Upload
phungtram
View
241
Download
2
Embed Size (px)
Citation preview
OPTIMASI FERMENTASI HASIL HIDROLISIS AMPAS TEBU MENJADI
BIOETANOL MENGGUNAKAN RAGI TAPE
OLEHCahyaning Rini U., Evi SusantiFakultas Matematika dan Ilmu
Pengetahuan AlamUniversitas Negeri Malang
LATAR BELAKANG
+Optimalisasi
Suhu raksi Konsentrasi katalis
Kebutuhan BBM meningkat krisis energi ETANOL
Solusi BIOETANOL (energi alternatif terbarukan)
Bioetanol dr AMPAS TEBUmelalui thp sakarifikasi&Fermentasi
Optimasi fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol
menggunakan ragi tape
Penelitian ini
“Potensi ragi tape dlm produksi bioetanol”
Susanti et al. (2011) menggunakan
S.cerevisiae dalam fermentasi
(FERMENTASI ALKOHOL)Produksi Bioetanol
Fermentasi alkohol menggunakan Biakan campuran
Fermentasi alkohol menggunakan Biakan murni
Contohnya S.cerevisiae (Susanti et al., 2011)
Tahan terhadap glukosa tinggi& produk yg dihasilkan lebih murni
Kelebihan :
Kelemahan:
Contohnya Ragi Tape
Kondisi fermentasi tidak perlu steril, mengurangi resiko bila mikroba lain tidak aktif (Hidayat, 2006),Murah, mudah didapat, feasible
Green Chemistry
Kondisi steril dan biaya mahal
Kelebihan:
POTENSI RAGI TAPE
Sejak lama ragi tape digunakan dalam fermentasi untuk membuat tape.
Fermentasi bubur ubi jalar putih menjadi bioetanol menggunakan ragi tape menghasilkan rendemen bioetanol 12,35 mL/Kg tepung ubi jalar (Anjarwati, 2009).
Produksi bioetanol dari singkong yang telah dikukus menggunakan ragi tape menghasilkan rendemen 5,33 mL/Kg singkong (Rikana& Adam, 2009)
FAKTA
Mikroba dalam ragi tape mampu melakukan fermentasi alkohol
RAGI TAPERagi Tape adalah starter untuk membuat tape (Rochintaniawati, 2009)
Ragi Tape berbentuk bulatan putih dengan diameter 4-6 cm dan ketebalan 0,5 cm, memiliki tekstur padat dan berbau khas seperti roti.
Terdiri dari beberapa campuran mikroba seperti Amylomyces rouxii, Mucor sp., dan Rhizopus sp., Saccharomycopsis fibuligera, Saccharomycopsis malanga, Pichia burtonii, Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Pediococcus sp. dan Bacillus sp (Barnett et al. 2002).
• Saccharomyces cereviceae, Candida dan Hansenulla
berfungsi menguraikan glukosa menjadi etanol
(Dwidjoseputro, 2005).
• Aspergillus berfungsi menguraikan amilum menjadi glukosa.
• Acetobacter berfungsi menguraikan etanol menjadi asam
asetat
PERANAN MIKROBA DALAM RAGI TAPE PADA FERMENTASI
TUJUAN PENELITIAN
Mengetahui jumlah ragi tape dan waktu optimum fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol1
Mengetahui rendemen bioetanol yang dihasilkan pada jumlah ragi tape dan waktu optimum
2
Mengidentifikasi senyawa yang terbentuk dari hasil fermentasi tersebut4
3
FERMENTASI
Biokimia aktivitas mikroba untuk memperoleh energi yang diperlukan melalui pemecahan atau katabolisme senyawa-senyawa organik
Fermentasi etanol proses metabolisme pada kondisi anaerob dg bantuan khamir tertentu sehingga dapat mengubah glukosa melalui proses glikolisis menghasilkan asam piruvat, kemudian menjadi etanol.
Menurut Tao F. et al (2005)
Pengertian
Fermentasi Alkohol
Reduksi asam piruvat menjadi asetaldehida dan CO2 oleh enzim piruvat dekarboksilase. CO2
CH3 – CO – COOH CH3 – CHO piruvat dekarboksilase
Piruvat Asetaldehida
Reduksi asetaldehida menjadi etanol oleh enzim alkohol dehidrogenase dengan koenzim NADH. NADH + H+ NAD+
CH3 – CHO CH3 – CH2 – OH Alkohol dehidrogenase
FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FERMENTASI
Jenis mikroba Suhu Ketersediaan oksigen Derajat keasaman (pH) Lama fermentasi Konsentrasi glukosa
Tahapan Penelitian
State University of Malang
1 Hidrolisis Ampas Tebu Menggunakan Ekstrak Kasar Sistem Selulase Bacillus circulans
2
3
Penentuan Waktu dan Jumlah Ragi Tape optimum Fermentasi Hasil Hidrolisis Ampas Tebu
6
Identifikasi Bioetanol yang Dihasilkan
State University of Malang
Biakan murni Bacillus circulans
Biakan hasil peremajaan
- Diinokulasi pada media padat- Diinkubasi pada suhu 37 oC selama 3 hari
-Diinokulasi 3 ose ke dalam media cair-Diinkubasi pada suhu 37 oC selama 24 jam
Starter Bacillus circulans
Ekstrak kasar Selulase Bacillus
circulans
-Diinokulasi 2 mL ke dalam 100 mL media Berg pH 9 -Diinkubasi pada suhu 37 oC selama 5 hari-Disentrifugasi 3000rpm selama 20 menit
Isolasi dan Karakterisasi Sistem Selulase Bacillus circulans
Aktivitas Avicelase dan CMC-ase
State University of Malang
100 gAmpas Tebu
Ampas tebu siap hidrolisis
Perlakuan awal ampas tebu
- Dicuci- Diautoklaf suhu 121°C selama 90 menit - Didinginkan- Dicampur dengan 255mL H2SO4 encer- Ditutup dalam wadah plastik- Dibiarkan 48 jam
10 gAmpas tebu
Campuran Glukosa
Hidrolisis Ampas Tebu menggunakan ekstrak kasar selulase Bacillus circulans
- Ditambah 50 mL ekstrak kasar enzim selulase dari B.circulans
- Diencerkan dengan buffer fosfat pH 5 hingga 500 mL
- Diinkubasi pada suhu 45º C selama 12 jam disertai pengadukan
Kadar Glukosa- Disaring- Ditentukan kadar glukosa menggunakan samogy-nelson
Filtrat Hasil Hidrolisis
Destilat
- ditambah ragi tape dengan variasi: 2, 5, 10, 15 dan 20% (b/v) dalam toples- masing-masing diinkubasi pada suhu 37oC dengan variasi lama fermentasi :
12 jam, 1, 2, 3,4 dan 5 hari
Hasil Fermentasi
- disaring- didestilasi selama 24 jam
Rendemen dan Identifikasi
- diukur volume dan kadar- diuji CAN, FeCl3, Lucas, nyala dan
GC-MS
Optimasi Kondisi Fermentasi dan Identifikasi bioetanol
State University of Malang
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
1 Kondisi Optimum Produksi Bioetanol dari Ampas tebu menggunakan Ragi Tape
2 Rendemen Bioetanol yang Dihasilkan
3 Identifikasi Etanol Dalam Hasil Fermentasi
Grafik Optimasi Kondisi Optimum Fermentasi
0 1 2 3 4 5 60
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
2% ragi tape 5% ragi tape 10% ragi tape 15% ragi tape
20% ragi tape
Waktu (hari)
Ren
dem
en b
ioet
anol
(mL
/Kg)
• Peningkatan rendemen bioetanol pada konsentrasi ragi tape tinggi (10%, 15%, 20%) mempunyai profil berbeda dengan konsentrasi ragi tape rendah (2% dan 5%). • Rendemen bioetanol yang dihasilkan setelah mencapai rendemen tertinggi mengalami penurunan.
Rendemen Bioetanol Optimum yang dihasilkan
2% 5% 10% 15% 20%0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
Jumlah ragi tape
Ren
dem
en B
ioet
anol
(mL/
Kg)
Rendemen hasil penelitian sebesar 175 mL/Kg > Susanti et al. (2011) sebesar 160 mL/Kg
State University of Malang
Jenis Mikroba Ragi Tape Saccharomyces cerevisiae
Jumlah mikroba 50 g 50 mL kultur fasa akhir logarithmic
Waktu fermentasi 1 hari 3 hari
Hasil ( Rendemen) 175 mL/Kg 160 mL/KgUji kualitatif Alkohol primer Alkohol primerPerkiraan harga mikroba
Rp. 4.500,00 Rp. 88.500,00
Alat penunjang yang diperlukan untuk fermentasi
Oven inkubator dan laminar
Peralatan gelasLaminarAutoklaf
Oven inkubatorShaker inkubator
Efisiensi penggunaan ragi tape dengan S.cereviceae untuk 500 mL fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol, masing-masing pada kondisi
optimum
No. Jenis Sampel
Uji Kualitatif
Uji Seri Amonium Nitrat (CAN) Uji Besi (III) Klorida Uji Lucas Uji Nyala
1. Aquades(kontrol (-))
- - Tidak menyala
2. Hidrolisat ampas tebu-
- Tidak Menyala
3. Bioetanol hasil fermentasi dengan
ragi tape
4. Etanol 70% ((kontrol (+) alkohol
primer)
5. 2-propanol (kontrol positif
alkohol sekunder)-
6. t-butanol (kontrol positif alkohol tersier)
-
7. Fenol(kontrol positif alkohol siklik)
-
Identifikasi Bioetanol
IDENTIFIKASI HASIL GC-MS
H3CH2C OH H2C
H2C OH
-H
m/z 46 m/z 45
Pola Fragmentasi bioetanol hasil fermentasi
H3CH2C OH H2C OH H2C OH
-CH3.
m/z 46 m/z 31 m/z 31
KESIMPULAN
1. Banyaknya ragi tape optimum fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu
menjadi bioetanol adalah 10%(b/v) dengan waktu fermentasi selama 1
hari.
2. Rendemen bioetanol yang dihasilkan pada banyaknya ragi tape dengan
waktu fermentasi optimum sebesar 175 mL/Kg. Hasil tersebut lebih baik
dari fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae yang besarnya
160 mL/Kg yang dilakukan Susanti et al. (2011).
3. Uji kualitatif (CAN, FeCl3 serta Lucas) dan GC-MS menunjukkan hasil
fermentasi pada kondisi optimum mengandung senyawa tunggal, berupa
etanol.
Terima kasih
AMPAS TEBU(100 gram)
• Diautoklaf 121 º C, 90 menit·Dibiarkan kering·Direndam dng H2SO4 0,01 M selama 2 hari ·Dicuci dengan aquades panas
“
“HYDROLIZABLE”AMPAS TEBU
(10 gram)·Ditambah 50 mL ekstrak kasar enzim selulase dari B.circulans·Diencerkan dengan buffer fosfat pH 5 hingga 500 mL·Diinkubasi pada suhu 45º C selama 12 jam disertai pengadukan
CAMPURAN GLUKOSA
·Ditambah ragi tape dengan variasi penambahan (2,5,10,15, 20% (b/v))·Diinkubasi pada suhu 37 º C dengan variasi waktu (1/2, 1, 2, 3, 4, 5 hari)· Didestilasi dengan suhu 75-78 º C
DESTILAT
·Diukur volume dan kadar destilat·Diuji kualitatif (CAN, FeCl3, Lucas serta nyala) dan GC-MS
RENDEMEN DAN IDENTIFIKASI BIOETANOL
KADAR GLUKOSA
Diuji kadar glukosa dengan samogy-nelson
Ekstrak kasar selulase
·Diinokulasi ke media berg·Diinkubasi selama 5 hari suhu 37 º C·Diendapkan dengan sentrifugasi
Starter Bacillus circulans
TAHAPAN PENELITIAN SECARA KESELURUHAN
Perbandingan Data Aktivitas Sistem Selulase Hasil Isolasi Penelitian dengan Susanti (2011)
pH ParameterAktivitas Enzim (U/mL)
Peneliti Susanti
9 Avicelase 55,55 59,03
CMC-ase 104,16 111,81