BAB I

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Bahan bakar minyak merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam

kehidupan. Bahan bakar yang digunakan selama ini berasal dari minyak mentah

yang diambil dari dalam bumi, sedangkan minyak bumi merupakan bahan bakar

yang tidak dapat diperbaharui. Sehingga untuk beberapa tahun ke depan

diperkirakan masyarakat akan mengalami kekurangan bahan bakar. Keadaan ini

tidak dapat lagi dipertahankan pada dasawarsa Sembilan puluhan. Bahkan pada

abad 21 sekarang ini Indonesia diperkirakan akan menjadi net importer bahan bakar

fosil (Kartasamita, 1992).

Melihat hal ini, sudah saatnya untuk mengembangkan berbagai energi

alternatif yang dapat diperbaharui. Sudah saatnya ketergantungan kebutuhan energi

fosil yang non-renewable digantikan dengan energi yang renewable, walaupun hal

ini memerlukan revolusi terbalik dari sistem industri energi sekarang. Berbagai

macam pendekatan proses dapat digunakan baik secara fisik kimiawi dan biologis.

Salah satu pendekatan adalah menggunakan aplikasi bioteknologi yang dapat

menggabungkan aspek fisik dan kimiawi menggunakan agen biologi.

Kebutuhan energi dari bahan bakar minyak bumi (BBM) di berbagai negara

di dunia dalam tahun terakhir ini mengalami peningkatan tajam. Tidak hanya pada

negara - negara maju, tetapi juga di negara berkembang seperti Indonesia. Untuk

1

2

mengantisipasi terjadinya krisis bahan bakar minyak bumi (BBM) pada masa yang

akan datang. Saat ini telah dikembangkan pemanfaatan etanol sebagai sumber

energi terbarukan, contohnya untuk pembuatan bioetanol dan gasohol.

Baru-baru ini pemerintah telah melaksanakan program kebijakannya yaitu

Konversi minyak tanah ke gas. Hal ini menandai bahwa energi fosil sudah tidak

layak lagi digunakan dimasa depan karena jumlahnya yang semakin sedikit dan

dampaknya yang tidak ramah lingkungan. Gas buang yang ditimbulkan pada mesin-

mesin kendaraan mengakibatkan terjadinya lubang pada lapisan ozon sehingga

menyebabkan terjadinya pemanasan global. Kemudian masyarakat mulai beralih

mencari energi alternatif yang murah dan ramah lingkungan sebagai pengganti

energi fosil. Pada tahun 2007 mulai gencar-gencarnya penelitian tentang Bioethanol

sebagai energi alternatif masa depan. Bioetanol diharapkan mampu menggantikan

fungsi bahan bakar yang selama ini didominasi oleh bahan bakar fosil.

Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan

(biomassa) dengan cara fermentasi, dimana  memiliki keunggulan mampu

menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. Di Indonesia, bioetanol sangat potensial untuk

diolah dan dikembangkan karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang

banyak tumbuh di negara ini dan sangat dikenal masyarakat. Tumbuhan yang

potensial untuk menghasilkan bioetanol adalah tanaman yang memiliki kadar

karbohidrat tinggi, seperti: tebu, nira, sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung,

jerami, bonggol jagung, dan kayu. Namun permasalahan yang sering timbul pada

pembuatan Bioetanol adalah sedikitnya bioetanol yang dihasilkan mengakibatkan

3

biaya produksi membengkak. Hal ini disebabkan oleh proses fermentasi yang

kurang optimal.

1.2. Perumusan Masalah

Permasalahan energi di Indonsia sama seperti yang dihadapi dunia. Jika

tidak ada penemuan ladang minyak dan kegiatan eksplorasi baru, cadangan minyak

di Indonesia diperkirakan hanya cukup untuk memenuhi kebutuhan selama 18 tahun

mendatang. Sementara itu, cadangan gas cukup untuk 60 tahun dan batu bara

sekitar 150 tahun. Hal tersebut juga menyebabkan Indonesia menjadi negara

pengimpor minyak mentah sampai sekarang. Setidaknya, ada tiga jalan keluar dari

hal ini. Pertama, mencari ladang minyak baru; kedua, menggunakan energi secara

efisien; dan ketiga, mengembangkan sumber energi terbaharukan, seperti sinar

matahari, panas bumi, air, angin, dan bahan bakar nabati (biofuel). Hal yang paling

mungkin dilakukan sekarang adalah mengembangkan sumber energi terbaharukan,

contohnya bioetanol Sorgum

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Pengertian Bioethanol

Bioetanol adalah sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan,

dimana memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga 18 %. Di

4

Indonesia, minyak bioethanol sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan

karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang banyak tumbuh di negara ini

dan sangat dikenal masyarakat. Tumbuhan yang potensial untuk menghasilkan

bioetanol adalah tanaman yang memiliki kadar karbohidrat tinggi, seperti: tebu, nira,

sorgum, ubi kayu, garut, ubi jalar, sagu, jagung, jerami (gandum dan padi), bonggol

jagung, dan kayu.

Bioetanol (C2H5OH) adalah alkohol yang dibuat dari fermentasi bahan-

bahan organik, seperti jagung, tebu, jerami (padi dan gandum) dalam suatu

proses yang mirip dengan pembuatan bir. Hasil akhirnya dicampur dengan

bensin untuk mengurangi polutan gas buang kendaran termasuk didalamnya

CO2. Emisi CO2 yang dihasilkan pembakaaraan bioetanol sama dengan

pembakaran bensin, akan tetapi dengan bioetnol CO2 akan digunakan oleh

tumbuhan ketika terjadi fotosintesis. Hal tersebut menjadikan bioetanol sangat

menarik untuk mencari jalan keluar dalam mengurangi emisi.

Banyaknya variasi tumbuhan yang tersedia memungkinkan kita lebih leluasa

memilih jenis yang sesuai dengan kondisi tanah yang ada.Sebagai contoh ubi kayu

dapat tumbuh di tanah yang kurang subur, memiliki daya tahan yang tinggi terhadap

penyakit dan dapat diatur waktu panennya. Namun kadar patinya yang hanya 30

persen, masih lebih rendah dibandingkan dengan jagung (70 persen) dan tebu (55

persen) sehingga bioetanol yang dihasilkan jumlahnya pun lebih sedikit.

Biaya produksi bioetanol tergolong murah karena sumber bahan bakunya

merupakan limbah pertanian atau produk pertanian yang nilai ekonomisnya rendah

serta berasal dari hasil pertanian budidaya tanaman pekarangan (hortikultura) yang

5

dapat diambil dengan mudah. Dilihat dari proses produksinya juga relatif sederhana

dan murah.

2.2 Prinsip pembentukan Bioethanol

Bioetanol dapat diproduksi melalui fermentasi glukosa. Glukosa (C6H12O6)

adalah gula sederhana (monosakarida). Glukosa adalah salah satu produk utama

fotosistesis dan merupakan komponen structural pada tanaman. Umumnya

biokonversi glukosa menjadi etanol dilakukan dengan memanfaatkan yeast. Reaksi

umumnya adalah sebagai berikut:

C6H12O6 bakteri fermentasi 2CO2 +2C2H5OH + Panas

Pembakaran akan merombak etanol, oksidasi (penambahan oksigen dari

udara) hydrogen menghasilkan uap air (H2O), karbon menjadi karbondioksida (CO2)

dan melepaskan energi. Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon,

hidrogen dan oksigen, sehingga dapat dilihat sebagai derivat senyawa hidrokarbon

yang mempunyai gugus hidroksil dengan rumus C2H5OH.

Etanol merupakan zat cair, tidak berwarna, berbau spesifik, mudah terbakar

dan menguap, dapat bercampur dalam air dengan segala perbandingan..

a. Sifat - sifat fisik etanol menurut Pery (1984) sebagai berikut :

- Rumus molekul : C2H5OH

- BM : 46,07 gram/mol

- Titik didih pada 760 mmHg : 78,4°C

- Titik beku : - 112°C

6

- Densitas : 0, 789 gr/ml pada 20°C

- Kelarutan dalam 100 bagian

air : sangat larut

eter : sangat larut

b. Sifat kimia dari etanol menurut Fessenden (1982) sebagai berikut :

-dihasilkan dari fermentasi glukosa C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2

Glukosa etanol karbondioksida

- untuk minuman diperoleh dari peragian karbohidrat, ada dua tipe yaitu tipe

pertama mengubah karbohidratnya menjadi glukosa kemudian menjadi

etanol,

- Pembentukan etanol

C6H12O6 ENZIM

2CH3CH2OH + 2CO2

glukosa etanol karbondioksida

- Pembakaran etanol

CH3CH2OH + 3O2 2CO2 + 3H2O + energi

2.3 Proses Fermentasi

Proses fermentasi adalah proses perombakan gula oleh aktivitas ragi,

dimana ikatan kimia rantai karbon dari glukosa dan fruktosa dilepas satu demi satu

dan dirangkai secara kimiawi menjadi molekul etanol dan gas karbon dioksida serta

menghasilkan panas, Ragi sendiri termasuk jasat renik keluarga vegeta, ragi akan

mengeluarkan enzyme yang sangat complex yang mampu melakukan perombakan

monosakarida menjadi ethanol dan carbon diokasida, jenis ragi untuk proses

alcohol/ ethanol adalah Sacharomyces Cereviceae.

7

Gambar 1. Ragi Roti

Banyak hal yang mempengaruhi proses fermentasi diantaranya adalah:

lamanya waktu pengeraman, substrat yang digunakan dan kondisi operasi yang

mendukung. Faktor PH adalah salah satu dari kondisi operasi yang mendukung.

Pada proses fermentasi diperlukan PH yang tepat agar bakteri dapat bekerja

menghasilkan ezim yang mampu mengubah substrat menjadi bioetanol dengan

optimal.

2.4 Pemurnian dengan proses Destilasi dan Dehidrasi (Kapur Tohor)

Setelah proses fermentasi selesai, masukkan cairan fermentasi ke dalam

evaporator atau boiler. Panaskan evaporator dan suhunya dipertahankan antara

79°– 81°C. Pada suhu ini etanol sudah menguap, tetapi air tidak menguap. Uap

etanol dialirkan ke distilator. Bioetanol akan keluar dari pipa pengeluaran distilator.

Distilasi pertama, biasanya kadar etanol masih di bawah 95%. Apabila kadar etanol

8

masih di bawah 95%, distilasi perlu diulangi lagi (reflux) hingga kadar etanolnya

95%.

Gambar.2 Kapur Tohor

Apabila kadar etanolnya sudah 95% dilakukan dehidrasi atau penghilangan

air. Untuk menghilangkan air bisa menggunakan kapur tohor atau zeolit sintetis.

Tambahkan kapur tohor pada etanol. Biarkan semalam. Setelah itu didistilasi lagi

hingga kadar airnya kurang lebih 99.5%.Kapur tohor adalah sebutan untuk batu

kapur yang belum berhubungan dengan air) atau mengandung banyak Kalsium-

hydroxida jika telah disiram (direndam) dengan air yang mempunyai rumus molekul

kimia CaO.

2.5 Sacharomyces Cereviceae

Yeast merupakan fungsi uniseluler yang melakukan reproduksi secara

pertunasan (budding) atau pembelahan (fission). Yeast tidak berklorofil, tidak

berflagella, berukuran lebih besar dari bakteri, tidak dapat membentuk miselium

berukuran bulat, bulat telur, batang, silinder seperti buah jeruk, kadang-kadang

dapat mengalami diforfisme, bersifat saprofit, namun ada beberapa yang bersifat

parasit (Van Rij, 1984).

9

Saccharomyces cerevisiae merupakan yeast yang termasuk dalam kelas

Hemiascomycetes, ordo Endomycetales, famili Saccharomycetaceae, Sub family

Saccharoycoideae, dan genus Saccharomyces (Frazier dan Westhoff, 1978).

Saccharomyces cerevisiae merupakan organisme uniseluler yang bersifat makhluk

mikroskopis dan disebut sebagai jasad sakarolitik, yaitu menggunakan gula sebagai

sumber karbon untuk metabolisme (Alexopoulus dan Mims, 1979). Saccharomyces

cerevisiae mampu menggunakan sejumlah gula, diantaranya sukrosa, glukosa,

fruktosa, galaktosa, mannosa, maltosa dan maltotriosa (Lewis dan Young, 1990).

Saccharomyces cerevisiae merupakan mikrobia yang paling banyak digunakan

pada fermentasi alkohol karena dapat berproduksi tinggi, tahan terhadap kadar

alkohol yang tinggi, tahan terhadap kadar gula yang tinggi dan tetap aktif melakukan

aktivitasnya pada suhu 4 – 32 O C (Kartika et.al.,1992)

2.6 Bahan Baku Bioetanol

1. Nira bergula (sukrosa): nira tebu, nira nipah, nira sorgum, nira kelapa, nira aren,

nira siwalan, sari buah mete.

2. Bahan berpati: tepung sorgum biji (jagung cantel), sagu, singkong (gaplek), ubi

jalar, ganyong, garut, umbi dahlia.

3. Bahan berselulosa (lignoselulosa) yang sekarang belum ekonomis, teknologi

proses yang efektif diperkirakan akan komersial pada dekade ini.

10

2.6.1 Sorgum

Gambar 3. Sorgum bicolor

Sorgum (Sorgum bicolor L.) merupakan salah satu jenis tanaman serelia yang

mempunyai potensi besar untuk dikembangkan di Indonesia karena mempunyai daera

adaptasi yang luas. Tanaman sorgum toleran terhadap kekeringan dan genangan air,

dapat berproduksi pada lahan marginal, serta relatif tahan terhadap gangguan hama

atau penyakit. Batang sorgum apabila diperas akan menghasilkan nira yang rasanya

manis. Kadar air dalam batang sorgum kurang lebih 70 persen yang artinya

kandungan niranya kurang lebih sebesar itu. Batang sorgum yang menghasilkan nira

biasanya hanya digunakan sebagai pakan ternak belum memiliki nilai ekonomis.

Mengingat nira sorgum mengandung kadar glukosa yang cukup besar karena kualitas

nira sorgum manis setara dengan nira tebu dan belum dimanfaatkan secara maksimal

maka dipandang sangatlah tepat bila dilakukan penelitian yang bertujuan untuk

mendapatkan alkohol dari nira sorgum dengan proses fermentasi.

a. Tanaman sorgum mempunyai keunggulan yang tak kalah dari tanaman pangan

lain:

· Daya adaptasi luas

· Tahan terhadap kekeringan

· Dapat diratun

· Sangat cocok untuk dikembangkan di daerah marginal

· Seluruh bagian tanaman mempunyai nilai ekonomis.

11

b. Manfaat Tanaman Sorgum

Manfaat dari tanaman sorgum adalah sebagai berikut :

· Bahan baku industri kertas, nira, gula, alkohol, apritus dan monosodium glutamat

(MSG)

· Bahan baku pakan ternak (biji sorgum)

· Bahan baku media jamur merang (Mushroom)

· Sumber hijauan pakan ternak ruminansia (batang dan daun)

· Bahan baku ethanol (biji sorgum)

2.6.2 Pati

Pati adalah sumber karbohidrat yang penting dalam makanan dan merupakan

sumber utama. Pati dijumpai sebagian besar pada biji, tempat penyimpanan

karbohidrat pada tumbuhan. Pati adalah campuran polisakarida amilosa dan

amilopektin. Amilosa adalah polisakarida berantai xxv lurus. Tedapat penemuan baru

bahwa amilosa adalah satuan glukosa yang bergelung. Warna karakteristik yang

diberikan pati jika bereaksi dengan iodium disebabkan adanya pembentukan yang

kompleks. Pati memberikan

warna biru jika direaksikan dengan iodium. Reaksi ini digunakan untuk mendeteksi

adanya pati. Amilopektin adalah polisakarida yang bercabang sangat banyak, tersusun

seluruhnya oleh glukosa yang dihubungkan dengan ikatan alfa-1, 4- glukosidik tetapi

kadang-kadang mempunyai rantai alfa-1, 6-glukosidik sebagai cabang. Diperkirakan

amilopektin mempunyai seribu satuan glukosa (Fessenden, 1999).

Setengah dari produk pati digunakan untuk pembuatan sirup dan gula. Pati

merupakan polisakarida yang dapat dipisahkan menjadi dua fraksi utama

berdasarkan kelarutan, bila dibubur (triturasi) dengan air panas, sekitar 20 % pati

adalah amilosa (larut) dan 80 % sisanya adalah amilopektin (tidak larut) (Fessenden,

1999)

12

Tabel 1. Kandungan biji sorgum

Zat Kandungan (%)

Pati 86,56

Protein 8,65

Air 3,34

Serat Kasar 1,45

Sumber: Beti et al.(1990)

Kandungan pati Sorgum cukup besar sehingga memiliki efisiensi yang tinggi

sebagai bahan baku bioetanol

2.6.3 Pupuk Urea

Urea adalah suatu senyawa organik yang terdiri dari unsur karbon, hidrogen,

oksigen dan nitrogen dengan rumus CON2H4 atau (NH2)2CO. Urea juga dikenal

dengan nama carbamide yang terutama digunakan di kawasan Eropa. Nama lain

yang juga sering dipakai adalah carbamide resin, isourea, carbonyl diamide dan

carbonyl diamine. Senyawa ini adalah senyawa organik sintesis pertama yang

berhasil dibuat dari senyawa anorganik, yang akhirnya meruntuhkan konsep

vitalisme.

Gambar 4. Pupuk Urea

13

Pupuk Urea (CO (NH2)2) menurut Ruskandi (1996), merupakan pupuk buatan

hasil persenyawaan NH4 (ammonia) dengan CO2. Bahan dasarnya biasanya

berupa gas alam dan merupakan ikatan hasil tambang minyak bumi. Kandungan N

total berkisar antara 45-46 %. Dalam proses pembuatan Urea sering terbentuk

senyawa biuret yang merupakan racun bagi tanaman kalau terdapat dalam jumlah

yang banyak. Agar tidak mengganggu kadar biuret dalam Urea harus kurang 1,5-2,0

%. Kandungan N yang tinggi pada Urea sangat dibutuhkan pada pertumbuhan awal

tanaman dan dalam proses fermentasi alcohol ini urea di gunakan sebagai nutrisi

bagi pertumbuhan awal Saccharomyces cerevisiae.

2.6.4 Pupuk NPK (Nitrogen Phospate Kalium)

Pupuk NPK merupakan pupuk majemuk yang mengandung unsur hara

utama lebih dari dua jenis. Dengan kandungan unsur hara Nitrogen 15 % dalam

bentuk NH3, fosfor 15 % dalam bentuk P2O5, dan kalium 15 % dalam bentuk K2O.

Gambar5. Pupuk NPK

14

Sifat Nitrogen (pembawa nitrogen) terutama dalam bentuk amoniak akan menambah

keasaman tanah yang dapat menunjang pertumbuhan tanaman menurut

Hardjowigeno (1992) dan dalam proses fermentasi alcohol ini NPK mempunyai

fungsi sebagai nutrisi bagi pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae selama proses

fermentasi berlangsung.

15

BAB III

TUJUAN DAN MANFAAT

3.1. Tujuan

Tujuan dari pelaksanaan tugas akhir ini yaitu:

1. Mahasiswa dapat mengoperasikan alat pirolisa etanol.

2. Mahasiswa dapat mengetahui cara kerja alat pirolisia etanol.

3. Mahasiswa dapat menggunakan pirolisia etanol untuk pemisahan etanol hasil

fermentasi bubur sorgum.

3.2. Manfaat

Manfaat diadakan penyusunan tugas akhir ini diharapkan:

1. Mahasiswa dapat mengaplikasikan ilmu yang diperoleh di perkuliahan.

2. Mahasiswa akan terlatih dalam mengoperasikan alat – alat industri.

3. Mahasiswa dapat mengetahui mekanisme kerja dari pirolisa etanol.

4. Mahasiswa dapat mengetahui proses pemisahan etanol hasil fermentasi dari

bubur sorgum menggunakan pirolisa etanol.

5. Memberikan kontribusi positif bagi pengembangan almamater Program Studi

Diploma III Teknik Kimia Universitas Diponegoro.

16

BAB IV

PERANCANGAN ALAT

4.1 Hasil Perhitungan Dimensi Alat

Dalam perancangan ini pirolisa etanol yang kami buat berukuran skala

laboratorium. Dengan rencana Spesifikasi Pirolisa etanol berkapasitas 50 liter. Satu

set alat pirolisa etanol terdiri dari tiga 3 bagian, yaitu :

1. Unit Pemanas (sumber panas)

2. Unit Distilasi (distilator double heating)

3. Unit Kondensor (pipa dan ulir)

Dengan spesifikasi

Fungsi : Sebagai alat pemisah suatu campuran larutan

berdasarkan titik didih terutama sebagai

kolom pemurnian alcohol (pemisahan alcohol

dengan air)

Bahan : Stainless steel

Tinggi tangki : 70 cm

Diameter tangki : 40 cm

Tingggi menara kondensor : 2,5 meter

Kapasitas : 50 Liter

Sumber energi : Gas LPG dan Listrik

Pompa air pendingin : Yoshimitsu

17

4.2 Gambar dan Dimensi Alat

Gambar 6. Rangkaian Alat Bioeanol

Cara kerja alat:

Bahan baku yang sudah dihidrolisa dan difermentasi menjadi bentuk bir

dimasukkan kedalam tangki pembakaran untuk dibakar dengan suhu 78 – 81 0C,

Pada suhu tersebut etanol akan menguap, kadar etanol yang dihasilkan masih

rendah (8-10%). Kemudian etanol akan dialirkan ke kolom Distilasi untuk

Output 2 ± 80%kondensor ulir

Termometer sensor

Kondensor pipa

Termometer

Pompa AirOutput 1 ± 50%

Tangki distilatorPipa penghubung tangki distilator dengan kondensor

Input

Cerobong asap pembakaran

Kompor pemanas

Termokopel

KETERANGAN Aliran Bahan dan produk Aliran Pendingin Aliran Sumber panas

18

meningkatkan Kadar etanol, pada menara distilasi ini pendinginnya menggunakan

Air yang suhunya dapat diatur dengan automatic thermocouple. Dari kolom distilasi

ini dihasilkan 2 outlet, outlet bawah menghasilkan etanol dengan kadar ± 50% dan

outlet atas menghasilkan etanol dengan kadar ± 80%.

Reaktor Bioetanol terdiri atas tiga 3 bagian, yaitu :

4. Unit Pemanas (sumber panas)

5. Unit Distilasi (distilator double heating)

6. Unit Kondensor (pipa dan ulir)

1. Unit Pemanas (sumber panas)

Sumber panas yang digunakan adalah kompor dengan bahan bakar gas LPG,

reactor bioetanol ini menggunakan dua buah kompor dengan satu lobang selang

regulator sehingga hanya membutuhkan sebuah tabung LPG dan pada masing-

masing kompor sudah ada kran pengatur aliran gas.

Gambar 7. Unit Pemanas

A

B

C

D

Keterangan gambar:

A. Kran pengatur aliran

gas dari tabung LPG

B. Kran pengatur aliran

gas dari kran A yang

menuju kompor 1

C. Lobang selang

regulator yang menuju

tabung LPG

D. Kran pengatur aliran

gas dari kran A yang

menuju kompor 2

19

2. Unit Distilasi double heating

dinamakan tangki distilator double heating karena pada tangki ini pemanasanya

bukan hanya pada satu permukaan saja, kalau biasanya pemanasan dengan

kompor hanya mengenai permukaan yang terkena panas saja, berbeda dengan

tangki ini karena tangki ini sudah didesain dengan sedemikian hingga, sehingga

pemanasan dapat terjadi secara menyeluruh dan proses distilasi dapar

berlangsung lebih cepat. Untuk memisahkan antara campuran etanol dengan air

suhu distilator dijaga 78 - 80 oC, karena pada suhu ini etanol tepat menguap dan

air masih tertahan.

Gambar 8. Unit Distilasi double heating

Asap

KOMPOR

Bahan masuk

Uap Bahan Hasil distilasi

Level

Kran pembuangan

Termometer

20

3. Unit Kondensor

Didalam unit ini terdapat dua tipe kondensor, yaitu:

a. kondensor pipa

b. kondensor ulir

Kondensor Ulir

Automatic thermocouple

Kondensor Pipa

Dari tangki distilator

Tempat pompa

Gambar 9. unit kondensor

21

a. Kondensor Pipa

kondensor pipa terletak di bagian bawah unit kondensor yang mempunyai

fungsi untuk mendinginkan uap bahan hasil distilasi yang langsung dari tangki

distilator. Uap hasil distilasi ini mempunyai suhu 78-80 oC yang kaya akan

kandungan etanol, pendingin yang digunakan adalah air yang diperoleh dari bak

penampung, dan suhu air pendingin ini di jaga ± 40 oC dengan menggunakan

termokopel yang menempel pada unit ini, bila suhu air pendingin didalam

kondensor pipa sudah melebihi 40 oC maka termokopel akan secara otomatis

menghidupkan pompa dan menyedot air dari bak penampung menuju kondensor

pipa untuk menggantikan air pendingin yang sudah mulai panas, air pendingin

dari kondensor pipa langsung dimasukan dalam bak untuk pendinginan. Dari

kondensor pipa ini nantinya akan didapatkan etanol hasil pendinginan dengan

kadar ± 50% yang akan keluar dari kran outlet 1.

b. Kondensor Ulir

Kondensor ulir terletak dibagian atas unit kondensor atau di atas kondensor

pipa yang mempunyai fungsi untuk mendinginkan uap bahan hasil distilasi yang

masih lolos dari kondensasi pada kondensor pipa. Pendingin yang digunakan

adalah air yang berasal dari kran (sumber air). Air pendingin mengalir pada pipa

ulir dan bergerak dari atas turun kebawah, yang bertujuan agar terjadi kontak

dengan uap bahan hasil distilasi yang berasal dari bawah naik keatas. Air

pendingin setelah proses sirkulasi keluar dari kondensor ulir dan ditampung

dalam bak penampung yang nantinya digunakan untuk pendinginan pada

22

kondensor pipa. Dari kondensor ulir ini nantinya akan didapatkan etanol hasil

pendinginan dengan kadar ± 80% yang akan keluar dari kran outlet 2.

4.3 Tangki Fermentor

Tangki fermentor berfungsi sebagai tempat berlangsungnya proses

fermentasi, dan tempat dimana terjadi proses biokonversi glukosa menjadi etanol

yang dilakukan dengan memanfaatkan yeast, dimana ikatan kimia rantai karbon dari

glukosa dan fruktosa dilepas satu demi satu dan dirangkai secara kimiawi menjadi

molekul etanol dan gas karbon dioksida serta menghasilkan panas.

Jadi, indikasi yang menunjukan proses fermentasi sedang perjalan adalah

dengan terbentuknya CO2 dan panas, sehingga kita membutuhkan suatu tangki yang

mempunyai perangkap untuk gas CO2 yang merupakan hasil samping dari proses

fermentasi. Dibawah ini merupakan gambaran tangki fermentor yang dilengkapai

dengan perangkap CO2.

Gambar 10. tangki Fermentor

Air

Tangki perangkap CO2

Selang penghubung tangki fermentor dengan tangki perangkap

Bahan fermentasi

Tangki fermentor

23

4.4 Prosedur Percobaan

4.4.1 Persiapan Bahan

Langkah pertama yang dilakukan adalah menyiapkan bahan baku yang akan

digunakan yaitu Sorgum.

Gambar 11. Diagram Alir Proses Penyiapan Bahan Baku

(Budi S, Hieronymus, 1993)

Pada proses peyiapan bahan baku ini Sorgum harus dipastikan masih dalam

keadaan kering dan bersih dari segala kotoran .kemudian sorgum kering tersebut

digiling sampai berbentuk tepung sorgum, Ukur kadar pati tepung sorgum dengan

metode phenol sulfat dan dengan alat spektofotometer. Tepung soegum dihidrolisa

dengan H2SO4 0,3M selama 1 jam.

Diperoleh dari pasar

burung semarang

BIJI

SORGUMBiji sorgum kering

Mengukur kadar pati

dengan metode

Phenol sulfat

PENGGILINGAN

Biji sorgum digiling sampai

berbentukserbuk

(Penggilingan

menggunakan alat size

reduction di llaboraturium ukur kadar gulanya dengan

metode Phenol sulfat

pada masing – masing

tangki

HIDROLISA

H2SO4

Hidrolisa menggunakan

H2SO4 0,3M dengan suhu

80 0Cselama 60 menit

24

4.4.2 Fermentasi dalam Tangki Fermentor

Setelah proses persiapan bahan baku telah selesai, dilanjutkan dengan proses

Fermentasi dalam Tangki fermentor yang sudah disiapkan sebelumnya.

Gambar 12. Diagram Alir Proses Penyiapan Bahan Baku

(Budi S, Hieronymus, 1993)

Proses fermentasi dilakukan untuk merombakan gula oleh aktivitas ragi yang

digunakan adalah ragi roti yang memiliki kandungan Saccharomyces cerevisiae ,

dimana nanti ikatan kimia rantai karbon dari glukosa dan fruktosa dilepas satu demi

satu dan dirangkai secara kimiawi menjadi molekul etanol dan gas karbon dioksida

serta menghasilkan panas. Penambahan ragi sebanyak 10gr,15gr dan 20gr pada

masing2 tangki. Proses fermentasi berlangsung selama satu minggu dalam keadaan

anaerob dan sebagai indikasi perlangsung atau tidaknya fermentasi dilihat dari

gelembung – gelembung CO2 yang di tangkap pada tangki yang sudah dilengkapi

dengan perangkap CO2, Banyak hal yang mempengaruhi proses fermentasi

diantaranya adalah: lamanya waktu pengeraman, substrat yang digunakan dan

FERMENTASI

Fermentasi anaerob, dengan penambahan ragi roti yang mengandung S.cereviciae (0,2% dari kadar gula awal sebelum penambahan)BIR Hasil dari proses

fermentasi anaerob adalah etanol dengan kadar 8-12 % dan CO2

Uji kadar alcohol dengan alcohol meter

Adanya gelembung CO2 merupakan indkasi bawah proses fermentasi sedang berlangsung

BUBUR SORGUM

Bubur sorgum hasil hidrolisa kemudian dimasukkan ke dalam tangki fermentor.

Masing2 10gr,15gr dan 20gr

25

kondisi operasi yang mendukung. Faktor PH adalah salah satu dari kondisi operasi

yang mendukung. Pada proses fermentasi diperlukan PH yang tepat agar bakteri

dapat bekerja menghasilkan ezim yang mampu mengubah substrat menjadi

bioetanol dengan optimal.

Dari proses fermentasi ini dihasilkan etanol dengan kadar yang masih rendah

karena masih bercampur dengan kandungan nira kelapa lainya terutama air. Kadar

etanol dapat di ukur dengan menggunakan alcohol meter didapatkan kadar 8 – 12 %

yang biasa disebut dengan nama bir.

4.4.3 Pemurnian dengan Destilasi dan Dehidrasi

Bir yang dihasilkan dari proses fermentasi selanjutnya dimurnikan dengan 2

tahap tahap yaitu distilasi dan dehidrasi. Sebelum masuk kedalam tangki distilator

bir disaring dengan kain saring dulu untuk memisahkan endapan – endapan bahan

setelah proses fermentasi agar tidak menyebabkan kerak didalam tangki. Didalam

tangki distilator ini akan terjadi proses distilasi, yaitu suatu proses pemisahan

berdasarkan titik didih. Disini etanol masih memiliki kadar yang rendah ± 8 – 12 %

karena masih bercampur dengan kandungan nira kelapa lainya terutama air.

Sehingga perlu dilakukan proses pemisahan antara air dan etanol agar kadar etanol

semakin naik.

26

Suhu tangki distilator dijaga konstan ± 78 o C, suhu dimana etanol mulai

menguap dan terpisah dari campuran bir hasil fermentasi, etanol hasil distilasi I di

distilasikan lagi pada proses distilasi tahap II, hasil dari distilasi tahap II ini

dimurnikan lagi pada proses dehidrasi yaitu suatu proses pengurangan kadar air

dengan cara perendaman menggunakan kapur tohor. Proses dehidrasi ini untuk

mendapatkan etanol yang sesuai dengan grade bahan bakar.

DESTILASI

TAHAP I

Mengukur kadar alcohol setelah proses destilasi tahap 1 dengan alcohol meter

DEHIDRASI

Penyerapan kandungan air dengan merendam selama semalam meggunakan kapur tohor agar meningkatkan kadar alcohol dalam etanol.

Kapur tohor ini berfungsi untuk mengikat H2O yang masih terkandung dalam etanol, sehingga meningkatkan kemurnian etanol

DESTILASI

TAHAP II

Pemisahan kembali kandungan air yang masih terkandung dalam etanol. Yang sebelumnya sudah diserap airnya dengan kapur tohor

ETANOL

Etanol hasil distilasi tahap I dimasukan lagi dalam tanki distilasi untuk dilakukan proses distilasi tahap II didapatkan etanol dengan kadar ± 80-95 0 C

Untuk mendapatkan etanol sesuai dengan grade bahan bakar

Diagram Pengolahan Hasil Fermentasi

(Budi S, Hieronymus, 1993)

Distilator dipertahankan pada suhu ± 78 o C (suhu dimana alcohol mulai menguap dan air masih tertinggal) kemudian di ukur kadar alcohol yang keluar pada masing – masing outlet. Didapatkan etanol dengan kadar ± 50-70 o C

BIR

Bir hasil fermentasi sebelum masuk kedalam tangki

distilator harus disaring dulu dengan kain saring agar

tidak meninggalkan kerak didalam tangki.

Gambar 13. Diagram Alir Proses Pemurnian dengan Destilasi dan Dehidrasi

(Budi S, Hieronymus, 1993)

27

4.4.5 Prosedur Pengoperasian Pirolisa Etanol (Tangki Distilator)

- Melakukan pengecekan valve pada tangki distilator dan pastikan valve

bagian outlet dalam keadaan tertutup

- Memasukan bahan hasil fermentasi pada inlet, kemudian menutup valve

setelah bahan masuk tangki

- Menghubungkan saklar automatic thermocouple pada sumber listrik

- Mengatur kalibrasi automatic thermocouple pada kondensor sesuai dengan

kondisi yang diinginkan, untuk sensor suhu pada kondensor selisih 15oC

dengan automatic thermocouple

- Kondisi suhu pada kondensor dijaga 40oC sehingga automatic thermocouple

diatur pada suhu 55oC

- Jika suhu kondensor sudah mencapai 40oC secara otomatis automatic

thermocouple akan menghidupkan pompa yang akan meyedot air dari bak

penampung yang akan digunakan sebagi pendingin pada kondensor pipa,

sehingga kita harus memastikan bak berisi air.

- Mulai menyalakan pemanas pada tangki distilator dan suhunya dijaga

konstan ± 78oC

- Membuka outlet pada menara kondensor dan menampungnya sebagai hasil

- Mengukur kadar etanol hasil dari masing-masing outlet dengan

menggunakan alcoholmeter

28

4.5 Analisa Hasil

Analisa Kadar Pati dan Gula Reduksi Metode Fenol Sulfat

Prinsip : Gula sederhana, oligosacarida, polisacharida dan turunanya dapat

bereaksi dengan phenol dalam asam sulfat pekat dan akan

menghasilkan warna orange kekuningan yang stabil.

- Mengambil sampel yang akan dianalisa secukupnya.

- Tambah larutan HCl 0,02 N, yang sudah dipanaskan sampai suhu mendekati

100o C campurkan dengan bahan yang akan dihidrolisa

- Pemanas dihidupkan sampai suhu yang diinginkan dengan mengatur arus yang

masuk, apabila suhu sudah tercapai biarkan konstan selama 10 menit, ambil

sampel yang akan dianalisa jumlah total gula reduksinya, demikian seterusnya

untuk masing – masing kondisi

- Kemudian dilanjutkan dengan analisa gula reduksi dengan metode fenol sufat

- Tambah 50 ml alkohol 80%, biarkan selama 1jam, sambil kadang – kadang

diaduk

- Saring dan cuci dengan aquadest sampai volume 250 ml

- Cuci dengan 50 ml eter sebanyak 5 kali

- Cuci dengan 150 ml alkohol 10%

- Residu diencerkan sampai volume 200 ml dan tambah dengan HCl 25%, tutup

dengan pendingin balik dan panaskan sampai 2,5 jam

- Pembuatan larutan standar:

Buat larutan glukosa standart yang mengandung 0, 10, 20, 30, 40, 50, µg dalam

2ml

29

- Ambil 2 ml larutan standar, tambahkan 1 ml larutan phenol 5 % dan 5 ml H2SO4

pekat, biarkan 10 menit dan kocok menggunakan vortex

- Panaskan dengan penangas air selama 15 menit

- Ukur absorbansinya pada panjang gelombang 490 nm

- Buat kurva standarnya, persamaan dari kurva ini nanti yang digunakan untuk

mengetahui kadar dari gula reduksi pada sampel

- Untuk sampel, netralkan dengan NaOH 40 %, kemudian lakukan seperti pada

standart, pabila terlalu pekat encerkan terlebih dahulu

- Baca konsentrasi yang dinyatakan sebagai total gula reduksi

Analisa Kadar Alkohol.

- Menyiapkan alkohol meter yang mau dipakai untuk pengukuran.

- Masukkan sampel etanol yang mau diukur kedalam ke dalam gelas ukur atau

tabung atau botol yang tingginya lebih panjang dari panjang alkohol meter.

- Kemudian masukkan batang alkohol meter ke dalam gelas ukur yang berisi

sampel.

- Alkohol meter akan tenggelam dan batas airnya akan menunjukkan berapa

kandungan alkohol di dalam larutan tersebut.

30

BAB V

METODOLOGI

5.1 Alat dan Bahan Yang Digunakan

5.1.1 Varibel tetap

a. Bahan yang digunakan :

Sorgum : 25 kg

Urea : 60 gram

NPK : 60 gram

Ragi Roti (Fermipan) : 90 gram

b. Suhu Inkubator : 30 oC

c. Suhu Destilasi : 80 oC

5.1.2 Variabel berubah

a. Pengaruh penambahan ragi terhadap konsentrasi etanol dengan kosentrasi

masing – masing variable 0,2 %, 0,3% ,dan 0,4%

5.1.3 Alat yang digunakan

No Nama Alat Ukuran Jumlah

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

Rangkaian Alat Bioetanol

Inkubator

Pipet

Kompor listrik

Beaker glass

Thermomoter

Pengaduk

50 L

-

-

-

1000 mL

100°C

-

1

2

3

1

2

1

3

31

8.

9.

10.

11.

12.

13.

14.

15.

16.

Gelas ukur

Panci

Baki plastik

Timbangan

Sendok

Saringan

Kertas hisap

Selang plastic

Tangki fermentor

50 mL

100 mL

-

-

-

-

-

-

-

1

1

1

2

1

1

-

1

8

5.2 Prosedur Percobaan

5.2.1 Pembuatan Bioetanol dari sorgum

a. Biji Sorgum dibersihkan dari kotorannya kemudian digiling sampai berbentik

serbuk/tepung

b. Tepung Sorgum tersebut lalu dihidrolisa dengan H2SO4 0,3M menggunakan

suhu 70 oC selama 60 menit. Berfungsi untuk memecah kandungan pati

dalam tepung sorgum menjadi gula yang lebih sederhana.

c. Setelah dihidrolisa kemudian didinginkan, maka akan terbentuk 2 lapisan

endapan dan cairan kemudian pisahkan antara endapannya dan cairannya.

d. Cairan yang mengandung gula diaduk dan dilanjutkan tahap Fermentasi

dengan menggunakan penambahan S. cerevisae.

e. Wadah fermentasi ditutup rapat untuk mencegah kontaminasi dan menjaga

S. cerevisae agar lebih optimal. Fermentasi berlangsung anaerob atau tidak

membutuhkan oksigen pada suhu 28 – 32OC.

32

f.. Setelah 2—3 hari, larutan pati berubah menjadi 3 lapisan. Lapisan terbawah

berupa endapan protein. Di atasnya air, dan etanol. Hasil fermentasi itu

disebut bir yang mengandung 8—12% etanol

g. Sedot larutan etanol dengan selang plastik melalui kertas saring berukuran 1

mikron untuk menyaring endapan protein.

h. Meski telah disaring, etanol masih bercampur air. Untuk memisahkannya,

lakukan destilasi atau penyulingan. Panaskan campuran air dan etanol pada

suhu 78"C atau setara titik didih etanol. Pada suhu itu etanol lebih dulu

menguap ketimbang air yang bertitik didih 100°C. Uap etanol dialirkan

melalui pipa yang terendam air sehingga terkondensasi dan kembali menjadi

etanol cair.

i. Hasil Distilasi berupa etanol dengan kadar 50% dan 80%.

Setelah proses distilas tahap 1 dilanjutkan dengan proses distilasi tahap 2,

guna mendapatkan etanol dengan kadar alcohol meter ± 80 – 95 % diukur

dengan alcohol meter catat data hasil pengamatan

j. Etanol kadar 80 – 95 % hasil distilasi tahap 2 di kurangi kadar airnya agar

mendekati grade bahan bakar yaitu dengan proses dehidrasi dengan cara

merendamkan kapur tohor kedalam etanol yang dihasilkan selama semalam,

agar terjadi proses pengikatan H2O.

k. Mengulangi percobaan sebagai pembanding dengan perlakuan sama.

33

BAB VI

HASIL DAN PEMBAHASAN

6.1 Hasil Pengamatan

6.1.1 Analisa Kadar pati pada sorgum dengan Metode Fenol – Sulfat

Prinsip : Gula sederhana, oligosacarida, polisacharida dan turunanya dapat

bereaksi dengan phenol dalam asam sulfat pekat dan akan menghasilkan

warna orange kekuningan yang stabil

Pembuatan larutan standar

Buat larutan pati standart kemudian di lakukan penambahan fenol dan asam

sulfat kemudian panaskan diatas penangas air selama 15 menit.

Mengukur absorbansinya pada panjang gelombang 490 nm dengan

spektrofotometer.

Didapatkan nilai absorbansi pada larutan standart sebagai berikut:

Tabel 6.1 Analisa larutan standar pati

Konsentrasi (%) Nilai Absorbansi

0 0

10 0.231

20 0.412

30 0.568

40 0.688

50 0.793

34

Membuat grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan

standart untuk mendapatkan persamaan yang akan digunakan untuk mengukur

konsentrasi sampel

0 10 20 30 40 50 600

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

Grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan standart pati

Series2Linear (Series2)

konsentrasi(%)

abso

rban

si(%

)

Gambar 14. grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi larutan

standart pati

Dari gambar diatas terlihat bahwa semakin tinggi konsentrasi maka

semakin tinggi pula nilai absorbansi, dari larutan pati standart yang

mengandung 0, 10, 20, 30, 40, 50 % pati didapatkan nilai absorbansi masing

– masing 0, 0.231, 0.412, 0.568, 0.688 dan 0.793. didapatkan persamaan

garis yang linier, dengan persamaanya y = = 0.015x + 0.056 . yang

merupakan bentuk umum regresi linier sederhana, dimana:

Y = 0.015 X + 0.056

a b

35

a : konstanta sebesar 0,015

b : kemiringan sebesar 0,056

Y : peubah takbebas (nilai Absorbansi)

X : peubah bebas (nilai Konsentrasi)

Y= 0,015 x + 0,056

a b

perhitungan kadar pati sebelum hidrolisa:

diketahui nilai absorbansi (y=0,831)

y = 0,015 x – 0,056

0,831= 0,015 x – 0,056

X = 0,831 – 0,056

0,015

= 51,7 %

Jadi konsentrasi (kadar) pati dalam sorgum adalah 51,7 %

36

6.2.1 Analisa Kadar gula pada bubur sorgum dengan Metode Fenol – Sulfat

Prinsip : Gula sederhana, oligosacarida, polisacharida dan turunanya dapat

bereaksi dengan phenol dalam asam sulfat pekat dan akan menghasilkan warna

orange kekuningan yang stabil

Pembuatan lautan standar

Buat larutan gula standart kemudian di lakukan penambahan fenol dan asam

sulfat kemudian panaskan diatas penangas air selama 15 menit.

Mengukur absorbansinya pada panjang gelombang 490 nm dengan

spektrofotometer.

Didapatkan nilai absorbansi pada larutan standart sebagai berikut:

Tabel 6.2 Analisa larutan standar

Konsentrasi (%) Nilai Absorbansi

0 0

10 0.265

20 0.392

30 0.591

40 0.725

50 0.856

37

Membuat grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan

standart untuk mendapatkan persamaan yang akan digunakan untuk mengukur

konsentrasi sampel.

0 10 20 30 40 50 600

0.2

0.4

0.6

0.8

1

Grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan standart

AbsorbansiLinear (Absorbansi)

Konsentrasi

Abso

rban

si

Gambar 15. grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi larutan standart

Dari gambar 1 terlihat bahwa semakin tinggi konsentrasi maka semakin tinggi

pula nilai absorbansi, dari larutan glukosa standart yang mengandung 0, 10, 20, 30,

40, 50 % gula didapatkan nilai absorbansi masing – masing 0, 0.265, 0.392, 0.591,

0.725 dan 0.856. didapatkan persamaan garis yang linier, dengan persamaanya

y = 0.017 x + 0.048. yang merupakan bentuk umum regresi linier sederhana,

dimana:

Y = 0.017 X + 0.048

a : konstanta sebesar 0,017

b : kemiringan sebesar 0,048

Y : peubah takbebas (nilai Absorbansi)

a b

38

X : peubah bebas (nilai Konsentrasi)

Dalam praktikum ini menggunakan 3 variabel yang di ulang 2 kali yang masing –

masing variable berbeda perlakuan pada penambahan ragi saat fermentasi.

Tabel 6.3 penambahan ragi pada masing – masing tangki

Nama TangkiVolume

(Liter)

Penambahan ragi

(%)

Tangki A1 dan A2 5 Liter 0,2

Tangki B1 dan B2 5 Liter 0,3

Tangki C1 dan C2 5 Liter 0,4

Mencari nilai konsentrasi pada masing – masing variable dengan cara

memasukan nilai absorbansi yang dihasilkan pada persamaan yang dihasilkan

dari grafik hubungan antara konsentrasi dan absorbansi pada larutan sampel,

persamanya yaitu: y = 0.017 x + 0.048

6.1.2 Perhitungan nilai konsentrasi gula setelah Hidrolisa

a. Perhitungan kadar gula sebelum fermentasi

Diketahui nilai absorbansi (y = 0,317)

y = 0,017 x + 0,048

Gambar 16. sampel yang akan diuji

39

0,317 = 0,017x + 0,048

0,017x = 0,317 – 0,048

x = 0,317 – 0,048

0,017

x = 15.82

jadi konsentrasi (kadar) gula dari bubur sorgum adalah sebesar 15.82 %

6.1.2 Perhitungan nilai konsentrasi pada masing – masing variable

penambahan ragi Setelah Fermentasi.

a. Perhitungan kadar gula dengan penambahan ragi 0,2% (10 gram)

Perhitungan kadar gula pada tangki A1

Diketahui nilai absorbansi (y = 0,198)

y = 0,017 x + 0,048

0,198 = 0,017x + 0,048

0,017x = 0,198– 0,048

x = 0,198 – 0,048

0,017

x = 8.82%

jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki A1 adalah sebesar

8.82 %

Perhitungan kadar gula pada tangki A2

Diketahui nilai absorbansi (y = 0,195)

y = 0,017 x + 0,048

40

0,195 = 0,017x + 0,048

0,017x = 0,195 – 0,048

x = 0,195 – 0,048

0,017

x = 8.65

jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki A2 adalah sebesar

8.65 %

b. Perhitungan kadar gula dengan penambahan ragi 0,3% (15 gram)

Perhitungan kadar gula pada tangki B1

Diketahui nilai absorbansi (y = 0,181)

y = 0,017 x + 0,048

0,181 = 0,017x + 0,048

0,017x = 0,181 – 0,048

x = 0,181 – 0,048

0,017

x = 7,82

jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki B1 adalah sebesar

7,82 %

Perhitungan kadar gula pada tangki B2

Diketahui nilai absorbansi (y = 0,183)

y = 0,017 x + 0,048

0,0,183 = 0,017x + 0,048

0,017x = 0,183 – 0,048

41

x = 0,183 – 0,048

0,017

x = 7,35

jadi konsentrasi (kadar) dari bur sorgum pada tangki B2 adalah sebesar

7,34 %

c. Perhitungan kadar gula dengan penambahan ragi 0,4 % (20 gram)

Perhitungan kadar gula pada tangki C1

Diketahui nilai absorbansi (y = 0,133)

y = 0,017 x + 0,048

0,133 = 0,017x + 0,048

0,017x = 0,133 – 0,048

x = 0,133 – 0,048

0,017

x = 5

Jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki C1 adalah sebesar

5 %

Perhitungan kadar gula pada tangki C2

Diketahui nilai absorbansi (y = 0,127)

y = 0,017 x + 0,048

0,127 = 0,017x + 0,048

0,017x = 0,127 – 0,048

42

x = 0,127– 0,048

0,017

x = 4,65

jadi konsentrasi (kadar) dari bubur sorgum pada tangki C2 adalah sebesar

4,65 %

Tabel 6.4 Hasil Analisa Kadar Gula Sorgum Setelah Fermentasi dengan Metode

Phenol - Sulfat

Nama Tangki

Volume (Liter)

Persentasi ragi

Konsentrasi gula (%)

Konsentrasi gula yang terfermentasi (%)

Kadar etanol

Setelah

fermentasi (%)(%) Sebelum

FermentasiSetelah

FermentasiTangki 1A

5 liter 0,215.82 8,82

7 7

2A 15.82 8,65 7,17 6

Tangki 1B5 liter 0,3

15.82 7,94 7,88 8

2B 15.82 7,82 8 8

Tangki 1C5 liter 0,4

15.82 5 10,82 10

2C 15.82 4,65 11,17 11

Dari table 6.4 dapat disimpulkan bahwa setelah proses fermentasi konsentari gula

semakin berkurang.Hal ini menunjukan bahwa dalam proses fermentasi telah

merombak gula dalam bubur sorgum oleh aktivitas ragi yang memiliki kandungan

Saccharomyces cerevisiae.

C6H12O6 2 C2H5OH + 2 CO2

43

Glukosa etanol karbondioksida

Berdasarkan reaksi diatas dimana nanti ikatan kimia rantai karbon dari glukosa dan

fruktosa dilepas satu demi satu dan dirangkai secara kimiawi menjadi molekul etanol

dan gas karbon dioksida serta menghasilkan panas. Proses fermentasi berlangsung

selama satu minggu dalam keadaan anaerob, Banyak hal yang mempengaruhi

proses fermentasi diantaranya adalah: lamanya waktu pengeraman, substrat yang

digunakan dan kondisi operasi yang mendukung. Faktor PH adalah salah satu dari

kondisi operasi yang mendukung. Pada proses fermentasi diperlukan PH yang tepat

agar bakteri dapat bekerja menghasilkan ezim yang mampu mengubah substrat

menjadi bioetanol dengan optimal.

Saccharomyces cerevisiae

44

45

46

47

48

49

50

Tabel 6.11 Pengukuran Kadar Pati Sebelum hidrolisa dan kadar gula Sesudah

Hidrolisa

SampelKadar pati

(sebelum Hidrolisa)

Kadar gula

(setelah Hidrolisa)

Tepung Sorgum 51,7 % 15,82 %

Tabel 6.12 Uji Organoleptik Bioetanol Setelah Proses Distilasi

Sampel Warna Aroma Perasa Kulit

Bioetanol dari Sorgum Agak keruh Menyengat Dingin

Tabel 6.13 Perbandingan Titik Didih dan Titik Beku Etanol Hasil dengan Etanol

murni

Nama Titik Didih (oC)

Titik Didih Etanol (oC)

Menurut Pery (1984)

Titik Beku (oC)

Titik Beku Etanol (oC)

Menurut Pery (1984)

Tangki A

1 83 oC 78,4 oC 5 oC -112 oC

2 81 oC 78,4 oC 5 oC -112 oC

3 79 oC 78,4 oC 4 oC -112 oC

Tangki B

1 82 oC 78,4 oC 5 oC -112 oC

2 77 oC 78,4 oC 3 oC -112 oC

51

3 81 oC 78,4 oC 6oC -112 oC

6.2 Pembahasan Grafik

6.1.3 Grafik Hasil Etanol dari Sorgum Pada Tangki 1

sebelu

m ferm

entas

i

setela

h ferm

entas

i

setela

h distilas

i

setela

h dehidras

i0

10203040506070

Grafik Perbandingan Hasil Etanol dari Sorgum Pada Tangki 1

Tangki 2ATangki 2BTangki 3C

kad

ar e

tan

ol

(%)

Gambar 17. Grafik perbandingan hasil etanol dari sorgum pada tangki 1

Dari grafik 6.4 diatas dapat diamati bahwa pada tangki 1 sebelum

penambahan ragi (fermentasi) semua tangki belum ada kadar etanolnya karena

belum terjadi proses penguraian glukosa menjadi alkohol. Setelah proses

fermentasi selama seminggu pada masing – masing tangki sudah mempunyai

kandungan etanol, hal ini menunjukan bahwa ragi bekerja dengan mengurai

glukosa menjadi etanol. pada tangki 1A, 1B, 1C masing – masing mempunyai

kandungan 7%,8%, dan 10%. Karena kadar etanol yang dihasilkan setelah proses

fermentasi masih terlalu kecil sehingga dibutuhkan proses pemurnian, untuk

52

memisahkan etanol dengan bahan baku, pemurnian dilakukan dengan proses

destilasi dengan menggunakan pirolisa etanol, dari proses destilasi ini didapatkan

etanol pada tangki 1A, 1B, dan 1C masing – masing 33%, 42%, 50%. Didapatkan

kadar etanol tertinggi hasil destilasi pada tangki 1C dengan kadar 50%. Untuk lebih

menyempurnakan lagi proses destilasi dapat dilakukan proses dehidrasi pada

etanol yang bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam etanol. Proses ini

dilakukan dengan cara merendamkan bongkahan kapur tohor kedalam etanol hasil

destilasi selama semalam. Dari proses dehidrasi ini didapatkan kadar etanol pada

masing – masing tangki semakin meningkat, pada tangki 1A, 1B, dan 1C masing –

masing menjadi 39%, 47%, dan 56%. Dari proses dehidrasi ini didapatkan kadar

etanol tertinggi pada Tangki 1C.

53

6.1.4 Grafik Hasil Etanol dari Sorgum Pada Tangki 2

sebelu

m ferm

entas

i

setela

h ferm

entas

i

setela

h distilas

i

setela

h dehidras

i0

10203040506070

Grafik Perbandingan Hasil Etanol dari Sorgum Pada Tangki 2

Tangki 2ATangki 2BTangki 3C

kada

r eta

nol (

%)

Gambar 18. Grafik perbandingan hasil eatnol dari nira kelapa pada tangki 2

Dari grafik 6.5 diatas dapat diamati bahwa pada tangki 2 sebelum

penambahan ragi (fermentasi) semua tangki belum ada kadar etanolnya sama

seperti pada tangki 1, karena belum terjadi proses penguraian glukosa menjadi

alcohol. Setelah proses fermentasi selama seminggu pada masing – masing tangki

sudah mempunyai kandungan etanol, hal ini menunjukan bahwa ragi bekerja

dengan mengurai glukosa menjadi etanol. pada tangki 2A, 2B, B3 dan 2C masing

– masing mempunyai kandungan 6%,8%, dan 11%. Kadar etanol tertinggi terjadi

pada tangki 2C. Karena kadar etanol yang dihasilkan setelah proses fermentasi

masih terlalu kecil sehingga dibutuhkan proses pemurnian, untuk memisahkan

54

etanol dengan bahan baku, pemurnian dilakukan dengan proses destilasi dengan

menggunakan pirolisa etanol, dari proses destilasi ini didapatkan etanol pada

tangki 2A, 2B, dan 2C masing – masing 35%, 44%, 51%. Didapatkan kadar etanol

hasilkan destilasi tertinggi pada tangki 2C dengan kadar 51%. Untuk lebih

menyempurnakan lagi proses destilasi dapat dilakukan proses dehidrasi pada

etanol yang bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam etanol. Proses ini

dilakukan dengan cara merendamkan bongkahan kapur tohor kedalam etanol hasil

destilasi selama semalam. Dari proses dehidrasi ini didapatkan kadar etanol pada

masing – masing tangki semakin meningkat, pada tangki 2A, 2B, dan 2C masing –

masing menjadi 40%, 53%, 60%. Dari proses dehidrasi ini didapatkan kadar etanol

tertinggi pada Tangki 2C.

6.2.4 Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2

6.1.2 Grafik Perbandingan Antara penambahan ragi dengan Kadar Etanol

0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.450

10

20

30

40

50

60

70

Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2

Persentase ragi (%)

kad

ar e

tan

ol

(%)

tangki Atangki A tangki

Tangki 1 Tangki 2

55

Gambar 19. Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2

0,2 % 0,3% 0,4 %0

102030405060

Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2

Tangki 1Tangki 2

Persentasi Ragi (%)

Kons

entr

asi

etan

ol

(%)

Gambar 20. Grafik Perbandingan Etanol Hasil Pada Tangki 1 dan Tangki 2

Dari Gambar 20 terlihat bahwa produktivitas tertinggi tercapai pada variable ketiga

dengan Penambahan 0,4 % ragi pada tangki C yaitu didapatkan etanol dengan

kadar 60%. Penelitian ini masih merupakan data awal untuk mencari kondisi yang

sesuai untuk pembuatan etanol dari biji sorgum sehingga perlu dilakukan penelitian

lebih lanjut untuk range variable yang lebih lebar dan dilakukan optimasi sehingga

dicapai kondisi proses yang ekonomis.

56

BAB VII

KESIMPULAN DAN SARAN

7.1 Kesimpulan

Salah satu bahan baku pembuatan ethanol yang efisien adalah Sorgum

karena kadar patinya yang cukup tinggi. Sampai saat ini Sorgum hanya

dimanfaatkan sebagai pakan burung, karena kandungan pati yang cukup tinggi inilah

yang melatar belakangi produksi bioethanol dari sorgum. Proses pembuatan

bioethanol dari sorgum ini harus melalui proses hidrolisa terlebih dahulu sebelum

difermentasi, hidrolisa ini bertujuan untuk memecah pati menjadi glukosa.untuk

hidrolisa bias menggunakan enzim atau asam,sedangkan fermentasinya

menggunakan saccharomyces cereviciae. Dalam fermentasi yang berjalan kurang

lebih selama satu minggu, kadar etanol di dalam cairan fermentasi kurang lebih 8%

– 12 %. Salah satu tanda bahwa fermentasi sudah selesai adalah tidak terlihat lagi

adanya gelembung-gelembung udara. Kemudian dilakukan distilasi refluks dengan

alat yang sudah di modifikasi untuk mendapatkan kadar ethanol hingga 95% dengan

suhu destilasi kurang lebih 80°C.

Sorgum memiliki kadar pati sekitar 75-80%, sehingga setelah dihidrolisa

akan lebih banyak gula yang terbentuk jika dibandingkan bahan lain yang lebih kecil

kadar patinya. Variable panambahan ragi bertujuan untuk mengetahui pengaruh ragi

57

terhadap kadar etanol yang diperoleh setelah fermentasi. Pada percobaan kami

melakukan penambahan ragi sebanyak 0,2%,0,3% dan 0,4 gram pada tiap2 tangki

fermentasi, ternyata tangki dengan penambahan ragi 0,4%(20 gr) menghasilkan

kadar etanol yang paling banyak.

Saran

Permasalahan energi di Indonsia sama seperti yang dihadapi dunia. Jika

tidak ada penemuan ladang minyak dan kegiatan eksplorasi baru, cadangan minyak

di Indonesia diperkirakan hanya cukup untuk memenuhi kebutuhan selama 18 tahun

mendatang. Sementara itu, cadangan gas cukup untuk 60 tahun dan batu bara

sekitar 150 tahun. Untuk itu bioetanol diharapkan mampu menggantikan fungsi

bahan bakar yang selama ini didominasi oleh bahan bakar fosil. bioetanol adalah

sebuah bahan bakar alternatif yang diolah dari tumbuhan (biomassa) dengan cara

fermentasi, dimana  memiliki keunggulan mampu menurunkan emisi CO2 hingga

18 %. Di Indonesia, bioetanol sangat potensial untuk diolah dan dikembangkan

karena bahan bakunya merupakan jenis tanaman yang banyak tumbuh di negara ini

dan sangat dikenal masyarakat dan sifatnya dapat diperbaharui.

Penelitian yang kami lakukan ini masih merupakan data awal untuk mencari

kondisi yang sesuai untuk pembuatan etanol dari biji sorgum sehingga perlu

dilakukan penelitian untuk range variable yang lebih lebar dan dilakukan optimasi

sehingga dicapai kondisi proses yang ekonomis.

58

LAMPIRAN

59