyu D=2,4/jam Kontinyu D=3,2/jam Batch Konsentrasi Gula (g/l) Gambar 5. Konsentrasi etanol dengan batch dan kontinyu pada konsentrasi gula ( I ) 96,13 g/l, ( II ) 136,22 g/l, ( III ) 165 g/l

13 Perbandingan hasil fermentasi kontinyu dengan fermentasi batch 60 Yield (%) Konsentrasi Gula (g/l) Kontinyu D=0,8/jam kontinyu D=1,6/jam kontiniu D=2,4/jam Kontinyu D=3,2/jam Gambar 6. Yield dengan batch dan kontinyu pada konsentrasi gula ( I ) 96,13 g/l, ( II ) 136,22 g/l, ( III ) 165 g/l

14 Perbandingan hasil fermentasi kontinyu dengan fermentasi batch Produktivitas (g/l.jam) , , , , kontinyu D=0,8/jam kontinyu D=1,6/jam Kontinyu D=2,4/jam kontinyu D=3,2/jam batch Konsentrasi Gula (g/l) Gambar 7. Produktivitas dengan batch dan kontinyu pada konsentrasi gula ( I ) 96,13 g/l, ( II ) 136,22 g/l, ( III ) 165 g/l

15 Kesimpulan 1. Konsentrasi gula dan dilution rate berpengaruh terhadap kadar, yield dan produktivitas etanol yang dihasilkan 2. Hasil optimum proses fermentasi kontinyu yaitu: Konsentrasi etanol = 73,88 g/l dicapai pada konsentrasi gula awal 165 g/l dengan dilution rate 1,6 jam -1. Yield etanol = 46,82 % dicapai pada konsentrasi gula awal 165 g/l dengan dilution rate 1,6 jam -1. Produktivitas etanol = 157 g/l.jam dicapai pada konsentrasi gula awal 165 g/l dengan dilution rate 3,2 jam Konsentrasi etanol pada fermentasi dengan sistem batch lebih tinggi dari pada sitem kontinyu yaitu : Konsentrasi etanol = 77,62 g/l dicapai pada konsentrasi gula awal 165 g/l. Yield etanol = 48,37 % dicapai pada konsentrasi gula awal 165 g/l.

16 LOGO

17 Penelitian Terdahulu Perbandingan Yekta & Zorlu (2000) Surya Rosa Putra (2008) Darmawan (2009) Judul Production of Etanol from Beet Molasses by Ca-Alginate Immobilized Yeast Cells in a Packed- Bed Bioreaktor Produksi Etanol Menggunakan mutan Zymomonas Mobilis yang dimutasi dengan Hydroxylamin Produksi Etanol Dari Molases Dalam Bioreaktor Packed Bed menggunakan Bakteri Zymomonas mobilis dengan Teknik Immobilisasi sel Ca- Alginat Bahan Baku Beet Molasses Molases Molases Mikro organisme Saccharomyces cerevisiae Zymomonas Mobilis A3 Zymomonas mobilis Hasil (produktivitas etanol) Ca-Alginat : Max 10,16 g/l/h pada 10,90% total gula dan dilution rate 0,22 /h 1,30 ± 0,043 (g/l/jam) Kontinyu: konsent. glukosa substrat 305 g/l & Ca-Alginat 2% (73,76 g/l/h & 88,51 g/l/h)

18 Penelitian Terdahulu (Con t) Perbandingan Eko dan Hakim (2009) Cazetta (2007) Laila dan Ita (2009) Judul Produksi Etanol Dari Molases Dalam Bioreaktor Packed Bed menggunakan Bakteri Zymomonas mobilis dengan Teknik Immobilisasi sel K- Karaginan mempelajari efek temperatur dan konsentrasi tetes dalam memproduksi etanol. Produktivitas Etanol dari Molases Menggunakan Bakteri Zymomonas mobilis A3 dengan Teknik Immobilisasi Sel K- Karaginan Bahan Baku Molases Molases Molases Bakteri Zymomonas mobilis Zymomonas mobilis A3 Zymomonas mobilis A3 Hasil (produktivitas etanol) Kontinyu: konsent. glukosa substrat 218 g/l & K-Karaginan 2% (72,22 g/l/h ) konsent. glukosa substrat 200 g/l & pada temeperatur 30 0 C (55.8 g/l/h ) Kontinyu: konsent. glukosa substrat 149,35 g/l & K- Karaginan 2% (8,505 g/l/h )

19 Pretreatment Molases Pasteurisasi Pengaturan ph Setelah dingin Sterilisasi 80 o C 20 menit H 2 SO 4 PH o C 15 menit

20 Pengembangan Kultur PELARUTAN 8 g PDA dalam 100 ml aquadest PENEMPATAN STERILISASI 121 o C 15 menit 6 ml/tabung reaksi PENYIMPANAN 4 o C INKUBASI PENGGORESAN 24 jam 30 o C Biakan Murni

21 Pembuatan Starter Mencampur 1liter pretreatment molases dengan (NH 4 ) 2 SO 4 5 gram, KH 2 PO 4 1,5 gram, MgSO 4.7H 2 O 0,5 gram

22 Pembuatan Media Nutrisi Mencampur 100 ml molasses dengan glukosa 3 gr, (NH 4 ) 2 SO 4 5 gr, KH 2 PO 4 1,5 gr, MgSO 4.7H 2 O 0,05 gr dan yeast extract 5 gr Menambahkan 6 ose biakan Memasukkan ke dalam inkubator shaker selama 24 jam

23 Immobilisasi Sel Karaginan K-Karaginan& aquadest Kemudian dicuci dengan larutan KCl untuk menghilangkan kelebihan ion ion Cl - Larutan K- karaginan Media nutrisi + sel Dibiarkan selama menit. Gel karaginan+ sel Gel yang sudah terbentuk dicetak ke dalam larutan CaCl 2 2 % dengan nozzle dengan ukuran 2 mm Sel immobilisasi dimasukkan dalam Production medium Production Medium diinkubasi dalam shaker Inkubator pada suhu 30 o C selama 24 jam

24 Tabel 4.1 Data penelitian fermentasi secara kontinyu dan batch Keterangan Fermentasi Kontinyu Fermentasi Batch Bioreaktor Volume reaktor Packed bed (d = 3,8 cm dan t = 45 cm) 510 ml Reaktor batch stirrer 1800 ml Bead /carrier K-Karaginan K- Karaginan Berat bead 250 g 250 g Residence time Dilution rate 0,8, 0,6, 0,4, dan 0,2 jam 0,8jam -1, 1,6 jam -1, 2,4 jam -1 dan 3,2jam jam -

25 Reaktor kontinyu Keterangan 1 Molases 2 Pompa peristaltik Bioreaktor Packed 3 bed 4 Immobil sel Hasil fermentasi 5 (Broth) Pembuangan CO 2 7 Statif 8 Termometer

26 Analisa Hasil Fermentasi Mengambil hasil fermentasi (brooth) sebagai sampel setiap 6 jam selama 120 jam Menganalisa sampel untuk analisa DNS (asam 3,5 dinitrosalisilat) menggunakan spektrophotometer Menganalisa sampel dengan GC (Gas Cromatogafi)