LAPORAN TUGAS AKHIR PENINGKATAN PRODUKTIVITAS BIOETANOL MELALUI IMMOBILISASI SEL SACCHAROMYCES CEREVISIAE PADA BIJI SALAK Disusun oleh: 1. Mursito Hadi Sugito NIM: I8310045 2. Zainal Arifin NIM: I8310068 PROGAM STUDI DIII TEKNIK KIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SEBELAS MARET SURAKARTA 2013 i
ii
iii
KATA PENGANTAR Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, sehingga kami dapat menyelesaikan Tugas Akhir sampai dengan selesainya penyusunan Laporan Tugas Akhir ini.pelaksanaan Tugas Akhir dan penulisan Laporan Tugas Akhir kami tidak akan berjalan lancar tanpa dukungan dan bimbingan dari berbagai pihak. Untuk itu kami menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada: 1. Bregas ST Sembodo, S.T., M.T., selaku Ketua Program Studi Diploma III Teknik Kimia Universitas Sebelas Maret Surakarta. 2. Dr. Margono, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing Tugas Akhir yang senantiasa memberikan pengarahan dalam pengerjaan maupun penyusunan Laporan Tugas Akhir ini. 3. Ibu, Ayah, dan Keluarga tercinta atas doa dan dukungannya baik secara moril dan materil. 4. Seluruh pihak yang terkait yang tidak dapat kami sebutkan satu persatu yang telah membantu kami selama melakukan Tugas Akhir dan dalam penyusunan laporan ini. Kami menyadari bahwa laporan ini masih jauh dari kesempurnaan, oleh karena itu kami mengharapkan saran dan kritik yang bersifat membangun dari semua pihak demi penyempurnaan laporan ini. Akhirnya kami selaku penyusun meminta maaf kepada semua pihak, apabila dalam pelaksanaan Tugas Akhir dan penyusunan laporan ini terdapat kesalahan. Kami berharap laporan ini dapat bermanfaat bagi semua pihak dan semoga Tuhan senantiasa memberikan anugerah-nya pada kita. Amin. Surakarta, Juli 2013 Penyusun iv
DAFTAR ISI Halaman Judul... i Lembar Pengesahan... ii Lembar Konsultasi... iii Kata Pengantar... iv Daftar Isi... v Daftar Tabel... vi Daftar Gambar... vii Intisari... viii BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang... 1 B. Rumusan Masalah... 2 C. Tujuan... 2 D. Manfaat... 2 BAB II LANDASAN TEORI A. Tinjauan Pustaka... 3 B. Kerangka Pemikiran... 8 BAB IIIMETODOLOGI A. Alat dan Bahan... 9 B. Lokasi... 10 C. Cara Kerja... 11 D. Bagan Cara Kerja... 17 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN A. Hasil... 21 B. Pembahasan... 22 BAB V PENUTUP A. Kesimpulan... 25 B. Saran... 25 DAFTAR PUSTAKA... 26 LAMPIRAN v
DAFTAR TABEL Tabel IV.1 Persentase Konsumsi Glukosa pada Fermentasi Alkohol menggunakan Sel Bebas dan Sel Amobil... 22 Tabel IV.2Kadar Etanol dan Yield pada Fermentasi Alkohol Menggunakan Sel Bebas dan Sel Amobil 22 Tabel IV.3Perbandingan Kadar Etanol antara Immobilisasi langsung Tanpa Aktivasi dengan Immobilisasi melalui Aktivasi... 23 vi
DAFTAR GAMBAR Gambar 2.1 Kurva Pertumbuhan Mikroba... 5 Gambar 3.1Rangkaian Alat Fermentasi Alkohol 9 Gambar 3.2 Rangkaian Alat Destilasi.... 9 Gambar 3.3Diagram Alir Proses Sterilisasi Alat-alat Laboratorium dan Biji Salak... 17 Gambar 3.4 Diagram Alir Proses Peremajaan Biakan Saccharomyces cerevisiae... 17 Gambar 3.5 Proses Imobilisasi Sel Saccharomyces cerevisiae pada Biji Salak 17 Gambar 3.6 Diagram Alir Proses Fermentasi Tanpa Biji Salak... 18 Gambar 3.7 Diagram Alir Proses Fermentasi Alkohol menggunakan Sel Saccharomyces cerevisiae Amobil pada Biji Salak... 18 Gambar 4.1 Grafik Konsumsi Glukosa terhadap Waktu Fermentasi Alkohol menggunakan Sel Bebas (C : 10g/L; 20 g/l ;... 20 Gambar 4.2 Grafik Konsumsi Glukosa terhadap Waktu Fermentasi Alkohol menggunakan Sel Amobil (C : : 10 g/l ; 20 g/l ;... 20 Gambar 4.3 Grafik Etanol Hasil Fermentasi menggunakan sel Amobil dan sel Bebas... 21 vii
INTISARI Mursito Hadi Sugito, Zainal Arifin, 2013, Produksi Bioetanol Melalui Immobilisasi Sel Saccharomyces Cerevisiae Pada Biji Salak Program Studi Diploma III Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sebelas Maret Surakarta. Ketersediaan energi saat ini pada umumnya didominasi oleh bahan bakar fosil seperti minyak bumi, batubara dan gas. Namun demikian cadangan energi tersebut terbatas. Oleh karena itu dari itu dibutuhkan energi alternatif, antara lain bioetanol. Bioetanol dapat digunakan sebagai bahan bakar berkadar 99,5-100%. Bioetanol dapat diperoleh dengan proses fermentasi. Hasil fermentasi alkohol hanya menghasilkan etanol dengan kadar 10-16%. Untuk mengantisipasi hal tersebut maka dibutuhkan cara fermentasi yang lebih efektif lagi salah satu dengan immobilisasi.teknik immobilisasi merupakan teknik yang digunakan untuk menghentikan pergerakan suatu sel guna meningkatkan kinerja dari sel tersebut.teknik immobilisasi biasa digunakan pada sel saccharomyces cerevisiae untuk memproduksi etanol.medium yang digunakan biasanya adalah kalsium alginat.biji salak digunakan untuk menggantikan media kalsium alginat. Biji salak mempunyai karakteristik keras, berkadar air tinggi dan tidak mudah busuk sehingga cocok untuk menggantikan kalsium alginat. Proses immobilisasi dilakukan dengan menginokulasikan sel Saccharomyces cerevisiae pada biji salak. Biji salak tersebut sudah direndam dalam larutan media 100 gram/l glukosa dengan nutrient 0,12 gram MgSO 4. 7H 2 O, 1,3 gram NH 4 Cl, 0,06 gram CaCl 2. 2H 2 O dan 2,5 gram yeast ekstrak yang dilarutkan dalam 1000 ml aquadest. Biji salak diaduk selama 3 hari agar sel Saccharomyces cerevisiae dapat tumbuh. Fermentasi alkohol dilakukan dengan 2 cara yaitu menggunakan sel amobil dan sel bebas. Fermentasi dibagi menjadi 5 variasi kadar glukosa yaitu 10 gram/l, 20 gram/l, 30 gram/l, 50 gram/l dan 70 gram/l. nutrient yang dibutuhkan yaitu 0,12 gram MgSO 4. 7H 2 O, 1,3 gram NH 4 Cl, 0,06 gram CaCl 2. 2H 2 O dan 2,5 gram yeast ekstrak yang dilarutkan dalam 1000 ml aquadest. Sampel analisis glukosa diambil setiap 6 jam sekali mulai dari 0 jam (sebelum fermentasi) sampai 48 jam. Sedangkan untuk analisis kadar etanol, sampel diambil pada waktu 48 jam. Pengujian hasil fermentasi dilakukan dengan Gas Chromatography (GC) untuk menentukan banyaknya etanol dan Spektrofotometri untuk analisis glukosa. Analisis kadar etanol dilakukan pada sampel 30 gram/l, 50 gram/l dan 70 gram/l pada fermentasi alkohol menggunakan sel bebas (A) dan fermentasi alkohol menggunakan sel amobil (B). Hasil uji etanol menunjukkan bahwa fermentasi alkohol menggunakan sel amobil (B) memiliki kadar etanol lebih tinggi dibandingkan dengan fermentasi alkohol menggunakan sel bebas. Sampel hasil fermentasi alkohol menggunakan sel amobil yang memiliki kadar etanol paling tinggi adalah 50 gram/l dengan kadar etanol sebesar 1,29%. Pengujian glukosa berguna untuk mengetahui banyaknya glukosa yang dikonsumsi oleh sel Saccharomyces cerevisiae. Analisis glukosa dilakukan tiap 6 jam sekali. Hasil uji glukosa menunjukkan penurunan glukosa yang tidak teratur. viii
ABSTRACT Mursito Hadi Sugito, Zainal Arifin, 2013, "Bioethanol Production By ImmobilizedSaccharomyces cerevisiae Cells In Bark Seed" Program Diploma in Chemical Engineering, Faculty of Engineering, Sebelas Maret University Surakarta. Availability of energy at this time is generally dominated by fossil fuels such as oil, coal and gas. However, the limited energy reserves. Therefore it is required of alternative energy, such as bio-ethanol. Bioethanol can be used as fuel yield from 99,5 to 100%. Bioethanol can be obtained by the fermentation process. Fermented to produce ethanol alcohol content of only 10-16%. To anticipate that it needed a more effective way of fermentation again one with immobilization. Immobilization technique is a technique used to stop the movement of a cell in order to improve the performance of the cell. Immobilization techniques commonly used in cell Saccharomyces cerevisiae to produce ethanol. Medium used is usually a calcium alginate. Salak seeds used to replace calcium alginate media. Salak has a hard seed characteristics, water level and are not easily foul making it suitable to replace the calcium alginate. The process is done by immobilizing Saccharomyces cerevisiae cell inoculation on seed bark. The bark beans are soaked in a solution of 100 grams of media / L glucose with 0.12 grams of nutrient MgSO 4. 7H 2 O, 1.3 g NH 4 Cl, 0.06 g CaCl 2. 2H 2 O and 2.5 g of yeast extract were dissolved in 1000 ml distilled water. Bark seeds stirred for 3 days so that cells can be grown Saccharomyces cerevisiae. Alcoholic fermentation is done in 2 ways using immobilized cells and free cells. Fermentation is divided into 5 variations of glucose levels of 10 g / L, 20 g / L, 30 g / L, 50 g / L and 70 g / L. Nutrient needed is 0.12 grams MgSO 4. 7H 2 O, 1.3 g NH 4Cl, 0.06 g CaCl 2. 2H 2O and 2.5 g of yeast extract were dissolved in 1000 ml distilled water. Analysis of glucose samples were taken every 6 hours once ranging from 0 hours (before fermentation) to 48 hours. As for the analysis of ethanol content, samples were taken at 48 hours. Tests conducted with fermented Gas Chromatography (GC) to determine the amount of ethanol and spectrophotometry for glucose analysis. Ethanol content analysis was performed on 30 g / L, 50 g / L and 70 g / L in alcoholic fermentation using free cells (A) and alcoholic fermentation using immobilized cells (B). The test results showed that the alcoholic fermentation of ethanol using immobilized cells (B) has a higher ethanol content than the alcoholic fermentation using free cells. Samples of alcoholic fermentation using immobilized cells which have the highest ethanol content is 50 g / L with ethanol content of 1.29%. Glucose testing is useful to know the amount of glucose consumed by the cells of Saccharomyces cerevisiae. Glucose analysis performed every 6 hours. Glucose test results showed a decrease in glucose irregular. ix