1. Bahan Baku
Amilum atau dalam bahasa sehari-hari disebut pati terdapat dalam berbagai jenis tumbuh-tumbuhan yang disimpan dalam akar, batang buah, kulit, dan biji sebagai cadangan makanan. Pati adalah polimer D-glukosa dan ditemukan sebagai karbohidrat simpanan dalam tumbuh-tumbuhan, misalnya ketela pohon, pisang, jagung,dan lain-lain (Poedjiadi A, 1994).
Kulit pisang kepok digunakan karena mengandung karbohidrat. Karbohidrat tersebut diurai terlebih dahulu melalui proses hidrolisis kemudian di fermentasi dengan menggunakan Saccharomyces cereviseae menjadi alkohol. Bioetanol (C2H5OH) adalah cairan dari fermentasi gula dari sumber karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme (Anonim, 2007). Bioetanol diartikan juga sebagai bahan kimia yang diproduksi dari bahan pangan yang mengandung pati, seperti ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan sagu. Bioetanol merupakan bahan bakar dari minyak nabati yang memiliki sifat menyerupai minyak premium (Khairani, 2007).
Komposisi kulit pisang ditunjukan pada tabel 1.
Tabel Kandungan Kulit Pisang
Unsur
|
Komposisi
| |
Air
|
69,80 %
| |
Karbohidrat
|
18,50%
| |
Lemak
|
2,11%
| |
Protein
|
0,32%
| |
Kalsium
|
715mg/100gr
| |
Pospor
|
117mg/100gr
| |
Besi
|
0,6mg/100gr
| |
Vitamin B
|
0,12mg/100gr
| |
Vitamin C
|
17,5mg/100gr
|
(Anynomous, 1978)
Berdasarkan tabel 1, komposisi terbanyak kedua pada kulit pisang adalah karbohidrat. Mengingat akan hal tersebut dan prospek yang baik di masa yang akan datang, maka penyusun mencoba mencari peluang untuk memanfaatkan kulit pisang sebagai bahan baku dalam pembuatan bioethanol (Prescott and Dunn, 1959).
2. Mikroorganisme pada Fermentasi
Alkohol dapat diproduksi dari beberapa bahan secara fermentasi dengan bantuan mikroorganisme, sebagai penghasil enzim zimosa yang mengkatalis reaksi biokimia pada perubahan substrat organic. Mikroorganisme yang dapat digunakan untuk fermentasi terdiri dari yeast (ragi), khamir,jamur, dan bakteri. Mikroorganisme tersebut tidak mempunyai klorofil, tidak mampu memproduksi makanannya dengan cara fermentasi, dan menggunakan substrat organic untuk sebagai makanan.
Saccharomyces cereviseae lebih banyak digunakanuntuk memproduksi alkohol secara komersial dibandingkan dengan bakteri dan jamur. Hal ini disebabkan karenaSaccharomyces cereviseae dapat memproduksi alkohol dalam jumlah besar dan mempunyai toleransi pada kadar alcohol yang tinggi. Kadar alcohol yang dihasilkan sebesar 8-20% pada kondisi optimum. Saccharomyces cereviseae yang bersifat stabil, tidak berbahaya atau menimbulkan racun, mudah di dapat dan malah mudah dalam pemeliharaan. Bakteri tidak banyak digunakan untuk memproduksi alkohol secara komersial, karena kebanyakan bakteri tidak dapat tahan pada kadar alkohol yang tinggi (Sudarmadji K., 1989).
3. Hidrolisis
Hidrolisis adalah reaksi kimia antara air dengan suatu zat lain yang menghasilkan satu zat baru atau lebih dan juga dekomposisi suatu larutan dengan menggunakan air. Proses ini melibatkan pengionan molekul air ataupun peruraian senyawa yang lain (Pudjaatmaka dan Qodratillah, 2002).Hidrolisis diterapkan pada reaksi kimia yang berupa organic atau anorganik dimana air mempengaruhi dekomposisi ganda dengan campuran yang lain, hydrogen akan membentuk satu komponen
Karena reaksi antara pati dengan air berlangsung sangat lambat, maka untuk memperbesar kecepatan reaksinya diperlukan penambahan katalisator. Penambahan katalisator ini berfungsi untuk memperbesar keaktifan air, sehingga reaksi hidrolisis tersebut berjalan lebih cepat. Katalisator yang sering digunakan adalah asam sulfat, asam nitrat, dan asam klorida.
Dalam reaksi ini menggunakan katalis asam klorida sehingga persamaan reaksi yang terbentuk
(C6H10O5)n+ nH2O → n(C6H12O6)
(Agra dkk, 1973)
4. Fermentasi
Fermentasi adalah suatu proses oksidasi karbohidrat anaerob jenih atau anaerob sebagian. Dalam suatu proses fermentasi bahan pangan seperti natrium klorida bermanfaat untuk membatasi pertumbuhan organisme pembusuk dan mencegah pertumbuhan sebagian besar organisme yang lain. Suatu fermentasi yang busuk biasanya adalah fermentasi yang mengalami kontaminasi, sedangkan fermentasi yang normal adalah perubahan karbohidrat menjadi alkohol.
Mikroba yang digunakan untuk fermentasi dapat berasal dari makanan tersebut dan dibuat pemupukan terhadapnya. Tetapi cara tersebut biasanya berlangsung agak lambat dan banyak menanggung resiko pertumbuhan mikroba yang tidak dikehendaki lebuh cepat. Maka untuk mempercepat perkembangbiakan biasanya ditambahkan mikroba dari luar dalam bentuk kultur murni ataupun starter (bahan yang telah mengalami fermentasi serupa).
Manusia memanfaatkan Saccharomyces cereviseae untuk melangsungkan fermentasi, baik dalam makanan maupun dalam minuman yang mengandung alcohol. Jenis mikroba ini mampu mengubah cairan yang mengandung gula menjadi alcohol dan gas CO2 secara cepat dan efisien (Sudarmadji K., 1989).
Proses metabolisme pada Saccharomyces cereviseae merupakan rangkaian reaksi yang terarah yang berlangsung pada sel. Pada proses ini terjadi serangkaian reaksi yang bersifat merombak suatu bahan tertentu dan menghasilkan energy serta serangkaian reaksi lain yang bersifat mensintesis senyawa-senyawa tertentu dengan membutuhkan energi. Saccharomyces cereviseae sebenarnya tidak mampu langsung melakukan fermentasi terhadap makromolekul seperti karbohidrat, tetapi karena mikroba tersebut memiliki enzim yang disekresikan mampu memutuskan ikatan glikosida sehingga dapat difermentasi menjadi alcohol atau asam.
Fermentasi bioethanol dapat didefenisikan sebagai proses penguraian gula menjadi bioethanol dan karbondioksida yang disebabkan enzim yang dihasilkan oleh massa sel mikroba.
Perubahan yang terjadi selama proses fermentasi adalah:Perubahan glukosa menjadi bioethanol oleh sel-sel Saccharomyces cereviseae.
Glukosa enzim zimosa etanol
(Sudarmadji K., 1989)
Fermentasi bioethanol dipengaruhi oleh faktor-faktor antara lain :
a. Media
Pada umumnya bahan dasar yang mengandung senyawa organik terutama glukosa dan pati dapat digunakan sebagai substrat dalam proses fermentasi bioethanol (Prescott and Dunn, 1959)
b. Suhu
Suhu optimum bagi pertumbuhan Saccharomyces cereviseae dan aktivitasinya adalah 25-35oC. suhu memegang peranan penting, karena secara langsung dapat mempengaruhi aktivitas Saccharomyces cereviseae dan secra tidak langsung akanmempengaruhi kadar bioethanol yang dihasilkan (Prescott and Dunn, 1959).Pada penelitian ini pertumbuhan Saccharomyces cereviseae dijaga pada suhu 27oC (Rhonny.A dan Danang J.W, 2003).
c. Nutrisi
Selain sumber karbon, Saccharomyces cereviseae juga memerlukan sumber nitrogen, vitamin dan mineral dalam pertumbuhannya. Pada umumnya sebagian besarSaccharomyces cereviseae memerlukan vitamin seperti biotin dan thiamin yang diperlukan untuk pertumbuhannya. Beberapa mineral juga harus ada untuk pertumbuhanSaccharomyces cereviseae seperti phospat, kalium, sulfur, dan sejumlah kecil senyawa besi dan tembaga (Prescott and Dunn,1959).
d. pH
pH substrat atau media fermentasi merupakan salah satu faktor yang menentukan kehidupan Saccharomyces cereviseae. Salah satu sifat Saccharomyces cereviseaeadalah bahwa pertumbuhan dapat berlangsung dengan baik pada kondisi pH 4 – 6 (Prescott and Dunn, 1959).
e. Volume starter
Volume starter yang ditambahkan 3-7% dari volume media fermentasi. Jumlah volume starter tersebut sangat baik dan efektif untuk fermentasi serta dapat menghasilkan kadar alcohol yang relative tinggi (Monick, J. A., 1968).
Penambahan volume starter yang sesuai pada proses fermentasi adalah 5% dari volume fermentasi (Prescott and Dunn, 1959).Volume starter yang terlalu sedikit akan mengakibatkan produktivitas menurun karena menjadi lelah dan keadaan ini memperbesar terjadinya kontaminasi. Peningkatan volume starter akan mempercepat terjadinya fermentasi terutama bila digunakan substrat berkadar tinggi. Tetapi jika volume starter berlebihan akan mengakibatkan hilangnya kemampuan bakteri untuk hidup sehingga tingkat kematian bakteri sangat tinggi.
f. waktu fermentasi
Waktu fermentasi yang normal yaitu 3-14 hari, jika waktunya terlalu cepat, bakteri Saccharomyces cerevisiae masih dalam masa pertumbuhan, dan jika terlalu lama maka bakteri akan mati dan etanol yang dihasilkan tidak maksimal.
g. konsentrasi gula
Konsentrasi gula yang cocok adalah 10-18 %, jika konsentrasi gulanya rendah menyebabkan fermentasi tidak optimal sedangkan apabila konsentrasi gulanya terlalu tinggi akan menyebabkan terhambatnya perkembangan Saccharomyces cereviseae.
5. Alkohol
Alkohol dapat dihasilkan dari tanaman yang banyak mengandung pati dengan menggunakan bantuan dari aktivitas mikroba. Bioethanol merupakan senyawa organik yang mengandung gugus hidroksida dan mempunyai rumus umum CnHn+1OH. Istilah bioethanol dalam industri digunakan untuk senyawa etanol atau etil bioethanol dengan rumus kimia C2H5OH. Etanol termasuk bioethanol primer yaitu bioethanol yanh gugus hidroksinya terikat pada atom karbon primer. Sifat-sifat bioethanol yang mudah menguap, udah terbakar, berbau spesifik, cairannya tidak berwarna, dan mudah larut dalam : air, eter, khloroform, dan aseton (Rhonny. A dan Danang J.W., 2003).
ALAT DAN BAHAN
1. Alat :
ü Timbangan elektrik
ü Kertas pH
ü Pipet tetes
ü Gelas piala
ü Blender
ü Batang pengaduk
ü Gelas ukur
ü Kertas saring
ü Oven
ü Kompor listrik
ü Erlenmeyer
ü Labu leher tiga
ü Tabung reaksi
ü Kaca arloji
ü Corong
ü Penyumbat gabus
ü Autoklav
2. Bahan
ü Kulit pisang raja
ü Bakteri Saccharomyces cereviseae
ü Larutan H2SO4 0,5 N
ü Ammonium sulfat
ü Urea
CARA KERJA
1. Persiapan Bahan
Kulit pisang raja
Diblender
Disaring
Diendapkan
Disaring dan dikeringkan pada oven suhu 45-500C
Analisis kadar air dan kadar pati
Hidrolisis Pati
Pati kulit pisang
Panaskan sampai suhu 1000C selama 2,5 jam
Dinginkan pada suhu ruangan
Saring
Filtrat
Atur pada pH=5
Fermentasi
100 mL filtrat
Tambahkan 6 gr amonium sulfat
Tambahkan 6 gr urea
Pasteurisasi pada suhu 1200C selama 15 menit
Inkolum awal ke dalam medium fermentasi
Inkubasi pada 27-300C
Ulangi dengan waktu dan berat pati bervariasi
Analisis kadar bioetanolnya
Uji kandungan alkohol
1 mL hasil fermentasi
Ditambahkan 1 tetes H2SO4 pekat
Amati perubahan yang terjadi
Note: adanya perubahan warna larutan dari oren ke hijau menandakan adanya alkohol di dalam larutan tersebut.
DATA PENGAMATAN
Sampel : kulit pisang raja
Waktu fermentasi : 7 hari
Tahapan pelaksanaan
|
Hasil Pengamatan
|
Persiapan Bahan
|
Pati yang dihasilkan berwarna coklat kehitaman dengan berat kurang dari 5 gr
|
Hidrolisis Pati
|
Filtrat berwarna kecoklatan
|
Fermentasi
v. ragi 30 mL
v.ragi 50 Ml
|
Filtratnya terdapat keputihan
Filtratnya terdapat keputihan
|
Uji alkohol
v.ragi 30 mL
v.ragi 50 mL
|
Oren-oren (negatif)
Oren-oren (negatif)
|
kulit pisang raja ini mengandung serat kasar dengan karbohidrat yang tinggi yaitu, senyawa sellulosa. Bioetanol ini dibuat melalui proses anaerob dengan bantuan mikroba yaitu Saccharomyses cerevisiae dengan teknik fermentasi.
Proses pembuatan etanol ini dilakukan dengan beberapa tahap yaitu yang pertama tahap pengambilan pati dari kulit pisang raja tersebut, dimana kulit pisang ini dipotong kecil-kecil dan diblender, kemudian disaring dan diambil filtratnya. Filtrat tersebut kemudian diendapkan dan dikeringkan pada oven dengan suhu 45-500 C, sehingga diperoleh pati pisang raja.
Selanjutnya tahap kedua yaitu hidrolisis pati dari kulit pisang raja. Hidrolisis merupakan suatu reaksi kimia antara air dengan suatu zat lain yang menghasilkan zat baru :
Pati air glukosa
dimana pati kulit pisang raja tadi ditambahkan H2SO4 0,5 N sebanyak 50 ml sebagai katalisator karena reaksi air dengan pati berlangsung sangat lambat. Kemudian campuran tadi direfluks sampai suhu 1000C selama 2,5 jam, setelah itu didinginkan sampai suhu ruangan dan disaring sehingga diperoleh filtrat.
Tahap ketiga dari percobaan ini adalah tahap fermentasi, fermentasi adalah suatu proses oksidasi karbohidrat yang bersifat anaerob. Dimana fermentasi ini mengubah glukosa menjadi bioethanol oleh sel-sel Saccharomyces cereviseae dengan reaksi :
Glukosa enzim zimosa etanol
dimana langkahnya filtrat hasil hidrolisis dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambahkan 3 gram amonium sulfat dan 3 gram urea sebagai nutrisi bagi mikroorganisme yang akan digunakan untuk fermentasi nantinya. Kemudian disterilkan dalam autoklav selama 15 menit, dan dikondisikan pada suhu 27-300 C.
Selanjutnya filtrat yang telah disterilkan tadi dibagi menjadi dua, dengan volume yang sama. Kemudian masing-masing filtrat tadi ditambahkan bakteri saccharomyces cerevisiae dengan volume yang berbeda, volume tabung pertama dimasukkan 50 ml biakan bakteri dan tabung yang kedua dengan 30 ml biakan bakteri pula. Biakan bakteri ini menggunakan media cair yaitu yang terbuat dari glukosa, yeast ekstrak dan pepton yang dicampur menggunakan aquadest sampai volume 100 ml, dimana campuran ini berfungsi untuk nutrisi bagi bakteri yang akan ditanam untuk berkembang pada media. Semua campuran itu dimasukkan kedalam erlenmeyer, dan ditutup serapat mungkin agar bakteri ini tidak terkontaminasi oleh bakteri lain, selanjutnya dimasukkan kedalam autoklav dengan tekanan 15 lb selama 15 menit dan didinginkan. Sehingga sudah siap untuk ditanamkan bibit saccharomyces. Setelah media ini ditanamkan bibit bakteri, agar bakteri dapat berkembang dengan baik, media ini dishaker selama 3 jam dengan beberapa kali sampai 4 hari. Setelah dilakukan fermentasi, dibiarkan selama 7 hari pada suhu ruangan, untuk mengubah glukosa menjadi ethanol.
Setelah dianalisa secara kualitatif untuk uji alkohol yaitu dengan cara penambahan 1 ml natrium bikromat 1% dengan katalis H2SO4 terhadap1 ml bioetanol yang terbentuk diperoleh hasil negatif ditandai dengan tidak berubahnya warna orange menjadi warna hijau. Reaksi yang seharusnya terjadi untuk uji positif adanya ethanol adalah sebagai berikut:
Praktikum ini tidak berhasil dikarenakan oleh beberapa faktor, yang pertama proses fermentasi ini berlangsung secara anaerob yang tidak membutuhkan oksigen, sedangkan pada saat dilakukan pratikum tepatnya pada penutupan fermentasi tidak dilakukan secara rapat sehingga ada kemungkinan oksigen dapat masuk kedalam fermentasi sehingga memicu tumbuhnya jamur sehingga mengganggu kerja bakteri untuk mengubah glukosa menjadi etanol. Kesalahan yang kedua yaitu rentang dilakukannya refluk dan fermentasi sangat renggang sehingga ada kemungkinan hasil hidrolisisnya sudah rusak, sehingga ada kemungkinan tidak ada glukosa yang terbentuk yang akan diubah oleh bakteri menjadi ethanol. Dan kemungkinan terakhir bahwa bakteri Sacchromyces tidak tumbuh dalam media akibat terganggu mikroorganisme lain.
Menurut teori ada beberapa faktor yang mempengaruhi fermentasi bioetanol yaitu media, suhu, nutrisi, pH, volume starter, waktu fermentasi, dan konsentrasi gula. pH untuk media fermentasi adalah 4-6 sedangkan pada percobaan tidak ditentukan pH nya, waktu fermentasi yang normal yaitu 3-14 hari, jika waktunya terlalu cepat, bakteriSaccharomyces cerevisiae masih dalam masa pertumbuhan, sedangkan pada percobaan hanya dilakukan selama 7 hari, ada kemungkinan bakteri masih dalam proses pertumbuhan.
G. KESIMPULAN
1. Pembuatan Bioetanol dari kulit pisang raja ini dibuat melalui proses anaerob dengan bantuan mikroba yaitu saccharomyses cerevisiae dengan teknik fermentasi.
2. Proses pembuatan etanol ini dilakukan dengan beberapa tahap yaitu tahap pertama pengambilan pati dari kulit pisang raja, tahap kedua yaitu hidrolisis pati dari kulit pisang raja dan tahap ketiga adalah tahap fermentasi.
3. Hidrolisis merupakan suatu reaksi kimia antara air dengan suatu zat lain yang menghasilkan zat baru, pada percobaan ini di ubah pati menjadi glukosa.
4. Proses fermentasi yang dilakukan pada percobaan adalah mengubah glukosa menjadi bioethanol oleh saccharomyces cereviseae.
5. Uji analisa etanol pada percobaan ini adalah negatif (tidak menghasilkan etanol). Ini disebabkan oleh beberapa kesalahan, diantaranya pengaturan pH yang tidak dilakukan, jarak waktu refluks dengan fermentasi terlalu lama, dll.
DAFTAR PUSTAKA
Arbianto,Purwo. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Depdikbud.
Lechninger. 1986. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Erlangga.
Poedjadji,A. 1994. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: UI.
Pudjatmaka,A.H dan Qodratillah,M.T. 2002. Kamus Kimia. Jakarta: Balai Pustaka.
Rhonny dan Danang. 2003. Laporan Penelitian
{ 0 komentar... read them below or add one }
Posting Komentar