LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN BIOETANOL DARI UBI JALAR PUTIH (Ipomoea Batatas Linneaus)

Transkripsi

1 1 LAPORAN TUGAS AKHIR PEMBUATAN BIOETANOL DARI UBI JALAR PUTIH (Ipomoea Batatas Linneaus) Disusun Oleh : NUR ROHMADI NURIA AMALIA S I I PROGRAM STUDI DIPLOMA III TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2010

2 perpustakaan.uns.ac.id 2

3 perpustakaan.uns.ac.id 3

4 4 KATA PENGANTAR Segala puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan anugerah-nya sehingga penyusun dapat menyelesaikan laporan tugas akhir. Laporan ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan Program Studi Universitas Sebelas Maret. ini disusun berdasarkan studi pustaka dan hasil percobaan di Laboratorium Teknik Kimia Surakarta. Dalam menyusun laporan ini, penulis banyak mendapatkan bantuan dari berbagai pihak sehingga laporan ini dapat terselesaikan. Oleh karena itu penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Dwi Ardiana S.T., M.T selaku Ketua Program Studi DIII Teknik Kimia Fakultas Teknik Surakarta 2. Ibu Ari Diana Susanti S.T., M.T selaku Dosen Pembimbing Laporan Tugas Akhir 3. Teman-teman DIII Teknik Kimia 2006 dan 2007 yang telah membantu dalam penyelesaian laporan ini Penulis menyadari adanya keterbatasan dalam penyusunan laporan ini. Besar harapan penulis akan adanya saran dan kritik yang membangun guna kesempurnaan laporan ini. Penulis berharap agar laporan ini dapat bermanfaat bagi yang memerlukan. Surakarta, Juli 2010 Penyusun

5 5 DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Lembar Konsultasi.... iv Kata Pengantar... vii Daftar Isi... viii Daftar Gambar... ix Daftar Tabel... x Intisari... xi BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Perumusan Masalah... 2 C. Tujuan... 2 D. Manfaat... 2 BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka B. Kerangka Pemikiran C. Pelaksanaan Pembuatan BAB III METODE PEMBUATAN A. Alat dan Bahan yang digunakan B. Lokasi C. Cara Kerja BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN BAB V KESIMPULAN DAN SARAN A. Kesimpulan B. Saran Daftar Pustaka Lampiran

6 6 DAFTAR GAMBAR Gambar II.1 Kerangka Pemikiran Gambar II. 2 Pelaksanaan Pembuatan Gambar III.1 Rangkaian Alat Hidrolisa Gambar III.2 Rangkaian Alat Fermentasi Gambar III.3 Rangkaian Alat Distilasi... 15

7 7 DAFTAR TABEL Tabel II.1 Konversi Bahan Baku Tanaman Ubi... 3 Tabel II.2 Komposisi dari jenis-jenis ubi jalar... 3 Tabel II.3 Harga Ubi Jalar... 4 Tabel IV.1 Hasil Percobaan pada Variasi Kondisi Bahan Tabel IV.2 Hasil Percobaan pada Variasi Waktu Fermentasi Tabel IV.3 Hasil Percobaan pada Variasi Berat Yeast Tabel IV.4 Hasil Percobaan pada Variasi Kondisi distilasi... 22

8 8 ABSTRACT Nur Rohmadi, Nuria Amalia Safitri, 2010, The Making of Bioethanol out of Sweet Potato White. Diploma III Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University of Surakarta. White sweet potato is a crop that has a relatively high glucose content, ranging between 15 20% after hydrolyzed. The content of glucose is allowed to be used as raw material for the manufacture of bioethanol through fermentation process. In preliminary experiments obtained in the glucose content of white sweet potato ranged from 18 21,55%. This bioethanol production process through several stages of refining process of white sweet potato. The process of hydrolysis using 0,1 N hydrochloric acid catalyst, and then analyze the results of hydrolysis of glucose levels. The process of anaerobic fermentation at ph 4-5 by using a yeast (Saccharomyces Cerevisiae) as a microorganism that would describe the glucose into ethanol. For optimal growth and proliferation of yeast, then add urea weighing 4 grams as a nutrient into the media. To separate the ethanol are formed, the distillation process is carried out at C for about 3 hours until the distillate no longer dripping. In making this done variations of material conditions, variations in the length of time the weight ratio of fermentation and yeast used. The result of the manufacture, weighing 71 grams of white sweet potato starch to produce ethanol with a concentration 18,53% (by weight), yield 12,61%, 24,64% conversion of glucose and ethanol weight of grams. Can be formulated that the optimum conditions for the manufacture of bioethanol from sweet potato and white are as follows: heavy white sweet potato starch: distilled water at = 1:10, the ratio of weight yeast: white sweet potato starch = 1:9 and the weight of urea: white sweet potato starch = 1:18, time 3 days fermentation and distillation distillate at a temperature of C.

9 9 INTISARI Nur Rohmadi, Nuria Amalia Safitri, 2010, Pembuatan Bioetanol dari Ubi Jalar Putih. Program Studi DIII Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Ubi jalar putih merupakan tanaman pangan yang memiliki kandungan glukosa yang cukup tinggi, berkisar antara 15 20% setelah dihidrolisa. Kandungan glukosa tersebut memungkinkan untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol melalui proses fermentasi. Dalam percobaan pendahuluan diperoleh kandungan glukosa dalam Ubi jalar putih berkisar antara 18 21,55%. Proses pembuatan bioetanol ini melalui beberapa tahap yaitu proses penghalusan ubi jalar putih. Proses hidrolisa menggunakan katalisator asam klorida 0,1 N, kemudian menganalisa kadar glukosa hasil hidrolisa. Proses fermentasi secara anaerob pada ph 4-5 dengan menggunakan yeast (Saccharomyces cerevisiae) sebagai mikroorganisme yang akan menguraikan glukosa menjadi etanol. 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 C selama kurang lebih 3 jam hingga destilat tidak menetes lagi. Dalam pembuatan ini dilakukan variasi kondisi bahan, variasi lamanya waktu fermentasi dan perbandingan berat yeast yang digunakan. Dari hasil pembuatan, seberat 71 gram pati ubi jalar putih menghasilkan etanol dengan kadar 18,53 % (berat), yield 12,61 %, konversi glukosa sebesar 24,64% dan berat etanol sebesar 37,57 gram. Dapat dirumuskan bahwa kondisi optimum untuk pembuatan bioetanol dari ubi jalar putih adalah sebagai berikut : berat pati ubi jalar putih : aquadest sebesar = 1:10, perbandingan jumlah berat yeast : pati ubi jalar putih = 1:9 dan berat urea: pati ubi jalar putih = 1:18, waktu fermentasi 3 hari dan distilasi pada suhu distilat C.

10 10 BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Diperkirakan, dengan teknologi yang ada sekarang, cadangan minyak dunia tidak akan bertahan lebih lama dari 50 tahun. Jika ditelaah lebih jauh, ketergantungan terhadap bahan bakar fosil setidaknya memiliki tiga ancaman serius, yakni: 1). Menipisnya cadangan minyak bumi yang diketahui (bila tanpa temuan sumur minyak baru), 2). Kenaikan/ketidakstabilan harga akibat laju permintaan yang lebih besar dari produksi minyak, dan 3). Polusi gas rumah kaca (CO 2 ) akibat pembakaran bahan bakar fosil. Zat tambahan yang sering dicampurkan ke dalam bensin adalah MTBE (Metil Tersiet Butil Eter). MTBE ini selain dapat meningkatkan bilangan oktan, juga dapat menambahkan oksigen pada campuran gas dan mesin, sehingga akan mengurangi pembakaran tidak sempurna bensin yang menghasilkan CO. Namun belakangan diketahui MTBE ini juga berbahaya bagi lingkungan karena mempunyai sifat karsinogenik dan mudah bercampur dengan air, sehingga jika terjadi kebocoran pada tempat-tempat penampungan bensin (SPBU) dan MTBE ini masuk ke air tanah bisa mencemari sumur dan sumber-sumber air minum lainnya.( Hal ini juga didasarkan pada Protocol Kyoto, yang mana penggunaan MTBE berperan dalam memproduksi gas rumah kaca (CO 2 ) yang dapat menyebabkan pemanasan global sehingga harus dihapusksan. Jadi, dari berbagai macam masalah yang terjadi dalam penggunaan bahan bakar fosil terutama BBM, sudah saatnya sumber energi baru yang terbarukan sekaligus ramah lingkungan dikembangkan. Bioetanol (Biofuel) yang diperoleh dari bahan-bahan nabati merupakan alternatif penyedia energi dunia.

11 11 Ubi jalar (Ipomoea Batatas) merupakan salah satu jenis tanaman pangan yang banyak mengandung karbohidarat dan glukosa, ubi jalar dapat ditemukan hampir merata di Indonesia. Berdasarkan penelitian Marsono dkk (2002), ubi jalar putih mengandung karbohidrat sebesar 28,79% dan kandungan glukosanya berkisar antara 15-20%.( Kegunaan ubi jalar putih cukup banyak. Selain untuk dikonsumsi secara langsung, dapat juga diolah menjadi kue dan dibuat tepung ubi. Namun ubi jalar putih kurang digemari oleh masyarakat karena tekstur ubi yang lembek dan tidak mempur setelah direbus sehingga harga di pasaran relatif lebih rendah daripada jenis ubi jalar yang lainnya. Ubi jalar putih dicoba untuk dijadikan bahan alternatif bioetanol untuk menambah nilai ekonomis, yang diolah dengan cara hidrolisis dan fermentasi dengan menambahkan yeast. B. Perumusan Masalah Berdasarkan latar belakang diatas, perumusan masalah yang dibahas dalam hal ini adalah: 1. Bagaimana cara pemanfaatan ubi jalar putih(nilai ekonomis rendah) untuk menghasilkan bioetanol melalui proses hidrolisa dengan katalis asam dilanjutkan fermentasi larutan dengan menggunakan yeast/ragi? 2. Berapa kadar, yield, dan konversi bioetanol yang dihasilkan pada fermentasi ubi jalar putih dengan menggunakan yeast/ragi? C. Tujuan Membuat bioetanol dari ubi jalar putih melalui proses hidrolisa kemudian fermentasi. D. Manfaat 1. Bagi mahasiswa, bisa melakukan proses membuat bioetanol dari ubi jalar putih melalui proses hidrolisa kemudian fermentasi. 2. Bagi masyarakat, bisa mengetahui bahwa ubi jalar putih dapat digunakan untuk membuat bioetanol. 3. Bagi Institusi, menambah data tentang pembuatan bioetanol dari ubi jalar putih.

12 12 BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka 1. Ubi jalar putih Ubi jalar putih(ipomoea Batatas L) yang juga dikenal sebagai ketela rambat, adalah pohon tahunan tropika dan subtropika. Umbinya dikenal luas sebagai makanan pokok penghasil karbohidrat dan daunnya sebagai sayuran. Ubi jalar putih merupakan tanaman pangan yang biasa ditanam rakyat hampir di seluruh wilayah Indonesia, sehingga dipertimbangkan sebagai sumber bahan baku pembuatan bioetanol atau gasohol. Konversi bahan baku tanaman yang mengandung pati atau karbohidrat menjadi bioetanol ditunjukkan pada Tabel dibawah ini : Tabel II. 1. Konversi Bahan Baku Tanaman Ubi Bahan Baku Kandungan Gula Jenis Konsumsi (kg) (kg) Jumlah hasil konversi Bioetanol (Liter) Perbandingan bahan baku dan Bioetanol Ubi kayu ,6 6,5 : 1 Ubi jalar : 1 Di bawah ini merupakan tabel komposisi beberapa jenis ubi jalar menurut penelitian Marsono, dkk. pada tahun 2002 : Tabel II. 2. Komposisi dari jenis-jenis ubi jalar. Jenis Ubi jalar putih Ubi jalar kuning Ubi jalar ungu Kalori 123 kkal 136 kkal 123 kkal Karbohidrat % % % Gula reduksi 0.32 % 0.11 % 0.30 % Lemak 0.95 % 0.88 % 0.94 % Protein 0.87 % 0.99 % 0.77 % Air % % %

13 13 Jenis Ubi jalar putih Ubi jalar kuning Ubi jalar ungu Abu 0.93 % 0.99 % 0.84 % serat 2.9 % 2.79 % 3 % ( Harga ubi jalar putih (Nopember 2009) di pasar (Kuningan,Jawa Barat) mencapai Rp1.200/kg, sedangkan di Majalengka yang bervarietas Bogor berkisar Rp.900,/kg dan yang bervarietas ACE berkisar Rp.1.000,/kg. ( Setelah melakukan kunjungan ke pasar untuk wilayah Surakarta dan sekitarnya, diperoleh harga ubi jalar sebagai berikut : Tabel II. 3. Harga Ubi Jalar Jenis Ubi jalar Pasar Sunggingan, Boyolali Pasar Nusukan, Solo Ungu Rp. 3000/kg Rp. 3000/kg Kuning Rp. 2250/kg Rp. 2500/kg Putih Rp. 2000/kg Rp. 2250/kg Kebanyakan masyarakat kurang suka mengkonsumsi ubi jalar. Sejalan dengan adanya kemajuan teknologi dan pemikiran masyarakat, ubi jalar diolah menjadi berbagai macam kue. Selain itu juga dibuat menjadi tepung ubi agar nilai ekonomisnya bertambah. Dari ketiga jenis ubi jalar tersebut terbukti bahwa harga ubi jalar yang paling murah adalah ubi jalar putih dengan kandungan karbohidrat dan gula reduksinya yang paling tinggi, sehingga berpotensi untuk menghasilkan bioetanol yang banyak. 2. Etanol Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai derivat senyawa hidrokarbon yang mempunyai gugus hidroksil dengan rumus C 2 H 5 OH. a. Sifat-sifat fisis etanol Berat molekul : 46,07 gram / mol

14 14 Warna : Tidak Berwarna Bentuk : Cair Titik didih normal : 78,4 C Titik beku : -112, C Spesific Grafity : 0,7893 Kelarutan dalam 100 bagian Air : Tak terhingga Reagen lain : Tak terhingga (Perry, 1984) b. Sifat-sifat kimia etanol Diperoleh dari fermentasi gula oleh ragi misalnya Sacharomyces cereviceae C 6 H 12 O 6 Sacharomyces cerevisiae 2CH 3 CH 2 OH + 2CO ,2 kcal (Dwidjoseputro, 1989) Pembakaran etanol menghasilkan CO 2 dan H 2 O Pembakaran Etanol CH 3 CH 2 OH + 3O 2 2CO 2 + 3H 2 O kcal (Dwidjoseputro, 1989) Etanol yang berasal dari fermentasi ragi, dengan adanya oksigen akan mengalami fermentasi lebih lanjut oleh bakteri misalnya Acetobacter aceti menghasilkan Asam Asetat Acetobacter aceti C 2 H 5 OH + O 2 CH 3 COOH + H 2 O (Winarno, 1980) Kegunaan etanol antara lain sebagai berikut : 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

15 15 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. ( g. Bioetanol bersifat multi-guna karena dicampur dengan bensin pada komposisi berapapun memberikan dampak yang positif. Pencampuran bioetanol dengan kadar 99% (fuelgrade) sebanyak 10% dan bensin (90%), sering disebut Gasohol E-10. Gasohol singkatan dari gasoline (bensin) plus alkohol (bioetanol). Etanol absolut memiliki angka oktan (ON) 117, sedangkan Premium hanya Gasohol E-10 secara proporsional memiliki ON 92 atau setara Pertamax. Campuran antara bioetanol dan bensin dengan porsi bioetanol sampai dengan 25% yang dapat langsung digunakan pada mesin mobil, bensin tanpa perlu memodifikasi mesin Pada komposisi ini bioetanol dikenal sebagai octan enhancer (aditif) yang paling ramah lingkungan dan di negara- negara maju telah menggeser penggunaan Tetra Ethyl Lead (TEL) maupun Methyl Tertiary Buthyl Ether (MTBE). ( 3. Hidrolisis Hidrolisis adalah suatu proses antara reaktan dengan air agar suatu senyawa pecah terurai. Reaksi Hidrolisis: (C 6 H 10 O 5 )n + n H 2 O n C 6 H 12 O 6 Pati Air Glukosa Reaksi antara air dan pati berlangsung sangat lambat sehingga diperlukan bantuan katalisator untuk memperbesar kereaktifan air. Katalisator bisa berupa asam maupun enzim. Katalisator asam yang biasa digunakan adalah asam klorida, asam nitrat dan asam sulfat. Dalam industri umumnya digunakan enzim sebagai katalisator. Salah satu proses hidrolisis yaitu hidrolisis dengan katalis asam, dimana katalisatornya menggunakan asam. Asam berfungsi sebagai

16 16 katalisator dengan mengaktifkan air dari kadar asam yang encer. Umumnya kecepatan reaksi sebanding dengan ion H + tetapi pada konsentrasi yang tinggi hubungannya tidak terlihat lagi. Di dalam industri asam yang dipakai adalah H 2 SO 4 dan HCl. HCl lebih menguntungkan karena lebih reaktif dibandingkan H 2 SO 4.(Groggins,1992) 4. Fermentasi Fermentasi dapat terjadi karena adanya aktivitas mikroba penyebab fermentasi pada substrat organik yang sesuai. Terjadinya fermentasi ini dapat menyebabkan perubahan sifat bahan pangan, sebagai akibat dari pemecahan kandungan-kandungan bahan tersebut. Sebagai contoh misalnya buah atau sari buah dapat menghasilkan rasa dan bau alkohol, ketela pohon dan ketan dapat berbau alkohol atau asam, susu menjadi asam dan lain-lainnya.(winarno, 1980) Fermentasi glukosa oleh yeast, misalnya Sacharomyces cereviceae dapat menghasilkan etil alkohol (etanol) dan CO 2 melalui reaksi sebagai berikut: C 6 H 12 O 6 Sacharomyces cereviceae 2 C 2 H 5 OH + 2 CO 2 Glukosa Etanol Reaksi ini merupakan dasar dari pembuatan tape, brem, anggur minuman dan lain-lain. (Fessenden and Fessenden, 1982) Ragi roti (Saccharomyces cerevisiae) dan ragi anggur (Saccharomyces ellipsoideus) akan tumbuh baik pada keadaan aerob, tetapi keduanya akan melakukan fermentasi terhadap gula jauh lebih cepat pada keadaan anaerob. (Winarno, 1980) Berikut ini merupakan faktor-faktor yang mempengaruhi kehidupan ragi roti (Saccharomyces cerevisiae). (Harahap, 2003) a. Nutrisi (zat gizi) Dalam kegiatannya ragi memerlukan penambahan nutrisi untuk pertumbuhan dan perkembanbiakan, misalnya : Unsur C : Ada pada karbohidrat

17 17 Unsur N : Dengan penambahan pupuk yang mengandung nitrogen, ZA, Urea, Anomia, Pepton. Unsur P : Penambahan pupuk fospat dari NPK, TSP. b. Keasaman (ph) Untuk fermentasi alkoholis, ragi memerlukan media suasana asam, yaitu antara ph 4,8 5,0. Pengaturan ph dilakukan penambahan asam sulfat jika substratnya alkalis atau natrium bikarbonat jika substratnya asam. c. Temperatur Temperatur optimum untuk dan pengembangbiakan adalah C pada waktu fermentasi, terjadi kenaikan panas, karena ekstrem. Untuk mencegah agar suhu fermentasi tidak naik, perlu pendinginan supaya suhu dipertahankan tetap C. d. Udara Fermentasi alkohol berlansung secara anaerobic (tanpa udara). Namun demikian, udara diperlukan pada proses pembibitan sebelum fermentasi, untuk pengembangbiakan ragi sel. 5. Distilasi Distilasi adalah suatu metode operasi yang digunakan pada proses pemisahan suatu komponen dari campurannya dengan menggunakan panas sebagai tenaga pemisah berdasarkan titik didih masing-masing komponen. Misalnya pemisahan air (100 o C) dan alkohol (78.4 o C). (Brown, 1987) Pada proses distilasi, fase uap akan segera terbentuk setelah larutan dipanaskan. Uap dan cairan dibiarkan mengadakan kontak sehingga dalam waktu yang cukup semua komponen yang ada dalam larutan akan terdistribusi dalam fase membentuk distilat. Dalam distilat banyak mengandung komponen dengan tekanan uap murni lebih tinggi atau mempunyai titik didih lebih rendah. Sedangkan komponen yang tekanan uap murni rendah atau titik didih tinggi sebagian besar terdapat dalam residu. (Geankoplis, 1983)

18 18 6. Pembuatan dan Proses terkait yang sudah pernah dilakukan Pembuatan bioetanol sudah banyak dilaksanakan serta dipublikasikan dengan maksud menambah referensi tentang pembuatan bioetanol dari berbagai macam bahan baku yang bersumber dari alam. Adapun pembuatan-pembuatan tersebut adalah: 1. Pembuatan Etanol dengan bahan baku Ubi jalar Putih Variabel-variabel pembuatan pada percobaan optimasi tahap sakarifikasi yaitu: (1) variabel terikat adalah jumlah glukosa yang dihasilkan, (2) variabel kontrol adalah jumlah ubi jalar putih, dan (3) variabel bebas adalah jumlah Aspergillus niger, jumlah Saccharomyces cereviseae, waktu sakarifikasi, dan waktu fermentasi. Tahapan pembuatan, yaitu: (1) pembuatan kurva pertumbuhan mikroba yang digunakan, (2) preparasi ubi jalar, (3) penentuan kondisi sakarifikasi optimum meliputi jumlah biakan Aspergillus niger dan waktu sakarifikasi, (4) penentuan kondisi fermentasi optimum meliputi jumlah biakan Saccharomyces cereviseae dan waktu fermentasi, dan (5) identifikasi bioetanol yang dihasilkan. Kondisi sakarifikasi optimum ditentukan berdasarkan jumlah glukosa yang dihasilkan. Penentuan glukosa mengunakan metode Somogy-Nelson. Pengukuran kadar alkohol untuk menentukan rendemen bioetanol mengunakan alat alkoholmeter.(nurul, Rosita, & Amrullah, 2009) 2. Pembuatan Etanol dengan Bahan Baku Jagung Pembuatan etanol dengan bahan baku jagung yaitu dengan cara menghidrolisis jagung yang telah dihaluskan menjadi glukosa dengan katalisator HCl 0,1N, kemudian difermentasi menggunakan Sacharomyces cereviceae 6 gram, 4 gram urea selama 3 hari dengan penambahan variabel gula.mendistilasinya untuk mendapatkan etanol (Puji Astuti & Sri Yanti, 2003)

19 19 3. Pembuatan Alkohol dari Ampas Tepung Tapioka Proses pembuatan alkohol dari ampas tepung tapioka dengan cara menghidrolisis dengan HCl 0,3N dan memanaskan sampai menjadi bubur, kemudian difermentasi dengan penambahan 4 gr urea, 1 gr ragi tape selama 3 hari, distilasi pada suhu o C selama kurang lebih 3 jam.(cholida & Ria F, 2005) 4. Pembuatan Bioetanol dari Tepung Talas Pembuatan bioetanol dari tepung talas melalui proses hidrolisa dengan katalisator asam (HCl) 0,3 N diperoleh yield 84.5 %, fermentasi menggunakan 6 gram yeast, 4 gram urea dan mendistilasi menggunakan kolom destilasi. Untuk mengetahui kadar etanol dianalisa dengan menggunakan picnometer. (Ignata & Lanjar, 2008) 5. Pembuatan Bioetanol dari Sari Kulit Nanas Pembuatan bioetanol dari sari kulit nanas dengan menghaluskannya dan menambahkan aquadest untuk membuat sari kulit nanas yang mengandung glukosa, kemudian difermentasi menggunakan 4 gram urea, 8 gram yeast selama 3 hari. Didistilasi dengan suhu distilat C selama 3 jam untuk mendapatkan etanolnya. (Ahmad & Antonius, 2010)

20 20 B. Kerangka Pemikiran Ubi jalar Penghancuran Pengeringan dengan sinar matahari HCL 0.1 N Hidrolisis Waktu 1,5 jam, T = 98 o C Penyaringan Ampas Glukosa + Air Analisa kadar glukosa metode lane Eynon Ragi Urea starter Fermentasi waktu 3 hari CO 2 Etanol + Air Distilasi Residu Etanol + Air Analisa kadar etanol metode piknometer dan hidrometer Gambar II.1. Blok diagram alir kerangka pemikiran

21 21 C. Pelaksanaan Pembuatan Study literature / pustaka Merancang Pembuatan (bahan baku, alat, metode/cara) Melakukan Pembuatan di Laboratorium Menganalisa hasil Pembuatan Menyusun Laporan Gambar II.2. Blok diagram alir pembuatan

22 22 BAB III METODOLOGI A. Alat dan Bahan yang digunakan Alat dan bahan yang digunakan pada pembuatan bioetanol ini adalah : 1. Alat-alat yang digunakan a. Labu Leher Tiga (1000 ml) j. Pipet Volume (10 ml) b. Gelas Beaker (400, 600 ml) k. Pipet ukur (5 ml) c. Labu ukur (100, 1000 ml) l. Botol Semprot (500 ml) d. Gelas Ukur (10, 50 ml) m. Kertas Saring e. Erlenmeyer (250, 100 ml) n. Pengaduk Kaca f. Pendingin Balik o. Corong Kaca g. Kompor Listrik h. Thermometer ( C) p. Gelas Arloji q. Pipet Tetes i. Pengaduk magnetik 2. Bahan- bahan yang digunakan a. Ubi jalar putih b. Asam klorida (HCl ) c. Natrium Hidroksida (NaOH ) d. Aquadest e. Indikator Methylen blue f. ph stick g. Fehling A h. Fehling B i. Asam sitrat ( C 6 H 8 O 7 ) j. Yeast / Ragi B. Lokasi Tempat yang digunakan untuk pelaksanaan kegiatan pembuatan dilakukan di Laboratorium Aplikasi Teknik Kimia.

23 23 C. Gambar Rangkaian Alat Keterangan gambar: 1. Pengaduk 2. Termometer 3. Pendingin Balik 4. Labu Leher Tiga 5. Pemanas Mantel Gambar III.1. Rangkaian alat hidrolisa Keterangan gambar: 1. Sumbat Karet 2. Erlenmeyer 3. Selang CO 2 4. Gelas beaker berisi air Gambar III.2 Rangkaian alat fermentasi

24 24 Keterangan gambar: 1. Pemanas Mantel 2. Labu leher tiga 3. Termometer 4. Refluks 5. Pendingin balik Gambar III.3 Rangkaian alat distilasi D. Cara Kerja 1. Persiapan Ubi jalar putih a. Ubi jalar putih basah : memarut ubi jalar putih segar. b. Ubi jalar putih kering : memarut ubi jalar putih dan mengeringkannya dengan sinar matahari. 2. Menganalisa kadar pati dan kadar air dalam ubi jalar putih a. Analisa kadar pati dengan metode Lane Eynon 1) Menimbang 5 gram sampel dan melarutkannya dengan 50 ml aquadest dan mengaduknya selama 1 jam. 2) Menyaring larutan dengan kertas saring dan mencuci dengan aquadest sampai volume filtrat 250 ml. 3) Memindahkan residu secara kualitatif dari kertas saring kedalam erlenmeyer dengan pencucian 200 ml aquadest. 4) Menambahkan HCl 25% (berat jenis 1,125), menutupnya dengan pendingin balik dan memanaskannya diatas waterbath selama 2,5 jam.

25 25 5) Menetralkan larutan dengan NaOH 45% dan mengencerkannya sampai volume 500 ml kemudian menyaringnya. 6) Menentukan kadar gula sebagai berat filtrat yang diperoleh.( Berat glukosa dikalikan 0,9 merupakan berat pati). b. Analisa kadar air 1) Memanaskan cawan porselin dalam oven, suhu 110 ºC selama 1 jam. Dan mendingikannya dalam desikator. 2) Menimbang sampel yang telah ditentukan dan memasukkannya dalam cawan porselin. 3) Memanaskan sampel dalam suhu ± 110 ºC selama 2 3 jam, mendinginkannya dalam desikator kemudian menimbang hingga mendapatkan berat konstan. Kadar Air = Dimana : A B C x100 % A = Berat cawan porselin + sampel B = Berat cawan porselin + sampel setelah dipanaskan C = Berat sampel 3. Proses Hidrolisis dengan Asam (HCl 0,1 N) a. Memasang rangkaian alat hidrolisis b. Menimbang ubi jalar putih kering 75 gram dan memasukkan dalam labu leher tiga 1000 ml c. Menambahkan larutan Asam Klorida 0,1 N sebanyak 750 ml. d. Mendidihkan campuran serta mengaduknya. e. Menghentikan pemanasan hingga larutan berubah warna menjadi coklat (±1,5 jam). f. Mendinginkan hasil hidrolisis dengan udara luar hingga suhu kamar. g. Menyaring larutan hasil hidrolisis h. Menganalisa kadar glukosa hasil proses hidrolisis tersebut dengan menggunakan metode Lane Eynon.

26 26 i. Mengulangi proses hidrolisis untuk ubi jalar putih segar dengan berat 236,72 gram. 4. Analisa kadar glukosa dengan Metode Lane-Eynon a. Mengambil larutan sampel dan mengenencerkannya b. Mengambil 5 ml Fehling A dan 5 ml Fehling B, dan memasukkan ke dalam Erlenmeyer c. Mengisi buret dengan larutan sampel dan menambahkan 15 ml larutan dalam buret ke dalam erlenmeyer d. Memanaskan larutan pada erlenmeyer hingga mendidih dan tetap mendidihkan selama 2 menit e. Menambahkan 1 ml indikator methylene blue f. Menitrasi larutan dengan larutan hasil hidrolisis hingga warna biru menhilang. g. Menghitung volume larutan hasil hidrolisis yang digunakan untuk menitrasi. h. Mengulangi percobaan sebanyak 3 kali dan menghitung volume rata-rata larutan hasil hidrolisis yang digunakan 100 kadar. glukosa G x x T faktor koreksi dengan, G = total gula yang dibutuhkan untuk mereduksi larutan Fehling. dicari dalam Tabel Lane-Eynon (Tabel 4). T = titer = larutan contoh,(ml). 5. Fermentasi a. Pembuatan starter 1. Mengambil 10% larutan glukosa hasil hidrolisis 2. Mengukur ph dan mengaturnya hingga ph 4,5 dengan menambahkan asam sitrat. 3. Menambahkan nutrient (4 gram urea) dan 8 gram yeast/ragi Sacharomyces cereviceae.

27 27 4. Mengaerasi dengan alat aerator dalam keadaan ditutup dengan kapas selama 16 jam. b. Proses fermentasi 1. Mengambil larutan hasil hidrolisis (sisa pembuatan starter) dan mengatur ph = 4,5 dengan menambahkan asam sitrat. 2. Menginokulasi dengan starter, metutup rapat dan menghubungkan dengan selang plastik yang dimasukkan ke dalam air 3. Menghentikan fermentasi setelah tidak timbul gelembung gas (3 hari). 6. Distilasi a. Distilasi hasil fermentasi 1. Memasukkan larutan hasil fermentasi ke dalam labu leher tiga. 2. Mendistilasi larutan hasil fermentasi pada suhu distilat C hingga distilat tidak menetes lagi(3 jam).. 3. Mengukur volume destilat yang dihasilkan dan melakukan uji kadar etanol dalam distilat. b. Menentukan kadar etanol dengan piknometer. 1. Menimbang piknometer kosong, dalam keadaan bersih dan kering (a gram) 2. Mengisi piknometer dengan aquadest (suhu 25 0 C) yang telah diketahui berat jenisnya ( ).(Tabel Perry 2-28) 3. Menimbang piknometer yang telah disi aquadest (b gram). 4. Menghitung volume piknometer yang sebenarnnya V picnometer ( b a) gram aquadest 5. Menyesuaikan suhu distilat dengan suhu aquadest 6. Menimbang berat piknometer yang telah diisi distilat(c gram). 7. Menghitung berat jenis larutan larutan etanol (c a) gram V picnometer

28 28 8. Menghitung kadar etanol yang dihasilkan (Tabel Perry 2-112) c. Menentukan kadar etanol dengan Hidrometer 1. Memasukkan distilat dalam gelas ukur 100 ml. 2. Memasukkan alat hidrometer dan melihat ketinggian permukaan distilat yang terukur dalam hidrometer yang menunjukkan kadar etanol dalam distilat.

29 29 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN Ubi jalar putih(ipomoea Batatas Linneaus) berpotensi sebagai bahan baku pembuatan bioetanol karena ketersediaan yang banyak, mudah di dapat dan kandungan glukosanya. Adapun kandungan glukosa setelah dihirolisa menurut penelitian Marsono, dkk (2002) adalah 15 20%. Dalam percobaan pendahuluan diperoleh kandungan glukosa ubi jalar putih berkisar antara 18 21,55%. Kandungan glukosa yang berbeda-beda ini kemungkinan disebabkan oleh : 1. Varietas/ jenis Ubi Jalar Ada berbagai macam varietas ubi jalar yang ada di lingkungan, ubi jalar putih, ubi jalar ungu, ubi jalar oranye dan ubi jalar madu atau ubi jalar cilembu yang berwarna kuning, masing-masing mempunyai kandungan gula yang berbeda. 2. Daerah Ubi Jalar berasal Perbedaan lokasi tanam Ubi Jalar seperti : kelembapan udara, tanah serta kandungan mineralnya akan berpengaruh terhadap kandungan zat-zat dalam Ubi Jalar. Penelitian yang dilakukan Marsono, dkk mengambil sampel Ubi Jalar dari daerah Malang sedangkan pembuatan ini mengambil dari wilayah Surakarta. Pembuatan bioetanol dari ubi jalar putih ini dilakukan dengan memperhatikan kondisi bahan, waktu fermentasi, kondisi distilasi dan jumlah Yeast/ragi sebagai parameter/variabel yang diteliti untuk merumuskan kondisi yang optimum. A. Variasi Kondisi Bahan Baku Kondisi bahan baku akan mempengaruhi kadar etanol yang dihasilkan, di pembuatan ini digunakan bahan baku yang telah dibuat tepung dengan pengeringan terlebih dahulu (kering) dan bahan baku yang langsung dihaluskan tanpa dikeringkan (basah). Dengan waktu fermentasi selama tiga

30 30 hari, yeast yang digunakan 6 gram, 4 gram urea, berat pati 71 gram sehingga diperoleh hasil sebagai berikut : Tabel IV.1. Hasil percobaan pada variasi kondisi bahan Glukosa Volume Volume Kadar Berat Kondisi Rendemen Konversi awal fermentasi destilat etanol etanol bahan (%) X(%) (gram) (ml) (ml) %(b/v) (gram) Basah 134, ,69 10,41 7,74 15,13 Kering 129, ,73 7,94 6,15 12,02 Dari hasil percobaan yang menghasilkan kadar etanol optimum adalah pada kondisi basah atau tanpa pengeringan karena mencegah berkurangnya kandungan gula yang diakibatkan proses pengeringan. B. Variasi Waktu Fermentasi Hasil percobaan pengaruh variasi waktu fermentasi pembuatan bioetanol dari ubi jalar putih dengan berat pati 71 gram, urea 4 gram, yeast 6 gram diperoleh sebagai berikut : Tabel IV.2. Hasil untuk variasi waktu fermentasi ubi jalar putih basah Glukosa Awal (gram) Volume Fermentasi (ml) Waktu Fermentasi (hari) Volume Destilat (ml) Kadar Etanol %(berat) Berat Etanol (gram) Yield (%) Konversi Glukosa x(%) Kadar etanol % (metode Hidrometer) 131, ,81 2,02 1,53 2, , ,86 5,40 3,98 7, , ,58 2,90 2,09 4,09 10 Waktu fermentasi yang optimum diperoleh pada hari ke 3 dengan kadar etanol 13,86%(berat) dan berat etanol 6,08 gram, yield 3,98% dan konversi glukosa 7,78%. C. Variasi Berat Yeast Untuk mempelajari pengaruh Yeast yang digunakan, dengan sampel basah dan kering, waktu fermentasi 3 hari, berat pati ubi jalar putih 71 gram dan berat Urea 4 gram. Hasil yang diperoleh diberikan dalam tabel sebagai berikut :

31 31 Tabel IV.3. Hasil percobaan pada variasi berat yeast Sampel Glukosa Awal (gram) Berat Yeast (gr) Volume Fermentasi (ml) Volume Destilat (ml) Kadar Etanol %(berat) Berat Etanol (gram) Yield (%) Konversi glukosa x(%) Kadar etanol % (metode Hidrometer) Basah I 134, ,69 10,41 7,74 15,12 12 Kering I 129, ,73 7,94 6,15 12,02 10 Basah II 139, ,53 17,60 12,61 24,64 16 Kering II 135, ,86 6,24 4,60 8,98 12 Basah III 138, ,58 6,88 4,95 9,68 10 Kering III 131, ,81 1,96 1,49 2,91 9 Dari tabel di atas dapat dilihat kadar etanol tertinggi diperoleh pada pemakaian Yeast sebesar 8 gram menghasilkan etanol dengan kadar 18,53 % (b/v) pada sampel basah dan 13,86 % (b/v) pada sampel kering. Maka perbandingan yeast ekonomis untuk fermentasi ubi jalar putih (yeast : pati ubi jalar putih adalah 1:9) menghasilkan kadar etanol yang optimum. sampel D. Variasi Kondisi Distilasi Kondisi distilasi juga berpengaruh pada etanol yang dihasilkan, pada percobaan ini temperatur distilasi diambil C dan C dengan mempertimbangkan kecepatan destilat yang dihasilkan dan kondisi azeotrop dalam sistem. Dibawah ini adalah tabel hasil distilasi dengan suhu C : Tabel IV. 4. Hasil percobaan pada variasi kondisi distilasi Glukosa Awal (gram) Berat Yeast (gr) Volume Fermentasi (ml) Volume Destilat (ml) Kadar Etanol %(b/v) Berat Etanol (gram) Yield (%) Konversi glukosa x(%) Kadar etanol % (metode Hidrometer) Basah I 133, ,12 5,90 4,42 8,63 40 Kering I 124, ,36 4,84 3,88 7,57 39 Basah II 140, ,4 64,26 13,11 9,34 18,25 63 Kering II 134, ,8 61,03 11,47 8,56 16,72 60 Basah III 131, ,21 5,91 4,50 8,80 49 Kering III 133, ,2 45,54 4,65 3,48 6,79 45

32 32 E. Kondisi Optimum untuk Investigasi Pemurnian Hasil Fermentasi. Berdasarkan pembuatan yang telah dilakukan terhadap pengaruh kondisi bahan, waktu fermentasi dan jumlah yeast yang digunakan, dirumuskan bahwa kondisi optimum untuk fermentasi ubi jalar putih adalah sebagai berikut : kondisi bahan basah, waktu fermentasi 3 hari, distilasi pada suhu C, perbandingan jumlah berat yeast : pati ubi jalar putih = 1:9, berat urea: pati ubi jalar putih = 1:18 dan berat pati ubi jalar putih : Aquadest sebesar 1:10. Kadar etanol rata-rata dalam larutan fermentasi sebanyak 8,76% sedangkan dalam industri (PG Madukismo) kadar etanol dalam larutan fermentasi berkisar antara 9 10%. Dari keseluruhan percobaan yang telah dilakukan, beberapa hal yang masih harus dilakukan dan dapat diteliti lebih lanjut yaitu: 1. Kondisi anaerob selama proses fermentasi. Ragi roti (Saccharomyces cerevisiae) akan tumbuh baik pada keadaan aerob, akan tetapi fermentasi terhadap gula jauh lebih cepat pada keadaan anaerob. (Winarno, 1980). Perancangan kondisi ini belum maksimal dilakukan sehingga proses yang terjadi tak sepenuhnya anaerob. (tidak dilakukan pemvakuman untuk menghilangkan udara dalam fermentor) 2. Kontrol temperatur fermentasi Selama proses fermentasi dihasilkan panas dan mengakibatkan kenaikan suhu fermentasi dalam medium (di atas suhu kamar ± 30 0 C). Suhu optimum untuk dan fermentasi adalah C. (Harahap, 2003). Hal ini mengakibatkan fermentasi tidak maksimal. 3. Kontrol temperatur distilasi Pada percobaan ini temperatur distilasi diambil C dan C dengan mempertimbangkan kecepatan destilat yang dihasilkan dan kondisi azeotrop dalam sistem. Kadar etanol yang tinggi dalam destilat dapat diperoleh dengan proses distilasi bertingkat disertai kontrol temperatur yang baik. Proses distilasi dihentikan ketika destilat tidak menetes lagi dan temperatur kolom distilasi meningkat.

33 33 BAB V PENUTUP A. KESIMPULAN Berdasarkan pembuatan yang telah dilakukan terhadap pengaruh kondisi bahan, waktu fermentasi dan jumlah yeast yang digunakan dengan perbandingan pati:aquadest = 1:10, dan urea : pati = 1:9 dapat dirumuskan bahwa kondisi optimum untuk fermentasi ubi jalar adalah sebagai berikut : ubi jalar putih pada kondisi basah, waktu fermentasi selama 3 hari, dan yeast yang digunakan sebanyak 8 gram. B. SARAN 1. Kontrol kondisi fermentasi agar berlangsung secara anaerob. 2. Penjagaan suhu yang sesuai dengan proses fermentasi yaitu pada suhu kamar (± 30 0 C). 3. Proses destilasi dilakukan secara bertingkat dengan kontrol temperatur yang baik, agar di dapatkan kemurnian etanol yang tinggi.