Pembuatan Etanol dari Sorgum (Shorghum Bicolor L.Moench) Melalui Hidrolisis Enzimatik diikuti Fermentasi Menggunakan Saccharomyces cerevisiae

Transkripsi

1 Pembuatan Etanol dari Sorgum (Shorghum Bicolor L.Moench) Melalui Hidrolisis Enzimatik diikuti Fermentasi Menggunakan Saccharomyces cerevisiae Disusun Oleh : Silvia Rahmi Ekasari Adelina Tri Pradita Dosen Pembimbing : Dr.Ir.Tontowi Ismail, M.S Dr.Ir. Soeprijanto, M.Sc LABORATORIUM TEKNOLOGI BIOKIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER 1

2 Latar Belakang ETANOL Etanol Hasil fermentasi Pati Biji Sorgum S.cerevisiae 2

3 Tujuan 1. Mengetahui pengaruh pretreatment perendaman dengan menggunakan larutan NaOH terhadap proses hidrolisis. 2. Meningkatkan produksi etanol dengan variasi dosis enzim -amilase dan glukoamilase selama proses hidrolisis dan konsentrasi glukosa maksimum untuk proses fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae pada media biji sorgum. 3. Membandingkan etanol yang dihasilkan dari proses sakarifikasi dan fermentasi secara terpisah dan proses SSF (Simultaneous Saccharification and Fermentation). 4

4 Tinjauan Pustaka 5

5 Fermentasi Fermentasi adalah suatu proses oksidasi karbohidrat anaerob atau aerob sebagian. Hidrolisa Merupakan suatu proses kimia yang menggunakan air sebagai pemecah suatu persenyawaan termasuk inversi gula, saponifikasi lemak, dan ester, pemecah protein. Enzim Enzim adalah pilihan utama yang digunakan untuk proses hidrolisis pati Enzim yang berperan dalam menghidrolisis pati menjadi glukosa adalah -amilase dan glukoamilase..

6 Shorghum Bicolor L. Moench karbohidrat yang cukup tinggi Kingdom : Plantae (tumbuh-tumbuhan) Divisi : Spermatiphyta (tumbuhan berbiji) Subdivisi : Angiospermae (berbiji tertutup) Kelas : Monocotyledonae (biji berkeping satu) Ordo : Poales Famili : Poaceae (Gramineae) Genus : Andropogon Spesies : Andropogon halepensis (L) Pers. Sinonim Sorghum halepense sin. S. nitidium (Vahl.) Pers. tahan terhadap gangguan hama dapat dipanen 2-3 kali setahun toleran terhadap kekeringan dan genangan air dan dapat berproduksi dalam lahan marginal 6

7 Saccharomyces cerevisiae Filum Kelas Ordo Famili Genus Spesies : Ascomycetes : Hemiascomycetes : Endomycetales : Saccharomycetales : Saccharomyces : Saccharomyces cerevisiae Mempunyai laju fermentasi dan pertumbuhan cepat. Tahan terhadap tingginya konsentrasi garam dan glukosa. Kelemahan dari S. cerevisiae adalah tidak tahan terhadap etanol konsentrasi tinggi yang dihasilkan (Gunasekaran & Raj, 1999) 6

8 METODOLOGI 5

9 Etanol Etanol dari Komponen pati dalam biji sorgum Proses pembuatan etanol Pretreatment Hidrolisa Fermentasi

10 Proses Pretreatment Tepung sorgum Biji Sorgum Perendaman dengan NaOH

11 Proses Hidrolisa Liquifikasi Sakarifikasi Enzim Enzim -amilase yang digunakan adalah Liquoenzyme Supra yang bekerja optimum pada suhu C, ph 5,1-5,6 dengan residence time selama menit (Novozymes, 2002). Enzim glukoamilase yang digunakan adalah Optimax 4060 VHP yang bekerja optimum pada suhu 60 0 C, ph 4,0-4,2 (Genecor, 1999).

12 Persiapan Starter Saccharomyces cerevisiae Rich Medium Media Sorgum

13 Variabel Penelitian Dosis enzim -amilase : 0.1 % ; 0.2 % dan 0.3% dari berat starch Dosis enzim glukoamilase: 0.1 % ; 0.2 % dan 0.3 % dari berat starch Konsentrasi gula : 15 % ; 18 % dan 20 % Waktu Fermentasi : 24, 30, 36, 42 dan 48 jam Waktu Sakarifikasi : 48 jam dan 1,5 jam 4

14 Uraian Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Terpisah

15 Uraian Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Simultan

16 Analisa Reducing Sugar Pengambilan sampel Fehling A dan Fehling B Fehling Normal Titrasi dihentikan Dipanaskan dan dititrasi sampai berubah menjadi merah bata Fehling dititrasi dg sampel + EDTA dan dipanaskan

17

18 Kandungan Shorghum Bicolor L. Moench Zat Kandungan (% berat sorgum) Pati 86,56 Karbohidrat total 88,32 Protein 7,05 Air 8,34 7

19 Pengaruh Proses Pretreatment dengan Menggunakan Larutan NaOH terhadap Proses Hidrolisis. Hasil analisa pengaruh pretreatment terhadap kadar protein Perendaman NaOH 2 jam 3 jam Kandungan Protein 6,45 8,03

20 Pengaruh Dosis Enzim -amilase Dalam Proses Hidrolisis Terhadap Konsentrasi Glukosa yang Dihasilkan konsentrasi gula (g/l) alfa 0.1 % alfa 0.2 % alfa 0.3 % 0 0 0,5 1 1,5 2 Waktu (jam)

21 Pengaruh Dosis Enzim glukoamilase Dalam Proses Hidrolisis Terhadap Konsentrasi Glukosa yang Dihasilkan konsentrasi gula (g/l) gluko 0.1 % gluko 0.2 % gluko 0.3 % Waktu (jam)

22 Kurva Pertumbuhan Yeast dalam Rich Medium dan Media Sorgum 4E+09 4E E E+09 3E+09 3E+09 jumlah sel/ml 2.5E+09 2E E+09 jumlah sel/ml 2.5E+09 2E E+09 1E+09 1E waktu (jam) waktu (jam) Kuva pertumbuhan yeast pada rich medium Kuva pertumbuhan yeast pada media sorgum

23 Pengaruh Konsentrasi Glukosa Terhadap Etanol yang Dihasilkan Pada Proses Fermentasi RS 15% etanol 15% RS (%) waktu (jam) kadar etanol (%)

24 Pengaruh Konsentrasi Glukosa Terhadap Etanol yang Dihasilkan Pada Proses Fermentasi RS 18% etanol 18% RS (%) waktu (jam) kadar etanol (%)

25 Pengaruh Konsentrasi Glukosa Terhadap Etanol yang Dihasilkan Pada Proses Fermentasi RS 20% etanol 20% RS (%) kadar etanol (%) waktu (jam)

26 Pengaruh Konsentrasi Glukosa Terhadap Etanol yang Dihasilkan Pada Proses Sakarifikasi dan Fermentasi Simultan (SSF) etanol (%w/w) RS (%) TS (%) Waktu (jam)

27 Simpulan dan Saran Simpulan Dari hasil penelitian dan hasil analisa yang dilakukan maka diperoleh kesimpulan sebagai berikut : 1. Dengan menggunakan physical pretreatment yaitu proses penggilingan biji sorgum, proses pretreatment dengan perendaman menggunakan larutan NaOH tidak berpengaruh signifikan terhadap kandungan protein dalam biji sorgum. 2. Dosis enzim -amylase 0.2 % dan glukoamilase 0,3% dari berat pati pada saat hidrolisis, dapat menghasilkan konsentrasi glukosa sebesar 299,623 g/l. Hasil tersebut lebih tinggi dibandingkan dengan dosis enzim -amilase dan glukoamilase pada variasi dosis 0,1-0,3%.

28 Simpulan dan Saran Simpulan 3. Konsentrasi glukosa pada media fermentasi sebesar 18% w/w menghasilkan kadar etanol tertinggi sebesar 8,22% w/w dibandingkan konsentrasi 15% dan 20% pada proses sakarifikasi dan fermentasi secara terpisah. 4. Pada proses sakarifikasi dan fermentasi secara simultan (SSF) dengan menggunakan konsentrasi enzim -amylase 0.2 % dan glukoamilase 0,3% dari berat pati dan konsentrasi glukosa pada media fermentasi sebesar 18% w/w menghasilkan kadar etanol sebesar 5,77 % w/w, hasil ini lebih rendah bila dibandingkan dengan proses sakarifikasi dan fermentasi secara terpisah.

29 Simpulan dan Saran Saran Penelitian ini masih merupakan data awal untuk mencari kondisi yang sesuai untuk pembuatan etanol dari biji sorghum sehingga perlu dilakukan untuk range variabel yang lebih lebar dan dilakukan optimasi sehingga dicapai kondisi proses yang ekonomis.

30

31 Back

32 Background: Starch 83% of kernel is endosperm Endosperm contains starches, lipids and proteins in a complex matrix Wheat kernel is 65% starch

33 Background: Amylose vs. Amylopectin Starch is a food storage polysaccharide used by plants to organize glucose polymers Two unique patterns of linear organization: AMYLOPECTIN (75%) AMYLOSE (25%)

34 Background: Amylose vs. Amylopectin Starch linear structural pattern confers unique tertiary structure AMYLOPECTIN (75%) AMYLOSE (25%)

35 REAKSI FEHLING KH + camp CuSO 4, K-Na-tatrat, NaOH Cu 2 O (endapan merah bata) Reaksi diatas memiliki prinsip yaitu menggunakan gugus aldehid pada gula untuk mereduksi senyawa Cu 2 SO 4 menjadi Cu 2 O (enpadan berwarna merah bata) setelah dipanaskan pada suasana basa (Benedict dan Fehling) dengan ditambahkan agen pengikat (chelating agent) seperti Na-sitrat dan K-Na-tatrat.

36 YIELD ETANOL kons glukosa kons etanol yield yield yield aktual (g/l) (g/l) aktual teoritis yield teoritis 18 8, , ,18 0, , , ,65 0, ,5296 0, ,2 0, (SSF) 5,77 0, ,18 0,