Upload
hafiz-akbar
View
41
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Bahan bakar minyak merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam
kehidupan. Bahan bakar yang digunakan selama ini berasal dari minyak mentah
yang diambil dari dalam bumi, sedangkan minyak bumi merupakan bahan bakar
yang tidak dapat diperbaharui. Sehingga untuk beberapa tahun ke depan
diperkirakan masyarakat akan mengalami kekurangan bahan bakar. Keadaan ini
tidak dapat lagi dipertahankan pada dasawarsa Sembilan puluhan. Bahkan pada
abad 21 sekarang ini Indonesia diperkirakan akan menjadi net importer bahan bakar
fosil (Kartasamita, 1992).
Melihat hal ini, sudah saatnya untuk mengembangkan berbagai energi
alternatif yang dapat diperbaharui. Sudah saatnya ketergantungan kebutuhan energi
fosil yang non-renewable digantikan dengan energi yang renewable, walaupun hal
ini memerlukan revolusi terbalik dari sistem industri energi sekarang. Berbagai
macam pendekatan proses dapat digunakan baik secara fisik kimiawi dan biologis.
Salah satu pendekatan adalah menggunakan aplikasi bioteknologi yang dapat
menggabungkan aspek fisik dan kimiawi menggunakan agen biologi.
Kebutuhan energi dari bahan bakar minyak bumi (BBM) di berbagai negara
di dunia dalam tahun terakhir ini mengalami peningkatan tajam. Tidak hanya pada
negara - negara maju, tetapi juga di negara berkembang seperti Indonesia. Untuk
1
2
mengantisipasi terjadinya krisis bahan bakar minyak bumi (BBM) pada masa yang
akan datang. Saat ini telah dikembangkan pemanfaatan etanol sebagai sumber
energi terbarukan, contohnya untuk pembuatan bioetanol dan gasohol.
Baru-baru ini pemerintah telah melaksanakan program kebijakannya yaitu
Konversi minyak tanah ke gas. Hal ini menandai bahwa energi fosil sudah tidak
layak lagi digunakan dimasa depan karena jumlahnya yang semakin sedikit dan
dampaknya yang tidak ramah lingkungan. Gas buang yang ditimbulkan pada mesin-
mesin kendaraan mengakibatkan terjadinya lubang pada lapisan ozon sehingga
menyebabkan terjadinya pemanasan global. Kemudian masyarakat mulai beralih
mencari energi alternatif yang murah dan ramah lingkungan sebagai pengganti
energi fosil. Pada tahun 2007 mulai gencar-gencarnya penelitian tentang Bioethanol
sebagai energi alternatif masa depan. Bioetanol diharapkan mampu menggantikan
fungsi bahan bakar yang selama ini didominasi oleh bahan bakar fosil.
Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan
(biomassa) dengan cara fermentasi, dimana memiliki keunggulan mampu
menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. Di Indonesia, bioetanol sangat potensial untuk
diolah dan dikembangkan karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang
banyak tumbuh di negara ini dan sangat dikenal masyarakat. Tumbuhan yang
potensial untuk menghasilkan bioetanol adalah tanaman yang memiliki kadar
karbohidrat tinggi, seperti: tebu, nira, sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung,
jerami, bonggol jagung, dan kayu. Namun permasalahan yang sering timbul pada
pembuatan Bioetanol adalah sedikitnya bioetanol yang dihasilkan mengakibatkan
3
biaya produksi membengkak. Hal ini disebabkan oleh proses fermentasi yang
kurang optimal.
1.2. Perumusan Masalah
Permasalahan energi di Indonsia sama seperti yang dihadapi dunia. Jika
tidak ada penemuan ladang minyak dan kegiatan eksplorasi baru, cadangan minyak
di Indonesia diperkirakan hanya cukup untuk memenuhi kebutuhan selama 18 tahun
mendatang. Sementara itu, cadangan gas cukup untuk 60 tahun dan batu bara
sekitar 150 tahun. Hal tersebut juga menyebabkan Indonesia menjadi negara
pengimpor minyak mentah sampai sekarang. Setidaknya, ada tiga jalan keluar dari
hal ini. Pertama, mencari ladang minyak baru; kedua, menggunakan energi secara
efisien; dan ketiga, mengembangkan sumber energi terbaharukan, seperti sinar
matahari, panas bumi, air, angin, dan bahan bakar nabati (biofuel). Hal yang paling
mungkin dilakukan sekarang adalah mengembangkan sumber energi terbaharukan,
contohnya bioetanol Sorgum
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Pengertian Bioethanol
Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan,
dimana memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. Di
4
Indonesia, minyak bioethanol sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan
karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang banyak tumbuh di negara ini
dan sangat dikenal masyarakat. Tumbuhan yang potensial untuk menghasilkan
bioetanol adalah tanaman yang memiliki kadar karbohidrat tinggi, seperti: tebu, nira,
sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung, jerami (gandum dan padi), bonggol
jagung, dan kayu.
Bioetanol (C2H5OH) adalah alkohol yang dibuat dari fermentasi bahan-
bahan organik, seperti jagung, tebu, jerami (padi dan gandum) dalam suatu
proses yang mirip dengan pembuatan bir. Hasil akhirnya dicampur dengan
bensin untuk mengurangi polutan gas buang kendaran termasuk didalamnya
CO2. Emisi CO2 yang dihasilkan pembakaaraan bioetanol sama dengan
pembakaran bensin, akan tetapi dengan bioetnol CO2 akan digunakan oleh
tumbuhan ketika terjadi fotosintesis. Hal tersebut menjadikan bioetanol sangat
menarik untuk mencari jalan keluar dalam mengurangi emisi.
Banyaknya variasi tumbuhan yang tersedia memungkinkan kita lebih leluasa
memilih jenis yang sesuai dengan kondisi tanah yang ada.Sebagai contoh ubi kayu
dapat tumbuh di tanah yang kurang subur, memiliki daya tahan yang tinggi terhadap
penyakit dan dapat diatur waktu panennya. Namun kadar patinya yang hanya 30
persen, masih lebih rendah dibandingkan dengan jagung (70 persen) dan tebu (55
persen) sehingga bioetanol yang dihasilkan jumlahnya pun lebih sedikit.
Biaya produksi bioetanol tergolong murah karena sumber bahan bakunya
merupakan limbah pertanian atau produk pertanian yang nilai ekonomisnya rendah
serta berasal dari hasil pertanian budidaya tanaman pekarangan (hortikultura) yang
5
dapat diambil dengan mudah. Dilihat dari proses produksinya juga relatif sederhana
dan murah.
2.2 Prinsip pembentukan Bioethanol
Bioetanol dapat diproduksi melalui fermentasi glukosa. Glukosa (C6H12O6)
adalah gula sederhana (monosakarida). Glukosa adalah salah satu produk utama
fotosistesis dan merupakan komponen structural pada tanaman. Umumnya
biokonversi glukosa menjadi etanol dilakukan dengan memanfaatkan yeast. Reaksi
umumnya adalah sebagai berikut:
C6H12O6 bakteri fermentasi 2CO2 +2C2H5OH + Panas
Pembakaran akan merombak etanol, oksidasi (penambahan oksigen dari
udara) hydrogen menghasilkan uap air (H2O), karbon menjadi karbondioksida (CO2)
dan melepaskan energi. Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon,
hidrogen dan oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai derivat senyawa hidrokarbon
yang mempunyai gugus hidroksil dengan rumus C2H5OH.
Etanol merupakan zat cair, tidak berwarna, berbau spesifik, mudah terbakar
dan menguap, dapat bercampur dalam air dengan segala perbandingan..
a. Sifat - sifat fisik etanol menurut Pery (1984) sebagai berikut :
- Rumus molekul : C2H5OH
- BM : 46,07 gram/mol
- Titik didih pada 760 mmHg : 78,4°C
- Titik beku : - 112°C
6
- Densitas : 0, 789 gr/ml pada 20°C
- Kelarutan dalam 100 bagian
air : sangat larut
eter : sangat larut
b. Sifat kimia dari etanol menurut Fessenden (1982) sebagai berikut :
-dihasilkan dari fermentasi glukosa C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2
Glukosa etanol karbondioksida
- untuk minuman diperoleh dari peragian karbohidrat, ada dua tipe yaitu tipe
pertama mengubah karbohidratnya menjadi glukosa kemudian menjadi
etanol,
- Pembentukan etanol
C6H12O6 ENZIM
2CH3CH2OH + 2CO2
glukosa etanol karbondioksida
- Pembakaran etanol
CH3CH2OH + 3O2 2CO2 + 3H2O + energi
2.3 Proses Fermentasi
Proses fermentasi adalah proses perombakan gula oleh aktivitas ragi,
dimana ikatan kimia rantai karbon dari glukosa dan fruktosa dilepas satu demi satu
dan dirangkai secara kimiawi menjadi molekul etanol dan gas karbon dioksida serta
menghasilkan panas, Ragi sendiri termasuk jasat renik keluarga vegeta, ragi akan
mengeluarkan enzyme yang sangat complex yang mampu melakukan perombakan
monosakarida menjadi ethanol dan carbon diokasida, jenis ragi untuk proses
alcohol/ ethanol adalah Sacharomyces Cereviceae.
7
Gambar 1. Ragi Roti
Banyak hal yang mempengaruhi proses fermentasi diantaranya adalah:
lamanya waktu pengeraman, substrat yang digunakan dan kondisi operasi yang
mendukung. Faktor PH adalah salah satu dari kondisi operasi yang mendukung.
Pada proses fermentasi diperlukan PH yang tepat agar bakteri dapat bekerja
menghasilkan ezim yang mampu mengubah substrat menjadi bioetanol dengan
optimal.
2.4 Pemurnian dengan proses Destilasi dan Dehidrasi (Kapur Tohor)
Setelah proses fermentasi selesai, masukkan cairan fermentasi ke dalam
evaporator atau boiler. Panaskan evaporator dan suhunya dipertahankan antara
79°– 81°C. Pada suhu ini etanol sudah menguap, tetapi air tidak menguap. Uap
etanol dialirkan ke distilator. Bioetanol akan keluar dari pipa pengeluaran distilator.
Distilasi pertama, biasanya kadar etanol masih di bawah 95%. Apabila kadar etanol
8
masih di bawah 95%, distilasi perlu diulangi lagi (reflux) hingga kadar etanolnya
95%.
Gambar.2 Kapur Tohor
Apabila kadar etanolnya sudah 95% dilakukan dehidrasi atau penghilangan
air. Untuk menghilangkan air bisa menggunakan kapur tohor atau zeolit sintetis.
Tambahkan kapur tohor pada etanol. Biarkan semalam. Setelah itu didistilasi lagi
hingga kadar airnya kurang lebih 99.5%.Kapur tohor adalah sebutan untuk batu
kapur yang belum berhubungan dengan air) atau mengandung banyak Kalsium-
hydroxida jika telah disiram (direndam) dengan air yang mempunyai rumus molekul
kimia CaO.
2.5 Sacharomyces Cereviceae
Yeast merupakan fungsi uniseluler yang melakukan reproduksi secara
pertunasan (budding) atau pembelahan (fission). Yeast tidak berklorofil, tidak
berflagella, berukuran lebih besar dari bakteri, tidak dapat membentuk miselium
berukuran bulat, bulat telur, batang, silinder seperti buah jeruk, kadang-kadang
dapat mengalami diforfisme, bersifat saprofit, namun ada beberapa yang bersifat
parasit (Van Rij, 1984).
9
Saccharomyces cerevisiae merupakan yeast yang termasuk dalam kelas
Hemiascomycetes, ordo Endomycetales, famili Saccharomycetaceae, Sub family
Saccharoycoideae, dan genus Saccharomyces (Frazier dan Westhoff, 1978).
Saccharomyces cerevisiae merupakan organisme uniseluler yang bersifat makhluk
mikroskopis dan disebut sebagai jasad sakarolitik, yaitu menggunakan gula sebagai
sumber karbon untuk metabolisme (Alexopoulus dan Mims, 1979). Saccharomyces
cerevisiae mampu menggunakan sejumlah gula, diantaranya sukrosa, glukosa,
fruktosa, galaktosa, mannosa, maltosa dan maltotriosa (Lewis dan Young, 1990).
Saccharomyces cerevisiae merupakan mikrobia yang paling banyak digunakan
pada fermentasi alkohol karena dapat berproduksi tinggi, tahan terhadap kadar
alkohol yang tinggi, tahan terhadap kadar gula yang tinggi dan tetap aktif melakukan
aktivitasnya pada suhu 4 – 32 O C (Kartika et.al.,1992)
2.6 Bahan Baku Bioetanol
1. Nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira nipah, nira sorgum, nira kelapa, nira aren,
nira siwalan, sari buah mete.
2. Bahan berpati: tepung sorgum biji (jagung cantel), sagu, singkong (gaplek), ubi
jalar, ganyong, garut, umbi dahlia.
3. Bahan berselulosa (lignoselulosa) yang sekarang belum ekonomis, teknologi
proses yang efektif diperkirakan akan komersial pada dekade ini.
10
2.6.1 Sorgum
Gambar 3. Sorgum bicolor
Sorgum (Sorgum bicolor L.) merupakan salah satu jenis tanaman serelia yang
mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia karena mempunyai daera
adaptasi yang luas. Tanaman sorgum toleran terhadap kekeringan dan genangan air,
dapat berproduksi pada lahan marginal, serta relatif tahan terhadap gangguan hama
atau penyakit. Batang sorgum apabila diperas akan menghasilkan nira yang rasanya
manis. Kadar air dalam batang sorgum kurang lebih 70 persen yang artinya
kandungan niranya kurang lebih sebesar itu. Batang sorgum yang menghasilkan nira
biasanya hanya digunakan sebagai pakan ternak belum memiliki nilai ekonomis.
Mengingat nira sorgum mengandung kadar glukosa yang cukup besar karena kualitas
nira sorgum manis setara dengan nira tebu dan belum dimanfaatkan secara maksimal
maka dipandang sangatlah tepat bila dilakukan penelitian yang bertujuan untuk
mendapatkan alkohol dari nira sorgum dengan proses fermentasi.
a. Tanaman sorgum mempunyai keunggulan yang tak kalah dari tanaman pangan
lain:
· Daya adaptasi luas
· Tahan terhadap kekeringan
· Dapat diratun
· Sangat cocok untuk dikembangkan di daerah marginal
· Seluruh bagian tanaman mempunyai nilai ekonomis.
11
b. Manfaat Tanaman Sorgum
Manfaat dari tanaman sorgum adalah sebagai berikut :
· Bahan baku industri kertas, nira, gula, alkohol, apritus dan monosodium glutamat
(MSG)
· Bahan baku pakan ternak (biji sorgum)
· Bahan baku media jamur merang (Mushroom)
· Sumber hijauan pakan ternak ruminansia (batang dan daun)
· Bahan baku ethanol (biji sorgum)
2.6.2 Pati
Pati adalah sumber karbohidrat yang penting dalam makanan dan merupakan
sumber utama. Pati dijumpai sebagian besar pada biji, tempat penyimpanan
karbohidrat pada tumbuhan. Pati adalah campuran polisakarida amilosa dan
amilopektin. Amilosa adalah polisakarida berantai xxv lurus. Tedapat penemuan baru
bahwa amilosa adalah satuan glukosa yang bergelung. Warna karakteristik yang
diberikan pati jika bereaksi dengan iodium disebabkan adanya pembentukan yang
kompleks. Pati memberikan
warna biru jika direaksikan dengan iodium. Reaksi ini digunakan untuk mendeteksi
adanya pati. Amilopektin adalah polisakarida yang bercabang sangat banyak, tersusun
seluruhnya oleh glukosa yang dihubungkan dengan ikatan alfa-1, 4- glukosidik tetapi
kadang-kadang mempunyai rantai alfa-1, 6-glukosidik sebagai cabang. Diperkirakan
amilopektin mempunyai seribu satuan glukosa (Fessenden, 1999).
Setengah dari produk pati digunakan untuk pembuatan sirup dan gula. Pati
merupakan polisakarida yang dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama
berdasarkan kelarutan, bila dibubur (triturasi) dengan air panas, sekitar 20 % pati
adalah amilosa (larut) dan 80 % sisanya adalah amilopektin (tidak larut) (Fessenden,
1999)
12
Tabel 1. Kandungan biji sorgum
Zat Kandungan (%)
Pati 86,56
Protein 8,65
Air 3,34
Serat Kasar 1,45
Sumber: Beti et al.(1990)
Kandungan pati Sorgum cukup besar sehingga memiliki efisiensi yang tinggi
sebagai bahan baku bioetanol
2.6.3 Pupuk Urea
Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen,
oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea juga dikenal
dengan nama carbamide yang terutama digunakan di kawasan Eropa. Nama lain
yang juga sering dipakai adalah carbamide resin, isourea, carbonyl diamide dan
carbonyl diamine. Senyawa ini adalah senyawa organik sintesis pertama yang
berhasil dibuat dari senyawa anorganik, yang akhirnya meruntuhkan konsep
vitalisme.
Gambar 4. Pupuk Urea
13
Pupuk Urea (CO (NH2)2) menurut Ruskandi (1996), merupakan pupuk buatan
hasil persenyawaan NH4 (ammonia) dengan CO2. Bahan dasarnya biasanya
berupa gas alam dan merupakan ikatan hasil tambang minyak bumi. Kandungan N
total berkisar antara 45-46 %. Dalam proses pembuatan Urea sering terbentuk
senyawa biuret yang merupakan racun bagi tanaman kalau terdapat dalam jumlah
yang banyak. Agar tidak mengganggu kadar biuret dalam Urea harus kurang 1,5-2,0
%. Kandungan N yang tinggi pada Urea sangat dibutuhkan pada pertumbuhan awal
tanaman dan dalam proses fermentasi alcohol ini urea di gunakan sebagai nutrisi
bagi pertumbuhan awal Saccharomyces cerevisiae.
2.6.4 Pupuk NPK (Nitrogen Phospate Kalium)
Pupuk NPK merupakan pupuk majemuk yang mengandung unsur hara
utama lebih dari dua jenis. Dengan kandungan unsur hara Nitrogen 15 % dalam
bentuk NH3, fosfor 15 % dalam bentuk P2O5, dan kalium 15 % dalam bentuk K2O.
Gambar5. Pupuk NPK
14
Sifat Nitrogen (pembawa nitrogen) terutama dalam bentuk amoniak akan menambah
keasaman tanah yang dapat menunjang pertumbuhan tanaman menurut
Hardjowigeno (1992) dan dalam proses fermentasi alcohol ini NPK mempunyai
fungsi sebagai nutrisi bagi pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae selama proses
fermentasi berlangsung.
15
BAB III
TUJUAN DAN MANFAAT
3.1. Tujuan
Tujuan dari pelaksanaan tugas akhir ini yaitu:
1. Mahasiswa dapat mengoperasikan alat pirolisa etanol.
2. Mahasiswa dapat mengetahui cara kerja alat pirolisia etanol.
3. Mahasiswa dapat menggunakan pirolisia etanol untuk pemisahan etanol hasil
fermentasi bubur sorgum.
3.2. Manfaat
Manfaat diadakan penyusunan tugas akhir ini diharapkan:
1. Mahasiswa dapat mengaplikasikan ilmu yang diperoleh di perkuliahan.
2. Mahasiswa akan terlatih dalam mengoperasikan alat – alat industri.
3. Mahasiswa dapat mengetahui mekanisme kerja dari pirolisa etanol.
4. Mahasiswa dapat mengetahui proses pemisahan etanol hasil fermentasi dari
bubur sorgum menggunakan pirolisa etanol.
5. Memberikan kontribusi positif bagi pengembangan almamater Program Studi
Diploma III Teknik Kimia Universitas Diponegoro.
16
BAB IV
PERANCANGAN ALAT
4.1 Hasil Perhitungan Dimensi Alat
Dalam perancangan ini pirolisa etanol yang kami buat berukuran skala
laboratorium. Dengan rencana Spesifikasi Pirolisa etanol berkapasitas 50 liter. Satu
set alat pirolisa etanol terdiri dari tiga 3 bagian, yaitu :
1. Unit Pemanas (sumber panas)
2. Unit Distilasi (distilator double heating)
3. Unit Kondensor (pipa dan ulir)
Dengan spesifikasi
Fungsi : Sebagai alat pemisah suatu campuran larutan
berdasarkan titik didih terutama sebagai
kolom pemurnian alcohol (pemisahan alcohol
dengan air)
Bahan : Stainless steel
Tinggi tangki : 70 cm
Diameter tangki : 40 cm
Tingggi menara kondensor : 2,5 meter
Kapasitas : 50 Liter
Sumber energi : Gas LPG dan Listrik
Pompa air pendingin : Yoshimitsu
17
4.2 Gambar dan Dimensi Alat
Gambar 6. Rangkaian Alat Bioeanol
Cara kerja alat:
Bahan baku yang sudah dihidrolisa dan difermentasi menjadi bentuk bir
dimasukkan kedalam tangki pembakaran untuk dibakar dengan suhu 78 – 81 0C,
Pada suhu tersebut etanol akan menguap, kadar etanol yang dihasilkan masih
rendah (8-10%). Kemudian etanol akan dialirkan ke kolom Distilasi untuk
Output 2 ± 80%kondensor ulir
Termometer sensor
Kondensor pipa
Termometer
Pompa AirOutput 1 ± 50%
Tangki distilatorPipa penghubung tangki distilator dengan kondensor
Input
Cerobong asap pembakaran
Kompor pemanas
Termokopel
KETERANGAN Aliran Bahan dan produk Aliran Pendingin Aliran Sumber panas
18
meningkatkan Kadar etanol, pada menara distilasi ini pendinginnya menggunakan
Air yang suhunya dapat diatur dengan automatic thermocouple. Dari kolom distilasi
ini dihasilkan 2 outlet, outlet bawah menghasilkan etanol dengan kadar ± 50% dan
outlet atas menghasilkan etanol dengan kadar ± 80%.
Reaktor Bioetanol terdiri atas tiga 3 bagian, yaitu :
4. Unit Pemanas (sumber panas)
5. Unit Distilasi (distilator double heating)
6. Unit Kondensor (pipa dan ulir)
1. Unit Pemanas (sumber panas)
Sumber panas yang digunakan adalah kompor dengan bahan bakar gas LPG,
reactor bioetanol ini menggunakan dua buah kompor dengan satu lobang selang
regulator sehingga hanya membutuhkan sebuah tabung LPG dan pada masing-
masing kompor sudah ada kran pengatur aliran gas.
Gambar 7. Unit Pemanas
A
B
C
D
Keterangan gambar:
A. Kran pengatur aliran
gas dari tabung LPG
B. Kran pengatur aliran
gas dari kran A yang
menuju kompor 1
C. Lobang selang
regulator yang menuju
tabung LPG
D. Kran pengatur aliran
gas dari kran A yang
menuju kompor 2
19
2. Unit Distilasi double heating
dinamakan tangki distilator double heating karena pada tangki ini pemanasanya
bukan hanya pada satu permukaan saja, kalau biasanya pemanasan dengan
kompor hanya mengenai permukaan yang terkena panas saja, berbeda dengan
tangki ini karena tangki ini sudah didesain dengan sedemikian hingga, sehingga
pemanasan dapat terjadi secara menyeluruh dan proses distilasi dapar
berlangsung lebih cepat. Untuk memisahkan antara campuran etanol dengan air
suhu distilator dijaga 78 - 80 oC, karena pada suhu ini etanol tepat menguap dan
air masih tertahan.
Gambar 8. Unit Distilasi double heating
Asap
KOMPOR
Bahan masuk
Uap Bahan Hasil distilasi
Level
Kran pembuangan
Termometer
20
3. Unit Kondensor
Didalam unit ini terdapat dua tipe kondensor, yaitu:
a. kondensor pipa
b. kondensor ulir
Kondensor Ulir
Automatic thermocouple
Kondensor Pipa
Dari tangki distilator
Tempat pompa
Gambar 9. unit kondensor
21
a. Kondensor Pipa
kondensor pipa terletak di bagian bawah unit kondensor yang mempunyai
fungsi untuk mendinginkan uap bahan hasil distilasi yang langsung dari tangki
distilator. Uap hasil distilasi ini mempunyai suhu 78-80 oC yang kaya akan
kandungan etanol, pendingin yang digunakan adalah air yang diperoleh dari bak
penampung, dan suhu air pendingin ini di jaga ± 40 oC dengan menggunakan
termokopel yang menempel pada unit ini, bila suhu air pendingin didalam
kondensor pipa sudah melebihi 40 oC maka termokopel akan secara otomatis
menghidupkan pompa dan menyedot air dari bak penampung menuju kondensor
pipa untuk menggantikan air pendingin yang sudah mulai panas, air pendingin
dari kondensor pipa langsung dimasukan dalam bak untuk pendinginan. Dari
kondensor pipa ini nantinya akan didapatkan etanol hasil pendinginan dengan
kadar ± 50% yang akan keluar dari kran outlet 1.
b. Kondensor Ulir
Kondensor ulir terletak dibagian atas unit kondensor atau di atas kondensor
pipa yang mempunyai fungsi untuk mendinginkan uap bahan hasil distilasi yang
masih lolos dari kondensasi pada kondensor pipa. Pendingin yang digunakan
adalah air yang berasal dari kran (sumber air). Air pendingin mengalir pada pipa
ulir dan bergerak dari atas turun kebawah, yang bertujuan agar terjadi kontak
dengan uap bahan hasil distilasi yang berasal dari bawah naik keatas. Air
pendingin setelah proses sirkulasi keluar dari kondensor ulir dan ditampung
dalam bak penampung yang nantinya digunakan untuk pendinginan pada
22
kondensor pipa. Dari kondensor ulir ini nantinya akan didapatkan etanol hasil
pendinginan dengan kadar ± 80% yang akan keluar dari kran outlet 2.
4.3 Tangki Fermentor
Tangki fermentor berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses
fermentasi, dan tempat dimana terjadi proses biokonversi glukosa menjadi etanol
yang dilakukan dengan memanfaatkan yeast, dimana ikatan kimia rantai karbon dari
glukosa dan fruktosa dilepas satu demi satu dan dirangkai secara kimiawi menjadi
molekul etanol dan gas karbon dioksida serta menghasilkan panas.
Jadi, indikasi yang menunjukan proses fermentasi sedang perjalan adalah
dengan terbentuknya CO2 dan panas, sehingga kita membutuhkan suatu tangki yang
mempunyai perangkap untuk gas CO2 yang merupakan hasil samping dari proses
fermentasi. Dibawah ini merupakan gambaran tangki fermentor yang dilengkapai
dengan perangkap CO2.
Gambar 10. tangki Fermentor
Air
Tangki perangkap CO2
Selang penghubung tangki fermentor dengan tangki perangkap
Bahan fermentasi
Tangki fermentor
23
4.4 Prosedur Percobaan
4.4.1 Persiapan Bahan
Langkah pertama yang dilakukan adalah menyiapkan bahan baku yang akan
digunakan yaitu Sorgum.
Gambar 11. Diagram Alir Proses Penyiapan Bahan Baku
(Budi S, Hieronymus, 1993)
Pada proses peyiapan bahan baku ini Sorgum harus dipastikan masih dalam
keadaan kering dan bersih dari segala kotoran .kemudian sorgum kering tersebut
digiling sampai berbentuk tepung sorgum, Ukur kadar pati tepung sorgum dengan
metode phenol sulfat dan dengan alat spektofotometer. Tepung soegum dihidrolisa
dengan H2SO4 0,3M selama 1 jam.
Diperoleh dari pasar
burung semarang
BIJI
SORGUMBiji sorgum kering
Mengukur kadar pati
dengan metode
Phenol sulfat
PENGGILINGAN
Biji sorgum digiling sampai
berbentukserbuk
(Penggilingan
menggunakan alat size
reduction di llaboraturium ukur kadar gulanya dengan
metode Phenol sulfat
pada masing – masing
tangki
HIDROLISA
H2SO4
Hidrolisa menggunakan
H2SO4 0,3M dengan suhu
80 0Cselama 60 menit
24
4.4.2 Fermentasi dalam Tangki Fermentor
Setelah proses persiapan bahan baku telah selesai, dilanjutkan dengan proses
Fermentasi dalam Tangki fermentor yang sudah disiapkan sebelumnya.
Gambar 12. Diagram Alir Proses Penyiapan Bahan Baku
(Budi S, Hieronymus, 1993)
Proses fermentasi dilakukan untuk merombakan gula oleh aktivitas ragi yang
digunakan adalah ragi roti yang memiliki kandungan Saccharomyces cerevisiae ,
dimana nanti ikatan kimia rantai karbon dari glukosa dan fruktosa dilepas satu demi
satu dan dirangkai secara kimiawi menjadi molekul etanol dan gas karbon dioksida
serta menghasilkan panas. Penambahan ragi sebanyak 10gr,15gr dan 20gr pada
masing2 tangki. Proses fermentasi berlangsung selama satu minggu dalam keadaan
anaerob dan sebagai indikasi perlangsung atau tidaknya fermentasi dilihat dari
gelembung – gelembung CO2 yang di tangkap pada tangki yang sudah dilengkapi
dengan perangkap CO2, Banyak hal yang mempengaruhi proses fermentasi
diantaranya adalah: lamanya waktu pengeraman, substrat yang digunakan dan
FERMENTASI
Fermentasi anaerob, dengan penambahan ragi roti yang mengandung S.cereviciae (0,2% dari kadar gula awal sebelum penambahan)BIR Hasil dari proses
fermentasi anaerob adalah etanol dengan kadar 8-12 % dan CO2
Uji kadar alcohol dengan alcohol meter
Adanya gelembung CO2 merupakan indkasi bawah proses fermentasi sedang berlangsung
BUBUR SORGUM
Bubur sorgum hasil hidrolisa kemudian dimasukkan ke dalam tangki fermentor.
Masing2 10gr,15gr dan 20gr
25
kondisi operasi yang mendukung. Faktor PH adalah salah satu dari kondisi operasi
yang mendukung. Pada proses fermentasi diperlukan PH yang tepat agar bakteri
dapat bekerja menghasilkan ezim yang mampu mengubah substrat menjadi
bioetanol dengan optimal.
Dari proses fermentasi ini dihasilkan etanol dengan kadar yang masih rendah
karena masih bercampur dengan kandungan nira kelapa lainya terutama air. Kadar
etanol dapat di ukur dengan menggunakan alcohol meter didapatkan kadar 8 – 12 %
yang biasa disebut dengan nama bir.
4.4.3 Pemurnian dengan Destilasi dan Dehidrasi
Bir yang dihasilkan dari proses fermentasi selanjutnya dimurnikan dengan 2
tahap tahap yaitu distilasi dan dehidrasi. Sebelum masuk kedalam tangki distilator
bir disaring dengan kain saring dulu untuk memisahkan endapan – endapan bahan
setelah proses fermentasi agar tidak menyebabkan kerak didalam tangki. Didalam
tangki distilator ini akan terjadi proses distilasi, yaitu suatu proses pemisahan
berdasarkan titik didih. Disini etanol masih memiliki kadar yang rendah ± 8 – 12 %
karena masih bercampur dengan kandungan nira kelapa lainya terutama air.
Sehingga perlu dilakukan proses pemisahan antara air dan etanol agar kadar etanol
semakin naik.
26
Suhu tangki distilator dijaga konstan ± 78 o C, suhu dimana etanol mulai
menguap dan terpisah dari campuran bir hasil fermentasi, etanol hasil distilasi I di
distilasikan lagi pada proses distilasi tahap II, hasil dari distilasi tahap II ini
dimurnikan lagi pada proses dehidrasi yaitu suatu proses pengurangan kadar air
dengan cara perendaman menggunakan kapur tohor. Proses dehidrasi ini untuk
mendapatkan etanol yang sesuai dengan grade bahan bakar.
DESTILASI
TAHAP I
Mengukur kadar alcohol setelah proses destilasi tahap 1 dengan alcohol meter
DEHIDRASI
Penyerapan kandungan air dengan merendam selama semalam meggunakan kapur tohor agar meningkatkan kadar alcohol dalam etanol.
Kapur tohor ini berfungsi untuk mengikat H2O yang masih terkandung dalam etanol, sehingga meningkatkan kemurnian etanol
DESTILASI
TAHAP II
Pemisahan kembali kandungan air yang masih terkandung dalam etanol. Yang sebelumnya sudah diserap airnya dengan kapur tohor
ETANOL
Etanol hasil distilasi tahap I dimasukan lagi dalam tanki distilasi untuk dilakukan proses distilasi tahap II didapatkan etanol dengan kadar ± 80-95 0 C
Untuk mendapatkan etanol sesuai dengan grade bahan bakar
Diagram Pengolahan Hasil Fermentasi
(Budi S, Hieronymus, 1993)
Distilator dipertahankan pada suhu ± 78 o C (suhu dimana alcohol mulai menguap dan air masih tertinggal) kemudian di ukur kadar alcohol yang keluar pada masing – masing outlet. Didapatkan etanol dengan kadar ± 50-70 o C
BIR
Bir hasil fermentasi sebelum masuk kedalam tangki
distilator harus disaring dulu dengan kain saring agar
tidak meninggalkan kerak didalam tangki.
Gambar 13. Diagram Alir Proses Pemurnian dengan Destilasi dan Dehidrasi
(Budi S, Hieronymus, 1993)
27
4.4.5 Prosedur Pengoperasian Pirolisa Etanol (Tangki Distilator)
- Melakukan pengecekan valve pada tangki distilator dan pastikan valve
bagian outlet dalam keadaan tertutup
- Memasukan bahan hasil fermentasi pada inlet, kemudian menutup valve
setelah bahan masuk tangki
- Menghubungkan saklar automatic thermocouple pada sumber listrik
- Mengatur kalibrasi automatic thermocouple pada kondensor sesuai dengan
kondisi yang diinginkan, untuk sensor suhu pada kondensor selisih 15oC
dengan automatic thermocouple
- Kondisi suhu pada kondensor dijaga 40oC sehingga automatic thermocouple
diatur pada suhu 55oC
- Jika suhu kondensor sudah mencapai 40oC secara otomatis automatic
thermocouple akan menghidupkan pompa yang akan meyedot air dari bak
penampung yang akan digunakan sebagi pendingin pada kondensor pipa,
sehingga kita harus memastikan bak berisi air.
- Mulai menyalakan pemanas pada tangki distilator dan suhunya dijaga
konstan ± 78oC
- Membuka outlet pada menara kondensor dan menampungnya sebagai hasil
- Mengukur kadar etanol hasil dari masing-masing outlet dengan
menggunakan alcoholmeter
28
4.5 Analisa Hasil
Analisa Kadar Pati dan Gula Reduksi Metode Fenol Sulfat
Prinsip : Gula sederhana, oligosacarida, polisacharida dan turunanya dapat
bereaksi dengan phenol dalam asam sulfat pekat dan akan
menghasilkan warna orange kekuningan yang stabil.
- Mengambil sampel yang akan dianalisa secukupnya.
- Tambah larutan HCl 0,02 N, yang sudah dipanaskan sampai suhu mendekati
100o C campurkan dengan bahan yang akan dihidrolisa
- Pemanas dihidupkan sampai suhu yang diinginkan dengan mengatur arus yang
masuk, apabila suhu sudah tercapai biarkan konstan selama 10 menit, ambil
sampel yang akan dianalisa jumlah total gula reduksinya, demikian seterusnya
untuk masing – masing kondisi
- Kemudian dilanjutkan dengan analisa gula reduksi dengan metode fenol sufat
- Tambah 50 ml alkohol 80%, biarkan selama 1jam, sambil kadang – kadang
diaduk
- Saring dan cuci dengan aquadest sampai volume 250 ml
- Cuci dengan 50 ml eter sebanyak 5 kali
- Cuci dengan 150 ml alkohol 10%
- Residu diencerkan sampai volume 200 ml dan tambah dengan HCl 25%, tutup
dengan pendingin balik dan panaskan sampai 2,5 jam
- Pembuatan larutan standar:
Buat larutan glukosa standart yang mengandung 0, 10, 20, 30, 40, 50, µg dalam
2ml
29
- Ambil 2 ml larutan standar, tambahkan 1 ml larutan phenol 5 % dan 5 ml H2SO4
pekat, biarkan 10 menit dan kocok menggunakan vortex
- Panaskan dengan penangas air selama 15 menit
- Ukur absorbansinya pada panjang gelombang 490 nm
- Buat kurva standarnya, persamaan dari kurva ini nanti yang digunakan untuk
mengetahui kadar dari gula reduksi pada sampel
- Untuk sampel, netralkan dengan NaOH 40 %, kemudian lakukan seperti pada
standart, pabila terlalu pekat encerkan terlebih dahulu
- Baca konsentrasi yang dinyatakan sebagai total gula reduksi
Analisa Kadar Alkohol.
- Menyiapkan alkohol meter yang mau dipakai untuk pengukuran.
- Masukkan sampel etanol yang mau diukur kedalam ke dalam gelas ukur atau
tabung atau botol yang tingginya lebih panjang dari panjang alkohol meter.
- Kemudian masukkan batang alkohol meter ke dalam gelas ukur yang berisi
sampel.
- Alkohol meter akan tenggelam dan batas airnya akan menunjukkan berapa
kandungan alkohol di dalam larutan tersebut.
30
BAB V
METODOLOGI
5.1 Alat dan Bahan Yang Digunakan
5.1.1 Varibel tetap
a. Bahan yang digunakan :
Sorgum : 25 kg
Urea : 60 gram
NPK : 60 gram
Ragi Roti (Fermipan) : 90 gram
b. Suhu Inkubator : 30 oC
c. Suhu Destilasi : 80 oC
5.1.2 Variabel berubah
a. Pengaruh penambahan ragi terhadap konsentrasi etanol dengan kosentrasi
masing – masing variable 0,2 %, 0,3% ,dan 0,4%
5.1.3 Alat yang digunakan
No Nama Alat Ukuran Jumlah
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
Rangkaian Alat Bioetanol
Inkubator
Pipet
Kompor listrik
Beaker glass
Thermomoter
Pengaduk
50 L
-
-
-
1000 mL
100°C
-
1
2
3
1
2
1
3
31
8.
9.
10.
11.
12.
13.
14.
15.
16.
Gelas ukur
Panci
Baki plastik
Timbangan
Sendok
Saringan
Kertas hisap
Selang plastic
Tangki fermentor
50 mL
100 mL
-
-
-
-
-
-
-
1
1
1
2
1
1
-
1
8
5.2 Prosedur Percobaan
5.2.1 Pembuatan Bioetanol dari sorgum
a. Biji Sorgum dibersihkan dari kotorannya kemudian digiling sampai berbentik
serbuk/tepung
b. Tepung Sorgum tersebut lalu dihidrolisa dengan H2SO4 0,3M menggunakan
suhu 70 oC selama 60 menit. Berfungsi untuk memecah kandungan pati
dalam tepung sorgum menjadi gula yang lebih sederhana.
c. Setelah dihidrolisa kemudian didinginkan, maka akan terbentuk 2 lapisan
endapan dan cairan kemudian pisahkan antara endapannya dan cairannya.
d. Cairan yang mengandung gula diaduk dan dilanjutkan tahap Fermentasi
dengan menggunakan penambahan S. cerevisae.
e. Wadah fermentasi ditutup rapat untuk mencegah kontaminasi dan menjaga
S. cerevisae agar lebih optimal. Fermentasi berlangsung anaerob atau tidak
membutuhkan oksigen pada suhu 28 – 32OC.
32
f.. Setelah 2—3 hari, larutan pati berubah menjadi 3 lapisan. Lapisan terbawah
berupa endapan protein. Di atasnya air, dan etanol. Hasil fermentasi itu
disebut bir yang mengandung 8—12% etanol
g. Sedot larutan etanol dengan selang plastik melalui kertas saring berukuran 1
mikron untuk menyaring endapan protein.
h. Meski telah disaring, etanol masih bercampur air. Untuk memisahkannya,
lakukan destilasi atau penyulingan. Panaskan campuran air dan etanol pada
suhu 78"C atau setara titik didih etanol. Pada suhu itu etanol lebih dulu
menguap ketimbang air yang bertitik didih 100°C. Uap etanol dialirkan
melalui pipa yang terendam air sehingga terkondensasi dan kembali menjadi
etanol cair.
i. Hasil Distilasi berupa etanol dengan kadar 50% dan 80%.
Setelah proses distilas tahap 1 dilanjutkan dengan proses distilasi tahap 2,
guna mendapatkan etanol dengan kadar alcohol meter ± 80 – 95 % diukur
dengan alcohol meter catat data hasil pengamatan
j. Etanol kadar 80 – 95 % hasil distilasi tahap 2 di kurangi kadar airnya agar
mendekati grade bahan bakar yaitu dengan proses dehidrasi dengan cara
merendamkan kapur tohor kedalam etanol yang dihasilkan selama semalam,
agar terjadi proses pengikatan H2O.
k. Mengulangi percobaan sebagai pembanding dengan perlakuan sama.
33
BAB VI
HASIL DAN PEMBAHASAN
6.1 Hasil Pengamatan
6.1.1 Analisa Kadar pati pada sorgum dengan Metode Fenol – Sulfat
Prinsip : Gula sederhana, oligosacarida, polisacharida dan turunanya dapat
bereaksi dengan phenol dalam asam sulfat pekat dan akan menghasilkan
warna orange kekuningan yang stabil
Pembuatan larutan standar
Buat larutan pati standart kemudian di lakukan penambahan fenol dan asam
sulfat kemudian panaskan diatas penangas air selama 15 menit.
Mengukur absorbansinya pada panjang gelombang 490 nm dengan
spektrofotometer.
Didapatkan nilai absorbansi pada larutan standart sebagai berikut:
Tabel 6.1 Analisa larutan standar pati
Konsentrasi (%) Nilai Absorbansi
0 0
10 0.231
20 0.412
30 0.568
40 0.688
50 0.793
34
Membuat grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan
standart untuk mendapatkan persamaan yang akan digunakan untuk mengukur
konsentrasi sampel
0 10 20 30 40 50 600
0.10.20.30.40.50.60.70.80.9
Grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan standart pati
Series2Linear (Series2)
konsentrasi(%)
abso
rban
si(%
)
Gambar 14. grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi larutan
standart pati
Dari gambar diatas terlihat bahwa semakin tinggi konsentrasi maka
semakin tinggi pula nilai absorbansi, dari larutan pati standart yang
mengandung 0, 10, 20, 30, 40, 50 % pati didapatkan nilai absorbansi masing
– masing 0, 0.231, 0.412, 0.568, 0.688 dan 0.793. didapatkan persamaan
garis yang linier, dengan persamaanya y = = 0.015x + 0.056 . yang
merupakan bentuk umum regresi linier sederhana, dimana:
Y = 0.015 X + 0.056
a b
35
a : konstanta sebesar 0,015
b : kemiringan sebesar 0,056
Y : peubah takbebas (nilai Absorbansi)
X : peubah bebas (nilai Konsentrasi)
Y= 0,015 x + 0,056
a b
perhitungan kadar pati sebelum hidrolisa:
diketahui nilai absorbansi (y=0,831)
y = 0,015 x – 0,056
0,831= 0,015 x – 0,056
X = 0,831 – 0,056
0,015
= 51,7 %
Jadi konsentrasi (kadar) pati dalam sorgum adalah 51,7 %
36
6.2.1 Analisa Kadar gula pada bubur sorgum dengan Metode Fenol – Sulfat
Prinsip : Gula sederhana, oligosacarida, polisacharida dan turunanya dapat
bereaksi dengan phenol dalam asam sulfat pekat dan akan menghasilkan warna
orange kekuningan yang stabil
Pembuatan lautan standar
Buat larutan gula standart kemudian di lakukan penambahan fenol dan asam
sulfat kemudian panaskan diatas penangas air selama 15 menit.
Mengukur absorbansinya pada panjang gelombang 490 nm dengan
spektrofotometer.
Didapatkan nilai absorbansi pada larutan standart sebagai berikut:
Tabel 6.2 Analisa larutan standar
Konsentrasi (%) Nilai Absorbansi
0 0
10 0.265
20 0.392
30 0.591
40 0.725
50 0.856
37
Membuat grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan
standart untuk mendapatkan persamaan yang akan digunakan untuk mengukur
konsentrasi sampel.
0 10 20 30 40 50 600
0.2
0.4
0.6
0.8
1
Grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan standart
AbsorbansiLinear (Absorbansi)
Konsentrasi
Abso
rban
si
Gambar 15. grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi larutan standart
Dari gambar 1 terlihat bahwa semakin tinggi konsentrasi maka semakin tinggi
pula nilai absorbansi, dari larutan glukosa standart yang mengandung 0, 10, 20, 30,
40, 50 % gula didapatkan nilai absorbansi masing – masing 0, 0.265, 0.392, 0.591,
0.725 dan 0.856. didapatkan persamaan garis yang linier, dengan persamaanya
y = 0.017 x + 0.048. yang merupakan bentuk umum regresi linier sederhana,
dimana:
Y = 0.017 X + 0.048
a : konstanta sebesar 0,017
b : kemiringan sebesar 0,048
Y : peubah takbebas (nilai Absorbansi)
a b
38
X : peubah bebas (nilai Konsentrasi)
Dalam praktikum ini menggunakan 3 variabel yang di ulang 2 kali yang masing –
masing variable berbeda perlakuan pada penambahan ragi saat fermentasi.
Tabel 6.3 penambahan ragi pada masing – masing tangki
Nama TangkiVolume
(Liter)
Penambahan ragi
(%)
Tangki A1 dan A2 5 Liter 0,2
Tangki B1 dan B2 5 Liter 0,3
Tangki C1 dan C2 5 Liter 0,4
Mencari nilai konsentrasi pada masing – masing variable dengan cara
memasukan nilai absorbansi yang dihasilkan pada persamaan yang dihasilkan
dari grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan sampel,
persamanya yaitu: y = 0.017 x + 0.048
6.1.2 Perhitungan nilai konsentrasi gula setelah Hidrolisa
a. Perhitungan kadar gula sebelum fermentasi
Diketahui nilai absorbansi (y = 0,317)
y = 0,017 x + 0,048
Gambar 16. sampel yang akan diuji
39
0,317 = 0,017x + 0,048
0,017x = 0,317 – 0,048
x = 0,317 – 0,048
0,017
x = 15.82
jadi konsentrasi (kadar) gula dari bubur sorgum adalah sebesar 15.82 %
6.1.2 Perhitungan nilai konsentrasi pada masing – masing variable
penambahan ragi Setelah Fermentasi.
a. Perhitungan kadar gula dengan penambahan ragi 0,2% (10 gram)
Perhitungan kadar gula pada tangki A1
Diketahui nilai absorbansi (y = 0,198)
y = 0,017 x + 0,048
0,198 = 0,017x + 0,048
0,017x = 0,198– 0,048
x = 0,198 – 0,048
0,017
x = 8.82%
jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki A1 adalah sebesar
8.82 %
Perhitungan kadar gula pada tangki A2
Diketahui nilai absorbansi (y = 0,195)
y = 0,017 x + 0,048
40
0,195 = 0,017x + 0,048
0,017x = 0,195 – 0,048
x = 0,195 – 0,048
0,017
x = 8.65
jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki A2 adalah sebesar
8.65 %
b. Perhitungan kadar gula dengan penambahan ragi 0,3% (15 gram)
Perhitungan kadar gula pada tangki B1
Diketahui nilai absorbansi (y = 0,181)
y = 0,017 x + 0,048
0,181 = 0,017x + 0,048
0,017x = 0,181 – 0,048
x = 0,181 – 0,048
0,017
x = 7,82
jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki B1 adalah sebesar
7,82 %
Perhitungan kadar gula pada tangki B2
Diketahui nilai absorbansi (y = 0,183)
y = 0,017 x + 0,048
0,0,183 = 0,017x + 0,048
0,017x = 0,183 – 0,048
41
x = 0,183 – 0,048
0,017
x = 7,35
jadi konsentrasi (kadar) dari bur sorgum pada tangki B2 adalah sebesar
7,34 %
c. Perhitungan kadar gula dengan penambahan ragi 0,4 % (20 gram)
Perhitungan kadar gula pada tangki C1
Diketahui nilai absorbansi (y = 0,133)
y = 0,017 x + 0,048
0,133 = 0,017x + 0,048
0,017x = 0,133 – 0,048
x = 0,133 – 0,048
0,017
x = 5
Jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki C1 adalah sebesar
5 %
Perhitungan kadar gula pada tangki C2
Diketahui nilai absorbansi (y = 0,127)
y = 0,017 x + 0,048
0,127 = 0,017x + 0,048
0,017x = 0,127 – 0,048
42
x = 0,127– 0,048
0,017
x = 4,65
jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki C2 adalah sebesar
4,65 %
Tabel 6.4 Hasil Analisa Kadar Gula Sorgum Setelah Fermentasi dengan Metode
Phenol - Sulfat
Nama Tangki
Volume (Liter)
Persentasi ragi
Konsentrasi gula (%)
Konsentrasi gula yang terfermentasi (%)
Kadar etanol
Setelah
fermentasi (%)(%) Sebelum
FermentasiSetelah
FermentasiTangki 1A
5 liter 0,215.82 8,82
7 7
2A 15.82 8,65 7,17 6
Tangki 1B5 liter 0,3
15.82 7,94 7,88 8
2B 15.82 7,82 8 8
Tangki 1C5 liter 0,4
15.82 5 10,82 10
2C 15.82 4,65 11,17 11
Dari table 6.4 dapat disimpulkan bahwa setelah proses fermentasi konsentari gula
semakin berkurang.Hal ini menunjukan bahwa dalam proses fermentasi telah
merombak gula dalam bubur sorgum oleh aktivitas ragi yang memiliki kandungan
Saccharomyces cerevisiae.
C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2
43
Glukosa etanol karbondioksida
Berdasarkan reaksi diatas dimana nanti ikatan kimia rantai karbon dari glukosa dan
fruktosa dilepas satu demi satu dan dirangkai secara kimiawi menjadi molekul etanol
dan gas karbon dioksida serta menghasilkan panas. Proses fermentasi berlangsung
selama satu minggu dalam keadaan anaerob, Banyak hal yang mempengaruhi
proses fermentasi diantaranya adalah: lamanya waktu pengeraman, substrat yang
digunakan dan kondisi operasi yang mendukung. Faktor PH adalah salah satu dari
kondisi operasi yang mendukung. Pada proses fermentasi diperlukan PH yang tepat
agar bakteri dapat bekerja menghasilkan ezim yang mampu mengubah substrat
menjadi bioetanol dengan optimal.
Saccharomyces cerevisiae
44
45
46
47
48
49
50
Tabel 6.11 Pengukuran Kadar Pati Sebelum hidrolisa dan kadar gula Sesudah
Hidrolisa
SampelKadar pati
(sebelum Hidrolisa)
Kadar gula
(setelah Hidrolisa)
Tepung Sorgum 51,7 % 15,82 %
Tabel 6.12 Uji Organoleptik Bioetanol Setelah Proses Distilasi
Sampel Warna Aroma Perasa Kulit
Bioetanol dari Sorgum Agak keruh Menyengat Dingin
Tabel 6.13 Perbandingan Titik Didih dan Titik Beku Etanol Hasil dengan Etanol
murni
Nama Titik Didih (oC)
Titik Didih Etanol (oC)
Menurut Pery (1984)
Titik Beku (oC)
Titik Beku Etanol (oC)
Menurut Pery (1984)
Tangki A
1 83 oC 78,4 oC 5 oC -112 oC
2 81 oC 78,4 oC 5 oC -112 oC
3 79 oC 78,4 oC 4 oC -112 oC
Tangki B
1 82 oC 78,4 oC 5 oC -112 oC
2 77 oC 78,4 oC 3 oC -112 oC
51
3 81 oC 78,4 oC 6oC -112 oC
6.2 Pembahasan Grafik
6.1.3 Grafik Hasil Etanol dari Sorgum Pada Tangki 1
sebelu
m ferm
entas
i
setela
h ferm
entas
i
setela
h distilas
i
setela
h dehidras
i0
10203040506070
Grafik Perbandingan Hasil Etanol dari Sorgum Pada Tangki 1
Tangki 2ATangki 2BTangki 3C
kad
ar e
tan
ol
(%)
Gambar 17. Grafik perbandingan hasil etanol dari sorgum pada tangki 1
Dari grafik 6.4 diatas dapat diamati bahwa pada tangki 1 sebelum
penambahan ragi (fermentasi) semua tangki belum ada kadar etanolnya karena
belum terjadi proses penguraian glukosa menjadi alkohol. Setelah proses
fermentasi selama seminggu pada masing – masing tangki sudah mempunyai
kandungan etanol, hal ini menunjukan bahwa ragi bekerja dengan mengurai
glukosa menjadi etanol. pada tangki 1A, 1B, 1C masing – masing mempunyai
kandungan 7%,8%, dan 10%. Karena kadar etanol yang dihasilkan setelah proses
fermentasi masih terlalu kecil sehingga dibutuhkan proses pemurnian, untuk
52
memisahkan etanol dengan bahan baku, pemurnian dilakukan dengan proses
destilasi dengan menggunakan pirolisa etanol, dari proses destilasi ini didapatkan
etanol pada tangki 1A, 1B, dan 1C masing – masing 33%, 42%, 50%. Didapatkan
kadar etanol tertinggi hasil destilasi pada tangki 1C dengan kadar 50%. Untuk lebih
menyempurnakan lagi proses destilasi dapat dilakukan proses dehidrasi pada
etanol yang bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam etanol. Proses ini
dilakukan dengan cara merendamkan bongkahan kapur tohor kedalam etanol hasil
destilasi selama semalam. Dari proses dehidrasi ini didapatkan kadar etanol pada
masing – masing tangki semakin meningkat, pada tangki 1A, 1B, dan 1C masing –
masing menjadi 39%, 47%, dan 56%. Dari proses dehidrasi ini didapatkan kadar
etanol tertinggi pada Tangki 1C.
53
6.1.4 Grafik Hasil Etanol dari Sorgum Pada Tangki 2
sebelu
m ferm
entas
i
setela
h ferm
entas
i
setela
h distilas
i
setela
h dehidras
i0
10203040506070
Grafik Perbandingan Hasil Etanol dari Sorgum Pada Tangki 2
Tangki 2ATangki 2BTangki 3C
kada
r eta
nol (
%)
Gambar 18. Grafik perbandingan hasil eatnol dari nira kelapa pada tangki 2
Dari grafik 6.5 diatas dapat diamati bahwa pada tangki 2 sebelum
penambahan ragi (fermentasi) semua tangki belum ada kadar etanolnya sama
seperti pada tangki 1, karena belum terjadi proses penguraian glukosa menjadi
alcohol. Setelah proses fermentasi selama seminggu pada masing – masing tangki
sudah mempunyai kandungan etanol, hal ini menunjukan bahwa ragi bekerja
dengan mengurai glukosa menjadi etanol. pada tangki 2A, 2B, B3 dan 2C masing
– masing mempunyai kandungan 6%,8%, dan 11%. Kadar etanol tertinggi terjadi
pada tangki 2C. Karena kadar etanol yang dihasilkan setelah proses fermentasi
masih terlalu kecil sehingga dibutuhkan proses pemurnian, untuk memisahkan
54
etanol dengan bahan baku, pemurnian dilakukan dengan proses destilasi dengan
menggunakan pirolisa etanol, dari proses destilasi ini didapatkan etanol pada
tangki 2A, 2B, dan 2C masing – masing 35%, 44%, 51%. Didapatkan kadar etanol
hasilkan destilasi tertinggi pada tangki 2C dengan kadar 51%. Untuk lebih
menyempurnakan lagi proses destilasi dapat dilakukan proses dehidrasi pada
etanol yang bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam etanol. Proses ini
dilakukan dengan cara merendamkan bongkahan kapur tohor kedalam etanol hasil
destilasi selama semalam. Dari proses dehidrasi ini didapatkan kadar etanol pada
masing – masing tangki semakin meningkat, pada tangki 2A, 2B, dan 2C masing –
masing menjadi 40%, 53%, 60%. Dari proses dehidrasi ini didapatkan kadar etanol
tertinggi pada Tangki 2C.
6.2.4 Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2
6.1.2 Grafik Perbandingan Antara penambahan ragi dengan Kadar Etanol
0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.450
10
20
30
40
50
60
70
Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2
Persentase ragi (%)
kad
ar e
tan
ol
(%)
tangki Atangki A tangki
Tangki 1 Tangki 2
55
Gambar 19. Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2
0,2 % 0,3% 0,4 %0
102030405060
Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2
Tangki 1Tangki 2
Persentasi Ragi (%)
Kons
entr
asi
etan
ol
(%)
Gambar 20. Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2
Dari Gambar 20 terlihat bahwa produktivitas tertinggi tercapai pada variable ketiga
dengan Penambahan 0,4 % ragi pada tangki C yaitu didapatkan etanol dengan
kadar 60%. Penelitian ini masih merupakan data awal untuk mencari kondisi yang
sesuai untuk pembuatan etanol dari biji sorgum sehingga perlu dilakukan penelitian
lebih lanjut untuk range variable yang lebih lebar dan dilakukan optimasi sehingga
dicapai kondisi proses yang ekonomis.
56
BAB VII
KESIMPULAN DAN SARAN
7.1 Kesimpulan
Salah satu bahan baku pembuatan ethanol yang efisien adalah Sorgum
karena kadar patinya yang cukup tinggi. Sampai saat ini Sorgum hanya
dimanfaatkan sebagai pakan burung, karena kandungan pati yang cukup tinggi inilah
yang melatar belakangi produksi bioethanol dari sorgum. Proses pembuatan
bioethanol dari sorgum ini harus melalui proses hidrolisa terlebih dahulu sebelum
difermentasi, hidrolisa ini bertujuan untuk memecah pati menjadi glukosa.untuk
hidrolisa bias menggunakan enzim atau asam,sedangkan fermentasinya
menggunakan saccharomyces cereviciae. Dalam fermentasi yang berjalan kurang
lebih selama satu minggu, kadar etanol di dalam cairan fermentasi kurang lebih 8%
– 12 %. Salah satu tanda bahwa fermentasi sudah selesai adalah tidak terlihat lagi
adanya gelembung-gelembung udara. Kemudian dilakukan distilasi refluks dengan
alat yang sudah di modifikasi untuk mendapatkan kadar ethanol hingga 95% dengan
suhu destilasi kurang lebih 80°C.
Sorgum memiliki kadar pati sekitar 75-80%, sehingga setelah dihidrolisa
akan lebih banyak gula yang terbentuk jika dibandingkan bahan lain yang lebih kecil
kadar patinya. Variable panambahan ragi bertujuan untuk mengetahui pengaruh ragi
57
terhadap kadar etanol yang diperoleh setelah fermentasi. Pada percobaan kami
melakukan penambahan ragi sebanyak 0,2%,0,3% dan 0,4 gram pada tiap2 tangki
fermentasi, ternyata tangki dengan penambahan ragi 0,4%(20 gr) menghasilkan
kadar etanol yang paling banyak.
Saran
Permasalahan energi di Indonsia sama seperti yang dihadapi dunia. Jika
tidak ada penemuan ladang minyak dan kegiatan eksplorasi baru, cadangan minyak
di Indonesia diperkirakan hanya cukup untuk memenuhi kebutuhan selama 18 tahun
mendatang. Sementara itu, cadangan gas cukup untuk 60 tahun dan batu bara
sekitar 150 tahun. Untuk itu bioetanol diharapkan mampu menggantikan fungsi
bahan bakar yang selama ini didominasi oleh bahan bakar fosil. bioetanol adalah
sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan (biomassa) dengan cara
fermentasi, dimana memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga
18 %. Di Indonesia, bioetanol sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan
karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang banyak tumbuh di negara ini
dan sangat dikenal masyarakat dan sifatnya dapat diperbaharui.
Penelitian yang kami lakukan ini masih merupakan data awal untuk mencari
kondisi yang sesuai untuk pembuatan etanol dari biji sorgum sehingga perlu
dilakukan penelitian untuk range variable yang lebih lebar dan dilakukan optimasi
sehingga dicapai kondisi proses yang ekonomis.
58
LAMPIRAN
59