BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Perkembangan kebutuhan energi yang dinamis ditengah semakin terbatasnya

cadangan energi fosil serta kepedulian terhadap kelestarian lingkungan hidup,

menyebabkan perhatian terhadap energi baruk semakin meningkat terutama dari

sektor pertanian. Hampir seluruh komoditas di sektor pertanian dapat menghasilkan

biomassa. Biomassa adalah semua bahan-bahan organik berumur relatif muda dan

berasal dari tumbuh-tumbuhan atau hewan; produk dan limbah indusri budidaya

(pertanian, perkebunan, kehutanan, peternakan, dan perikanan) yang dapat diproses

menjadi bioenergi (Reksowardoyo dan Soerawidjaja, 2006) Seiring dengan

menipisnya cadangan energi BBM, bahan baku nabati seperti biji nangka menjadi

alternatif sebagai bahan baku pembuatan etanol (bahan pencampur BBM). Bioetanol

(C2H5OH) adalah cairan biokimia dari proses fermentasi gula dari sumber

karbohidrat menggunakan bantuan mikroorganisme.

Produksi nangka di Indonesia terbilang cukup tinggi. Hal tersebut disebabkan

karena nangka merupakan tanaman yang sangat cocok bila di budidayakan di

Indonesia yang memiliki karakteristik daerah yang sesuai dengan pertumbuhan pohon

nangka. Selain itu, tanaman nangka menghasilkan buah hampir sepanjang tahun.

Potensi biji nangka (Arthocarphus heterophilus) yang besar belum

dieksploitasi secara optimal. Sangat rendahnya pemanfaatan biji nangka dalam

bidang pangan hanya sebatas sekitar 10% dibebabkan oleh kurangnya minat

masyarakat dalam pengolahan biji nangka. Pati biji nangka dapat dihidrolisis menjadi

hidrolisat pati biji nangka dan diolah menjadi sirup glukosa. Biji Nangka memenuhi

kriteria serta memiliki beberapa keuntungan sebagai bahan baku dalam fermentasi

dalam pembuatan bioetanol. Keuntungan penggunaan biji nangka sebagai bioetanol

antara lain ialah harga buah nangka yang relatif murah, umumnya biji nangka tak

terpakai atau dibuang, mudah didapat, dan kandungan patinya mencukupi sehingga

dapat digunakan sebagai karbohidrat terlarut.

Permintaan etanol dewasa ini terus meningkat seiring dengan digunakannya

etanol sebagai bahan bakar nabati. Pemerintah Indonesia menargetkan pada tahun

2025 substitusi bahan bakar nabati terhadap bahan bakar minyak mencapai 5%

(Instruksi Presiden Nomor 1 Tahun 2006 tentang Pemanfaatan Bahan Bakar Nabati

atau Biofuel sebagai Bahan Bakar Alternatif). Selain itu, etanol banyak dimanfaatkan

dalam industri kimia, kosmetik, minuman, dan pelarut.

1.2. Permasalahan

1.2.1 Identifikasi Masalah

Biji nangka memenuhi kriteria untuk digunakan sebagai pembuatan

bioethanol, namun diperlukan tahap fermentasi terlebih dahulu. Tahap fermentasi

tersebut yakni memecahkan pati menjadi gula sederhana, lalu gula sederhana tersebut

diurai menjadi ethanol.

1.2.2 Perumusan Masalah

Bagaimana pengaruh lama waktu fermentasi terhadap kadar ethanol yang diperoleh?

1.2.3 Tujuan dan Manfaat Penelitian

Penelitian ini dilakukan , bertujuan untuk :

Membuat ethanol dari biji buah nangka dengan proses fermentasi menggunakan ragi

Sacchromyces Cerevisiae.

Dari hasil penelitian yang dilakukan, maka diharapkan diperoleh manfaat sebagai

berikut:

1. Memanfaatkan biji nangka agar tidak menjadi limbah.

2. Memperbanyak hasil produksi etanol dengan bantuan bahan baku dari alam.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 2

3. Memberikan pengetahuan kepada masyarakat tentang pengembangan

teknologi pembuatan bahan bakar alternatif dari ethanol.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Teori

A. Artocarpus heterophyllus (Buah Nangka)

Tanaman nangka banyak tumbuh di daerah yang beriklim tropis, terutama di

bagian Asia Tenggara. Pada usia pohon lima tahun tinggi pohonnya mencapai 8-25 m

dan diameter batangnya 3,4-6,7 m. Daunnya hijau gelap, mengkilat, sederhana, kaku,

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 3

panjangnya mencapai 16 cm dan bentuk daun elips atau oval (Craig R dan Harley I,

2006).

Klasifikasi ilmiah tanaman nangka menurut Syamsuhidayat, S.S dan Hutapea,

J.R (1991) ialah sebagai berikut:

Sumber: Syamsuhidayat, S.S dan Hutapea, J.R (1991)

Berdasarkan tinggi pohon dan ukuran buah, nangka dibagi dua golongan yaitu

pohon nangka buah besar dan pohon nangka buah kecil.

1) Nangka buah besar: tinggi mencapai 20-30 m; diameter batang mencapai 80 cm

dan umur mulai berbuah sekitar 5-10 tahun.

2) Nangka buah kecil: tinggi mencapai 6-9 m; diameter batang mencapai 15- 25 cm

dan umur mulai berbuah sekitar 18-24 bulan.

Berdasarkan kondisi daging buah nangka dapat dibedakan menjadi 3 jenis, yaitu:

1) Nangka bubur: daging buah tipis, lunak agak berserat, beraroma keras mudah lepas

dari buah.

2) Nangka salak: daging buah tebal, agak kering aromanya kurang keras. (nangka

celeng dan nangka belulang).

3) Nangka cempedak: daging buah tipis, liat dan beraroma harum spesifik.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 4

Kerajaan : Plantae

Divisi : Magnoliophyta

Kelas : Magniliopsida

Ordo : Urticales

Familia : Moraceae

Genus : Artocarpus

Spesies : Artocarpus

heterophyllus

Nama binomial : Artocarpus

heterophyllus

Adapun beberapa manfaat dari tanaman nangka ini di antaranya :

1) Daging buah nangka muda (tewel) dimanfaatkan sebagai makanan sayuran.

2) Tepung biji nangka digunakan sebagai bahan baku industri makanan (bahan makan

campuran).

3) Daun muda dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak.

4) Kayu nangka dianggap lebih unggul daripada jati untuk pembuatan meubel,

konstruksi bangunan pembubutan, tiang kapal, untuk tiang kuda dan kandang

sapi (di Priangan), dayung, perkakas dan alat musik.

5) Pohon nangka dapat dimanfaatkan sebagai obat tradisional.

B. Biji Nangka

Biji nangka ternyata selalu harus dianggap limbah dan dibuang begitu saja.

Selama ini biji nangka dimanfaatkan hanya dengan merebus dan memakannya.

Namun biji itu ternyata bias dibuat menjadi tepung yang kemudian diolah lagi

menjadi aneka panganan bergizi tinggi.

Tabel 2.1 Komposisi Biji Nangka

Komposisi Biji nangkaKalori (kal) 165Protein (gram) 4,2Lemak (Gram) 0,1Karbohidra (gr) 36,7Kalsium (mg) 33Besi (mg) 200Fospor (mg) 1Vitamin B1 (mg) 0,2Vitamin C (mg) 10

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 5

Air (%) 56,7

Jika dibandingkan dengan berbagai jenis tanaman yang umum dipakai sebagai

penghasil karbohidrat maka, biji nangka tersebut termasuk memiliki kadar bahan

kimia yang relative potensial. Kandungan kimia biji nangka jika dibandingkan

dengan beberapa tanaman sumber karbohidrat seperti beras giling, jagung rebus dan

singkong.

Tabel 2.2 Komposisi Gizi per 100 gram nangka muda, nangka masak, dan biji nangka

Komponen gizi Nangka Muda Nangka

Masak

Biji Nangk

aEnergi (kkal) 51 106 165Protein (g) 2 1,2 4,2Lemak (g) 0,4 0,3 0,1Karbohidrat (g) 11,3 27,6 36,7Kalsium (mg) 45 20 33Fosfor (mg) 29 19 200Besi (mg) 0,5 0,9 1Vitamin A (SI) 25 330 0Vitamin B1 (mg) 0,07 0,07 0,2Vitamin C (mg) 9 7 10Air (g) 85,4 70 57,7

Sumber: Direktorat gizi, Depkes (2009)

C. Ragi (Yeast)

Selama ratuasan tahun ragi (yeast) telah digunakan dalam pembuatan roti.

Sebelum ragi diproduksi secara komersial, dahulu orang membuat sourdough dan

country breads menggunakan ragi dari hasil fermentasi anggur dan/ atau kentang.

Sejak abad 18, saat ilmuwan Louis Pasteur melakukan penelitian maka diketahuilah

keberadaan mikroorganisme ragi yang berguna dan menguntungkan umat manusia.

Ragi adalah mikroorganisme hidup yang dapat ditemukan dimana- mana.

Ragi berasal dari keluarga Fungus bersel satu (sugar fungus) dari genus

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 6

Saccharomyces, species cereviciae, dan memilki ukuran sebesar 6-8 mikron. Dan

Saccharomyces cereviciae merupakan genom eukariotik yang pertama kali disekuensi

secara penuh. Dalam satu gram ragi padat (compressed yeast) terdapat kurang lebih

10 milyar sel hidup.

Ragi ini berbentuk bulat telur, dan dilindungi oleh dinding membran yang

semi berpori (semipermeable), melakukan reproduksi dengan cara membelah diri

(budding), dan dapat hidup di lingkungan tanpa oksigen (anaerob). Untuk bertahan

hidup, ragi membutuhkan air, makanan dan lingkungan yang sesuai. Bakteri bersel

satu ini akan mudah bekerja bila ditambahkan dengan gula dan kondisi suhu yang

hangat. Kandungan karbondioksida yang dihasilkan akan membuat suatu adonan

menjadi mengembang dan terbentuk pori – pori. Ragi memiliki sifat dan karakter

yang sangat penting dalam industri pangan.

Ragi akan berkembang dengan baik dan cepat bila berada pada temperatur

antara 25oC – 30oC. Saccharomyces cereviciae yang penting dalam pembuatan roti

memiliki sifat dapat memfermentasikan maltosa secara cepat (lean dough yeast),

memperbaiki sifat osmotolesance (sweet dough yeast), rapid fermentation kinetics,

freeze dan thaw tolerance, dan memiliki kemampuan memetabolisme substrat.

Pemakaian ragi dalam adonan sangat berguna untuk mengembangkan adonan karena

terjadi proses peragian terhadap gula, memberi aroma (alkohol). Saccharomyces

cerevisiae juga telah digunakan dalam beberapa industri lainnya, seperti industri roti

(bakery), industri flavour, (menggunakan ektrak ragi/yeast extracts), industri

pembuatan alcohol (farmasi) dan industri pakan ternak. Tiga jenis ragi yang umum

digunakan di Indonesia adalah ragi basah (compressed/fresh yeast), ragi kering aktif

(active dry yeast) dan karena umur simpan rendah dan juga butuh peralatan khusus.

Dalam industri bakery, fungsi utama ragi dalam adonan adalah sebagai berikut:

Leavening agent (pengembang adonan), ragi mengkomsi gula dan mengubahnya

menjadi gas karbon dioksida (CO2), sehingga adonan mengembang.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 7

Memproses gluten (protein pada tepung) sehingga dapat membentuk jaringan

yang dapat menahan gas tersebut (maturating the doughgluten structure).

Menghasilkan flavour (aroma dan rasa) pada roti karena selama fermentasi ragi

juga menghasilkan sejenis etanol yang menghasilkan aroma khusus.

Kualitas ragi berbeda satu dengan yang lainnya, hal ini tergantung pada jenis sel

induk raginya (strain), kualitas media pengembangbiakannya (mutu molase), dan

kemajuan teknologi produksinya.

Macam-macam bentuk ragi, yaitu :

a. Ragi kering instan (instantdry yeast IDY)

Dibuat dari ragi yang dipanaskan dan lalu dikeringkan hingga mengandung 94% –

95% materi kering dengan jumlah sel ragi 105-107 per gram ragi, berbentuk

vermicelli (seperti potongan pasta yang sangat pendek), mendekati butiran kecil yang

halus. Di negara-negara tropis lebih aman memakai ragi instan. Aplikasinya tanpa

dilarutkan terlebih dahulu, dapat langsung dicampurkan dalam tepung, dikemas

dalam kemasan tanpa udara (vacuum packed) dan memiliki umur kadaluarsa 2 tahun

dalam kemasannya. Kelebihan lain dari pada ragi instan ini adalah menghasilkan

fermentasi yang lebih konsisten, dan penyimpanan yang sangat mudah (pada suhu

ruang normal).

Faktor konversinya adalah 1 kg ragi instan sama dengan 3.0-4.0 kg ragi basah

dengan ditambah air 2.0 liter. Biasanya untuk ragi kering instan memiliki dua varian

yaitu Gold label untuk aplikasi high sugar dough (>8-10% gula) dan red label untuk

aplikasi low sugar dough (<8%>). Ragi instan ini dihasilkan dan dijual di dalam

kemasan plastik atau kaleng yang kedap udara. Sekali kemasan dibuka, sebaiknya

digunakan tidak lebih dari 2 minggu dan harus disimpan dalam kaleng kedap udara di

dalam lemari es. Cara menangani ragi instan: ditambahkan ke dalam air dan diaduk

sampai larut, tidak perlu direndam. Atau tambahkan langsung ke dalam

adonan/tepung.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 8

b. Ragi basah (compressed atau fresh yeast)

Yeast cream yang dikeringkan dan dipadatkan sehingga mengandung 28-35%

materi kering, berbentuk blok-blok persegi, dan harus disimpan pada suhu 2-6 oC,

dengan umur kadaluarsa hanya 2-3 minggu saja. Produk ini hanya mengandung 70%

air, oleh karena itu ragi harus disimpan pada temperatur rendah dan merata untuk

mencegah hilangnya daya pembentuk gas. Makin dekat temperatur penyimpanan

dengan 0oC, maka makin lama ragi itu bisa disimpan tanpa mengalami perubahan

yang nyata. Dari hasil penelitian efek penyimpanan ragi basah selama 3 bulan paling

baik pada suhu -10C. Pada suhu tersebut ragi tidak membeku. Ragi basah biasanya

dikemas dengan berat 500 gram, dan dibungkus dengan kertas lilin. Kelebihan

penggunaan ragi basah adalah harganya relatif murah (karena sebagian besar terdiri

dari air saja), dan dapat dipergunakan dalam banyak aplikasi (resep). Sedangkan

kekurangannya adalah sensitif terhadap kelembapan (humidity): suhu dan cuaca

hangat seperti negara Indonesia yang tropis. Ragi ini juga memerlukan kondisi

peyimpanan pada suhu rendah (2o–6oC), yang menyebabkan kesulitan dalam

pendistribusiannya, akan tetapi, ragi bisa tahan 48 jam pada suhu ruang.

c. Ragi kering aktif (active dry yeast, ADY)

Ragi yang terbuat dari yeast cream yang dipanaskan dan dikeringkan hingga

didapatkan 92-93% bahan kering. Ragi ini berbentuk butiran kering (granular form).

Dalam aplikasi penggunaannya harus dilarutkan dengan air hangat (dehidrated)

sebelum dicampurkan dengan tepung terigu dan bahan lainnya ke dalam mixer.

Penyimpanannya bisa dalam suhu ruang (selama jauh dari panas dan lembab). Umur

kedaluarsanya mencapai 2 tahun dalam kemasannya. Pengeringannya dengan

temperatur tinggi akan mematikan sekitar 25% lapisan luar sel ragi, sehingga

membentuk lapisan sel pelindung yang dapat melindungi sel aktif.

Kelebihan menggunakan ragi kering aktif adalah meringankan biaya transportasi,

dan penyimpanannya tidak sulit (suhu ruang).Sedangkan kekurangannya adalah

memerlukan proses rehidrasi dengan air hangat (35o – 38oC) dan proses tersebut

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 9

memerlukan waktu sekitar 15 menit. Faktor konversinya adalah 1 kg ragi kering aktif

sama dengan 2,5 – 3 kg ragi basah dengan ditambah air 1.5 liter

d. Ragi beku (frozen yeast)

Ragi beku (frozen yeast), ragi ini mengandung 90% materi kering yang

didinginkan pada suhu ekstrim setelah dikeringkan (frozen). Aktifitas ragi ini menjadi

lambat selama pengadukan (mixing), sehingga dapat dihasilkan tingkat stabilitas

adonan yang tinggi. Ragi ini biasanya khusus untuk pembuatan adonan roti melalui

proses frozen dough. Memiliki umur kadaluarsa 2 tahun bila disimpan pada freezer

suhu -18 derajat celcius. Jangan membekukan kembali ragi yang telah di thawing

(dilunakkan).

Ragi ini mengkombinasikan keunggulan dari ragi basah dan ragi instan. Ragi

ini juga memberikan start up lebih cepat serta memiliki stabilitas dan konsistensi

untuk mengoptimalkan fermentasi, ragi ini mudah digunakan karena bentuknya yang

free thawing sehingga memberikan kemudahan pengukuran, keakuratan, hemat

waktu, dan meminimalkan kesalahan dalam pembuatan roti.

Ragi cair (liquid yeast) diproduksi dari yeast cream yang berlangsung pada

tahap proses industri mengandung 15 – 20% materi kering). Ragi cair ini terutama

digunakan oleh bakery skala industri dengan proses otomatis. Pengukuran secara

otomatis membutuhkan peralatan tambahan khusus dan untuk penyimpanan

dibutuhkan suhu 4o – 6oC dengan umur simpan hanya 2 minggu. Di Indonesia saat ini

yang masih umum digunakan adalah ragi basah, ragi kering aktif dan ragi instan.

Pertukaran zat pada ragi

Untuk pertumbuhan ragi membutuhkan unsure-unsur C, H, O, N, P dan K

dalam jumlah relative besar. Beberapa unsur lain seperti Ca, Fe, S, dan Mg dalam

jumlah kecil. Sedangkan vitamin-vitamin seperti C, H, dan O dapat diambil dari gula

atau senyawa-senyawa organik. N biasanya ditambahkan dari luar dalam bentuk

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 10

garam-garamammium, urea,dan peptida-peptida. Sedangkan bahan-bahan yang paling

banyak dibutuhkan adalan P dan K.

Setiap jasad hidup memiliki sifat-sifat yang dapat digolongkan kedalam dua

kelompok kegiatan, yaitu: metabolisme dan pelestarian diri. Dalam arti luas

metabolismeadalah fungsi-fungsi nutrisi, respirasi, dan sintesis. Setiap kehidupan

selalu menganut dan mengikuti jalur tersebut dalam satu kesatuan, sehingga

metabolisme dan pelestarian diri tercakup didalamnya.

Bahan baku untuk sumber nutrient yang dipergunakan didalam proses nutrisi

memasuki tubuh jasad melalui proses metabolism. Kemudian proses-proses respirasi

yang menghasilkan energy dan sintesis untuk kepentingan perbaikan, pertumbuhan,

dan perkembangan internal sel. Dengana hasi energy dan komponen seluler hasil

sintetis, maka semua prroses ini dimaksudkan untuk pelestarian diri. Proses nutrisi

memberikan bahan bagi kehidupan jasad, sedang proses respirasi justru mengambil

energy dari beberapa bahan. Dengan menggunakan sebagian dari yang diperoleh,

terjadi transformasi bahan lain kedalam komponen-komponen pembentuk sel, suatu

proses panjang yang disebut sintesis. Sisa energy bersama dengan komponen-

komponen struktur yang ada memungkinkan terjadinya pelestarian diri.

Proses kehidupan ragi berlanggsung secara enzimatik, yang secara garis besar

meliputi 4 (empat) tahapan yaitu:

1. Pertumbuhan

Yaitu proses dimana ragi tumbuh menjadi besar dan terjadinya pembiakan sel-sel

ragi.

2. Asimilasi

Yaitu proses penyusunan sel-sel ragi dari bahan-bahan yang terdapat dari nutrisi

atau makanan.

3. Biosintetis

Yaitu proses pembentukkan senyawa kompleks didalam sel ragi yang merupakan

zat biokimia aktif. Seperti enzim, zat antibiotik, vitamin dan lain-lain.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 11

4. Desimilasi

Yaitu Proses pemecahan senyawa-senyawa bahan makanan menjadi senyawa

dengan kandungan energi, sehingga dapat digunakan untuk aktivitas ragi.

Proses desimilasi disebut juga aktivitas ragi katabolisme, yang berlangsung

secara oksidatif, sedangkan proses asimilasi dan biosintetis disebut aktivitas

anabolisme yang banyak memerlukan energi. Biasanya, energi ini diperoleh dari

proses desimilasi atau energi dari luar. Proses desimilasi yang memerlukan udara

(aerob) disebut respirasi, sedangkan proses desimilasi yang tidak memerlukan udara

(an-aerob) disebut fermentasi. Proses metabolisme ragi meliputi aktivitas anabolisme

dan katabolisme. Ragi yang dipergunakan dalam prose fermentasi alcohol harus

mempunyai aktivitas katabolisme yang tinggi agar terbentuk alkohol kadar tinggi

pada desimilasi anaerob.

D. Ethanol (Alkohol)

Etanol, disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut,

atau alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak

berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan

sehari-hari. Senyawa ini merupakan obat psikoaktif dan dapat ditemukan

pada minuman beralkohol dan termomete rmodern. Etanol adalah salah satu obat

rekreasi yang paling tua.

Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal, dengan rumus

kimia C2H5OH dan rumus empiris C2H6O. Ia merupakan isomer konstitusional

dari dimetil eter. Etanol sering disingkat menjadi EtOH, dengan "Et" merupakan

singkatan dari gugus etil (C2H5). Fermentasi gula menjadi etanol merupakan salah

satu reaksi organik paling awal yang pernah dilakukan manusia. Efek dari konsumsi

etanol yang memabukkan juga telah diketahui sejak dulu. Pada zaman modern, etanol

yang ditujukan untuk kegunaan industri dihasilkan dari produk sampingan

pengilangan minyak bumi. Etanol banyak digunakan sebagai pelarut berbagai bahan-

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 12

bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia. Contohnya

adalah pada parfum, perasa, pewarna makanan, dan obat-obatan. Dalam kimia, etanol

adalah pelarut yang penting sekaligus sebagai stok umpan untuk sintesis senyawa

kimia lainnya. Dalam sejarahnya etanol telah lama digunakan sebagai bahan bakar.

Sifat-sifat Fisika

Etanol adalah cairan tak berwarna yang mudah menguap dengan aroma yang

khas. Ia terbakar tanpa asap dengan lidah api berwarna biru yang kadang-kadang

tidak dapat terlihat pada cahaya biasa. Sifat-sifat fisika etanol utamanya dipengaruhi

oleh keberadaan gugus hidroksil dan pendeknya rantai karbon etanol. Gugus hidroksil

dapat berpartisipasi ke dalam ikatan hidrogen, sehingga membuatnya cair dan lebih

sulit menguap dari pada senyawa organik lainnya dengan massa molekul yang sama.

Etanol adalah pelarut yang serbaguna, larut dalam air dan pelarut organik lainnya,

meliputi asam asetat, aseton, benzena, karbon tetraklorida, kloroform, dietil

eter, etilena glikol, gliserol, nitrometana, piridina, dan toluena. Ia juga larut dalam

hidrokarbon alifatik yang ringan, seperti pentana dan heksana, dan juga larut dalam

senyawa klorida alifatik seperti trikloroetana dan tetrakloroetilena.

Campuran etanol-air memiliki volume yang lebih kecil daripada jumlah kedua

cairan tersebut secara terpisah. Campuran etanal dan air dengan volume yang sama

akan menghasilkan campuran yang volumenya hanya 1,92 kali jumlah volume awal.

Pencampuran etanol dan air bersifat eksotermik dengan energi sekitar 777 J/mol

dibebaskan pada 298 K. Campuran etanol dan air akan membentuk azeotrop dengan

perbandingkan kira-kira 89 mol% etanol dan 11 mol% air]. Perbandingan ini juga

dapat dinyatakan sebagai 96% volume etanol dan 4% volume air pada tekanan

normal dan T = 351 K. Komposisi azeotropik ini sangat tergantung pada suhu dan

tekanan. Ia akan menghilang pada temperatur di bawah 303 K.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 13

Gambar 2.1 Ikatan hidrogen pada etanol padat pada −186 °C

Ikatan hidrogen menyebabkan etanol murni sangat higroskopis,

sedemikiannya ia akan menyerap air dari udara. Sifat gugus hidroksil yang polar

menyebabkannya dapat larut dalam banyak senyawa ion, utamanya natrium

hidroksida, kalium hidroksida, magnesium klorida, kalsium klorida, amonium

klorida, amonium bromida, dan natrium bromida. Natrium klorida dan kalium

klorida sedikit larut dalam etanol. Oleh karena etanol juga memiliki rantai karbon

nonpolar, ia juga larut dalam senyawa nonpolar, meliput kebanyakan minyak

atsiri dan banyak perasa, pewarna, dan obat.

Penambahan beberapa persen etanol dalam air akan menurunkan tegangan

permukaan air secara drastis. Campuran etanol dengan air yang lebih dari 50% etanol

bersifat mudah terbakar dan mudah menyala. Campuran yang kurang dari 50% etanol

juga dapat menyala apabila larutan tersebut dipanaskan terlebih dahulu. Indeks

refraksi etanol adalah 1,36242 (pada λ=589,3 nm dan 18,35 °C).

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 14

Reaksi asam-basa

Gugus hidroksil etanol membuat molekul ini sedikit basa. Ia hampir netral

dalam air, dengan pH 100% etanol adalah 7,33, berbanding dengan pH air murni

yang sebesar 7,00. Etanol dapat diubah menjadi konjugat basanya,

ion etoksida (CH3CH2O−), dengan mereaksikannya dengan logam

alkali seperti natrium:

2CH3CH2OH + 2Na → 2CH3CH2ONa + H2

ataupun dengan basa kuat seperti natrium hidrida:

CH3CH2OH + NaH → CH3CH2ONa + H2.

Reaksi seperti ini tidak dapat dilakukan dalam larutan akuatik, karena air lebih asam

daripada etanol, sehingga pembentukan hidroksida lebih difavoritkan daripada

pembentuk etoksida.

1. Halogenasi

Etanol bereaksi dengan hidrogen halida dan menghasilkan etil

halida seperti etil klorida dan etil bromida:

CH3CH2OH + HCl → CH3CH2Cl + H2O

Reaksi dengan HCl memerlukan katalis seperti seng klorida. Hidrogen klorida

dengan keberadaan seng klorida dikenal sebagaireagen Lucas.

CH3CH2OH + HBr → CH3CH2Br + H2O

Reaksi dengan HBr memerlukan proses refluks dengan katalis asam sulfat. Etil halida

juga dapat dihasilkan dengan mereaksikan alkohol dengan agen halogenasi yang

khusus, seperti tionil klorida untuk pembuatan etil klorida, ataupun fosforus

tribromida untuk pembuatan etil bromida.

CH3CH2OH + SOCl2 → CH3CH2Cl + SO2 + HCl

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 15

2. Pembentukan ester

Dengan kondisi di bawah katalis asam, etanol bereaksi dengan asam

karboksilat dan menghasilkan senyawa etil eter dan air:

RCOOH + HOCH2CH3 → RCOOCH2CH3 + H2O.

Agar reaksi ini menghasilkan rendemen yang cukup tinggi, air perlu dipisahkan dari

campuran reaksi seketika ia terbentuk. Etanol juga dapat membentuk senyawa ester

dengan asam anorganik. Dietil sulfat dan trietil fosfat dihasilkan dengan mereaksikan

etanol dengan asam sulfat dan asam fosfat. Senyawa yang dihasilkan oleh reaksi ini

sangat berguna sebagai agen etilasi dalamsintesis organik.

3. Dehidrasi

Asam kuat yang sangat higroskopis seperti asam sulfat akan menyebabkan

dehidrasi etanol dan menghasilkan etilena maupun dietil eter:

2 CH3CH2OH → CH3CH2OCH2CH3 + H2O (pada 1200C)

CH3CH2OH → H2C=CH2 + H2O (pada 1800C)

4. Oksidasi

Etanol dapat dioksidasi menjadi asetaldehida, yang kemudian dapat dioksidasi

lebih lanjut menjadi asam asetat. Dalam tubuh manusia, reaksi oksidasi ini dikatalisis

oleh enzim tubuh. Pada laboratorium, larutan akuatik oksidator seperti asam

kromat ataupunkalium permanganat digunakan untuk mengoksidasi etanol menjadi

asam asetat. Proses ini akan sangat sulit menghasilkan asetaldehida oleh karena

terjadinya overoksidasi. Etanol dapat dioksidasi menjadi asetaldehida tanpa oksidasi

lebih lanjut menjadi asam asetat menggunakan piridinium kloro kromat (Pyridinium

chloro chromate, PCC).

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 16

C2H5OH + 2[O] → CH3COOH + H2O. Produk oksidasi etanol, asam asetat,

digunakan sebagai nutrien oleh tubuh manusia sebagai asetil-koA.

E. Karbohidrat

Karbohidrat atau hidrat arang adalah suatu zat gizi yang fungsi utamanya

sebagai penghasil energi, dimana setiap gramnya menghasilkan 4 kalori. Di negara

sedang berkembang karbohidrat dikonsumsi sekitar 70-80% dari total kalori, bahkan

pada daerah-daerah miskin bisa mencapai 90%. Sedangkan pada negara maju

karbohidrat dikonsumsi hanya sekitar 40-60%. Hal ini disebabkan sumber bahan

makanan yang mengandung karbohidrat lebih murah harganya dibandingkan sumber

bahan makanan kaya lemak maupun protein. Karbohidrat banyak ditemukan pada

serealia (beras, gandum, jagung, kentang dan sebagainya), serta pada biji-bijian yang

tersebar luas di alam.

Secara biokimia, karbohidrat adalah polihidroksil-aldehida atau polihidroksil-

keton, atau senyawa yang menghasilkan senyawa-senyawa ini bila dihidrolisis.

Karbohidrat mengandung gugus fungsi karbonil (sebagai aldehida atau keton) dan

banyak gugushidroksil. Pada awalnya, istilah karbohidrat digunakan untuk golongan

senyawa yang mempunyai rumus (CH2O)n, yaitu senyawa-senyawa yang n atom

karbonnya tampak terhidrasi oleh n molekul air. Namun demikian, terdapat pula

karbohidrat yang tidak memiliki rumus demikian dan ada pula yang

mengandung nitrogen, fosforus, atausulfur.

Secara umum definisi karbohidrat adalah senyawa organik yang mengandung

atom karbon, hidrogen dan oksigen, dan pada umumnya unsur hidrogen dan oksigen

dalam komposisi menghasilkan H2O. Di dalam tubuh karbohidrat dapat dibentuk dari

beberapa asam amino dan sebagian dari gliserol lemak. Akan tetapi sebagian besar

karbohidrat diperoleh dari bahan makanan yang dikonsumsi sehari-hari, terutama

sumber bahan makan yang berasal dari tumbuh-tumbuhan.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 17

Klasifikasi Karbohidrat

1. Monosakarida

Monosakarida merupakan karbohidrat paling sederhana karena molekulnya

hanya terdiri atas beberapa atom C dan tidak dapat diuraikan dengan

cara hidrolisis menjadi karbohidrat lain. Monosakarida dibedakan

menjadi aldosa dan ketosa. Contoh dari aldosa yaituglukosa dan galaktosa. Contoh

ketosa yaitu fruktosa.

2. Disakarida dan oligosakarida

Disakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari dua molekul

monosakarida yang berikatan melalui gugus -OH dengan melepaskan molekul air.

Contoh dari disakarida adalah sukrosa, laktosa, dan maltosa.

3. Polisakarida

Polisakarida merupakan karbohidrat yang terbentuk dari banyak sakarida

sebagai monomernya. Rumus umum polisakarida yaitu C6(H10O5)n. Contoh

polisakarida adalah selulosa, glikogen, dan amilum.

2.2 Hasil Penelitian

Kandungan Kimia pada Artocarpus heterophyllus

Telah diketahui bahwa batang tanaman Artocarpus heterophyllus

mengandung berbagai senyawa kimia seperti senyawa furanoflavon, 7-(2,4-

dihidroksifenil)-4-hidroksi-2-(2-hidroksipropan-2-il)-2,3-dihidrofuro(3,2- g)kromen-

5-on atau nama lain dari senyawa tersebut ialah artokarpfuranol, yang diikuti 14

senyawa lainnya berupa dihidromorin, steppogenin, norartokarpetin, artokarpanon,

artokarpesin, artokarpin, brosimon I, kudraflavon B, karpakromen, isoartokarpesin

dan sianomaklurin. Senyawa-senyawa tersebut diketahui memiliki

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 18

kemampuan inhibisi tirosinase yang lebih kuat dengan IC50 lebih rendah dari 50 μM

dan lebih potensial dibandingkan dengan asam kojik (IC50 = 71,6 μM) (Zheng Z.P et

al., 2008).

Pada kulit batang Artocarpus heterophyllus diketahui mengandung senyawa

flavonoid, yaitu artonin E, morusin, sikloartobilosanton dan artonol B.

Bioaktivitasnya terbukti dapat digunakan sebagai antikanker, antivirus, antiinflamasi,

diuretil dan antihipertensi (Ersam T, 2001). Sedangkan getah kayunya mengandung

artokarpanon yang berpotensi sebagai inhibitor tirosinase dan antioksidan (Arung et

al, 2006). Buah nangka yang masih muda mengandung

saponin dan polifenol.

Kandungan Gula

Penetapan kadar gula meliputi:

a. Penetapan gula sebelum inversi atau gula glukosa yang bersifat pereduksi.

b. Penetapan gula sesuai inversi atau gula invert atau biasa disebut gula total.

Gula biasanya dihitung sebagai sukrosa. Dari kedua penetapan diatas dapat dihitung

juga kadar gula non pereduksi (sukrosa), yaitu kadar gula sesudah inversi (gula total)

dikurangi gula sebelum inversi (gula pereduksi).Sehingga dapat diketahui pula kadar

gula totalnya (sesudah inversi), yaitu kadar sukrosa (kadar gula non perduksi)

ditambah kadar gula pereduksi (gula sebelum inversi).

Kandungan Gizi

Kandungan gizi buah nangka dan jeraminya tidak jauh berbeda.

Tabel 2.3 Perbandingan komposisi kimia buah dan jerami nangka

Komponen Daging buah Jerami (kulitnya)

Air (%bb) 80,29 65,12

Protein (%bk) 1,91 1,95

Lemak (%bk) 1,86 10

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 19

Karbohidrat (%bk) 9,85 9,3

Serat kasar (%bk) 1,58 1,94

Abu (%bk) 0,69 1,11

Sumber: www.google.com

Hasil analisis kimia lainnya pada jerami nangka muda ditunjukkan pada Tabel 2.

Tabel 2.4 Komposisi kimia jerami nangka muda

Komponen Hasil Analisis

Air (%bb) 87,36

Protein (%bk) 15,48

Lemak (%bk) 4,29

Karbohidrat (%bk) 71,53

Abu (%bk) 8,69

IDF 69,71

SDF 6,87

TDF 75,58

Sumber: www.google.com

2.3 Teori tentang proses

Pembuatan tepung biji nangka terdiri dari beberapa tahap, yaitu:

1. Cleaning

Cleaning (pembersihan) adalah proses menghilangkan bahan kontaminasi dari

makanan dan memisahkannya dari permukaan makanan sebelum dilakukannya proses

lebih lanjut. Cleaning termasuk mengupas dan perlakuan blanching. Tujuannya

adalah mencegah kerusakan makanan (Fellows2000).

2. Pengeringan

Dehidrasi atau pengeringan adalah aplikasi pemanasan dalam kondisi terkontrol

untuk menghilangkan sebagian besar air yang normalnya ada dalam makanan

melalui evaporasi (penguapan) (Fellows 2000). Biasanya kandungan air dikurangi

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 20

sampai batas dimana mikroba tidak dapat tumbuh lagi. Prinsip dari pengeringan

adalah memberikan panas ke dalam makanan dan mengeluarkan uap air (Potter &

Hotchkiss 1995).

Menurut Fellows (2000), tujuan utama dilakukannya pengeringan adalah

memperpanjang waktu simpan makanan dengan mengurangi aktivitas air. Hal ini

mencegah pertumbuhan mikroba dan aktivitas enzim, tetapi tidak menginaktivasinya.

Pada beberapa jenis makanan, pengeringan menyediakan produk yang tepat untuk

konsumen dan lebih mudah ditangani (Fellows 2000). Selain itu pengeringan

makanan bertujuan untuk mengurangi berat produk (Potter & Hotchkiss 1995).

Satuhu (2004) menyebutkan, cara pengeringan bisa dengan penjemuran atau

pemanasan langsung dengan sinar matahari. Selain itu bisa juga memakai

alat. Penggunaan alat pengering lebih menguntungkan dibanding dengan penjemuran.

Hasil lebih bersih, suhu dan aliran udara dapat diatur sehingga waktu pengeringan

menjadi lebih cepat. Penjemuran memiliki kelemahan, yakni kurang higienis, mudah

terkontaminasi, tergantung cuaca dan intensitas sinar matahari, serta waktunya yang

lama. Umumnya, makanan yang akan dikeringkan dibagi ke dalam potongan-

potongan kecil atau tipis untuk mempercepat transfer massa dan panas. Pembagian ini

bertujuan untuk dua alasan. Pertama, permukaan yang lebih lebar menyediakan area

yang lebih besar untuk kontak dengan medium panas sehingga lebih banyak uap air

yang dapat dibebaskan. Kedua, partikel yang lebih kecil atau lapisan lebih tipis

mengurangi jarak yang harus dilalui panas untuk mencapai bagian tengah makanan

dan mengurangi jarak yang harus dilalui air untuk mencapai permukaan kemudian

dibebaskan (Potter & Hotchkiss 1995). Menurut Fellows (2004), pengeringan

menyebabkan penurunan eating quality dan zat gizi makanan. Perubahan tekstur

terjadi selama pengeringan disebabkan oleh gelatinisasi pati, kristalisasi selulosa, dan

lokalisasi kadar air. Kerusakan ini mengubah sel kaku secara permanen, dan memberi

penampakan kerut atau kisut pada makanan. Umumnya, pemanasan cepat dan suhu

tinggi menyebabkan perubahan lebih besar terhadap tekstur makanan disbanding

pemanasan dengan suhu rendah. Saat air dilepaskan selama pengeringan, larutan

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 21

berpindah dari dalam makanan ke permukaan. Penguapan air menyebabkan

terkonsentrasinya larutan pada permukaan. Suhu udara yang tinggi menyebabkan

perubahan kimia dan fisik dan pembentukan lapisan yang keras. Hal ini disebut case

hardening. Fellows (2000) menambahkan, pada buah dan sayur, perubahan kimia

pigmen klorofil dan karotenoid disebabkan oleh panas dan oksidasi selama

pengeringan dan aktivitas residu enzim polifenol oksidase menyebabkan pencoklatan

selama penyimpanan. Hal ini dapat dicegah dengan blanching, atau pemberian asam

askorbat atau sulfur dioksida.

3. Proses Fermentasi

Fermentasi adalah suatu reaksi oksidasi-reduksi dalam biologi yang

menghasilkan energi, dimana donor dan aseptor electron adalah senyawa organic.

Senyawa organic yang biasa digunakan adalah zat gula. Senyawa tersebut akan

diubah oleh reaksi reduksi dengan biokatalis (enzim) menjadi senyawa lain, misalnya

aldehyde, dan selanjutnya dapat dioksidasi menjadi asam. Enzi mini dihasilkan oleh

aktifitas sel mikroba.

Kata fermentasi berasal dari bahasa latin yaitu “fervere” yang artinya

mendidih atau perubahan sari buah anggur menjadi minuman anggur. Sedangkan

dalam bahasa modern, kata ferve dilukiskan sebagai pembentukan gas dari larutan

gula yang sedang giat mengalami fermentasi seperti air mendidih yang mengeluarkan

gelembung atau udara.

Menurut Gay Lussac, Fermentasi merupakan peristiwa pemecahan gula

menjadi alkohol dan gas karbondioksida (CO2). Pendapat ini berdasarkan reaksi

sederhana yang dikemukakannya, yaitu:

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2

Sedangkan menurut carniagro, latour, schwan, dan kutzing (1837), terjadinya

fermentasi alkohol kemudian diubah menjadi alkohol sambil melepaskan kalor yang

dapat dipergunakan untuk aktivitas ragi.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 22

Pernyataan ini diperkuat lagi oleh ahli kimia berkebangsaan perancis Louis

Pasteur pada tahun 1857, yang menyatakan fermentasi adalah reaksi biokimia dimana

larutan gula encer terurai menjadi alkohol dan karbondioksida yang disebabkan oleh

aktivitas ragi yang hidup. Ia berpendapat bahwa selama penguraian gula dalam

suasana an-aerob, sel ragi hidup dan berkembang biak didalam cairan media, dan ia

menamakan proses fermentasi itu sebagai hidup tanpa oksigen. Bila sel-sel ragi

memerlukan energi didalam kehidupan dan fungsinya yang normal dapat mengambil

energi dari hasil pemecahan gula.

Hasil-hasil penyelidikan Pasteur tentang fermentasi antara lain adalah sebagai

berikut:

a. Pada fermentasi alkohol selain dihasilkan etanol juga dihasilkan karbondioksida,

gliserol, asam suksinat, dan zat-zat lain.

b. Selama fermentasi terjadi pembiakan sel mikroba.

c. Tiap jenis mikroba dapat menyebabkan reaksi kimia berbeda dan spesifik.

d. Pembiakan ragi dapat dihambat dengan adanya suatu zat tertentu yang disebut

antibiotik.

Pada tahun 1878, Kunchne memperkenalkan istilah “enzim” yang artinya

“didalam ragi”. Pendapat ini diperkuat oleh Buchner pada tahun 1897 yang telah

berhasil mengeluarkan enzim zimase dari dalam sel ragi. Ternyata enzim dapat

memfermentasikan gula menjadi alkohol dan gas karbondioksida. Penemuan tersebut

kemudian dipergunakan sebagai dasar dalam mengadakan penyelidikan dalam proses

fermentasi selanjutnya.

Proses fermentasi berjalan secara enzimatik yang meliput pertumbuhan,

pembiakan, pemeliharaan sel, pengeluaran enzim.

Sel-sel yang melakukan fermentasi mempunyai enzim-enzim yang akan

mengubah hasil dari reaksi oksidasi, dalam hal ini adalah asam menjadi suatu

senyawa yang mempunyai muatan lebih positif sehingga dapat menangkap electron

atau bertindak sebagai aseptor electron dan menghasilkan energi. Secara lebih jelas

reaksi tersbut dapat diterangkan melalui skema sebagai berikut:

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 23

Glukosa A B (hasil oksdasi A)

DPN DPN H + H+

(hasil reduksi ) D C

Didalam proses fermentasi, kapasitas mikroba untuk okksidasi tergantung dari

jumlah aseptor electron terakhir yang dapat dipakai. Secara lebih singkat skema

proses fermentasi adalah sebagai berikut:

Senyawa organic teroksidasi

( donor electron )

e energi

Senyawa organik tereduksi

( aseptor electron )

Beberapa mikroorganisme memperoleh energi dari oksidasi yang disebut

respirasi. Sel-sel yang melakukan respirasi pada umumnya mengandung enzim

oksidasi dan oleh karena itu mempunyai kecenderungan untuk menggunakan oksigen

( O2 ) sebagai aseptor electron. Molekul O2 merupakan substrat yang baik untuk

direduksikan pada muatan yang sangat positif ( Eo = 0,82 volt ) dan tersedia dalam

jumlah yang banyak di udara. Dengan demikian sel yang menjalankan respirasi dapat

lebih efisien mengubah substrat menjadi energi bila dibandingkan dengan sel-sel

yang melakukan fermentasi.

Suatu sel yang melakukan respirasi akan menghasilkan energi hampir dua

puluh kali lebih banyak dari sel-sel yang melakukan fermentasi. Elektron-elektron

didalam sistem respirasi ini berasal dari DPN H + H+ , yait u hasil oksidasi dari

substrat, pasangan electron ini dalam bentuk DPN H + H+ diubah melalui flavoprotein

atau FAD dan cito chroma menjadi energi dalam bentuk ATP ( adenosin ribosa

triphosphat ) sebagai berikut:

Substrat organik teroksidasi

(donor elektron)

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 24

FAD e energi

Citochroma

H2O

Menurut kemampuan dalam menggunakan oksigen, beberapa sel dapat

disebut sel fakulatif aerob karena dapat menggunakan oksigen jika tersedia, tetapi

juga dapat melakukan fermentasi jika tidak ada oksigen.

Pada umumnya respirasi menggunakan oksigen (respirasi aerob), tetapi

beberapa sel dapat pula melakukan respirasi tanpa menggunakan oksigen dari luar

tetapi menggunakan bahan an organik yang ada dalam substrat. Bahan-bahan an

organik ini betindak sebagai aseptor elekron. Respirasi semacam ini disebut respirasi

anaerob seperti terlihat pada skema berikut:

Senyawa-senyawa an organik yang dapat digunakan sebagai aseptor elekron adalah

nitrat, sulfat, atau CO2 yang menghasilkan senyawa-senyawa sebagai berikut:

Sel-sel yang melakukan respirasi anaerob menghasilkan energi yang lebih sedikit

dibandingkan dengan sel-sel yang melakukan respirasi aerob. Tetapi biasanya

menghasilkan energi lebih banayak daripada sel-sel yang melakukan fermentasi.

Mekanisme Reaksi Fermentasi Biji Nangka Menjadi Alkohol

Salah satu spesies ragi yang telah dikenal mempunyai daya komvensi gula menjadi

etanol yang sangat tinggi adalah Saccharomyces cerevisiae. Ragi ini menghasilkan

enzim zimase dan invertase. Enzim zimase befungsi sebagai pemecah sukrosa

menjadi monosakarida yaitu glukosa dan fruktosa. Enzim invertase selanjutnya

mengubah glukosa menjadi etanol.

Beberapa Faktor yang Mempengaruhi Proses Fermentasi

Fermentasi bahan pangan merupakan hasil kegiatan beberapa mikroorganisme. Agar

proses  fermentasi  dapat  berjalan  dengan  baik, tentunya beberapa faktor yang

mempengaruhi kegiatan dari mikroorganisme perlu pula diperhatikan. Sehingga

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 25

apabila kita berbicara mengenai faktor yang mempengaruhi proses fermentasi,

tentunya tidak lepas dari kegiatan mikroorganisme itu sendiri. Beberapa faktor utama

yang mempengaruhi proses fermentasi meliputi suhu, oksigen, air dan substrat.

A. Suhu

Suhu sebagai salah satu faktor lingkungan terpenting yang mempengaruhi dan

menentukan macam organisme yang dominan selama fermentasi. Beberapa hal

sehubungan dengan suhu untuk setiap mikkroorganisme dapat digolongkan sebagai

berikut.

- Suhu minimum, di bawah suhu itu pertumbuhan mikroorganisme tidak terjadi lagi.

- Suhu optimum, sebagai sehu yang memungkinkan pertumbuhan mikroorganisme

tidak mungkin paling cepat.

- Suhu maksimum, di atas suhu itu pertumbuhan mikroorganisme tidak mungkin

terjadi lagi.

B. Oksigen

Udara atau oksigen selama proses fermentasi harus diatur sebaik mungkin untuk

memperbanyak atau menghambat pertumbuhan mikroba tertentu. Setiap mikroba

membutuhkan oksigen yang berbeda jumlahnya untuk pertumbuhan atau membentuk

sel-sel baru untuk fermentasi.

C.Substrat

Seperti halnya makhluk lainnya, mikkroorganisme juga membutuhkan suplai

makanan yang akan menjadi sumber energy , dan menyediakan unsur-unsur kimia

dasar untuk pertumbuhan sel. Substat yang dibutuhkan oleh mikroba untuk

kelangsungan hidupnya berhubungan erat dengan komposisi kimianya.

Kebutuhan mikroorganisme akan substrat juga berbeda-beda. Ada yang

memerlukan substart lengkap dan ada pula yang tumbuh subur dengan substrat yang

sangat sederhana. Hal itu karena beberapa mikroorganisme ada yang memiliki sistem

enzim (katalis biologis) yang dapat mencerna senyawa-senyawa yang tidak dapat

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 26

dilakukan oleh mikroorganisme yang lain. Komposisi kimia hasil pertanian terpenting

adalah protein, karbohidrat dan lemak. Pada Ph 7, protein mudah sekali digunakan

oleh bakteri sebagai substrat. Karbohidrat seperti pectin, pati dan lainnya merupakan

substrat yang baik bagi kapang dan beberapa khamir.

D. Air

Mikroorganisme tidak daoat tumbuh tanpa adanya air. Air dalam substrat yang

digunakan untuk pertumbuhan mikkroorganisme dinyatakan dalam istilah water

activity atau aktivitas air, yaitu perbandingan antara tekanan uap dari larutan (P)

dengan tekanan uap air murni (Po) pada suhu yang sama.

2.4 Hipotesa

Dari teori tinjauan pustaka pada proses pembuatan ethanol ini, kemungkinan yang

akan diperoleh adalah :

Dilihat dari segi waktu fermentasi, semakin lama waktu fermentasi yang terjadi akan

semakin banyak ethanol yang dihasilkan.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 27

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Tempat dan Waktu

a. Tempat

Tempat berlangsungnya penelitian ini di Laboratorium Teknik Kimia,

Fakultas Tekhnik Universitas Muhammadiyah Jakarta.

b. Waktu

Waktu dilakukan penelitian dari bulan Mei 2012 akhir sampai Juni 2012

pertengahan. Artinya penelitian dilaksanakan ± 3 bulan.

3.2 Bahan dan Alat

Bahan – bahan :

- Pati nangka

- Ragi pasar

- Ethanol PE

- Aquadest

- K2CrO7

- K2CO3

Alat – alat :

- Gelas ukur 100 ml

- Beaker glass 1000 ml

- Pipet volume 100 ml

- Pipet tetes

- Rak tabung reaksi

- Tabung reaksi

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 28

- Erlenmeyer 250 ml

- Labu ukur 100 ml

- Hot plate

- Vacum filter

- Alat uji (Spektrometer)

3.3 Metode Penelitian

3.3.1 Pembuatan Pati Nangka (Powder)

Potong biji nangka tipis-tipis, kemudian keringkan dengan bantuan sinar UV.

Hingga kadar air dalam biji nangka benar-benar tidak ada (hilang).

Haluskan dengan bantuan blender potongan biji nangka tersebut, setelah itu

ayak dengan ukuran mesh 80.

Potongan-potongan biji nangka kering akan menjadi powder.

3.3.2. Pembuatan Etanol dengan variabel waktu fermentasi

Pati nangka yang sudah menjadi powder ditimbang masing-masing. Massa

pati yang digunakan 5 gram. Kemudian tambahkan aquadest hingga 100 ml di

dalam erlenmeyer untuk masing-masing sampel. Kukus selama 45 menit catat

suhunya. Atur agar larutan pati tersebut tidak mendidih.

Setelah 45 menit, diamkan hingga dingin. Siapkan incubator yang sudah steril.

Masukkan larutan sampel kedalam incubator, tambahkan ragi yang sudah

ditimbang sejumlah 2,5 gr hingga merata. Penambahan ragi pun dilakukan

didalam incubator agar larutan sampel tetep dalam keadaan steril dan suhunya

berada di suhu kamar 30oC.

Fermentasi dilakukan dengan variabel waktu fermentasi 1,2,3,4,5 hari

pengambilan sampel dilakukan perhari. Setelah itu saring masing-masing

sampel dengan vacuum filter untuk dipisahkan antara filtrate dengan ampas

pati. Sehingga akan dihasilkan filtrat (ethanol).

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 29

3.3.3. Analisa Kadar Ethanol

1. Pembuatan Kurva standar Ethanol

Pembutan Larutan K2CrO7

52,0 mg K2CrO7 dimasukkan dalam labu takar 100 ml, lalu ditambahkan

H2SO4 sebanyak 27,6 ml kemudian diencerkan dengan aquadest hingga tanda

batas.

Pembuatan Larutan K2CO3 jenuh

K2CO3 sebanyak 23,4 gran dilarutkan dalam aquadest sebanyak 150 ml.

Kurva Larutan Standart Ethanol

Dibuat larutan etanol 1,5%, 2%, 2,5%, 3%, 3,5%, 4%. Artinya 0,25 ml

dilarutkan dalam 100 ml aquadest dan seterusnya. Kemudian masing-masing

diambil 1 ml ditempatkan pada tabung reaksi tambahkan 1 ml larutan K2CO3

jenuh dan larutan K2CrO7 1 ml. Kemudian panaskan selama 1 jam dengan

suhu 400C. Setelah dipanaskan, ambil 1 ml sampel kemudian encerkan sampai

100 ml dengan aquadest tiap-tiap sampel perlakuannya sama. Uji sampel

tersebut dengan alat spektrometer dengan panjang gelombang dari 340.

2. Analisa Kadar Etanol dengan Spektrometer

Cairan saampel diambil sebanyak 1 ml, kemudian tempatkan pada tabung

reaksi.

Tambahkan 1 ml K2CO3 dan 1 ml K2CrO7, lalu panaskan pada suhu antara 40-

50oC dengan bantuan hot plate selama 1 jam.

Setelah 1 jam, pindahkan larutan tersebut ke dalam labu ukur 100 ml.

Tambahkan aquadest hingga tanda batas.

Uji larutan sampel tersebut dengan spectrometer dengan γ = 340.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 30

Gambar 3.1 Diagram Alir Proses Pembuatan Biji Nangka Powder

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 31

Pemotongan (Pisau)

Pengeringan dengan Sinar UV/ Matahari

Penggilingan dengan Menggunakan Blender

Pengayakan dengan Menggunakan Ayakan (Mesh 80)

Biji Nangka Halus

( Powder)

Limbah Biji Nangka

Gambar 3.2 Diagram Alir Proses Pembuatan Ethanol dari Biji Nangka dengan Variabel Waktu Fermentasi

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 32

Pelarutan dengan Aquadest

(100 ml)

Pengukusan dengan Temperatur

68-70oC

Pendinginan sampai Temperatur 30-40oC

Fermentasi dengan Temperatur 30oC (1, 2, 3, 4, 5) hari

Penyaringan dengan Menggunakan Saringan Hisap

Penimbangan pati (powder) 5 gram

Penambahan Ragi 2,5 gr

Biji Nangka Halus

( Powder)

3.4 Metode Analisa Data

Analisa data yang diperoleh menggunakan:

Metode Least Square

Persamaannya adalah :

Dimana, Ŷ = nilai variabel berdasarkan garis regresi;

X = variabel independen;

a = konstanta

b = koefisien arah regresi linear

Adapun persamaan a dan b adalah sebagai berikut:

Bila koefisien b telah dihitung terlebih dahulu, maka konstanta a dapat ditentukan

dengan persamaan lain, yaitu:

Dimana dan masing-masing adalah rata-rata untuk variabel Y dan X

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 33

Ŷ = a + bX

a = y

b=∑ ( x−x )( y – y )(x – x )2

x= xn

a = Y’ – bX’

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil Pengamatan

4.1.1. Pembuatan Kurva Standart

Tabel 4.1. Data Absorbansi dan Persen Etanol

No.Persen Etanol

(%) Absorbansi

1 1.5 0.862

2 2 0.758

3 2.5 0.694

4 3 0.55

5 3.5 0.47

6 4 0.304

4.1.2 Data Hasil penelitian dengan Variabel Waktu Fermentasi Pati

Tabel 4.2 Data Persen Ethanol dengan Berbagai Variabel Waktu Fermentasi

NO. Waktu (hari) Absorbansi

X(%ethanol)

1 1 0,844 1,65437788

2 2 0,488 3,294930876

3 3 0,551 3,004608295

4 4 0,394 3,728110599

5 5 0,362 3,875576037

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 34

4.2 Pembahasan

0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.50

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

f(x) = 0.487557603686633 x + 1.6488479262673

X

X(%ethanol)

Linear (X(%ethanol))

Waktu Fermentasi / hari

Kad

ar E

than

ol (

%)

Gambar 4.1 Kurva Hubungan Kadar Ethanol Terhadap Waktu

Fermentasi

Berdasarkan Gambar 4.1 menunjukan bahwa semakin lamanya waktu

fermentasi , maka semakin banyak pula % kadar ethanol yang dihasilkan. Dapat

dilihat waktu fermentasi optimal agar % kadar ethanol yang didapat banyak adalah 5

hari fermentasi. Dengan menggunakan Metode Least Square antara Kadar Ethanol

dengan Waktu Fermentasi, maka membentuk hasil persamaan sebagai berikut :

y = 0,487x + 1,648

Keterangan: y = absorbansi

x = % ethanol

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 35

Persamaan tersebut menunjukkan bahwa kadar ethanol terkecil yaitu 1,654%

dengan waktu fermentasi 1 hari, sedangkan kadar ethanol terbesar yaitu 3,875%

dengan waktu fermentasi 5 hari. Hal ini menerangkan bahwa adanya saling

keterkaitan antara waktu fermentasi dengan kadar ethanol.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 36

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan sbb:

- Semakin lama proses fermentasi, maka ethanol yang dihasilkan akan semakin

banyak.

- Kadar ethanol yang paling tertinggi dengan variabel waktu 5 hari fermentasi

adalah sebesar 3,87%.

- Kadar ethanol yang terendah dengan variabel waktu 1 hari ferementasi adalah

sebesar 1,65%.

- Hubungan antara kadar ethanol (%) dengan waktu fermentasi akan membentuk

persamaan y = 0,487x + 1,648.

5.2 Saran

Setelah melakukan penelitian dengan menggunakan variabel waktu fermentasi, saran

yang didapat sbb :

- Lebih diperhatikan kebersihan alat maupun media yang digunakan dalam

setiap prosesnya. Mulai dari awal penelitian hingga akhir penelitian.

- Untuk penelitian selanjutnya variabel percobaan ditambah contohnya variabel

volume air yang ditambahkan agar didapatkan hasil yang maksimal.

Teknik Kimia Universitas Muhammadiyah Jakarta 37