1

Pembuatan Dan Pemurnian Bioetanol Dari Buah Pepaya Menggunakan

Proses Fermentasi Dan Destilasi

Jefri Sagala (4113210014), Ita Purnama Dewi (4113210012), M. Dermawan Susanto

(4111610003), Tifany Puspita (4113210027)

Program Studi Kimia, Jurusan Kimia,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam

Universitas Negeri Medan,

Jl. Willem Iskandar, Pasar. V, P.O. Box 1589, Medan Estate, Medan 20221, Sumatera Utara

Abstrak

Bioetanol adalah etanol yang berasal dari sumber hayati. Bioetanol bersumber dari

gula sederhana, pati dan selulosa. Pada mini riset ini membahas pembuatan

bioetanol dengan bahan baku buah pepaya, yang merupakan potensi pada daerah

kaki gunung Seuluwah, Aceh. Pada pembuatan bioetanol ini melalui dua tahapan

proses yaitu proses fermentasi dengan mengubah glukosa menjadi etanol dengan

bantuan bakteri Saccharomyces cereviceae yang terkandung pada yeast dan proses

destilasi. Sehingga hasil akhirnya didapat biooetanol dengan kemurnian 85 - 90

%.

Kata kunci : Bioetanol, buah pepaya, fermentasi, destilasi

Abstract

Bioethanol is ethanol derived from biological resources. Bioethanol derived from

simple sugars, starch and cellulose. In this research discusses mini bioethanol

manufacturing with raw materials papaya, which is the potential at the foot of the

mountain Seuluwah district, Aceh. In the manufacture of bioethanol is a two-stage

fermentation process that is to change the glucose into ethanol with the aid of

bacteria contained in cereviceae Saccharomyces yeast and distillation process. As

a result finally obtained biooetanol with purity 85-90%.

Keywords : Bioethanol, Papaya Fruit, Fermentation, Distillation

2

I. PENDAHULUAN

Bioetanol adalah etanol yang berasal

dari sumber hayati. Bioetanol bersumber

dari gula sederhana, pati dan selulosa.

Setelah melalui proses fermentasi

dihasilkan etanol. Etanol adalah senyawa

organik yang terdiri dari karbon, hydrogen

dan oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai

turunan 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. Bahan baku

untuk memproduksi bioetanol berasal dari

bahan yang mengandung glukosa, berpati,

dan bahan yang berselulosa (Wiratmaja

dkk, 2011). Diantara banyak sumber bahan

baku yang mengandung sumber amilum,

pepaya adalah salah satunya.

Pepaya (Carica papaya L.)

merupakan salah satu komoditas buah

yang hampir semua bagiannya dapat

dimanfaatkan. Krishna et al. (2008)

mengemukakan bahwa bagian tanaman

buah pepaya seperti akar, dam, buah dan

biji mengandung fitokimia: polisakarida,

vitamin, mineral, enzim, protein, alkaloid,

glikosida, saponin dan flavonoid yang

semuanya dapat digunakan sebagai nutrisi

dan obat.

3

Tanaman ini termasuk familia

Caricaceae. Tumbuhan ini banyak tumbuh

di dataran rendah hingga 1.000 meter di

atas permukaan laut, terutama di daerah

yang subur.

Tumbuhan ini dapat

dikembangbiakkan melalui biji yang

disemaikan (15-25 cm) lalu dipindahkan

ke pekarangan.

Mengandung enzim papain,

alkaloid karpaina, psudo karpaina,

glikosid, karposid, saponin, beta karotene,

pectin, d-galaktosa, l-arabinosa, papain,

papayotimin papain, vitokinose, glucoside

cacirin, karpain, papain, kemokapain,

lisosim, lipase, glutamin, siklotransferase.

Nama lainnya : gedang (Sunda); kates

(Jawa); peute, betik, ralempaya, punti kayu

(Sumatera); pisang malaka, bandas,

manjan (Kalimantan); kalujawa, padu

(Nusa Tenggara); kapalay, kaliki, unti

jawa (Sulawesi); papaw tree; papaya;

papayer; melonenbaum; fan mu gua.

Proses ini bertujuan untuk

menghasilkan bioetanol dengan bahan

baku buah pepaya. Buah pepaya dipilih

sebagai bahan baku pembuatan etanol

dikarenakan merupakan sumber hayati

yang memiliki kandungan pati yang dapat

dikonversikan menjadi bioetanol.

Memanfaatkan bahan baku buah papaya

tentunya dapat meningkatkan effisiensi

dan proses produksi dari pembuatan

Bioetanol serta mengoptimalkan

pemanfaatan buah papaya. Pembuatan

bioetanol dengan bahan dasar dan buah

pepaya ini melalui dua tahapan proses

yaitu proses fermentasi dan destilasi.

Proses fermentasi mengubah glukosa

menjadi etanol dengan bantuan bakteri

Saccharomyces cereviceae yang

terkandung pada yeast. Selanjutnya

dilakukan pemurnian etanol dari air hasil

fermentasinya menggunakan prinsip

destilasi, dengan tujuan untuk mengetahui

bioetanol yang dihasilkan dan berapa

4

kadar yang dapat dimurnikan dalam proses

destilasi.

Alat destilasi yang digunakan dalam

penelitian ini merupakan alat destilasi

sederhana yang dirangkai menggunakan

peralatan yang mudah didapatkan. Oleh

sebab itu, selain membuat bioetanol,

penelitian ini juga bertujuan untuk

mengetahui efektivitas dari alat destilasi

sederhana yang telah dirangkai.

Proses destilasi merupakan proses

pemurnian untuk meningkatkan kadar

etanol yang dihasilkan pada proses

fermentasi. Destilasi atau penyulingan

adalah suatu metode pemisahan bahan

kimia berdasarkan perbedaan kecepatan

atau kemudahan menguap (volatilitas)

bahan. Dalam penyulingan, campuran zat

dididihkan sehingga menguap, dan uap ini

kemudian didinginkan kembali ke dalam

bentuk cairan. Zat yang memiliki titik

didih lebih rendah akan menguap lebih

dulu. Penerapan proses ini didasarkan pada

teori bahwa pada suatu larutan, masing-

masing komponen akan menguap pada

titik didihnya (wikipedia).

Buah pepaya yang sudah tidak layak

jual bisa dimanfaatkan untuk bahan baku

bioetanol. Buah-buahan yang mengandung

kadar gula tinggi merupakan bahan yang

potensial untuk bahan baku bioetanol.

Buah yang dipakai bukan buah yang masih

bagus dan segar, tetapi buah-buah yang

sudah tidak layak jual atau hampir busuk

Buah yang tidak layak jual cukup banyak.

Perkiraan saya ada sekitar 5-10% buah

yang tidak layak jual. Jadi jumlahnya

cukup melimpah ruah, apalagi di puncak

musim panen.

Kadar gula buah pepaya belum

dianalisis di laboratorium, jadi blum tahu

berapa kadar yang tepat. Buah pepaya

yang sudah masak rasanya manis sekali.

Perkiraan saya bisa sampai 10% kadar

gulanya. Kadar yang cukup tinggi untuk

dibuat etanol. Hitung-hitungan teoritis di

atas kertas. Andaikan seluruh gula di

dalam pepaya bisa diubah menjadi etanol,

maka etanol yang bisa diproduksi sekitar

5.1%. Satu ton buah afkir, teoritisnya, bisa

menghasilkan 51 Kg etanol absolute.

Realitasnya efisiensinya tidak pernah

100%. Mungkin hanya 85-90% yang bisa

diambil. Demikian juga kadar etanolnya

mungkin 60%, 80%, atau 95%. Meskipun

begitu volumenya cukup besar, bisa

sampai 48 liter dan nilainya bisa Rp

576.000 per ton buah afkir.

5

II. METODE PEMBUATAN

BIOETANOL

PERALATAN

Peralatan yang dibutuhkan sangatlah

sederhana dan mudah diperoleh di sekitar

kebun. Alat-alat utama yang dipakai antara

lain.

1. Mesin parut untuk menghancurkan

buah. Kalau mesin parut susah

didapat, bisa juga pakai manual

dengan cara ditumbuk.

2. Drum atau bak untuk menampung

bahan baku.

3. Drum atau bak fermentasi

4. Timbangan kecil. Bisa pakai

timbangan kue.

5. Etanol meter. Kalau alat ini perlu

dibeli di kota. Biasanya ada di toko-

toko yang menjual alat-alat

laboratorium.

6. Distilator. Alat ini harus dipesan ke

produsennya. Sesuaikan kapasitas

distilator dengan kapasitas produksi

etanolnya.

7. Peralatan pendukung lainnya,

seperti: ember, gayung, parang, dan

lain-lain.

BAHAN-BAHAN

Bahan - bahan yang dibutuhkan untuk

produksi bioetanol dari limbah buah-

buahan antara lain seperti disebutksn di

bawah ini.

1. Limbah buah, jelas ini adalah bahan

baku utamanya.

2. Ragi roti. Bisa pakai ragi roti yang

banyak dijual di toko yang menjual

bahan baku kue/roti.

3. Urea dan NPK (15-15-15), untuk

nutrisi tambahan ragi.

RESEP BAHAN

Idealnya sebelum difermentasi sari buah

perlu ditest terlebih dahulu kandungan

gulanya. Tetapi kalau sudah terbiasa, bisa

dikira-kira. Resep dasarnya adalah sebagai

berikut :

Ragi = 0.5% x kadar gula x volume sari

buah

Urea = 0.5% x kadar gula x volume sari

buah

NPK = 0.2% x kadar gula x volume sari

buah

Sebagai contoh kadar gula sari buah

adalah 10%, maka untuk setiap 1 drum

volume 200 liter penambahan bahan-

bahannya adalah :

100 gr Ragi

100 gr Urea

40 gr NPK

6

LOKASI PRODUKSI

Disekitar perkebunan pepaya di kaki

gunung Seulawah Aceh

CARA PEMBUATAN

Cara pembuatan bioetanol dari limbah

buah pepaya yaitu :

1. Buah dihancurkan terlebih dahulu

dengan menngunakan parutan atau

ditumbuk.

Gambar 1 : Menghancurkan buah pepaya

dengan cara ditumbuk

2. Masukkan Urea & NPK ke dalam

drum dan dicampur hingga merata.

Gambar 2 : Jus buah pepaya yang siap

difermentasi

3. Encerkan yeast dengan air hangat-

hangat kuku, diaduk sampai muncul

buihnya.

4. Masukkan ragi ke dalam sari buah

dan diaduk sampai tercampir merata.

5. Campuran ragi roti dan NPK harus

diaduk sampai tercampur merata.

6. Sari buah difermentasi minimal

selama 72 jam atau 3 hari, sampai

tidak muncul buihnya lagi.

Sari buah yang sedang difermentasi,

khamir tampak aktif memfermentasi

sari buah.

7. Sari buah diperas dan diambil airnya.

7

Gambar 3 : Pemerasan

8. Air perasan ini kemudian didestilasi

untuk mendapatkan etanol.

Gambar 4 : Proses destilasi etanol

III. PEMBAHASAN DAN HASIL

PRODUKSI

FERMENTASI

Fermentasi mempunyai pengertian aplikasi

metabolisme mikroba untuk mengubah

bahan baku menjadi produk yang bernilai

tinggi, seperti asam – asam organik,

protein sel tunggal, antibiotika, dan

biopolymer. Fermentasi merupakan proses

yang relative murah yang pada

hakekatnya telah lama dilakukan oleh

nenek moyang kita secara tradisional

dengan produk – produknya yang sudah

biasa dikonsumsi manusia sampai

sekarang, seperti tape, tempe, oncom, dan

lain – lain. ( Nurhayani, 2000 ).

Proses fermentasi pepaya termasuk

jenis fermentasi dengan substrat padat

biasanya disebut Solid State Fermentation

( SSF ). SSF adalah pertumbuhan bakteri

pada partikel padat yang mana rongga

antar partikel mengandung fase gas dan

sedikit mengandung air. Meskipun tetesan

air mungkin kelihatan antar partikel, dan

mungkin cuma lapisan tipis pada

permukaan partikel. Kebanyakan dari

proses SSF adalah golongan jamur,

meskipun beberapa golongan bakteri dan

beberapa golongan ragi. SSF biasanya

menggunakan inokulum traditional, dan

proses SSF merupakan fermentasi aerob.

Substrat dari SSF menggunakan produk

atau by produk dari perkebunan, pertanian,

hutan atau makanan. Dalam industri

fermentasi diperlukan substrat yang

murah, mudah tersedia, dan efisien

penggunaannya. Usaha selalu dilakukan

untuk menemukan substrat baru yang lebih

murah dan lebih baik, tetapi kadang –

8

kadang timbul masalah baru dalam hal

cara penyimpanan, kemudahan untuk

disterilisasi atau komposisi yang berbeda.

(Fardiaz, 1988)

Beberapa faktor yang mempengaruhi

pemilihan substrat untuk fermentasi adalah

: Tersedia dan mudah di dapat, dimana

substrat untuk fermentasi harus ada

sepanjang tahun. Substrat yang baik untuk

industri adalah yang relative stabil dan

dapat disimpan selama beberapa bulan,

Substrat yang digunakan harus dapat di

fermentasi. Penggunaan hidrokarbon

murah sebagai substrat telah dirintis sejak

tahun 1960. Berdasarkan faktor yang

mempengaruhi pemilihan substrat untuk

fermentasi limbah pepaya termasuk

substrat yang baik karena limbah buah

pepaya berlimpah di Indonesia dan

kurang dalam pemanfaatannya.

Kandungan gula pada pepaya yang

cukup tinggi sehingga cocok digunakan

menjadi substrat dalam proses fermentasi.

Pada proses metabolisme mikroba

media harus sesuai dengan yang

dibutuhkan oleh mikroba dan suplay

energi untuk mikroba harus tetap di jaga.

Salah satu jalan untuk menghitung

persamaan stoikiometri dari bentuk

pertumbuhan atau produk , untuk

fermentasi aerob :

Persamaan ini seharusnya

ditunjukkan pada jumlah yang banyak,

yang mana sangat penting untuk untuk

menentukan media yang ekonomis,

persamaan ini juga bisa digunakan untuk

menghitung banyaknya jumlah nutrisi

yang diperlukan untuk memproduksi

jumlah yang spesifik dari biomass,

menghitung konsentrasi substrat yang

dibutuhkan untuk memproduksi produk

yang diinginkan.

Sumber energi yang digunakan dalam

proses fermentasi :

• Sumber Karbon

Sumber karbon seperti karbohidrat,

lipid dan protein. Beberapa

mikroorganisme dapat juga menggunakan

hidrokarbon atau metanol sebagai karbon

dan sumber energi. Dimana pada

pembuatan bioetanol ini kami

menggunakan pepaya sebagai sumber gula

yang dapat diubah menjadi sumber energi

• Sumber Nitrogen

Industri menggunakan sumber

nitrogen inorganik dan organik untuk

memenuhi kebutuhan mikroorganisme.

Menurut hunter Inorganic nitrogen

9

biasanya disuplay dari gas ammonia,

garam ammonium atau nitrat. Tujuan

pemakaian Ammonia biasanya digunakan

untuk control pH dan sumber nitrogen

untuk memproduksi serum albumin yang

menggunakan saccharomyces cerevisae.

Kalau Garam ammonium seperi

ammonium sulfat akan membuat kondisi

asam dan sebagai sumber nitrogen dan

ammonium nitrat akan mengarah kearah

asam dan digunakan sebagai sumber

nitrogen. ( Stanbury,1984 ) Pada

penelitian ini menggunakan Urea

(NH2)2CO dan NPK

Pengaruh Oksigen

Mikroba dapat dibedakan atas tiga

group berdasarkan kebutuhannya akan

oksigen, yaitu mikroba yang bersifat

aerobik, anaerobic dan anaerobik

fakultatif. ( Fardiaz,1987)

Tahapan – tahapan pertumbuhan mikroba

yang utama ada 4 yaitu :

1. Lag Phase ( Fase Adaptasi ), dimana

pada saat ini posisi pertumbuhan

lambat dan cenderung mikroba

beradaptasi menyesuaikan

lingkungan yang baru.

2. Exponential / Logarithmic Phase

(Fase Pertumbuhan).

3. Stationary Phase ( Fase stationer /

Fase dimana kematian seimbang

dengan Pertumbuhan ).

4. Death Phase ( Fase Kematian )

Kematian lebih besar daripada

pertumbuhan. (Dwidjoseputro, 1984)

Ragi adalah suatu inokulum atau

starter untuk melakukan fermentasi dalam

pembuatan produk tertentu. Ragi ini dibuat

dari tepung beras, yang dijadikan adonan

ditambah ramuan-ramuan tertentu dan

dicetak dengan diameter ± 2 – 3 cm,

digunakan untuk membuat arak, tape

ketan, tape ketela (peuyeum), dan brem di

Indonesia. Secara tradisional bahan-bahan

seperti laos, bawang putih, tebu kuning

atau gula pasir, ubi kayu, jeruk nipis

dicampur dengan tepung beras, lalu

ditambah sedikit air sampai terbentuk

adonan. Adonan ini kemudian didiamkan

dalam suhu kamar selama 3 hari dalam

keadaan terbuka, sehingga ditumbuhi

khamir dan kapang secara alami. Setelah

itu adonan yang telah ditumbuhi mikroba

diperas untuk mengurangi airnya, dan

dibuat bulatan-bulatan lalu dikeringkan.

(Nurhayani, 2000 ).

Berdasarkan beberapa penelitian

yang terdahulu bahwa pada ragi tape yang

di jual di pasar traditional.

Terdapat 2 macam isolat mikroba,

yaitu isolat kapang dari dan khamir. Sesuai

kandungan yang terdapat pada ragi, maka

proses fermentasi dibagi menjadi dua

10

tahap yaitu perubahan pati menjadi gula

sederhana oleh kerja kapang dan

perubahan gula menjadi alkohol oleh kerja

khamir. (Suliantri, 1975)

Proses fermentasi dengan teknologi

yang sesuai dapat menghasilkan produk

protein. Protein mikroba sebagai sumber

pangan untuk manusia mulai

dikembangkan pada awal tahun 1900.

Protein mikroba ini kemudian dikenal

dengan sebutan Single Cell Protein (SCP)

atau Protein Sel Tunggal. Menurut

Tannembaum (1971), Protein Sel Tunggal

adalah istilah yang digunakan untuk

protein kasar atau murni yang berasal dari

mikroorganisme, seperti bakteri, khamir,

kapang, ganggang dan protozoa.

Sebenarnya ada dua istilah yang

digunakan untuk produk mikroba ini, yaitu

PST (Protein Sel Tunggal) dan Microbial

Biomass Product (MBP) atau Produk

Biomassa Mikrobial (PBM). Bila mikroba

yang digunakan tetap berada dan

bercampur dengan masa substratnya maka

seluruhnya dinamakan PBM. Bila

mikrobanya dipisahkan dari substratnya

maka hasil panennya merupakan PST.

(Nurhayani, 2000 ).

Fermentasi dapat dilakukan dengan

metode kultur permukaan dan kultur

terendam sub merged. Kultur permukaan

yang menggunakan substrat padat atau

semi padat banyak digunakan untuk

memproduksi berbagai jenis asam organik

dan enzim. Fermentasi padat dengan

substrat pepaya dilakukan untuk

meningkatkan kandungan protein dan

mengurangi masalah limbah pertanian.

Dalam proses fermentasi

memerlukan inokulum dan Starter. Pada

proses fermentasi pepaya memerlukan

starter yaitu ragi. (Nurhayani, 2000 ).

Produk yang dihasilkan dari proses

fermentasi ini adalah bioethanol. Satu ton

buah pepaya yang tidak layak dikonsumsi

bisa menghasilkan 51 kg ethanol absolute.

Tetapi realitasnya efisiensinya tidak

pernah mencapai 100%, mungkin sekitar

85 – 90% yang bisa diambil. Dan juga

kadar ethanolnya mungkin sekitar 60%,

80%, atau 95%. Limbah bioethanol juga

dapat diolah kembali menjadi Pupuk

Organik Cair (POC).

IV. KESIMPULAN DAN SARAN

KESIMPULAN

Bioetanol adalah etanol yang berasal dari

sumber hayati. Bioetanol bersumber dari

gula sederhana, pati dan selulosa. Setelah

melalui proses fermentasi dihasilkan

etanol. Etanol adalah senyawa organik

yang terdiri dari karbon, hydrogen dan

11

oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai

turunan senyawa hidrokarbon yang

mempunyai gugus hidroksil dengan rumus

C2H5OH.

Krishna et al. (2008) mengemukakan

bahwa bagian tanaman buah pepaya

seperti akar, dam, buah dan biji

mengandung fitokimia: polisakarida,

vitamin, mineral, enzim, protein, alkaloid,

glikosida, saponin dan flavonoid yang

semuanya dapat digunakan sebagai nutrisi

dan obat.

Proses ini bertujuan untuk

menghasilkan bioetanol dengan bahan

baku buah pepaya. Buah pepaya dipilih

sebagai bahan baku pembuatan etanol

dikarenakan merupakan sumber hayati

yang memiliki kandungan pati yang dapat

dikonversikan menjadi bioetanol.

Memanfaatkan bahan baku buah papaya

tentunya dapat meningkatkan effisiensi

dan proses produksi dari pembuatan

Bioetanol serta mengoptimalkan

pemanfaatan buah papaya. Pembuatan

bioetanol dengan bahan dasar dan buah

pepaya ini melalui dua tahapan proses

yaitu proses fermentasi dan destilasi.

Proses fermentasi mengubah glukosa

menjadi etanol dengan bantuan bakteri

Saccharomyces cereviceae yang

terkandung pada yeast. Selanjutnya

dilakukan pemurnian etanol dari air hasil

fermentasinya menggunakan prinsip

destilasi, dengan tujuan untuk mengetahui

bioetanol yang dihasilkan dan berapa

kadar yang dapat dimurnikan dalam proses

destilasi.

Proses destilasi merupakan proses

pemurnian untuk meningkatkan kadar

etanol yang dihasilkan pada proses

fermentasi. Destilasi atau penyulingan

adalah suatu metode pemisahan bahan

kimia berdasarkan perbedaan kecepatan

atau kemudahan menguap (volatilitas)

bahan.

Produk yang dihasilkan dari proses

fermentasi ini adalah bioethanol. Satu ton

buah pepaya yang tidak layak dikonsumsi

bisa menghasilkan 51 kg ethanol absolute.

Tetapi realitasnya efisiensinya tidak

pernah mencapai 100%, mungkin sekitar

85 – 90% yang bisa diambil. Dan juga

kadar ethanolnya mungkin sekitar 60%,

80%, atau 95%. Limbah bioethanol juga

dapat diolah kembali menjadi Pupuk

Organik Cair (POC).

SARAN

Jangan buang buah-buah yang tidak layak

jual dan sdh mulai membusuk. Buah-buah

tersebut bisa diolah menjadi etanol yang

nilainya lumayan besar

12

V. DAFTAR PUSTAKA

http://id.wikipedia.org/wiki/Destilasi

(Diakses pada 17 September 2014).

I Nyoman W. P., I Gusti B. W., dan I

Nyoman, S. W., 2011. Pembuatan

Etanol Generasi Kedua Dengan

Memanfaatkan Limbah Rumput Laut

Eucheuma Cottonii Sebagai Bahan

Baku. Kampus Bukit Jimbaran Bali.

Krishna, K.L., M. Paridhavi, J.A. Patel.

2008. Review on nutritional,

medicinal and pharmacological

properties of papaya (Carica papaya

L.). Nat. prod. Rad. 7(4):364-373.

Olivia, Risalah,R.A., Sudaryanto. 2004.

“Kinetika Hidrolisa Pati Menjadi

Glukosa Dari Kulit Ketela Pohon

Dengan Larutan HCl“. Jurusan

Teknik Kimia, Universitan Katolik

Widya Mandala,Surabaya.

Susanto, Feri., Yusak, Yuniarti., dan

Bulan , Rumondang. 2012.

Pengaruh Penambahan Ragi Roti

Dan Waktu Fermentasi Terhadap

Glukosa Hasil Hidrolisis Selulosa

ampas Tebu (Saccharum

officanarum) Dengan HCl 30%

Dalam Pembuatan Bioetanol. Jurnal

ilmiah. Departemen Kimia, Fakultas

Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam Universitas Sumatera Utara.

Yanuar, Willy. 2009. Aktivitas Antioksidan

dan Imunodulator Serealia non

Beras. IPB.