Post on 25-Mar-2019
KurvaKurva StandarStandar GlukosaGlukosa
y = 4.9571x
R2 = 0.9966
0
0.5
1
1.5
2
0 0.1 0.2 0.3 0.4
Absorbansi
ko
nse
ntr
asi g
luk
osa
(g
/L)
Konsentrasi glukosa sisa dengan waktu pengambilan sampel
pada konsentrasi glukosa 103,6 g/L dengan bakteri Z.mobilis
Saat awal percobaan konsentrasi glukosa sisa terlihat fluktuasi kemudian cenderung
stabil, Zymomonas mobilis dalam bead immobilisasi sel K-Karaginan masih dalam
kondisi penyesuaian dengan substrat yang dimasukkan
0
20
40
60
80
100
120
2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
waktu pengambilan sampel (jam)
konse
ntr
asi glu
kosa
sis
a(g/L
)
D=1.2/jam D=0.8/jam
Konsentrasi glukosa sisa dengan waktu pengambilan sampel pada
konsentrasi glukosa 103,6 g/L dengan bakteri Z.mobilis termutasi
Saat awal percobaan konsentrasi glukosa sisa terlihat fluktuasi
kemudian cenderung stabil, Zymomonas mobilis dalam bead
immobilisasi sel K-Karaginan masih dalam kondisi penyesuaian
dengan substrat yang dimasukkan
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
2 4 6 8 10 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
waktu pengambilan sampel (jam)
kons
entr
asi g
lukos
a si
sa(g
/L)
D=1.2/jam D=0.8/jam
AnalisaAnalisa konsentrasikonsentrasi etanoletanol dilakukandilakukan dengandengan menggunakanmenggunakan Gas Gas
kromatografikromatografi merk HP 5890merk HP 5890, , dengandengan kondisi operasi:kondisi operasi:
Initial flowInitial flow gas pembawagas pembawa : 21,5 ml/menit : 21,5 ml/menit
Gas pembawaGas pembawa : Helium (sebagai fase gerak/ : Helium (sebagai fase gerak/ mobilemobile))
Suhu injektor Suhu injektor : suhu detektor (TCD) 250: suhu detektor (TCD) 250oo C C
Kolom Kolom : MS 5A: MS 5A
Suhu kolom Suhu kolom : 125 : 125 --250250ooC C
Rate suhuRate suhu : 10 /menit: 10 /menit
Waktu awal Waktu awal : 1 menit: 1 menit
InjeksiInjeksi : 1 mikron: 1 mikron
Analisa Hasil Fermentasi
KurvaKurva StandarStandar EtanolEtanol
VERIFIKASI ETANOL STANDART
y = 1.2916x
R2 = 0.9961
0
0.005
0.01
0.015
0.02
0.025
0.03
0.035
0.04
0.045
0 0.005 0.01 0.015 0.02 0.025 0.03 0.035
SAMPEL TERTIMBANG (GR)
SA
MP
EL
TE
RH
ITU
NG
(G
R)
Dari hasil analisa konsentrasi etanol menggunakan GC, untuk konsentrasi
glukosa 103,6 g/L, dilution rate 0,8 /jam pada pengambilan sampel jam ke-20
diperoleh hasil = 0,0106 gram, kemudian dimasukkan ke persamaan berikut :
y = 1,2916 x
0,0106 = (1,2916.x)
x = 0,00822
BeratBerat sampelsampel == 00,,67846784 grgr..
DiperolehDiperoleh etanoletanol == xx 100100 %% == 11,,21142114 %% (w/w)(w/w)
kemudiankemudian dikalikandikalikan faktorfaktor pengenceranpengenceran == 11,,211211 %% (w/w)(w/w) xx 22
== 22,,422422 %% (w/w)(w/w)
ρρ etanoletanol dapatdapat dilihatdilihat didi PerryPerry ChemicalChemical HandbooksHandbooks (( TabelTabel 22--111111))
konsentrasikonsentrasi etanoletanol == %% etanoletanol (w/w)(w/w) xx ρρ etanoletanol ,,
== 00,,0242202422 xx 00,,9959999599 g/mlg/ml xx 10001000 LL
== 2424,,12991299 gg /L/L
KurvaKurva StandarStandar EtanolEtanol
Konsentrasi Etanol (g/L) vs Konsentrasi Glukosa (g/L) sebagai fungsi
waktu pengambilan sampel pada konsentrasi glukosa 103,6 g/L
dilution rate 1,2/jam dengan bakteri Z.mobilis
Semakin kecil Konsentrasi Glukosa Sisa Semakin Besar Konsentrasi Etanol
0
10
20
30
40
50
60
20 21 22 23 24
waktu pengambilan sampel (jam)
kon
sen
trasi
gu
la s
isa (
g/L
)
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
kon
sen
trasi
eta
nol (g
/L)
glukosa sisa etanol
Konsentrasi etanol rata-rata tertinggi pada konsentrasi
glukosa 103,6; 148,22; 191,34; dan 206,22 g/L
dengan bakteri Z.mobilis
VariabelKonsentrasi glukosa
sisa rata-rata (g/L)
Konsentrasi etanol
rata-rata (g/L)
Glukosa 103,6 g/L,
dilution rate 0,8/jam7,832
31,750
Glukosa 148,22 g/L,
dilution rate 0,8/jam32,221
49,034
Glukosa 191,34 g/L,
dilution rate 0,8/jam58,097
58,220
Glukosa 206,22 g/L,
dilution rate 0,8/jam87,047
39,812
Konsentrasi etanol rata-rata tertinggi pada konsentrasi
glukosa 103,6; 148,22; 191,34; dan 206,22 g/L
dengan bakteri Z.mobilis termutasi
VariabelKonsentrasi glukosa
sisa rata-rata (g/L)
Konsentrasi etanol
rata-rata (g/L)
Glukosa 103,6 g/L,
dilution rate 0,8/jam2,974
42,9900
Glukosa 148,22 g/L,
dilution rate 0,8/jam9,022
64,8499
Glukosa 191,34 g/L,
dilution rate 0,8/jam22,505
79,7654
Glukosa 206,22 g/L,
dilution rate 0,8/jam81,197
53,8327
0
10
20
30
40
50
60
70
103,60 148,22 191,34 206,22
konse
ntr
asi
etan
ol
(g/L
)
konsentrasi glukosa (g/L)
D=1.2/jam
D=0.8/jam
Konsentrasi etanol rata-rata (g/L) dan dilution rate (/jam)
pada konsentrasi glukosa 103,6; 148,22; 191,34; dan 206,22 g/L
dengan bakteri Z.mobilis
Pengaruh kPengaruh konsentrasionsentrasi glukosa terhadapglukosa terhadap konsentrasikonsentrasi
eetanoltanol dengandengan bakteribakteri Z.mobilisZ.mobilis termutasitermutasi
(+) semakin besar subtrat semakin besar yang dikonversi menjadi etanol
(-) semakin besar subtrat substrat dan produk bersifat inhibisi
Dari gambar diatas diketahui bahwa semakin tinggi konsentrasi glukosa maka semakin tinggi
kadar etanol yang dihasilkan. Namun pada konsentrasi 206,22g/L konsentrasi etanol yang dihasilkan
menurun. Hal ini disebabkan adanya peristiwa substrat inhibisi selama proses fermentasi.
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
103,60 148,22 191,34 206,22
konse
ntr
asi
etan
ol
(g/L
)
konsentrasi glukosa (g/L)
D=1.2/ja
m
Konsentrasi etanol rata-rata (g/L) dan dilution rate (/jam)
pada konsentrasi glukosa 103,6; 148,22; 191,34; dan 206,22 g/L
dengan bakteri Z.mobilis
Pengaruh kPengaruh konsentrasionsentrasi glukosa terhadapglukosa terhadap konsentrasikonsentrasi
eetanoltanol dengandengan bakteribakteri Z.mobilisZ.mobilis termutasitermutasi
Yield etanol rata-rata (g/L) dan dilution rate (/jam)
pada konsentrasi glukosa 103,6; 148,22; 191,34; dan 206,22 g/L
dengan bakteri Z.mobilis
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
103,60 148,22 191,34 206,22
yie
ld e
tanol
(%)
konsentrasi glukosa (g/L)
D=1.2/jam
D=0.8/jam
Pengaruh kPengaruh konsentrasionsentrasi glukosa terhadapglukosa terhadap yieldyield
etetanolanol dengandengan bakteribakteri Z.mobilisZ.mobilis termutasitermutasi
Yield merupakan konsentrasi etanol yang dihasilkan dibandingkan dengan konsentrasi
glukosa substrat yang terkonsumsi.
Yield etanol rata-rata (g/L) dan dilution rate (/jam)
pada konsentrasi glukosa 103,6; 148,22; 191,34; dan 206,22 g/L
dengan bakteri Z.mobilis
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
103,60 148,22 191,34 206,22
yie
ld e
tanol
(%)
konsentrasi glukosa (g/L)
D=1.2/jam
D=0.8/jam
Pengaruh kPengaruh konsentrasionsentrasi glukosa terhadapglukosa terhadap yieldyield
eetanoltanol dengan bakteri dengan bakteri Z.mobilis Z.mobilis termutasitermutasi
Produktivitas etanol rata-rata (g/L) dan dilution rate (/jam)
pada konsentrasi glukosa 103,6; 148,22; 191,34; dan 206,22 g/L
dengan bakteri Z.mobilis
0
10
20
30
40
50
60
103,60 148,22 191,34 206,22
Pro
dukti
vit
as e
tanol
(g/L
.jam
)
konsentrasi glukosa (g/L)
D=1.2/jam
D=0.8/jam
Pengaruh kPengaruh konsentrasionsentrasi glukosa terhadapglukosa terhadap produktivitasproduktivitas
eetanoltanol dengandengan bakteribakteri Z.mobilisZ.mobilis termutasitermutasi
Semakin tinggi konsentrasi glukosa maka akan tinggi pula konsentrasi dan produktivitas
etanol yang dihasilkan. Produktivitas etanol merupakan konsentrasi etanol yang
dihasilkan tiap satuan waktu.
Produktivitas etanol rata-rata (g/L) dan dilution rate (/jam)
pada konsentrasi glukosa 103,6; 148,22; 191,34; dan 206,22 g/L
dengan bakteri Z.mobilis
0
10
20
30
40
50
60
70
103,60 148,22 191,34 206,22
Pro
dukti
vit
as e
tanol
(g/L
.jam
)
konsentrasi glukosa (g/L)
D=1.2/jam
D=0.8/jam
Pengaruh kPengaruh konsentrasionsentrasi glukosa terhadapglukosa terhadap produktivitasproduktivitas
eetanoltanol dengandengan bakteribakteri Z.mobilisZ.mobilis termutasitermutasi
Konsentrasi, yield dan produktivitas etanol lebih besar dihasilkan dengan
menggunakan bakteri Z.mobilis termutasi.
Perbandingan hasil fermentasi antara bakteri Z.mobilis dan
Z.mobilis termutasi pada konsentrasi glukosa 103,6g/L
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
ZM ZM termutasi
konsentrasi ETOH (g/L) yield (%) produktivitas ETOH (g/L.jam)
Perbandingan hasil fermentasi antara
bakteri Z.mobilis dan Z.mobilis Z.mobilis termutasitermutasi
Konsentrasi, yield dan produktivitas etanol lebih besar dihasilkan dengan
menggunakan bakteri Z.mobilis termutasi.
Perbandingan hasil fermentasi antara bakteri Z.mobilis dan
Z.mobilis termutasi pada konsentrasi glukosa 148,22g/L
0
10
20
30
40
50
60
70
ZM ZM termutasi
konsentrasi ETOH (g/L) yield (%) produktivitas ETOH (g/L.jam)
Perbandingan hasil fermentasi antara
bakteri Z.mobilis dan Z.mobilis Z.mobilis termutasitermutasi
Konsentrasi, yield dan produktivitas etanol lebih besar dihasilkan dengan
menggunakan bakteri Z.mobilis termutasi.
Perbandingan hasil fermentasi antara bakteri Z.mobilis dan
Z.mobilis termutasi pada konsentrasi glukosa 191,34g/L
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
ZM ZM termutasi
konsentrasi ETOH (g/L) yield (%) produktivitas ETOH (g/L.jam)
Perbandingan hasil fermentasi antara
bakteri Z.mobilis dan Z.mobilis Z.mobilis termutasitermutasi
Konsentrasi, yield dan produktivitas etanol lebih besar
dihasilkan dengan menggunakan bakteri Z.mobilistermutasi.
Perbandingan hasil fermentasi antara bakteri Z.mobilis dan
Z.mobilis termutasi pada konsentrasi glukosa 206,22g/L
0
10
20
30
40
50
60
ZM ZM termutasi
konsentrasi ETOH (g/L) yield (%) produktivitas ETOH (g/L.jam)
Perbandingan hasil fermentasi antara
bakteri Z.mobilis dan Z.mobilis Z.mobilis termutasitermutasi
A B
A) Bakteri Zymomonas mobilis galur liar
B) Bakteri Zymomonas mobilis A3 (termutasi)
Bentuk Zymomonas mobilis awal yang berbentuk basil dan bercemeti dengan
gerakan yang cepat sedikit berubah menjadi sedikit lebih besar dengan gerakan
yang lebih sedikit. Bentuknya yang lebih besar membuat cemeti yang tidak
berubah sulit menggerakkan mutan.
Morfologi bakteri dengan perbesaran 400x
BBakteriakteri ZymomonasZymomonas mobilismobilis memilikimemiliki pHpH optimumoptimum 55--
77,, sedangkansedangkan bakteribakteri ZymomonasZymomonas mobilismobilis termutasitermutasi dapatdapat tumbuhtumbuh
hinggahingga pHpH didi bawahbawah 55 dandan pHpH optimumoptimum untukuntuk fermentasifermentasi
bakteribakteri ZymomonasZymomonas mobilismobilis termutasitermutasi yaituyaitu 44,,55.. DalamDalam halhal iniini
dapatdapat dilihatdilihat bahwabahwa bakteribakteri ZymomonasZymomonas mobilismobilis termutasitermutasi lebihlebih
tahantahan terhadapterhadap kondisikondisi asamasam dibandingkandibandingkan bakteribakteri ZymomonasZymomonas
mobilismobilis.. SehinggaSehingga dengandengan percobaanpercobaan fermentasifermentasi kontinyukontinyu yangyang
dilakukandilakukan padapada kondisikondisi pHpH 44--55 menunjukkanmenunjukkan bahwabahwa
kemampuankemampuan bakteribakteri ZymomonasZymomonas mobilismobilis termutasitermutasi untukuntuk
menghasilkanmenghasilkan etanoletanol lebihlebih besarbesar dibandingkandibandingkan bakteribakteri
ZymomonasZymomonas mobilismobilis (Dr(Dr.. SuryaSurya RosaRosa PutraPutra 20082008))..
Perbandingan hasil fermentasi antara
bakteri Z.mobilis dan Z.mobilisZ.mobilis termutasitermutasi
KesimpulanKesimpulan
Konsentrasi glukosa, bakteri, dan dilution rate berpengaruh terhadap
konsentrasi, yield dan produktivitas etanol yang dihasilkan.
Hasil maksimal proses fermentasi kontinyu dicapai pada dilution rate
0,8 jam-1 dengan menggunakan bakteri Zymomonas mobilis termutasi :
•konsentrasi etanol = 79,77 g/L (8,065 %) pada kondisi konsentrasi
glukosa 191,34 g/L.
•yield etanol = 47,16 % pada kondisi konsentrasi glukosa 191,34 g/L.
•produktivitas etanol = 59,82 g/L.jam pada kondisi konsentrasi glukosa
191,34 g/L.
Seiring dengan lamanya periode pengambilan sampel hasil fermentasi
konsentrasi glukosa residu mempunyai kecenderungan semakin menurun. Hal
ini menunjukkan bahwa semakin banyak glukosa yang dikonsumsi oleh bakteri
Z. mobilis sehingga kadar etanol yang dihasilkan semakin meningkat.
SaranSaran
Melakukan pretreatment molases yang sesuai untuk mereduksi kadar kalsium
dan kadar garam-garaman dalam molases.
Kondisi steady pada proses fermentasi belum dicapai sehingga perlu menambah
periode pengambilan sampel dengan rentang waktu fermentasi minimal 384
jam, sesuai yang dilakukan Margaritis dkk, (1981).
Dalam penelitian selanjutnya disarankan untuk memvariasikan dilution ratepada fermentasi kontinyu untuk mengetahui kondisi kritis yang dapat dicapai
oleh bakteri Zymomonas mobilis dan bakteri Zymomonas mobilis termutasi.
Melakukan ekstraksi terhadap hasil fermentasi supaya mendapatkan kadar
etanol yang lebih tinggi.
Zymomonas mobilis
Glukosa, fruktosa, sukrosa
Mengubah gula lebih banyak
Produksi etanol lebih banyak, dan lebih cepat
Penggunaan biomassa lebih sedikit
Tahan terhadap etanol konsentrasi tinggi(P.Gunasekaran & K. Chandra Raj, 1999)
Etanol