OPTIMASI FERMENTASI HASIL HIDROLISIS AMPAS TEBU MENJADI

BIOETANOL MENGGUNAKAN RAGI TAPE

OLEHCahyaning Rini U., Evi SusantiFakultas Matematika dan Ilmu

Pengetahuan AlamUniversitas Negeri Malang

LATAR BELAKANG

+Optimalisasi

Suhu raksi Konsentrasi katalis

Kebutuhan BBM meningkat krisis energi ETANOL

Solusi BIOETANOL (energi alternatif terbarukan)

Bioetanol dr AMPAS TEBUmelalui thp sakarifikasi&Fermentasi

Optimasi fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol

menggunakan ragi tape

Penelitian ini

“Potensi ragi tape dlm produksi bioetanol”

Susanti et al. (2011) menggunakan

S.cerevisiae dalam fermentasi

(FERMENTASI ALKOHOL)Produksi Bioetanol

Fermentasi alkohol menggunakan Biakan campuran

Fermentasi alkohol menggunakan Biakan murni

Contohnya S.cerevisiae (Susanti et al., 2011)

Tahan terhadap glukosa tinggi& produk yg dihasilkan lebih murni

Kelebihan :

Kelemahan:

Contohnya Ragi Tape

Kondisi fermentasi tidak perlu steril, mengurangi resiko bila mikroba lain tidak aktif (Hidayat, 2006),Murah, mudah didapat, feasible

Green Chemistry

Kondisi steril dan biaya mahal

Kelebihan:

POTENSI RAGI TAPE

Sejak lama ragi tape digunakan dalam fermentasi untuk membuat tape.

Fermentasi bubur ubi jalar putih menjadi bioetanol menggunakan ragi tape menghasilkan rendemen bioetanol 12,35 mL/Kg tepung ubi jalar (Anjarwati, 2009).

Produksi bioetanol dari singkong yang telah dikukus menggunakan ragi tape menghasilkan rendemen 5,33 mL/Kg singkong (Rikana& Adam, 2009)

FAKTA

Mikroba dalam ragi tape mampu melakukan fermentasi alkohol

RAGI TAPERagi Tape adalah starter untuk membuat tape (Rochintaniawati, 2009)

Ragi Tape berbentuk bulatan putih dengan diameter 4-6 cm dan ketebalan 0,5 cm, memiliki tekstur padat dan berbau khas seperti roti.

Terdiri dari beberapa campuran mikroba seperti Amylomyces rouxii, Mucor sp., dan Rhizopus sp., Saccharomycopsis fibuligera, Saccharomycopsis malanga, Pichia burtonii, Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Pediococcus sp. dan Bacillus sp (Barnett et al. 2002).

• Saccharomyces cereviceae, Candida dan Hansenulla

berfungsi menguraikan glukosa menjadi etanol

(Dwidjoseputro, 2005).

• Aspergillus berfungsi menguraikan amilum menjadi glukosa.

• Acetobacter berfungsi menguraikan etanol menjadi asam

asetat

PERANAN MIKROBA DALAM RAGI TAPE PADA FERMENTASI

TUJUAN PENELITIAN

Mengetahui jumlah ragi tape dan waktu optimum fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol1

Mengetahui rendemen bioetanol yang dihasilkan pada jumlah ragi tape dan waktu optimum

2

Mengidentifikasi senyawa yang terbentuk dari hasil fermentasi tersebut4

3

FERMENTASI

Biokimia aktivitas mikroba untuk memperoleh energi yang diperlukan melalui pemecahan atau katabolisme senyawa-senyawa organik

Fermentasi etanol proses metabolisme pada kondisi anaerob dg bantuan khamir tertentu sehingga dapat mengubah glukosa melalui proses glikolisis menghasilkan asam piruvat, kemudian menjadi etanol.

Menurut Tao F. et al (2005)

Pengertian

Fermentasi Alkohol

Reduksi asam piruvat menjadi asetaldehida dan CO2 oleh enzim piruvat dekarboksilase. CO2

CH3 – CO – COOH CH3 – CHO piruvat dekarboksilase

Piruvat Asetaldehida

Reduksi asetaldehida menjadi etanol oleh enzim alkohol dehidrogenase dengan koenzim NADH. NADH + H+ NAD+

CH3 – CHO CH3 – CH2 – OH Alkohol dehidrogenase

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FERMENTASI

Jenis mikroba Suhu Ketersediaan oksigen Derajat keasaman (pH) Lama fermentasi Konsentrasi glukosa

Tahapan Penelitian

State University of Malang

1 Hidrolisis Ampas Tebu Menggunakan Ekstrak Kasar Sistem Selulase Bacillus circulans

2

3

Penentuan Waktu dan Jumlah Ragi Tape optimum Fermentasi Hasil Hidrolisis Ampas Tebu

6

Identifikasi Bioetanol yang Dihasilkan

State University of Malang

Biakan murni Bacillus circulans

Biakan hasil peremajaan

- Diinokulasi pada media padat- Diinkubasi pada suhu 37 oC selama 3 hari

-Diinokulasi 3 ose ke dalam media cair-Diinkubasi pada suhu 37 oC selama 24 jam

Starter Bacillus circulans

Ekstrak kasar Selulase Bacillus

circulans

-Diinokulasi 2 mL ke dalam 100 mL media Berg pH 9 -Diinkubasi pada suhu 37 oC selama 5 hari-Disentrifugasi 3000rpm selama 20 menit

Isolasi dan Karakterisasi Sistem Selulase Bacillus circulans

Aktivitas Avicelase dan CMC-ase

State University of Malang

100 gAmpas Tebu

Ampas tebu siap hidrolisis

Perlakuan awal ampas tebu

- Dicuci- Diautoklaf suhu 121°C selama 90 menit - Didinginkan- Dicampur dengan 255mL H2SO4 encer- Ditutup dalam wadah plastik- Dibiarkan 48 jam

10 gAmpas tebu

Campuran Glukosa

Hidrolisis Ampas Tebu menggunakan ekstrak kasar selulase Bacillus circulans

- Ditambah 50 mL ekstrak kasar enzim selulase dari B.circulans

- Diencerkan dengan buffer fosfat pH 5 hingga 500 mL

- Diinkubasi pada suhu 45º C selama 12 jam disertai pengadukan

Kadar Glukosa- Disaring- Ditentukan kadar glukosa menggunakan samogy-nelson

Filtrat Hasil Hidrolisis

Destilat

- ditambah ragi tape dengan variasi: 2, 5, 10, 15 dan 20% (b/v) dalam toples- masing-masing diinkubasi pada suhu 37oC dengan variasi lama fermentasi :

12 jam, 1, 2, 3,4 dan 5 hari

Hasil Fermentasi

- disaring- didestilasi selama 24 jam

Rendemen dan Identifikasi

- diukur volume dan kadar- diuji CAN, FeCl3, Lucas, nyala dan

GC-MS

Optimasi Kondisi Fermentasi dan Identifikasi bioetanol

State University of Malang

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN

1 Kondisi Optimum Produksi Bioetanol dari Ampas tebu menggunakan Ragi Tape

2 Rendemen Bioetanol yang Dihasilkan

3 Identifikasi Etanol Dalam Hasil Fermentasi

Grafik Optimasi Kondisi Optimum Fermentasi

0 1 2 3 4 5 60

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

2% ragi tape 5% ragi tape 10% ragi tape 15% ragi tape

20% ragi tape

Waktu (hari)

Ren

dem

en b

ioet

anol

(mL

/Kg)

• Peningkatan rendemen bioetanol pada konsentrasi ragi tape tinggi (10%, 15%, 20%) mempunyai profil berbeda dengan konsentrasi ragi tape rendah (2% dan 5%). • Rendemen bioetanol yang dihasilkan setelah mencapai rendemen tertinggi mengalami penurunan.

Rendemen Bioetanol Optimum yang dihasilkan

2% 5% 10% 15% 20%0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

Jumlah ragi tape

Ren

dem

en B

ioet

anol

(mL/

Kg)

Rendemen hasil penelitian sebesar 175 mL/Kg > Susanti et al. (2011) sebesar 160 mL/Kg

State University of Malang

Jenis Mikroba Ragi Tape Saccharomyces cerevisiae

Jumlah mikroba 50 g 50 mL kultur fasa akhir logarithmic

Waktu fermentasi 1 hari 3 hari

Hasil ( Rendemen) 175 mL/Kg 160 mL/KgUji kualitatif Alkohol primer Alkohol primerPerkiraan harga mikroba

Rp. 4.500,00 Rp. 88.500,00

Alat penunjang yang diperlukan untuk fermentasi

Oven inkubator dan laminar

Peralatan gelasLaminarAutoklaf

Oven inkubatorShaker inkubator

Efisiensi penggunaan ragi tape dengan S.cereviceae untuk 500 mL fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol, masing-masing pada kondisi

optimum

No. Jenis Sampel

Uji Kualitatif

Uji Seri Amonium Nitrat (CAN) Uji Besi (III) Klorida Uji Lucas Uji Nyala

1. Aquades(kontrol (-))

- - Tidak menyala

2. Hidrolisat ampas tebu-

- Tidak Menyala

3. Bioetanol hasil fermentasi dengan

ragi tape

4. Etanol 70% ((kontrol (+) alkohol

primer)

5. 2-propanol (kontrol positif

alkohol sekunder)-

6. t-butanol (kontrol positif alkohol tersier)

-

7. Fenol(kontrol positif alkohol siklik)

-

Identifikasi Bioetanol

IDENTIFIKASI HASIL GC-MS

H3CH2C OH H2C

H2C OH

-H

m/z 46 m/z 45

Pola Fragmentasi bioetanol hasil fermentasi

H3CH2C OH H2C OH H2C OH

-CH3.

m/z 46 m/z 31 m/z 31

KESIMPULAN

1. Banyaknya ragi tape optimum fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu

menjadi bioetanol adalah 10%(b/v) dengan waktu fermentasi selama 1

hari.

2. Rendemen bioetanol yang dihasilkan pada banyaknya ragi tape dengan

waktu fermentasi optimum sebesar 175 mL/Kg. Hasil tersebut lebih baik

dari fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae yang besarnya

160 mL/Kg yang dilakukan Susanti et al. (2011).

3. Uji kualitatif (CAN, FeCl3 serta Lucas) dan GC-MS menunjukkan hasil

fermentasi pada kondisi optimum mengandung senyawa tunggal, berupa

etanol.

Terima kasih

AMPAS TEBU(100 gram)

• Diautoklaf 121 º C, 90 menit·Dibiarkan kering·Direndam dng H2SO4 0,01 M selama 2 hari ·Dicuci dengan aquades panas

“

“HYDROLIZABLE”AMPAS TEBU

(10 gram)·Ditambah 50 mL ekstrak kasar enzim selulase dari B.circulans·Diencerkan dengan buffer fosfat pH 5 hingga 500 mL·Diinkubasi pada suhu 45º C selama 12 jam disertai pengadukan

CAMPURAN GLUKOSA

·Ditambah ragi tape dengan variasi penambahan (2,5,10,15, 20% (b/v))·Diinkubasi pada suhu 37 º C dengan variasi waktu (1/2, 1, 2, 3, 4, 5 hari)· Didestilasi dengan suhu 75-78 º C

DESTILAT

·Diukur volume dan kadar destilat·Diuji kualitatif (CAN, FeCl3, Lucas serta nyala) dan GC-MS

RENDEMEN DAN IDENTIFIKASI BIOETANOL

KADAR GLUKOSA

Diuji kadar glukosa dengan samogy-nelson

Ekstrak kasar selulase

·Diinokulasi ke media berg·Diinkubasi selama 5 hari suhu 37 º C·Diendapkan dengan sentrifugasi

Starter Bacillus circulans

TAHAPAN PENELITIAN SECARA KESELURUHAN

Perbandingan Data Aktivitas Sistem Selulase Hasil Isolasi Penelitian dengan Susanti (2011)

pH ParameterAktivitas Enzim (U/mL)

Peneliti Susanti

9 Avicelase 55,55 59,03

CMC-ase 104,16 111,81