OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara...

124
OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP PRODUKSI ETANOL HASIL FERMENTASI OLEH Saccharomyces cerevisiae PADA SUHU 31ºC : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL SKRIPSI Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm) Program Studi Ilmu Farmasi oleh : Angelia Puspita Nugraheni NIM : 058114147 FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA YOGYAKARTA 2009

Transcript of OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara...

Page 1: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

 

OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP PRODUKSI ETANOL HASIL FERMENTASI

OLEH Saccharomyces cerevisiae PADA SUHU 31ºC : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm)

Program Studi Ilmu Farmasi

oleh :

Angelia Puspita Nugraheni

NIM : 058114147

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2009

Page 2: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

ii 

 

OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP PRODUKSI ETANOL HASIL FERMENTASI

OLEH Saccharomyces cerevisiae PADA SUHU 31ºC : APLIKASI DESAIN FAKTORIAL

SKRIPSI

Diajukan untuk Memenuhi Salah Satu Syarat Memperoleh Gelar Sarjana Farmasi (S. Farm)

Program Studi Ilmu Farmasi

oleh :

Angelia Puspita Nugraheni

NIM : 058114147

FAKULTAS FARMASI UNIVERSITAS SANATA DHARMA

YOGYAKARTA 2009

Page 3: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

iii 

 

Page 4: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

iv 

 

Page 5: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

HALAMAN PERSEMBAHAN

KUPERSEMBAHKAN KEPADA :

Tuhan Yesus Kristus Papa

Mama di Surga Adikku Vina dan Ratna

Sahabat-sahabatku Almamaterku

Teman-temanku angkatan 2005

Page 6: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

vi 

 

Page 7: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

vii 

 

KATA PENGANTAR

Puji Syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas segala

limpahan berkat dan karunia-Nya sehingga penelitian yang berjudul ” Optimasi

pH dan Konsentrasi Molase terhadap Produksi Etanol Hasil Fermentasi oleh

Saccharomyces cerevisiae pada Suhu 31ºC : Aplikasi Desain Faktorial” dapat

terlaksana dengan baik.

Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada pihak-pihak yang telah

berkenan membantu pelaksanaan penelitian ini, yaitu :

1. Ibu Rita Suhadi, M. Si., Apt. selaku dekan Fakultas Farmasi Universitas

Sanata Dharma.

2. Ibu Christine Patramurti, M.Si., Apt. selaku dosen pembimbing yang telah

memberikan bimbingan dan pengarahan, kesempatan berdiskusi,

informasi, saran dan koreksi selama pelaksanaan penelitian ini.

3. Ibu Maria Dwi Budi Jumpowati, S.Si. selaku ketua tim penelitian

“Optimalisasi Produksi Etanol Oleh Saccharomyces cerevisiae dari

Perusahaan Spiritus Madukismo Yogyakarta” dan dosen penguji yang

telah memberikan pengarahan, kesempatan berdiskusi, informasi, saran

dan koreksi selama pelaksanaan penelitian ini.

4. Bapak Ignatius Yulius Kristio Budiasmoro, M.Si. selaku dosen penguji

yang telah memberikan pengarahan, kesempatan berdiskusi, informasi,

saran dan koreksi selama pelaksanaan penelitian ini.

Page 8: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

viii 

 

5. Mama di Surga, seandainya aku bisa bilang ma’ aku kangen banget, aku

kangen pelukan, ciuman selamat pagi sebelum berangkat, juga shering-

shering dari mama. Aku percaya mama bahagia di sana, lihat aku dari sana

ya ma........ selama proses penelitian aku selalu ingat kata-kata mama......

6. Papa, terima kasih sudah memberi semangat selama ini, mau

mendengarkan aku, seseorang di dunia ini yang masih mendukung aku

meskipun aku salah, memperbaiki sikapku, makasih doanya selama ini,

aku sayang papa.

7. Adikku Vina dan Ratna yang telah memberikan dukungan kepada penulis

selama pelaksanaan penelitian ini.

8. Sahabat-sahabat terbaikku : Angger yang banyak memberi dukungan

selama ini.

9. Teman-teman persekutuan : Denok, Flora , Kila, Yuni, Flo-cil, kak Nana.

10. Mas Bimo Lab. KA Instrument, n mas Bimo Lab. Analisa Pusat yang

selama ini sudah menemani sampai harus pulang terlambat, mas Sarwanto,

mas Wagiran, mas Sigit, mas Kunto, Pak Parlan, yang telah banyak

membantu penulis selama penelitian.

11. Teman-teman se-kost, terutama Venti dan Puput yang dah minjemin

laptope, thanks a lot... Septi, makasih atas pinjeman komputernya waktu

laptopeku rusak, I want to thank you very much sep....., Tiwi atas bantuan

translet-annya, Yuli, Susi.

12. Detha yang dah mau minjemin motor selama bulan November-Desember,

sehingga seluruh kegiatan penulis dapat berjalan lancar.

Page 9: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

ix 

 

13. Teman-teman KKN : Eska, Dea, Andre haha “PBI 05”, Nani “Sing” yang

sudah bantuin translet, Weni, Irene yang dah minjemin laptope selama

KKN, Wega yang dah mau mengantar penulis mengurus skripsi ke

Paingan, Endru dan Johan yang turut mendukung.

14. Teman-teman seperjuangan, Ermin, Yuna, Prima, Pipit, Reni, Imel yang

telah rela berbagi suka duka selama pelaksanaan penelitian ini.

15. Mahasiswa angkatan 2005, khususnya kelas FST atas kenangan, suka-

duka selama kuliah di Fakultas Farmasi Sanata Dharma.

Penulis menyadari bahwa penelitian ini tidaklah sempurna, oleh karena

itu penulis sangat mengharapkan kritik, saran, pendapat dari berbagai pihak dalam

penyempurnaan penelitian ini di masa yang akan datang.

Akhir kata, penulis berharap bahwa penelitian ini dapat memberikan

manfaat kepada semua pihak, baik mahasiswa, lingkungan akademis, masyarakat

umum, dan khususnya kepada PS Madukismo Yogyakarta dalam usaha

peningkatan produksi etanol hasil fermentasi dari molase oleh Saccharomyces

cerevisiae. Atas perhatiannya penulis ucapkan terima kasih.

Yogyakarta, 28 Januari 2009

Penulis

Page 10: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

Page 11: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xi 

 

INTISARI

PS Madukismo merupakan pabrik di Yogyakarta yang memproduksi etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30% adalah etanol teknis yang mengandung aldehid, sehingga perlu dilakukan optimasi proses produksi. Proses fermentasi merupakan tahapan dalam produksi etanol dipengaruhi oleh konsentrasi molase, pH, dan suhu. Penelitian ini bertujuan mendapatkan kondisi optimum fermentasi molase oleh S cerevisiae yang meliputi parameter pH dan konsentrasi molase pada suhu 31ºC.

Penelitian ini termasuk dalam jenis penelitian eksperimental yang bersifat eksploratif. S. cerevisiae diinkubasi selama 49,5 jam secara aerob. Optimasi proses fermentasi secara anaerob, dilakukan dengan menambahkan molase hingga konsentrasi 8, 16, dan 24° brix, serta asam sulfat hingga pH 4; 4,5; dan 5. Etanol yang dihasilkan didestilasi pada suhu ±80ºC, kemudian ditetapkan kadarnya dengan kromatografi gas. Data yang diperoleh, dianalisis menggunakan metode desain faktorial untuk mendapatkan faktor dominan dan persamaan regresi, yang digunakan untuk menentukan area optimum berdasarkan grafik contour plot. Tingkat signifikansi pengaruh konsentrasi molase, pH, interaksi keduanya terhadap kadar etanol, dianalisis dengan menggunakan analisis statistik Two-Way Anova dengan taraf kepercayaan 95%.

Hasil penelitian menunjukkan, konsentrasi molase merupakan merupakan faktor dominan dan memiliki pengaruh yang signifikan dalam menentukan respon kadar etanol. Area optimum fermentasi molase oleh S. cerevisiae pada suhu 31ºC diperoleh berdasarkan grafik contour plot yaitu pada konsentrasi molase 20,7 sampai 24°brix dan pH 4 sampai 5, dengan respon kadar etanol ≥ 25%. Kata kunci : etanol, fermentasi, Saccharomyces cerevisiae, optimasi pH dan

konsentrasi molase suhu 31ºC, desain faktorial

Page 12: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xii 

 

ABSTRACT

PS Madukismo is a factory in Yogyakarta which produces ethanol, with molasses as raw material with fermentation by Saccharomyces cerevisiae. 30% ethanol produced by PS Madukismo is technical ethanol which contains aldehide, so it needs optimization ethanol production process. Fermentation process is a phase of ethanol production that is influenced by molasse’s concentration, pH, and temperature. This research is aimed to get optimum condition of molasse’s fermentation by S. cerevisiae including parameter pH and molasse’s concentration in temperature 31°C.

This research was an explorative experimental research. S. cerevisiae was incubated for about 49,5 hours. The process was aerob. Optimization of anaerob fermentation process was done by adding molasse until concentration 8, 16, and 24°brix, and sulfuric acid until pH 4;4,5; and 5. Ethanol which had been produced, was destilated in temperature ±80°C, then the quantity was determined by Gas Chomatography. The data was analyzed using factorial design method to get dominant factor and equal of regresi, which was used for determining optimum area based on contour plot basic. The degree of significance between molasse’s concentration, pH, and the interaction between them with the ethanol degree, analyzed by using statistic analyze Two-Way Anova with 95 % accuracy.

The research showed that molasse’s concentration was a dominant factor and had significant influence in determining ethanol quantity respon. Optimum area of molasse’s fermentation by S. cerevisiae at temperature 31°C was based on contour plot grafic, at molasse’s concentration 20,7 until 24°brix and pH 4 until 5, with ethanol respon quantity ≥ 25%. Keyword : ethanol, fermentation, Saccharomyces cerevisiae, optimization pH and molasse’s concentration at 31°C, factorial design

Page 13: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xiii 

 

DAFTAR ISI

Halaman Judul ………………………………………………………................ ii

Halaman Persetujuan Pembimbing ……………………………………………. iii

Halaman Pengesahan…………………………………………………………... iv

Halaman Persembahan………………………………………………………… v

Prakata…………………………………………………………………………. vii

Pernyataan Keaslian Karya…………………………………………………….. x

Intisari………………………………………………………………………….. xi

Abstract………………………………………………………………………… xii

Daftar Isi……………………………………………………………………….. xiii

Daftar Tabel……………………………………………………………………. xvi

Daftar Gambar…………………………………………………………………. xviii

Daftar Lampiran……………………………………………………………….. xxv

BAB I. PENGANTAR

A. Latar Belakang………………………………………………...……. 1

1. Rumusan Permasalahan…………………………………...……... 3

2. Keaslian Penelitian……………………………………..………... 4

3. Manfaat Penelitian……………………………………………….. 4

B. Tujuan Penelitian………………………………………………...…. 5

BAB II. PENELAAHAN PUSTAKA

A. Fermentasi etanol………………………………………………........ 6

B. Molase………………………………………………………………. 11

C. Saccharomyces cerevisiae…………………………………………... 13

Page 14: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xiv 

 

D. Etanol ……………………………………………..…………..……. 17

E. Destilasi …………………...…………………….…………..……… 18

F. Kromatografi Gas………………………………….…………..……. 19

G. Validasi Metode Analisis……………………………………..…….. 22

H. Desain Faktorial ………………………………….………….……... 24

I. Landasan Teori ………………………………………………..……. 27

J. Hipotesis ………………………………………………………….… 28

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

A. Jenis dan Rancangan Penelitian…………………………………..… 29

B. Variabel Penelitian dan Definisi Operasional………………………. 29

1. Variabel Penelitian………………………………………………. 29

2. Definisi Operasional……………………………………………... 30

C. Bahan Penelitian……………………………………………………. 31

D. Alat Penelitian………………………………………………………. 32

E. Tata Cara Penelitian………………………………………………… 32

1. Pengumpulan Molase……………………………………………. 32

2. Penyiapan kultur murni S.cerevisiae ……………………………. 32

3. Produksi etanol hasil fermentasi ……………………………….... 32

a. Persiapan bahan baku ……………………………………. 32

b. Tahap pembibitan ..………………………………………. 33

c. Tahap fermentasi ..……………………………………….. 33

4. Penetapan kadar etanol hasil fermentasi ………….……...……... 35

a. Preparasi sampel …………………………………………. 35

Page 15: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xv 

 

b. Optimasi metode kromatografi gas …………………….… 35

5. Validasi metode analisis ………………………………………… 36

a. Pembuatan seri larutan baku etanol ……………………… 36

b. Pembuatan larutan untuk recovery dan kesalahan acak ….. 37

c. Pembuatan kurva baku etanol ……………………………. 37

d. Validasi metode …………………………………………... 37

6. Penetapan kadar etanol hasil fermentasi ………………………… 38

F. Optimasi dan Analisis Data…………………………………………. 38

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN……………………………………….. 40

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN 59

A. Kesimpulan………………………………………………….……… 59

B. Saran………………………………………………………………... 59

DAFTAR PUSTAKA…………………………………………………..……….. 60

LAMPIRAN……………………………………….…………………..………… 62

BIOGRAFI PENULIS……………………………..……………………………. 97

Page 16: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xvi 

 

DAFTAR TABEL

Tabel I. Komposisi molase……………………………………………… 12

Tabel II. Contoh-contoh fase diam. …………..…………………………. 21

Tabel III. Parameter validitas metode yang dipersyaratkan untuk setiap

kategori ………………………..……………………….............

24

Tabel IV. Rancangan percobaan desain faktorial dengan dua faktor tiga

level……………………………………………………….........

26

Tabel V. Jumlah molase dan urea pada proses fermentasi………...…….. 33

Tabel VI. Variasi pH dan konsentrasi molase ….……………………..….. 35

Tabel VII. Seri larutan baku etanol dan standar n-butanol ….………...…... 37

Tabel VIII. Kurva baku etanol dengan standar internal n-butanol ………… 51

Tabel IX. Hasil perhitungan recovery dan kesalahan acak ………………. 52

Tabel X. Kadar etanol hasil destilasi sederhana selama 4 jam ……..….... 54

Tabel XI. Efek pH, konsentrasi molase, dan interaksi keduanya dalam

menentukan respon kadar etanol …..………………………..…

54

Tabel XII. Uji homogenitas ………………...…………………………...… 56

Tabel XIII. Uji Two-way Anova ………………………………………....… 56

Tabel XIV. Kadar etanol hasil fermentasi 36 jam………………………..… 73

Tabel XV. Kadar etanol hasil fermentasi 48 jam………………………..… 74

Tabel XVI. Kadar etanol hasil fermentasi 60 jam………………………..… 74

Tabel XVII. Kadar etanol hasil fermentasi 72 jam……………………..…… 75

Tabel XVIII. Kadar etanol konsentrasi molase 8°brix, dan pH 4 ………...… 76

Page 17: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xvii 

 

Tabel XIX. Kadar etanol konsentrasi molase 8°brix, dan pH 4,5.....……... 76

Tabel XX. Kadar etanol konsentrasi molase 8°brix, dan pH 5…….….…. 77

Tabel XXI. Kadar etanol konsentrasi molase 16°brix, dan pH 4 …..…….. 77

Tabel XXII. Kadar etanol konsentrasi molase 16°brix, dan pH 4,5.…...…... 78

Tabel XXIII. Kadar etanol konsentrasi molase 16°brix, dan pH 5...……...... 78

Tabel XXIV. Kadar etanol konsentrasi molase 24°brix, dan pH 4 ……….... 79

Tabel XXV. Kadar etanol konsentrasi molase 24°brix, dan pH 4,5………... 79

Tabel XXVI. Kadar etanol konsentrasi molase 24°brix, dan pH 5.….…….... 80

Page 18: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xviii 

 

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema jalur Emben Mayerhof Parnas (EMP) ……………... 10

Gambar 2. Molase………………………………………………………….. 11

Gambar 3. Sel Saccharomyces cerevisiae….………………………… 13

Gambar 4. Organela sel S. cerevisiae………………………………… 17

Gambar 5. Struktur etanol ……………… …………………………….. 18

Gambar 6. Skema kromatografi gas …………………………………… 19

Gambar7. Hasil pengecetan sederhana isolat S. cerevisiae dari PS

Madukismo dan S.cerevisiae ATCC 3015 …….……………

40

Gambar 8. Rangkaian alat fermentasi sederhana ………….…………... 45

Gambar 9. Kurva waktu fermentasi vs kadar etanol yang dihasilkan ...... 46

Gambar 10. Interaksi etanol dengan fase diam ……………….………… 48

Gambar 11. A. Hasil optimasi pemisahan etanol dan n-butanol ………... 50

B. Kromatogram hexane dan n-butanol ……………………. 50

Gambar 12. Profil pengaruh pH dan konsentrasi molase terhadap respon

kadar etanol …………………………………………………

55

Gambar 13. Contour plot respon kadar etanol ………………………...... 58

Gambar 14. Kromatogram 0,2% Replikasi I…………………………….. 81

Gambar 15. Kromatogram 1,4% Replikasi I…………………………….. 81

Gambar 16. Kromatogram 2,6% Replikasi I…………………………….. 81

Gambar 17. Kromatogram 3,8% Replikasi I…………………………….. 81

Gambar 18. Kromatogram 5,0% Replikasi I…………………………….. 81

Page 19: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xix 

 

Gambar 19. Kromatogram 0,2% Replikasi II……………………………. 81

Gambar 20. Kromatogram 1,4% Replikasi II……………………………. 81

Gambar 21. Kromatogram 2,6% Replikasi II……………………………. 81

Gambar 22. Kromatogram 3,8% Replikasi II……………………………. 81

Gambar 23. Kromatogram 5,0% Replikasi II……………………………. 81

Gambar 24. Kromatogram 0,2% Replikasi III…………………………... 82

Gambar 25. Kromatogram 1,4% Replikasi III…………………………... 82

Gambar 26. Kromatogram 2,6% Replikasi III…………………………... 82

Gambar 27. Kromatogram 3,8% Replikasi III…………………………... 82

Gambar 28. Kromatogram 5,0% Replikasi III…………………………... 82

Gambar 29. Kromatogram kadar terukur 1,0%. Replikasi I……………... 83

Gambar 30. Kromatogram kadar terukur 1,0%. Replikasi II……………. 83

Gambar 31. Kromatogram kadar terukur 0,2%. Replikasi III…………… 83

Gambar 32. Kromatogram kadar terukur 2,6%. Replikasi I……………... 83

Gambar 33. Kromatogram kadar terukur 2,6%. Replikasi II……………. 83

Gambar 34. Kromatogram kadar terukur 2,6%. Replikasi III…………… 83

Gambar 35. Kromatogram kadar terukur 3,4%. Replikasi I……………... 84

Gambar 36. Kromatogram kadar terukur 3,5%. Replikasi II……………. 84

Gambar 37. Kromatogram kadar terukur 3,5%. Replikasi III…………… 84

Gambar 38. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi I 85

Gambar 39. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi

II……………………………………………………………..

85

Page 20: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xx 

 

Gambar 40. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi

III…………………………………………………………….

85

Gambar 41. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi

IV……………………………………………………………

85

Gambar 42. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi

V……………………………………………………………..

85

Gambar 43. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam. Replikasi

VI……………………………………………………………

85

Gambar 44. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi I 85

Gambar 45. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi

II……………………………………………………………..

85

Gambar 46. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi

III……………………………………………………………

85

Gambar 47. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi

IV……………………………………………………………

85

Gambar 48. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi

V…………………………………………………………….

85

Gambar 49. Kromatogram setelah fermentasi selama 48 jam. Replikasi

VI……………………………………………………………

85

Gambar 50. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi I 86

Gambar 51. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi

II …………………………………………………………….

86

Page 21: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xxi 

 

Gambar 52. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi

III…………………………………………………………….

86

Gambar 53. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi

IV……………………………………………………………

86

Gambar 54. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi

V……………………………………………………………..

86

Gambar 55. Kromatogram setelah fermentasi selama 60 jam. Replikasi

VI……………………………………………………………

86

Gambar 56. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi I 86

Gambar 57. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi

II……………………………………………………………..

86

Gambar 58. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi

III…………………………………………………………….

87

Gambar 59. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi

IV……………………………………………………………

87 

Gambar 60. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi

V……………………………………………………………..

87 

Gambar 61. Kromatogram setelah fermentasi selama 72 jam. Replikasi

VI……………………………………………………………

87 

Gambar 62. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4. Kontrol media…….. 88

Gambar 63. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4. Replikasi I………… 88 

Gambar 64. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4. Replikasi II……….. 88 

Gambar 65. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4. Replikasi III………. 88 

Page 22: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xxii 

 

Gambar 66. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4. Replikasi IV………. 88 

Gambar 67. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4. Replikasi V……….. 88 

Gambar 68. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4. Replikasi VI………. 88 

Gambar 69. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4,5. Kontrol media…... 89 

Gambar 70. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4,5. Replikasi I………. 89 

Gambar 71. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4,5. Replikasi II……... 89 

Gambar 72. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4,5. Replikasi III…….. 89 

Gambar 73. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4,5. Replikasi IV…….. 89 

Gambar 74. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4,5. Replikasi V……... 89 

Gambar 75. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4,5. Replikasi VI…….. 89 

Gambar 76. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 4,5. Kontrol media…... 90 

Gambar 77. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 5. Replikasi I………… 90 

Gambar 78. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 5. Replikasi II……….. 90 

Gambar 79. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 5. Replikasi III………. 90 

Gambar 80. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 5. Replikasi IV………. 90 

Gambar 81. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 5. Replikasi V……….. 90 

Gambar 82. Kromatogram fermentasi 8°brix, pH 5. Replikasi VI………. 90 

Gambar 83. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4. Kontrol media…… 91

Gambar 84. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4. Replikasi I……….. 91 

Gambar 85. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4. Replikasi II……… 91 

Gambar 86. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4. Replikasi III……... 91 

Gambar 87. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4. Replikasi IV……... 91 

Gambar 88. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4. Replikasi V……… 91 

Gambar 89. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4. Replikasi VI……... 91 

Page 23: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xxiii 

 

Gambar 90. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4,5. Kontrol media... 92 

Gambar 91. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4,5. Replikasi I......... 92 

Gambar 92. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4,5. Replikasi II..…. 92 

Gambar 93. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4,5. Replikasi III..… 92 

Gambar 94. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4,5. Replikasi IV..… 92 

Gambar 95. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4,5. Replikasi V…... 92 

Gambar 96. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4,5. Replikasi VI..… 92 

Gambar 97. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 4,5. Kontrol media... 93 

Gambar 98. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 5. Replikasi I..…….. 93 

Gambar 99. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 5. Replikasi II…..… 93 

Gambar 100. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 5. Replikasi III……. 93 

Gambar 101. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 5. Replikasi IV……. 93 

Gambar 102. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 5. Replikasi V…….. 93 

Gambar 103. Kromatogram fermentasi 16°brix, pH 5. Replikasi VI……. 93 

Gambar 104. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4. Kontrol media….. 94

Gambar 105. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4. Replikasi I……… 94 

Gambar 106. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4. Replikasi II…….. 94 

Gambar 107. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4. Replikasi III……. 94 

Gambar 108. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4. Replikasi IV……. 94 

Gambar 109. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4. Replikasi V…….. 94 

Gambar 110. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4. Replikasi VI……. 94 

Gambar 111. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4,5. Kontrol media... 95

Gambar 112. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4,5. Replikasi I……. 95 

Gambar 113. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4,5. Replikasi II…... 95 

Page 24: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xxiv 

 

Gambar 114. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4,5. Replikasi III….. 95 

Gambar 115. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4,5. Replikasi IV….. 95 

Gambar 116. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4,5. Replikasi V…... 95 

Gambar 117. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 4,5. Replikasi VI….. 95 

Gambar 118. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 5. Kontrol media….. 96

Gambar 119. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 5. Replikasi I……… 96 

Gambar 120. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 5. Replikasi II…….. 96 

Gambar 121. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 5. Replikasi III……. 96 

Gambar 122. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 5. Replikasi IV……. 96 

Gambar 123. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 5. Replikasi V…….. 96 

Gambar 124. Kromatogram fermentasi 24°brix, pH 5. Replikasi VI……. 96 

 

Page 25: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

xxv 

 

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Perhitungan konsentrasi molase, urea dan NPK…………. 62

Lampiran 2. Tabel notasi desain faktorial dan percobaan desain

faktorial……..……………………………………………..

65

Lampiran 3. Data kadar etanol ……………..………………………….. 66

Lampiran 4. Persamaan desain faktorial kadar etanol …………...…….. 67

Lampiran 5. Perhitungan Two-Way Anova…... ...…………………...…. 68

Lampiran 6. Perhitungan persaman kurva baku ……………...…...…… 70

Lampiran 7. Perhitungan akurasi dan presisi ……...…...……………… 71

Lampiran 8. Optimasi waktu fermentasi ……...…………...…………... 73

Lampiran 9. Hasil pengukuran kadar etanol …...………………………. 76

Lampiran 10. Kromatogram kurva baku ………………………………... 81

Lampiran 11. Kromatogram penentuan akurasi dan presisi …………….. 83

Lampiran 12. Kromatogram optimasi waktu fermentasi ………………... 85

Lampiran 13. Kromatogram sampel …………………………………….. 88

Page 26: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

BAB I

PENDAHULUAN

A. Latar Belakang

Pada saat ini etanol tidak hanya digunakan dalam industri minuman

tetapi juga dalam bidang kefarmasian, antara lain sebagai pelarut, antiseptik, dan

bahan baku untuk pembuatan bahan kimia, seperti eter, chloroform, ester, dan

acetaldehyde (Muspahaji, 2007). Etanol absolut, yang hampir 100% murni

digunakan sebagai bahan bakar pengganti minyak seiring dengan meningkatnya

harga bahan bakar minyak (Muspahaji, 2007; Suarni, 2003).

PS Madukismo merupakan satu-satunya Pabrik Spiritus di Propinsi

Daerah Istimewa Yogyakarta yang memproduksi etanol berbahan dasar molase,

hasil samping PG Madukismo. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo terdiri

dari 70% etanol murni dengan kadar 95%, merupakan etanol bebas aldehid yang

dapat digunakan pada industri farmasi dan kosmetik, sedangkan 30% etanol teknis

yang masih mengandung aldehid dengan kadar < 95% (Anonim, 1984).

Kualitas etanol hasil fermentasi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara

lain agen pemfermentasi, substrat, dan lingkungan tempat terjadinya fermentasi.

Saccharomyces cerevisiae sebagai agen pemfermentasi dapat menghasilkan etanol

dengan yield tinggi. S. cerevisiae tahan terhadap kadar etanol yang tinggi yaitu

antara 9-13%v/v dan tahan terhadap kadar glukosa yang tinggi 14-25°brix. pH

optimum pertumbuhan S. cerevisiae rendah yaitu 4,5-5, sedangkan suhu optimum

pertumbuhan relatif tinggi yaitu 25-30°C (Fardiaz, 1992; Prescott, 1990).

Page 27: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

 

Substrat harus menyediakan nutrient yang cukup untuk pertumbuhan

agen pemfermentasi serta bahan dasar fermentasi, seperti unsur karbon (C),

nitrogen (N), fosfor (F), mineral dan vitamin. Molase, sebagai substrat fermentasi,

mengandung sukrosa dalam jumlah besar, glukosa dan fruktosa, serta mineral

lainnya. Molase bersifat asam dan kadar abunya cukup tinggi serta mempunyai

pH antara 5,5-6,5 yang disebabkan oleh adanya 19,6% asam-asam organik bebas

(Hamidah, 2003).

Lingkungan tempat terjadinya fermentasi harus disesuaikan dengan

kondisi yang dibutuhkan oleh S.cerevisiae sebagai agen pemfermentasi. Faktor

lingkungan yang perlu dioptimalisasi adalah pH, suhu, dan waktu inkubasi

(Anonim, 1984). Fermentasi etanol oleh S.cerevisiae berlangsung dalam keadaan

pH rendah antara 4,0-5,0 (suasana asam), maka selama proses, biasanya ada

penambahan asam, yaitu dengan asam sulfat. Sementara temperatur yang

diperlukan berkisar antara 27-32°C (Hidayat dan Nawapanca, 2007).

Dalam rangka meningkatkan produksi etanol murni dengan kadar lebih

dari 95% yang bebas aldehid, maka sebagai langkah awal, perlu dilakukan

optimasi yang meliputi konsentrasi molase, suhu dan pH lingkungan tempat

terjadinya fermentasi. Hingga sekarang PS Madukismo belum pernah melakukan

optimasi proses produksi etanol yang meliputi ketiga faktor tersebut. Menurut

Sulistio, J. (2008), kadar etanol yang umumnya dihasilkan setelah destilasi

sebanyak satu kali adalah 20%v/v. Pada penelitian ini dilakukan optimasi pH dan

konsentrasi molase terhadap produksi etanol hasil fermentasi oleh S. cerevisiae

Page 28: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

 

pada suhu 31ºC, yang berada dalam range suhu optimum fermentasi oleh S.

cerevisiae.

Etanol hasil fermentasi ditetapkan kadarnya dengan metode kromatografi

gas, karena metode kromatografi gas memiliki keuntungan yaitu mampu

menganalisis etanol dalam sampel yang relatif kompleks, waktu analisis relatif

singkat, jumlah sampel yang dibutuhkan untuk analisis relatif kecil, serta

kepekaannya tinggi (Munson, 1981).

Desain faktorial digunakan sebagai metode untuk menentukan faktor

dominan kondisi fermentasi molase oleh S. cerevisiae pada suhu 31ºC. Dengan

menggunakan metode desain faktorial, beberapa faktor yang meliputi pH dan

konsentrasi molase dapat dievaluasi dan dapat diketahui ada tidaknya interaksi

antara kedua faktor (Bolton, 1997). Persamaan regresi yang diturunkan dari

analisis desain faktorial, digunakan untuk menentukan contour plot sebagai

prediksi kondisi optimum fermentasi molase oleh S. cerevisiae pada suhu 31ºC.

Untuk mendukung hasil analisis desain faktorial, dipergunakan analisis statistik

Two-Way Anova dengan tingkat kepercayaan 95%.

1. Permasalahan

Berdasarkan latar belakang di atas, maka dapat disusun permasalahan:

a. Dengan menggunakan metode desain faktorial, faktor manakah yang paling

dominan dalam menentukan kadar etanol yang dihasilkan selama proses

fermentasi molase oleh Saccharomyces cerevisiae pada suhu 31ºC?

Page 29: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

 

b. Dapatkah diperoleh area optimum yang digunakan untuk memprediksi pH dan

konsentrasi molase dalam menghasilkan kadar etanol ≥ 25% v/v?

2. Keaslian Penelitian

Sepengetahuan penulis, penelitian yang sudah pernah dilakukan

diantaranya : Pengaruh Waktu Terhadap Pembentukan Alkohol Secara Enzimatis

dalam Buah Musa paradisiaca Linn. (Yusuf , Sardjiman, dan Poernomo, 2006)

dan Optimasi Konsentrasi Limbah Ekstrak Tape untuk Pertumbuhan

Saccharomyces cerevisiae dan Trichoderma sp. dalam Menghasilkan Alkohol

(Jamil, 2006). Namun Optimasi pH dan Konsentrasi molase Terhadap Produksi

Etanol Hasil Fermentasi oleh S. cerevisiae pada suhu 31ºC belum pernah

dilakukan.

3. Manfaat Penelitian

a. Manfaat teoritis. Penelitian ini diharapkan dapat menambah kasanah

ilmu pengetahuan mengenai optimasi pH dan konsentrasi molase terhadap

produksi etanol hasil fermentasi oleh S. cerevisiae pada suhu 31ºC : aplikasi

desain faktorial.

b. Manfaat metodologis. Penelitian ini diharapkan dapat dijadikan

evaluasi dalam peningkatan produksi etanol hasil fermentasi oleh oleh S.

cerevisiae pada suhu 31ºC.

Page 30: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

 

c. Manfaat praktis. Penelitian ini diharapkan dapat memberikan

informasi dalam meningkatkan produksi etanol hasil fermentasi molase oleh S.

cerevisiae pada PS Madukismo Yogyakarta.

B. Tujuan

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui :

1. Faktor mana yang paling dominan dalam menentukan kadar etanol yang

dihasilkan selama proses fermentasi molase oleh Saccharomyces cerevisiae

pada suhu 31ºC dengan menggunakan metode desain faktorial.

2. Mendapatkan area optimum yang digunakan untuk memprediksi pH dan

konsentrasi molase dalam menghasilkan kadar etanol ≥ 25% v/v.

Page 31: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

BAB II

PENELAAHAN PUSTAKA

A. Fermentasi Etanol

Fermentasi berasal dari bahasa latin ferverve, yang artinya mendidih.

Fermentasi adalah proses metabolisme oleh mikrobia di mana akan terjadi

perubahan-perubahan kimia dalam substrat organik. Perubahan-perubahan kimia

tadi tergantung pada macam substrat, macam mikrobia, pH, temperatur, adanya

aerasi atau tidak, dan penambahan bahan-bahan tertentu untuk meningkatkan

fermentasi. Industri fermentasi sangat tergantung pada mikrobia dan variasi faktor

pertumbuhan yang mempengaruhinya (Jimmy, 2008; Tarigan,1988).

Kualitas etanol hasil fermentasi dipengaruhi oleh beberapa faktor antara

lain:

1. Agen pemfermentasi

Yeast sebagai agen pemfermentasi yang dapat menghasilkan etanol harus

murni (dari satu strain tertentu) yang telah diketahui sifat-sifatnya. Yeast yang

digunakan dalam proses fermentasi harus memenuhi syarat-syarat, yaitu cepat

berkembang biak, tahan pada suhu tinggi, mempunyai sifat yang stabil, dan tahan

terhadap kadar etanol yang tinggi. Jenis yeast yang biasa digunakan adalah

Saccharomyces cerevisiae (Fardiaz, 1992).

2. Substrat

Beberapa bahan mentah umum yang digunakan sebagai substrat adalah

jagung, molase, bit gula, kentang, beras, dan buah segar. Substrat harus

Page 32: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

 

menyediakan nutrien yang cukup untuk pertumbuhan agen pemfermentasi,

misalnya, unsur karbon (C), nitrogen (N), fosfor (P), mineral-mineral dan vitamin-

vitamin.

3. Lingkungan tempat terjadinya fermentasi.

Lingkungan harus disesuaikan dengan kondisi yang dibutuhkan oleh S.

cerevisiae sebagai agen pemfermentasi. Faktor lingkungan yang perlu

dioptimalisasi adalah pH, suhu, dan waktu inkubasi. Untuk fermentasi etanol, S.

cerevisiae membutuhkan keadaan pH rendah antara 4,0-5,0 (suasana asam), maka

biasanya ada penambahan asam selama proses, yaitu dengan asam sulfat.

Sementara temperatur yang diperlukan berkisar antara 27-32°C (Anonim, 1984;

Hidayat dan Nawapanca, 2007).

Keterangan yang bersifat ilmiah pertama kali diberikan oleh Louis

Pasteur, dimana fermentasi etanol adalah proses peruraian gula menjadi etanol

dan karbondioksida yang disebabkan oleh aktivitas sel-sel yeast yang memperoleh

energi dari hasil pemecahan molekul-molekul gula dalam keadaan tanpa udara.

Dengan adanya udara pertumbuhan ragi akan lebih cepat, tetapi konsumsi gula

menurun. Pasteur menunjukkan bahwa dengan adanya udara, satu gram yeast

hanya dapat memproses 4-10 gram gula, sedangkan bila tidak ada udara yeast

dapat memproses 60-80 gram gula (Prescott dan Dunn, 1999).

Keterangan Pasteur ini disempurnakan oleh Buchner, yang menunjukkan

bahwa fermentasi dapat dijalankan dalam larutan gula dengan menggunakan

ekstrak dari sel-sel yeast yang telah mati. Kemudian diketahui bahwa cairan ini

Page 33: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

 

mengandung suatu zat aktif yang mampu memecah molekul gula, dan diberi nama

ferment, enzym atau zymase. Jadi menurut Buchner, yang menyebabkan proses

fermentasi bukanlah sel-sel hidup, melainkan oleh enzym yang dihasilkannya

(Prescott dan Dunn, 1999).

Pembuatan etanol hasil fermentasi dari sukrosa adalah sebagai berikut :

1. Molase yang merupakan gula sukrosa dihidrolisis menjadi glukosa dengan

bantuan enzim invertase:

invertase C12H22O11 + H2O C6H12O6 sukrosa glukosa

2. Glukosa yang terbentuk dikonversikan dengan bantuan enzim zymase yang

dihasilkan oleh yeast menjadi etanol dan CO2.

zymase C6H12O6 2 C2H5OH + 2CO2 (Hamidah, 2003). glukosa etanol

Etanol pada proses fermentasi molase oleh S. cerevisiae terbentuk

melalui jalur Embden Mayerhof Parnas (EMP), dengan proses sebagai berikut :

1. Glukosa difosforilasi oleh enzim heksokinase, yang mentransfer gugus fosfat

dari ATP ke gula. Fosforilasi glukosa juga membuat molekulnya secara

kimiawi lebih reaktif.

2. Glukosa 6-fosfat disusun ulang untuk mengubahnya menjadi isomernya,

fruktosa 6-fosfat.

3. Enzim mentransfer gugus fosfat dari ATP ke gula. Sampai sejauh ini 2

molekul ATP digunakan selama proses.

Page 34: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

 

 

4. Enzim adolase menguraikan molekul gula menjadi dua gula berkarbon tiga

yang berbeda, yaitu gliseraldehida fosfat dan dehidroksi aseton fosfat. Kedua

gula ini merupakan isomer satu sama lain.

5. Isomerase mengkatalisis perubahan bolak-balik (reversibel) antara kedua gula

berkarbon tiga hingga mencapai kesetimbangan. Selanjutnya triosafosfat

dehidrogenase hanya menggunakan gliseraldehida fosfat sebagai substrat,

sehingga mendorong reaksi kesetimbangan ke arah gliseraldehida fosfat.

6. Gula dioksidasi oleh transfer elektron dari H+ ke NAD+, yang membentuk

NADH. Reaksinya tergolong eksergonik, dan trisalofosafat dehidrogenase

menggunakan energi yang dilepas untuk mengikat gugus fosfat ke substrat

teroksidasi, menghasilkan produk energi potensial yang sangat tinggi. Sumber

fosfat adalah fosfat anorganik.

7. Akhirnya glikolisis menghasilkan sejumlah ATP. Gugus fosfat yang

ditambahkan dalam langkah sebelumnya, di transfer ke ADP dalam suatu

reaksi eksergonik. Untuk setiap molekul glukosa, langkah ini menghasilkan 2

molekul ATP. Tentu saja 2 ATP telah diinfestasikan sebelumnya untuk

membuat gula ini siap diuraikan. Neraca ATP sekarang menjadi nol. Pada

akhir langkah ini, glukosa telah diubah menjadi 2 molekul 3-fosfogliserat.

Senyawa ini bukanlah gula. Gugus karbonil yang menandakan gula telah

dioksidasi menjadi gugus karboksil, merupakan ciri asam organik. Gula telah

dioksidasi dalam langkah 6, dan sekarang energi yang disediakan oleh

oksidasi telah digunakan untuk membuat ATP.

Page 35: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

10 

 

 

8. Selanjutnya, fosfogliseromutase merelokasi gugus fosfat yang tersisa. Hal ini

mengubah 3-fosfogliserat menjadi 2-fosfoglisrat.

9. Enolase membentuk ikatan ganda dengan 2-fosfogliserat dengan cara

mengekstraksi suatu molekul air untuk membentuk fosfoenolpiruvat (PEP).

Ini menyebabkan elektron substrat disusun ulang sedemikian rupa, sehingga

ikatan fosfatnya yang tersisa menjadi sangat tidak stabil.

10. Reaksi terakhir glikolisis ini menghasilkan lagi ATP dengan menstransfer

gugus fosfat dari PEP ke ADP. Karena langkah ini terjadi dua kali untuk

setiap molekul glukosa, neraca ATP sekarang menunjukkan selisih perolehan

2 ATP. Langkah 7 dan 10 masing-masing menghasilkan 2 ATP, sehingga

keseluruhan membayar 4, tetapi hutang 1 ATP telah dilakukan pada langkah 1

dan 3. Glikolisis telah membayar kembali investasi dengan bunga 100%.

Energi tambahan disimpan oleh langkah 6 dalam NADH, yang dapat

digunakan untuk membuat ATP melalui fosforilasi oksidatif, jika oksigen

ada. Sementara itu, glukosa telah dipecah dan dioksidasi menjadi 2 molekul

piruvat, produk akhir jalur glikolisis.

11. Piruvat didekarboksilasi menghasilkan asetaldehid dan CO2

12. Akhirnya asetaldehid menerima hidrogen dari NADH2 dan menghasilkan

etanol (Campbell, N.A., Reece, and Mitchell, 2002).

Page 36: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

11 

 

 

Gambar 1. Tempat Skema fermentasi etanol (Campbell, N.A., Reece, and

Mitchell, 2002)

Proses fermentasi etanol di PS Madukismo terdiri dari beberapa tahap,

antara lain tahap pengenceran molase, tahap pemasakan, tahap penambahan yeast

dan proses fermentasi, serta tahap penyulingan (destilasi). Pada tahap

pengenceran molase, pertama-tama molase yang merupakan hasil samping dari

PG Madukismo diencerkan dengan aquades terlebih dahulu. Selanjutnya, pada

tahap pemasakan dilakukan penambahan nutrien yaitu 4 gram urea dan 3 gram

NPK untuk tiap 9000 liter larutan molase yang telah diencerkan serta dilakukan

pengasaman dengan menambahkan H2SO4 untuk menurunkan pH molase

menjadi 4,8 karena dalam suasana asam ini bagus untuk pertumbuhan S.

cerevisiae sekaligus untuk menghambat pertumbuhan bakteri yang mengganggu

proses fermentasi. Tahap berikutnya, molase dari tahap pemasakan dimasukkan

ke dalam tangki fermentasi kemudian ditambahkan S. cerevisiae yang berperan

Page 37: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

12 

 

 

sebagai enzim invertase untuk katalis dalam hidrolisa sukrosa menjadi glukosa

dan menghasilkan enzim yang mengubah glukosa menjadi etanol dan CO2.

Fermentasi dilakukan pada suhu 30°C dalam suasana anaerob dan berlangsung

hingga memperoleh kadar etanol yang tetap pada larutan fermentasi. Larutan

hasil fermentasi dilakukan pemurnian untuk memperoleh etanol dengan kadar

yang lebih tinggi yaitu dengan cara destilasi fraksinasi. Etanol teknis dengan

kadar <95%v/v, masih mengandung aldehid digunakan untuk membuat spiritus

bakar melalui tahap methylasi dengan menambahkan bahan-bahan tertentu,

seperti methylen blue yang dicampur homogen dengan cara sirkulasi selama

kurang lebih 2 jam (Anonim, 1984).

B. Molase

Gambar 2. Molase (tetes) (Cruger and Grueger, 1984)

Molase merupakan hasil samping dari industri gula yang berupa cairan

kental seperti sirup, berwarna coklat gelap atau kemerah-merahan, yang

disebabkan adanya pigmen meladonin atau degradasi thermal dan kimiawi dari

komponen-komponen selain gula. Tetes banyak mengandung gula yang tidak

dapat mengkristal (gula invert) serta mempunyai pH antara 5,5-6,5. Kualitas tetes

yang dihasilkan industri gula dipengaruhi oleh cara pembersihan niranya

(Hamidah, 2003).

Page 38: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

13 

 

 

Molase merupakan salah satu sumber karbohidrat bagi yeast yang

mengandung gula, senyawa N, vitamin dan unsur-unsur lain.

Tabel I. Komposisi molase (Cruger and Grueger, 1984) Komposisi Satuan

Berat kering 77-84 % Sukrosa 33,4 %

Gula invert 21,2 % Bahan organik lain 19,6 %

Nitrogen 0,4 – 1,5 % P2O3 0,6 -2,0 % CaO 0,1–1,1 % MgO 0,03 – 0,1 % K2O 2,6 – 5,0 % Abu 7-11 %

Thiamin 830 µg/berat kering Riboflavin 250 µg/berat kering Niosianida 2100 µg/berat kering

Asam pantothenat 2140 µg/berat kering Asam folat 3,8 µg/berat kering

Biotin 120 µg/berat kering

Pada umumnya sebagai media untuk produksi etanol secara komersial

pada industri fermentasi etanol di Indonesia, dipakai molase yang bisa didapatkan

secara luas dan murah. Molase hasil samping dari industri gula didapatkan setelah

sakarosanya dikristalisasi dan disentrifugasi dari sari gula dan tebu. Proses

penguapan dan pengkristalan ini biasanya dilakukan tiga kali sampai molase tidak

lagi ekonomis untuk diperoleh (Hamidah,2003).

Page 39: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

14 

 

 

C. Saccharomyces cerevisiae

1 2 Gambar 3. Sel Saccharomyces cerevisiae (Anonim, 2008) Keterangan gambar: 1 = Sel Saccharomyces cerevisiae 2 = Pembentukan tunas (budding)

Kasifikasi Saccharomyces cerevisiae

Kingdom : Fungi

Phylum : Ascomycota

Subphylum : Saccharomycotina

Class : Saccharomycetes

Family : Saccharomycetaceae

Genus : Saccharomyces

Spesies : S. Cerevisiae (Anonim, 2008)

S. cerevisiae merupakan yeast yang sering digunakan dalam proses

pembentukan etanol hasil fermentasi molase, yang memiliki daya konversi etanol

paling besar dibanding spesies lainnya, selektivitas yang tinggi dalam

menghasilkan produk, dapat menguraikan berbagai jenis gula, tahan terhadap

kadar etanol yang tinggi yaitu antara 9-13% volume, tahan terhadap kadar glukosa

yang tinggi 14-25°Brix, pH optimum pertumbuhan yang rendah 4,0-5,0; suhu

Page 40: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

15 

 

 

optimum pertumbuhan yang relatif tinggi yaitu 25-30°C, dan akumulasi produk

samping yang rendah (Salmah, 2004).

S. cerevisieae merupakan mikroorganisme bersel tunggal, yang

ukurannya lebih besar dari bakteri (1-10µ), tidak dapat bergerak karena tidak

berflagel, berkembang biak dengan pembelahan sel. S. cerevisiae tumbuh secara

menggerombol dan dapat melepaskan CO2 dengan cepat, menyebabkan sel

terapung pada permukaan. Koloni S.cerevisiae berwarna putih kekuningan,

mempunyai bentuk tepi yang circular, dan permukaannya mengkilat (surface

glistening). Sel S.cerevisiae berbentuk bundar (spherical), adakalanya berbentuk

ellipsoidal (lonjong, memanjang) sampai cylindrical, dan menghasilkan

pseudomiselium. Berkembangbiak secara vegetatif dengan cara pertunasan

multilateral (budding). Dapat berbentuk tonjolan-tonjolan. Dalam medium biakan

cair biasanya terjadi pertumbuhan di dasar medium (Salmah, 2004).

S. cerevisieae dapat hidup dalam konsentrasi solute (gula) yang lebih

tinggi dari bakteri, sehingga kebutuhan air untuk pertumbuhannya lebih kecil dari

bakteri (Prescott and Dunn, 1999). Menurut Vamanu, dkk (2007), S. cerevisiae

yang diinkubasi dalam media molase, ekstrak jagung, monopotasium fosfat,

ammonium sulfat, magnesium sulfat dan fero sulfat pada pH 4,5 menghasilkan

kurva pertumbuhan sigmoid, dengan lag phase selama 6 jam, eksponensial phase

selama 30 jam, setelah diinkubasi selama 48 jam.

Bahan-bahan dalam medium harus mencukupi kebutuhan elemen yang

akan dipergunakan biomassa sel dan produksi metabolit, serta harus cukup

memberi energi untuk biosintesa dan pemeliharaan selama proses. Karena itu

Page 41: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

16 

 

 

perlu penelitian yang lebih rinci untuk membuat medium yang cocok untuk proses

fermentasi, walaupun elemen dasar tertentu yang harus ada pada setiap medium

sudah diketahui. Semua mikrobia membutuhkan air, energi, C, N, elemen mineral,

vitamin, dan oksigen. Penyediaan sumber C yang cukup, sangat perlu untuk

proses pembentukan produk pada fermentasi (Salmah, 2004).

Konsentrasi pada setiap metabolit yang dihasilkan oleh S.cerevisiae

sangat dipengaruhi faktor-faktor lingkungan seperti ketersediaan oksigen,

temperatur dan komposisi kimia dari zat untuk pertumbuhannya. Faktor-faktor

yang mempengaruhi pertumbuhan S. cerevisiae, antara lain:

1. Nutrisi

Dalam kegiatannya S. cerevisiae memerlukan penambahan nutrisi untuk

pertumbuhan dan perkembangbiakan, misalnya: unsur C pada karbohidrat; N

dengan penambahan pupuk yang mengandung nitrogen, ZA, urea, amonia, pepton

dan sebagainya; P dengan penambahan pupuk fosfat dari NPK, TSP, dan

sebagainya; mineral-mineral; dan vitamin-vitamin. Penentuan konsentrasi gula

dalam fermentasi oleh S. cerevisieae dipengaruhi oleh dua hal yang mendasar,

yaitu konsentrasi gula yang terlalu tinggi akan menghambat pertumbuhan sel

khamir di awal proses fermentasi dan konsentrasi etanol yang tinggi akan akan

mematikan S. cerevisiae (Alico, 1982). Kadar gula yang melebihi 25°brix akan

menghambat berbagai enzim yang dihasilkan S. cerevisiae.

Page 42: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

17 

 

 

2. Keasaman (pH)

Untuk fermentasi etanol, S. cerevisiae memerlukan media suasana asam,

yaitu antara pH 4,0– 5,0. Pengaturan pH dilakukan penambahan asam sulfat jika

substratnya alkalis atau natrium bikarbonat jika substratnya asam.

3. Temperatur

Temperatur optimum untuk pengembangbiakan adalah 28–300C. Pada

waktu fermentasi, terjadi kenaikan panas karena ekstrem. Untuk mencegah agar

suhu fermentasi tidak naik perlu pendinginan supaya suhu tetap dipertahankan.

4. Udara/ ketersediaan oksigen

Fermentasi etanol berlangsung secara anaerobik (tanpa udara/O2).

Namun demikian, oksigen diperlukan pada proses pembibitan sebelum fermentasi

untuk pertumbuhan S. cerevisiae (Hamidah, 2003).

Pada proses pembibitan di PS Madukismo, digunakan bahan tambahan

seperti urea [(NH2)2CO] yang berfungsi sebagai sumber nitrogen untuk

pertumbuhan S.cerevisiae, yang ditambahkan ke dalam media pada saat

pemasakan dan fermentasi; NPK [CaH(PO4)2] sebagai nutrien untuk pertumbuhan

S.cerevisiae yaitu sebagai sumber Ca dan P, ditambahkan ke dalam media pada

saat pembibitan; asam sulfat (H2SO4) sebagai sumber sulfur, mengatur pH dan di

samping itu juga untuk menghambat pertumbuhan jenis bakteri yang mengganggu

proses fermentasi (Anonim, 1984).

Page 43: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

18 

 

 

Sel S. cerevisieae berbentuk bundar, sedangkan mikrostrukturnya terdiri

dari kapsul, dinding sel, membrane sitoplasma, nucleus, vakuola, mitokondria,

globula lipid, volutin atau polifosfat dan sitoplasma (Prescott and Dunn, 1999).

Lapisan terluar dari sel S. cerevisiae adalah dinding sel yang terdiri atas

khitin. Dinding sel ini berperan dalam menjaga struktur dan rigriditas sel, namun

dinding sel ini bersifat permeable terhadap solute yang ukurannya kurang dari 600

dalton. Di bawah dinding sel terdapat membrane plasma yang relatif impermeable

terhadap molekul-molekul hidrofilik. Plasma membrane berfungsi memisahkan

bagian dalam membrane dengan komponen lain diluar membran. Mitokondria

berperan pada fungsi metabolisme energi. Retikulum endoplasma dan badan golgi

berperan pada sintesis protein dan lemak. Inti sel sebagai tempat sintesis DNA,

vakuola dan peroksisomal memiliki fungsi dalam metabolisme dan pencernaan.

Berikut ini gambar organela sel S. cerevisiae (Van der Rest, dkk., 1995).

Gambar 4. Organela sel S. cerevisiae (Van der Rest, dkk., 1995)

Page 44: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

19 

 

 

D. Etanol

Etanol adalah cairan bening, tidak berwarna, mudah mengalir, mudah

menguap, higroskopik dengan karakteristik bau spiritus dan rasa membakar,

mudah terbakar dengan api biru tanpa asap. Etanol dapat bercampur dengan air

(dengan kenaikan suhu dan kontraksi volume), kloroform, eter, gliserol, dan

hampir dengan semua pelarut organik lainnya. Nama lain dari etanol adalah

alkohol, etil alkohol, aethanolum (Anonim, 1999). Menurut Anonim (1995) etanol

memiliki titik didih 78˚C. Struktur etanol adalah sebagai berikut :

Gambar 5. Struktur etanol (Anonim, 2007)

Dalam bidang kefarmasian etanol digunakan antara lain sebagai pelarut,

karena memiliki kemampuan melarutkan yang tinggi (misalnya: untuk pelarut

obat-obatan, tinta, parfum, dan lain-lain), sebagai antiseptik, sebagai penunjuk

suhu pada thermometer, dan sebagai bahan baku untuk pembuatan bahan kimia

(misalnya: eter, chloroform, ester, dan acetaldehyde) (Muspahaji, 2007).

E. Destilasi

Destilasi adalah metode pemisahan suatu senyawa dalam campuran yang

berbeda titik didihnya. Syarat suatu senyawa yang dapat didestilasi adalah dapat

menguap berapapun titik didihnya. Titik didih adalah suhu dimana tekanan uap

suatu larutan sama dengan tekanan udara luar pada tekanan 1 atm. Suatu senyawa

Page 45: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

20 

 

 

dikatakan menguap bila titik didihnya terlampaui. Macam-macam metode

destilasi :

a. Destilasi sederhana

Pada destilasi sederhana, pemanasan yang dilakukan termasuk

pemanasan langsung. Biasanya untuk memisahkan 2 macam senyawa yang titik

didihnya ≥ 50°C.

b. Destilasi dengan kolom fraksinasi

Pada destilasi fraksinasi, pemanasannya termasuk pemanasan langsung.

Berfungsi untuk memisahkan senyawa yang selisih titik didihnya terlalu kecil.

c. Destilasi uap

Sumber panas yang digunakan adalah uap air. Uap air tersebut dialirkan

untuk menguapkan senyawa yang ingin dipisahkan. Fungsi destilasi uap adalah

memisahkan senyawa-senyawa yang rusak oleh pemanasan langsung.

d. Destilasi hampa

Fungsi destilasi hampa adalah memisahkan senyawa-senyawa yang tidak

dapat didestilasi sempurna pada tekanan 1 atm, atau senyawa tersebut akan rusak

bila dipanasi pada suhu didihnya. Pengatasannya senyawa tersebut diuapkan

dibawah titik didihnya dan dibawah tekanan 1 atm. Dengan mengurangi tekanan

pada sistem, senyawa tersebut dapat mendidih dibawah suhu didihnya (Christian,

2004).

Page 46: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

21 

 

 

F. Kromatografi Gas

Kromatografi gas adalah suatu cara memisahkan senyawa atsiri dengan

meneruskan arus gas melalui fase diam (Bonelli, 1988).

Gambar 6. Skema alat kromatografi gas (Anonim, 2007)

Senyawa-senyawa yang dapat ditetapkan dengan kromatografi gas sangat

banyak, namun ada batas-batasnya. Senyawa tersebut harus mudah menguap dan

stabil pada temperatur pengujian, utamanya dari 50-300°C. Komponen dasar

kromatografi gas adalah sebagai berikut :

1. Suplai gas pembawa dengan pengatur tekanan dan pengendali aliran

Gas pembawa merupakan fase gerak yang berfungsi untuk membawa

cuplikan melewati kolom. Gas yang biasa digunakan adalah helium, hidrogen,

nitrogen dan argon. Gas-gas ini relatif tidak mahal, bisa didapatkan dengan

mudah, tidak begitu berbahaya, bersifat tidak reaktif sehingga tidak bereaksi

dengan molekul-molekul cuplikan pada tekanan dan suhu kromatograf (Christian,

2004). Pipa gas pembawa lebih baik berbahan logam daripada plastik, karena

plastik dapat mengakibatkan kebocoran dan permeasi (Dean, 1995).

2. Tempat injeksi dan kemungkinan disertai splitter

Fungsi dari tempat penginjeksian adalah menyediakan jalan masuk bagi

sampel ke dalam aliran gas pembawa dan menyediakan panas yang cukup untuk

Page 47: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

22 

 

 

menguapkan sampel. Microsyringe digunakan untuk menginjeksikan sampel cair

ke blok yang dipanaskan. Pemanasan pada tempat penginjeksian berfungsi untuk

mengubah sampel cair menjadi menjadi fase gas secara langsung (flash

vaporization) tanpa dekomposisi (Dean, 1995).

3. Kolom

Pemisahan komponen-komponen sampel terjadi pada kolom yang terus

menerus dialiri fase gerak. Kolom pemisahan mengandung fase diam yang berupa

(1) adsorben (Kromatografi Gas Padat) atau (2) cairan yang didistribusikan pada

permukaan partikel – partikel berdiameter kecil atau interior tabung kapiler

(Dean, 1995). Fase diam dipilih berdasarkan polaritas sample, dengan prinsip like

disolve like. Fase diam yang polar akan lebih berinteraksi dengan senyawa polar,

dan begitu pula sebaliknya (Christian, 2004).

Tabel II. Contoh-contoh fase diam (Christian, 2004) Senyawa Polaritas Kegunaan Suhu

maksimum Dimetilpolisiloksan

Si

CH3

O

CH3

Non polar Untuk memisahkan senyawa

hidrokarbon aromatik,

polinuklear

320°C

Polietilenglikol (carbowax)

HOH2C

H2C O

H2C

H2C O

H2C

H2C OH

n

Sangat

polar

Untuk memisahkan etanol,

aldehid, keton, dan isomer

aromatik, seperti xylene

250°C

Page 48: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

23 

 

 

4. Detektor

Beberapa jenis detektor yang digunakan dalam kromatografi gas adalah

Thermal Conductivity (TCD), Flame Inonization Detector (FID), Argon

Ionization Detector dan Electron Capture Detector (ECD) (Dean, 1995).

Flame Inonization Detector (FID) adalah detektor yang paling popular,

karena sensitivitasnya yang tinggi. Detektor ini tidak sensitive untuk kebanyakan

senyawa anorganik termasuk air (Christian, 2004) dan 1000 kali lebih sensitive

dibanding Thermal Conductivity (TCD) untuk mendeteksi senyawa organik

(Dean, 1995).

5. Oven yang dapat diprogram untuk berbagai tingkat pemanasan

Suhu harus dimonitor, disesuaikan, dan diatur pada tempat injeksi, kolom

dan detektor. Suhu pada tempat injeksi harus cukup tinggi untuk menguapkan

sampel secara langsung, namun tidak boleh terlalu tinggi sehingga menyebabkan

terjadinya dekomposisi termal (Dean, 1995).

Analisis kuantitatif dengan metode kromatografi gas menggunakan

standar internal karena ketidakpastian yang disebabkan injeksi sampel, kecepatan

aliran gas dan variasi kolom lainnya. Standar internal dapat meminimalisasi

kesalahan akibat ketidakpastian tersebut. Bahan yang dipilih sebagai standar

internal harus teresolusi dengan baik dari komponen-komponen sampel, tidak

bereaksi dengan komponen-komponen sampel dan tidak ada pada sampel (Dean,

1995).

Page 49: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

24 

 

 

G. Validasi Metode Analisis

Validitas metode analisis diartikan sebagai suatu prosedur yang

digunakan untuk membuktikan bahwa metode analisis tersebut secara taat asas

memberikan hasil seperti yang diharapkan dengan kecermatan dan ketelitian yang

memadai (Mulja dan Suharman, 1995). Parameter-parameter validasi dari metode

analisis yaitu :

1. Akurasi

Akurasi adalah ketelitian suatu metode analisis atau kedekatan antara

nilai terukur dengan nilai yang diterima. Akurasi dapat ditunjukkan dengan persen

perolehan kembali atau recovery. Akurasi untuk bahan baku yang masih dapat

diterima adalah 98-102%. Kriteria recovery ini cukup fleksibel, semakin

kompleks dan semakin sulit metode analisis yang digunakan maka recovery

diperbolehkan semakin rendah atau kisarannya semakin lebar (Rohman, 2007;

Mulja dan Hanwar, 2003).

2. Presisi

Presisi merupakan ukuran keterulangan metode analisis dan biasanya

dinyatakan dalam simpangan baku relative atau koefisien korelasi (KV) dari

sejumlah sampel yang berbeda signifikan secara statistik (Rohman, 2007). Suatu

metode dapat dinyatakan memiliki presisi yang bagus, bila memiliki KV kurang

dari 2% (Mulja dan Hanwar, 2003). Kriteria suatu metode dapat dinyatakan

memiliki presisi yang bagus sangat fleksibel, tergantung dari kondisi analit yang

diperiksa, jumlah sampel dan kondisi laboratorium.

Page 50: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

25 

 

 

3. Linearitas

Linearitas suatu metode analisis merupakan kemampuan untuk

mendapatkan hasil uji yang secara langsung proporsional dengan konsentrasi

analit pada kisaran yang diberikan (Rohman, 2007). Persyaratan data linearitas

yang bisa diterima jika memenuhi nilai koefisien korelasi (r) > 0,999 (Mulja dan

Hanwar, 2003).

Menurut The United Stated Pharmacopea (2005), metode analisis dapat

dibedakan menjadi 4 kategori :

a. Kategori 1. Mencakup metode-metode analisis kuantitatif, untuk

menetapkan kadar komponen utama bahan obat atau zat aktif dalam sediaan

farmasi.

b. Kategori 2. Mencakup metode-metode analisis kualitatif dan

kuantitatif yang digunakan untuk menganalisis impurities ataupun degradation

compounds dalam sediaan farmasi.

c. Kategori 3.Mencakup metode-metode analisis yang digunakan untuk

menentukan karakteristik penampilan suatu sediaan farmasi.

d. Kategori 4 (tes identifikasi)

Tabel III. Parameter validitas metode yang dipersyaratkan untuk setiap kategori (Anonim, 2005)

Parameter analisis

Kategori I Kategori II Kategori III

Kategori IV Kualitatif Kuantitatif

Akurasi Ya Ya * * Tidak Presisi Ya Ya Tidak Ya Tidak LOD Tidak Tidak Ya * Ya LOQ Tidak Ya Tidak * Tidak

Linearitas Ya Ya Tidak * Tidak Range Ya Ya * * Tidak

* = tidak harus

Page 51: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

26 

 

 

H. Desain Faktorial

Desain faktorial merupakan aplikasi persamaan regresi yaitu teknik untuk

memberikan model hubungan antara variabel respon dengan satu atau lebih

variabel bebas. Model yang diperoleh dari analisis tersebut berupa persamaan

matematika. Desain faktorial dua faktor (misal A dan B) yang masing-masing

faktor diuji pada level yang berbeda. Dengan desain faktorial dapat didesain suatu

percobaan untuk mengetahui faktor yang dominan berpengaruh secara signifikan

terhadap suatu respon (Bolton, 1990).

Optimasi campuran dua bahan (berarti ada dua faktor) dengan desain

faktorial dilakukan berdasarkan rumus:

Y = bo + b1X1 + b2X2 +b12X1X2

Dengan: Y = respon hasil atau sifat yang diamati

X1, X2 = level bagian A, level bagian B

bo, b1, b2, b12 = koefisien dapat dihitung dari hasil percobaan

bo = rata-rata hasil semua percobaan (Bolton, 1990).

Dalam percobaan faktorial, setiap faktor mengandung beberapa

perlakuan (level). Untuk itu cara penulisan percobaan faktorial yang

dikombinasikan secara lengkap merupakan hasil pangkat level dengan faktornya.

32 suatu percobaan faktorial 3 x 3, berarti percobaan tersebut terdiri dari 2 faktor

(A dan B), dan masing-masing faktor terdiri dari 3 level (level tinggi, level

sedang, dan level rendah). Sehingga jumlah perlakuan yang diperlukan adalah 3 x

3 = 9 perlakuan (Bolton, 1990).

Page 52: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

27 

 

 

Rancangan percobaan desain faktorial sebagai berikut:

Tabel IV. Rancangan percobaan desain faktorial dengan dua faktor dan tiga level (Bolton, 1990)

Percobaan Faktor A Faktor B Interaksi 1 -1 -1 +1 2 -1 0 0 3 -1 +1 -1 4 0 -1 0 5 0 0 0 6 0 +1 0 7 +1 -1 -1 8 +1 0 0 9 +1 +1 +1

Keterangan : (-1) = level rendah (0) = level sedang (+1) = level tinggi Percobaan 1 = faktor A level rendah, faktor B rendah Percobaan 2 = faktor A level rendah, faktor B sedang Percobaan 3 = faktor A level rendah, faktor B tinggi Percobaan 4 = faktor A level sedang, faktor B rendah Percobaan 5 = faktor A level sedang, faktor B sedang Percobaan 6 = faktor A level sedang, faktor B tinggi Percobaan 7 = faktor A level tinggi, faktor B rendah Percobaan 8 = faktor A level tinggi, faktor B sedang Percobaan 9 = faktor A level tinggi, faktor B tinggi

Besarnya efek dapat dicari dengan menghitung selisih antara rata-rata

respon pada level tinggi, rata-rata respon level sedang, dan rata-rata respon pada

level rendah. Rata-rata efek dapat dikalkulasi, dimana sebagai pembagi digunakan

rumus 2n-1, dimana 2 adalah level yang digunakan, sedangkan n adalah banyaknya

faktor penelitian (Bolton, 1990).

Desain faktorial memiliki beberapa keuntungan. Metode ini memiliki

efisiensi yang maksimum untuk memperkirakan efek yang dominan dalam

menentukan respon. Keuntungan utama desain faktorial adalah bahwa metode ini

Page 53: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

28 

 

 

memungkinkan untuk mengidentifikasi efek masing-masing faktor, maupun efek

interaksi antar faktor. Metode ini ekonomis, dapat mengurangi jumlah penelitian

(Bolton, 1990).

I. Landasan Teori

Saccharomyces cerevisiae sebagai agen pemfermentasi sering digunakan

terutama dalam produksi etanol. Etanol dapat dibuat dari berbagai sumber

karbohidrat seperti molase. Proses fermentasi dilakukan dengan bantuan

S.cerevisiae yang berperan mengubah gula dalam larutan molase hasil samping

industri gula menjadi etanol dan CO2 dengan enzim yang dihasilkan. Molase yang

merupakan gula sukrosa dihidrolisis menjadi glukosa dengan bantuan enzim

invertase yang dihasilkan oleh S. cerevisiae. Glukosa yang terbentuk

dikonversikan dengan bantuan enzim zymase yang dihasilkan oleh S. cerevisiae

menjadi etanol dan CO2.

Produksi etanol dipengaruhi oleh substrat dan lingkungan tempat

terjadinya fermentasi, yang meliputi pH dan suhu, sehingga perlu

mengoptimalkan ketiga faktor tersebut. Penelitian ini dilakukan untuk

mengoptimasi pH dan konsentrasi molase terhadap produksi etanol hasil

fermentasi oleh S. cerevisiae pada suhu 31ºC, yang berada dalam range suhu

optimum fermentasi oleh S. cerevisiae, dengan aplikasi desain faktorial, sehingga

didapatkan area optimum yang meliputi pH dan konsentrasi molase. Faktor pH

dan konsentrasi molase pada fermentasi molase oleh S. cerevisiae pada suhu 31ºC

diperkirakan memiliki potensi mempengaruhi kadar etanol yang dihasilkan.

Page 54: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

29 

 

 

Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan kualitas produksi etanol yang

dihasilkan.

J. Hipotesis

Terdapat perbedaan yang significant antara ketiga pH dan konsentrasi

molase, dan terdapat interaksi keduanya dalam menentukan respon kadar etanol

hasil fermentasi molase oleh Saccharomyces cerevisiae pada suhu 31°C dalam

level yang diteliti, serta adanya area optimum proses fermentasi molase oleh S.

cerevisiae pada suhu 31°C yang meliputi pH dan konsentrasi molase untuk

menghasilkan respon kadar etanol ≥ 25%v/v.

Page 55: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

30 

 

BAB III

METODOLOGI PENELITIAN

A. Jenis dan Rancangan Penelitian

Penelitian berjudul Optimasi pH dan Konsentrasi Molase terhadap

Produksi Etanol Hasil Fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae pada Suhu 31ºC

: Aplikasi Desain Faktorial, merupakan penelitian quasi eksperimental dengan

metode desain faktorial.

B. Variabel dan Definisi Operasional

1. Variabel penelitian

a. Variabel bebas : pH dan konsentrasi molase pada proses fermentasi, dengan

3 level, yaitu level rendah (pH 4 dan konsentrasi molase 8ºbrix), level

sedang (pH 4,5 dan konsentrasi molase 16ºbrix) dan level tinggi (pH 5,0

dan konsentrasi molase 24ºbrix).

b. Variabel tergantung : kadar etanol (%v/v) hasil fermentasi.

c. Variabel pengacau terkendali : suhu inkubator 31ºC dan jumlah sel

Saccharomyces cerevisiae sebanyak 3 ose.

d. Variabel pengacau tidak terkendali : etanol yang menguap selama proses

fermentasi.

Page 56: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

31 

 

 

2. Definisi operasional

a. Optimasi adalah proses pengkondisian sampel pada pH dan konsentrasi

molase tertentu untuk mendapatkan etanol ≥ 25%v/v.

b. Molase atau tetes tebu merupakan bahan dasar produksi etanol yang

diperoleh dari hasil samping PG Madukismo, berupa cairan kental seperti

sirup, berwarna coklat gelap atau kemerah-merahan, mengandung gula

yang tidak dapat mengkristal (gula invert), kadar abunya cukup tinggi, dan

mempunyai pH antara 5,5-6,5 (Hamidah,2003).

c. Derajad brix adalah satuan konsentrasi zat padat semu dalam 100 gram

molase (%b/b).

d. Desain faktorial adalah metode optimasi yang memungkinkan peneliti

mengetahui faktor dominan fermentasi molase oleh S. cerevisiae dan

mendapatkan persamaan regresi untuk menentukan area optimum.

e. Faktor adalah setiap besaran yang mempengaruhi respon, dalam penelitian

ini digunakan 2 faktor yaitu pH dan konsentrasi molase.

f. Level adalah nilai atau tetapan untuk faktor, dalam penelitian ini terdapat

tiga level, yaitu level rendah, level sedang dan level tinggi. Level rendah

pH dinyatakan dalam pH 4, level sedang pH 4,5, sedangkan level tinggi pH

5. Level rendah konsentrasi molase dinyatakan dalam jumlah molase

sebanyak 8°brix, level sedang 16°brix dan level tinggi sebanyak 24°brix.

g. Respon adalah besaran yang dapat dikuantifikasikan dan diamati. Dalam

penelitian ini respon adalah kadar etanol (%v/v) yang dihasilkan.

Page 57: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

32 

 

 

h. Efek adalah perubahan respon yang disebabkan variasi level dan faktor.

Besarnya efek dapat dicari dengan menghitung selisih antara rata-rata

respon pada level tinggi dengan rata-rata respon pada lebel sedang dan rata-

rata respon pada level rendah.

i. Contour plot adalah grafik yang merupakan hasil dari respon kadar etanol

yang dihasilkan.

j. Area optimum fermentasi adalah area dimana kadar etanol yang dihasilkan

selama proses fermentasi, setelah didestilasi selama 4 jam ≥ 25 %v/v.

C. Bahan-bahan penelitian

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah molase yang

didapatkan dari PS Madukismo Yogyakarta, strain Saccharomyces cerevisae

murni hasil isolasi di Laboratorium Mikrobiologi Fakultas Farmasi Universitas

Sanata Dharma, NPK, Urea, H2SO4, etanol p.a. (Merck, Germany), n-butanol p.a.

(Merck, Germany), hexane p.a. (Merck, Germany), kertas saring Nr 595,5

(Selecta Faltenfilter), kapas, celite (Merck, Germany), paraffin liquid, larutan

Ca(OH)2, gas hidrogen HP 99,995% (CV. Perkasa), gas oksigen HP 09,995%

(CV. Perkasa), gas nitrogen UHP 99,9995% (PT. Tira Austenite Tbk.), aquadest

(Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma).

D. Alat penelitian

Alat-alat yang digunakan dalam penelitian adalah shaker inkubator, pH

meter (AIOI, Ser. No. 5076, Ankersmit, Nederland), autoclave (model: KT-40

Page 58: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

33 

 

 

No.108049 Midorigaoka Japan), inkubator (Merck. Heraeus type B5050

Amsterdam), refrigerator (Merck.Sharp), LAF, jarum ose, lampu spiritus, kompor

listrik, termometer, kain flanel, aluminium foil, seperangkat alat destilasi, batu

didih, microsyringe, seperangkat alat kromatografi gas (HP 5890) dengan Flame

Ionization Detector (FID), kolom CP-Wax, alat pencatat merk KIPP & ZONEN

BD 41, dan alat-alat gelas yang lazim digunakan untuk penelitian di laboratorium

analisis (PYREX-GERMANY).

E. Tata Cara Penelitian

1. Pengumpulan molase

Molase diambil dalam satu waktu, sebanyak 10 liter setelah sebelumnya

dihomogenkan dalam tangki, di PS Madukismo Yogyakarta. Sebelum digunakan

untuk penelitian, molase dihomogenkan kembali di laboratorium Mikrobiologi

Universitas Sanata Dharma.

2. Penyiapan kultur murni S. cerevisiae

Strain S. cerevisiae murni diperoleh dari Perusahaan Spiritus Madukismo

Yogyakarta, yang telah diisolasi hingga menjadi kultur murni di Laboratorium

Mikrobiologi Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma Yogyakarta oleh

Septriani (2008).

Page 59: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

34 

 

 

3. Produksi etanol hasil fermentasi

a. Persiapan bahan baku

1. Pembuatan larutan molase 16ºbrix sebanyak 2000 gram untuk tahap

pembibitan.

375 gram molase 85,23°brix dimasukkan ke dalam elenmeyer,

ditambahkan aquadest hingga 2000 gram, kemudian dikocok sampai

homogen. Disaring dengan kain flanel, ditambahkan larutan H2SO4

tetes demi tetes, hingga pH 4,8, disterilisasi dengan autoclave pada

suhu 121ºC selama 15 menit dan dinginkan. Kemudian ditambahkan

urea 0,616 gram dan NPK 0,463 gram kocok sampai homogen.

2. Pembuatan larutan molase 4, 16, dan 24ºbrix untuk fermentasi.

Larutan molase dipersiapkan sesuai dengan konsentrasi dibawah ini

sebanyak 1500 gram.

Tabel V. Jumlah molase pada proses fermentasi Konsentrasi molase (ºbrix) Molase (gram)

8 71 16 282 24 493

Larutan disaring dengan kain flanel, kemudian disterilisasi dengan

autoclave pada suhu 121ºC selama 15 menit dan dinginkan.

Tambahkan urea sebanyak 0,462 gram di LAF, larutan dikocok

sampai homogen.

b. Tahap pembibitan. Larutan molase 16°brix diambil sebanyak 30 ml untuk

pembibitan, kemudian dimasukkan dalam elenmeyer, tambahkan tiga ose

kultur murni S. cerevisiae, diinkubasi dalam shaker inkubator selama 49,5

Page 60: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

35 

 

 

jam pada suhu 30ºC dan kecepatan 150 rpm. Kontrol diperlakukan sama

seperti sampel, namun tidak diberi S. cerevisiae.

c. Tahap fermentasi

1. Penentuan waktu fermentasi. Setelah diinkubasi selama 49,5 jam,

dalam LAF, larutan molase yang berasal dari tahap pembibitan,

dipindahkan ke dalam labu alas bulat. Kemudian ditambahkan 60 ml

larutan molase 24ºbrix, dan larutan H2SO4 tetes demi tetes, hingga pH

4,5, kemudian dikocok hingga homogen. Larutan tersebut diinkubasi

dalam inkubator suhu 31˚C selama 36, 48, 60 dan 72 jam secara

anaerob dengan mengalirkan gas CO2 hasil fermentasi ke dalam larutan

Ca(OH)2. Larutan disaring dengan kertas saring, dibantu dengan

pompa vakum, dan didestilasi pada suhu ± 80°C selama 4 jam. Etanol

hasil destilasi ditetapkan kadarnya dengan Kromatografi Gas.

Replikasi dilakukan 6 kali. Waktu fermentasi ditentukan dari waktu

yang memberikan kadar etanol paling tinggi.

2. Penentuan kondisi optimum fermentasi. Setelah diinkubasi selama 49,5

jam, dalam LAF, larutan molase yang berasal dari tahap pembibitan,

dipindahkan kedalam labu alas bulat. Kemudian ditambahkan 60 ml

larutan molase hingga ºbrix yang diinginkan, dan larutan H2SO4 tetes

demi tetes, hingga pH yang diinginkan, dikocok hingga homogen.

Larutan tersebut diinkubasi dalam inkubator suhu 31˚C selama 72 jam

secara anaerob dengan mengalirkan gas CO2 hasil fermentasi ke dalam

larutan Ca(OH)2. Larutan disaring dengan kertas saring dibantu dengan

Page 61: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

36 

 

 

pompa vakum, didestilasi pada suhu ± 80°C selama 4 jam. Etanol hasil

destilasi ditetapkan kadarnya dengan Kromatografi Gas. Replikasi

dilakukan 6 kali dan kontrol diperlakukan sama seperti sampel, namun

tidak diberi S. cerevisiae.

Tabel VI. Variasi pH dan konsentrasi molase Suhu pH Konsentrasi molase

31˚C

4

8ºbrix 16ºbrix 24ºbrix

4,5

8ºbrix 16ºbrix 24ºbrix

5

8ºbrix 16ºbrix 24ºbrix

4. Penetapan kadar etanol hasil fermentasi

a. Preparasi sampel. Sampel hasil destilasi diambil 500 µl, dimasukkan ke

dalam labu ukur 5,00 ml, ditambahkan 20 µl larutan n-butanol dan hexane hingga

volume 5,00 ml. Larutan dikocok sampai homogeny. Diambil 1 µl larutan

tersebut, kemudian diinjeksikan untuk ditetapkan kadarnya dengan kromatografi

gas.

b. Optimasi metode kromatografi gas

1. Pemilihan kolom dan detektor yang sesuai.

Kolom yang dipilih adalah CP-Wax 52 CB yang merupakan kolom

sangat polar dan cocok untuk penetapan kadar etanol. Detektor yang

dipilih adalah FID karena memiliki sensitifitas yang tinggi terhadap

senyawa-senyawa organik, termasuk etanol.

Page 62: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

37 

 

 

2. Optimasi suhu injektor, kolom dan detektor.

Suhu pada injektor, kolom dan detektor diatur agar larutan baku

etanol, standar internal n-butanol dan hexane dapat teruapkan dan

mempertahankan supaya tetap pada fase gas. Pengaturan suhu diatur

mulai dari 50°C di atas titik didih n-butanol, yaitu 120°C dan kemudian

diturunkan hingga diperoleh suhu yang optimal.

a. Optimasi kecepatan aliran gas pembawa N2. Kecepatan aliran

gas pembawa diatur dengan mengubah tekanan head kolom. Tekanan

awal yang diberikan adalah 30 kpa dan kemudian diatur sedemikian rupa

sehingga diperoleh pemisahan yang baik antara komponen-komponen

sampel.

b. Optimasi aliran gas pembawa H2 dan O2. Perbandingan

kecepatan aliran gas H2 dan O2 adalah 10:1. Hal ini dilakukan dengan

tujuan menghasilkan nyala yang stabil pada detektor.

c. Optimasi pemisahan (Resolusi sampel). Sampel yang telah

dipreparasi diinjeksikan sebanyak 1 µl ke dalam kolom kromatografi

gas, hitung resolusinya.

5. Validasi metode analisis

a. Pembuatan seri larutan baku etanol. Bahan yang digunakan untuk

membuat seri larutan baku etanol adalah etanol p.a. dan sebagai standar internal

digunakan n-butanol p.a kedua senyawa tersebut dilarutkan dalam larutan hexane.

Disiapkan seri baku dengan konsentrasi berikut menggunakan labu ukur 5,00 ml.

Replikasi dilakukan 3 kali.

Page 63: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

38 

 

 

Tabel VII. Seri larutan baku etanol dengan standar n-butanol Etanol p.a (µl) n-butanol(µl) Konsentrasi akhir etanol %v/v

10 20 0,2 70 20 1,4

130 20 2,6190 20 1,9 250 20 5,0

b. Pembuatan recovery dan kesalahan acak. Larutan etanol dibuat pada

konsentrasi 0,2; 2,6, dan 5,0%, dengan standar internal n-butanol p.a, kedua

senyawa tersebut dilarutkan dalam hexane hingga 5,00 ml dan dikocok hingga

homogen. Tiap konsentrasi direplikasi sebanyak 3 kali.

c. Pembuatan kurva baku etanol. Satu mikroliter (1µl) larutan baku dari

masing-masing konsentrasi disuntikkan ke dalam kolom melalui tempat injeksi.

Dilakukan proses pemisahan dengan kromatografi gas, hingga diperoleh luas

puncak kromatogram, dan dicari rasio luas puncak etanol/n-butanol. Kurva baku

dibuat dengan memplotkan rasio luas puncak etanol/n-butanol vs kadar etanol

(%v/v). Persamaan kurva baku dicari dengan regresi linear.

d. Validasi metode. Satu mikroliter (1µl) larutan etanol dari masing-

masing konsentrasi pada butir (b), disuntikkan ke dalam kolom melalui tempat

injeksi. Dilakukan proses pemisahan dengan kromatografi gas, hingga diperoleh

luas puncak kromatogram, dan dicari rasio luas puncak etanol/n-butanol.

Recovery ditentukan dengan membandingkan kadar terukur dan terhitung,

sedangkan kesalahan acak ditentukan dari KV.

6. Penetapan kadar etanol hasil fermentasi

Sampel yang telah dipreparasi diinjeksikan satu mikroliter (1µl) ke

dalam kolom melalui tempat injeksi. Dilakukan proses pemisahan dengan

Page 64: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

39 

 

 

kromatografi gas, hingga diperoleh luas puncak kromatogram, dan dicari rasio

luas puncak etanol/n-butanol. Rasio tersebut dimasukkan ke dalam persamaan

kurva baku, dan hasilnya dikalikan dengan faktor pengenceran untuk didapat

kadar etanol yang sebenarnya dalam destilat.

F. Optimasi dan Analisis Data

Data yang diperoleh adalah data kadar etanol hasil destilasi pada suhu

±80ºC. Faktor dominan dan persamaan regresi yang digunakan untuk memperoleh

area optimum, dianalisis dengan metode desain faktorial. Area optimum yang

meliputi pH dan konsentrasi molase diperoleh dari contour plot. Area yang

diperoleh tersebut selanjutnya diprediksi sebagai area kondisi optimum fermentasi

molase oleh Saccharomyces cerevisiae terbatas pada level yang diteliti.

Analisis desain faktorial didukung dengan analisis statistik teknik Two-

Way Anova, untuk mengetahui signifikansi setiap faktor dan interaksinya dalam

mempengaruhi respon. Hipotesis Two-Way Anova adalah (H01) menyatakan tidak

adanya perbedaan significant antara ke tiga pH dalam menentukan respon kadar

etanol, (H02) menyatakan tidak adanya perbedaan significant antara ke tiga

konsentrasi molase dalam menentukan respon kadar etanol sedangkan (H03)

menyatakan tidak ada interaksi antara pH dan konsentrasi molase dalam

menentukan respon kadar etanol. H01, H02 ,dan H03 ditolak bila harga P-value < α

0,05.

Page 65: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

40 

 

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

a. Pengumpulan Bahan

Bahan molase yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari PS

Madukismo Yogyakarta. Molase yang digunakan dalam penelitian ini memiliki

konsentrasi 85,23°brix, dan berat jenis 1,4423 diukur pada suhu 29°C di PS

Madukismo Yogyakarta. Sebelum digunakan untuk penelitian, molase

dihomogenkan terlebih dahulu.

Khamir yang digunakan yaitu strain Saccharomyces cerevisiae yang

diperoleh dari penelitian Septriani (2008), yang telah mengisolasi S. cerevisiae

dari PS Madukismo Yogyakarta sebagai kultur murni di Laboratorium

Mikrobiologi Fakultas Farmasi Universitas Sanata Dharma. Digunakan kultur

murni dalam penelitian ini karena S. cerevisiae yang digunakan di PS Madukismo

Yogyakarta belum pernah diteliti kemurniannya. Dengan kultur murni, diharapkan

metabolit yang dihasilkan dari proses fermentasi molase adalah etanol. Berikut ini

gambar kultur murni S. cerevisiae hasil isolasi dibandingkan dengan standar.

   

                           A                                        B 

Gambar 7. Hasil pengecatan sederhana isolat S.cerevisiae dari PS Madukismo (A) dan S.cerevisiae ATCC 3015 (B)

Page 66: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

41 

 

 

b. Preparasi Sampel

1. Persiapan molase

Menurut Hamidah (2003), kualitas molase dipengaruhi oleh cara

pembersihannya. Molase harus dibersihkan terlebih dahulu untuk menghilangkan

segala macam kontaminan yang terkandung dalam molase, yang berasal dari

industri, karena sebagai substrat mensyaratkan kondisi yang harus bersih dan

steril untuk menghindari kontaminasi, sehingga didapatkan kondisi yang optimum

untuk fermentasi etanol. Filtrat larutan molase yang diperoleh dapat digunakan

pada tahapan selanjutnya dalam pembuatan media pertumbuhan dan media

fermentasi.

Pembersihan molase yang digunakan sebagai media pertumbuhan

Saccharomycess cerevisiae adalah dengan disaring menggunakan kain flannel.

Digunakan kain flannel untuk menyaring karena konsistensi molase cukup pekat,

sehingga bila disaring dengan kertas saring tidak akan menetes, meskipun dibantu

dengan pompa vakum.

Salah satu faktor yang mempengaruhi produksi etanol adalah tingkat

kontaminasi pada awal pertumbuhan. Oleh karena itu molase sebagai media

pertumbuhan S. cerevisiae perlu disterilisasi terlebih dahulu untuk membunuh

mikrobia. Menurut Suwandi (2008), proses sterilisasi substrat untuk produksi

etanol dapat dilakukan dengan autoclave pada suhu 121°C selama 15 menit.

Prinsip sterilisasi dengan autoclave adalah dengan adanya uap panas bertekanan

tinggi, maka mikrobia akan mati karena deproteinasi. Molase berperan sebagai

substrat dalam proses fermentasi, harus menyediakan nutrien yang cukup untuk

Page 67: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

42 

 

 

pertumbuhan agen pemfermentasi, misalnya, unsur karbon (C), nitrogen (N),

fosfor (P), mineral-mineral dan vitamin-vitamin. Kelemahan setrilisasi dengan

uap panas bertekanan ini adalah rusaknya asam amino dan vitamin dalam molase.

Kerusakan asam amino ini diganti dengan penambahan urea dari luar sebagai

sumber nitrogen, sedangkan vitamin yang tergolong mikronutrient, menurut

penelitian Muhiddin dan Aryantha (2000) bukan merupakan unsur utama yang

dibutuhkan dalam pertumbuhan dan fermentasi S. cerevisiae. Unsur yang sangat

dibutuhkan dalam pertumbuhan dan fermentasi oleh S. cerevisiae adalah sukrosa,

nitrogen dan fosfor. Melalui proses respirasi gula dirubah menjadi CO2 dan H2O

serta menghasilkan energi yang melibatkan unsur fosfor. Menurut Soerawidjaja

(2008) proses sterilisasi juga dapat membantu mempercepat hidrolisis sukrosa

menjadi glukosa dan fruktosa,

Pada tahap pertama proses produksi etanol, molase yang berasal dari PS

Madukismo Yogyakarta, diencerkan hingga konsentrasi 16°brix untuk media

pertumbuhan S. cerevisiae dan diencerkan hingga 8, 16, dan 24°brix untuk media

fermentasi. Pada tahap pembibitan ditambahkan asam sulfat untuk untuk

menurunkan pH hingga 4,8. Suasana asam ini dibutuhkan untuk pertumbuhan S.

cerevisiae dan cukup baik dalam menghambat pertumbuhan bakteri, karena

bakteri cenderung hidup pada media netral atau sedikit basa (Bahl, 1979). Molase

juga mengandung sukrosa yang dihidrolisis menjadi glukosa dengan bantuan

enzim invertase yang dihasilkan oleh S. cerevisiae, akan dikonversikan menjadi

etanol dan CO2. Suasana asam karena penambahan asam kuat juga digunakan

Page 68: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

43 

 

 

untuk membantu hidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa. Mekanisme

reaksinya adalah sebagai berikut :

a. Molase yang merupakan gula sukrosa dihidrolisis menjadi glukosa dan

fruktosa dengan bantuan enzim invertase dan asam sulfat :

OH

OH

H

H

OHH

OH

CH2OH

H

O CH2OH

HCH2OH

OH H

H OH

OH20 H2SO4

OH

OH

H

H

OHH

OH

CH2OH

H

O CH2OH

HCH2OH

OH H

H OH

O

H

H OH

α-D-glukopiranosil-β-D-fruktofuranosida

OH

OH

H

H

OHH

OH

CH2OH

H

O CH2OH

HCH2OH

OH H

H OH

O

H

OH

OH

H

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

CH2OH

HCH2OH

OH H

H OH

O

OH

OH

OH

H

OH

H

OHH

OH

CH2OH

H

CH2OH

H

OH

CH2OH

OH H

H OH

O

H

α-D-glukosa β-D-fruktosa

b. Gula sederhana (glukosa, fruktosa) yang terbentuk dikonversikan dengan

bantuan zymase yang dihasilkan oleh S. cerevisiae menjadi etanol dan

CO2 melaui jalur Embden Mayerhof Parnas (EMP).

zymase C6H12O6 2 C2H5OH + 2CO2 (Hamidah, 2003). gula sederhana etanol

Menurut Buchner (1907) kedua proses tersebut terjadi diluar sel S.

cerevisiae . S. cerevisiae mensekresikan invertase dan zymase ke luar sel untuk

menghidrolisis sukrosa menjadi glukosa dan fruktosa, kemudian glukosa dirubah

Page 69: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

44 

 

 

menjadi etanol melalui jalur Embden Mayerhof Parnas di luar sel S. cerevisiae.

Etanol dibentuk di luar sel, karena bila etanol dihasilkan di dalam sel, maka S.

cerevisiae akan mati. Etanol dapat berfungsi sebagai antiseptik lokal.

2. Tahap pembibitan

Tahap pembibitan dilakukan berdasarkan hasil penelitian Iswahyuningsih

(2008), yaitu pada media molase 16°brix, pH 4,8 dan suhu 30°C dalam shaker

inkubator selama 49,5 jam, dengan kecepatan 150 rpm. 49,5 jam, merupakan

waktu dimana S. cerevisiae berada pada fase stasioner kurva pertumbuhan.

Pada fase stasioner, jumlah sel S. cerevisiae cenderung tetap, dimana

jumlah nutrient dalam media sebanding dengan jumlah sel S. cerevisiae.

Fermentasi etanol didahului dengan tahap perkembangbiakan dan pertumbuhan

sel S. cerevisiae sehingga membutuhkan waktu untuk terjadinya fermentasi dan

fermentasi lebih banyak terjadi pada fase stasioner dalam kondisi anaerob.

Nutrisi yang dibutuhkan untuk pertumbuhan strain S.cerevisiae dalam

media cair antara lain molase, urea [(NH2)2CO], NPK [CaH(PO4)2], dan asam

sulfat. Molase merupakan sumber karbon organik yang mengandung gula cukup

tinggi, substansi nitrogen, vitamin, dan mineral. Urea [(NH2)2CO] sebagai sumber

nitrogen yang ditambahkan ke dalam media pertumbuhan dan fermentasi, NPK

[CaH(PO4)2] sebagai nutrient untuk pertumbuhan S. cerevisiae yaitu sebagai

sumber Ca dan P. Diperlukan penambahan urea dan NPK ke dalam media, karena

sumber N, Ca dan P dalam molase jumlahnya terbatas, sehingga perlu tambahan

dari luar untuk mengoptimalkan pertumbuhan S. cerevisiae. Asam sulfat

merupakan sumber sulfur yang dalam proses produksi digunakan untuk mengatur

Page 70: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

45 

 

 

pH, disamping itu juga untuk menghambat pertumbuhan jenis bakteri yang

mengganggu proses fermentasi sehingga pertumbuhannya jauh lebih baik.

Pertumbuhan lebih baik yang dimaksudkan adalah pertambahan jumlah sel S.

cerevisiae yang hidup dan berkembangbiak, dimana dalam sel-sel S. cerevisiae

tersebut mengandung enzim yang berperan dalam proses peruraian glukosa

menjadi etanol dan CO2. Oleh karena itu, pertumbuhan berpengaruh terhadap

proses fermentasi karena adanya enzim yang dihasilkan oleh sel-sel S. cerevisiae

(Prescott & Dunn, 1999).

3. Tahap fermentasi

Metabolit utama hasil fermetasi molase oleh S. cerevisiae adalah etanol

dan CO2. Gas CO2 yang dihasilkan berupa gelembung udara dalam air, harus

dikeluarkan melalui glass tubing ke dalam wadah yang berisi larutan Ca(OH)2

karena gas CO2 bersifat asam, dalam air akan membentuk asam karbonat dan

melepas H+, sehingga pH larutan akan turun. S. cerevisiae tumbuh optimal pada

pH 4,0-5,0, bila pH larutan turun karena adanya gas CO2, maka S. cerevisiae akan

mati. Berikut ini reaksi gas CO2 dalam larutan molase

CO2 + H2O H2CO3 H+ + HCO3-

Ca(OH)2 akan bereaksi dengan CO2 yang dihasilkan membentuk endapan

CaCO3, dimana banyaknya endapan CaCO3 itu setara dengan CO2 yang

dihasilkan. Berikut ini reaksi larutan kalsium hidroksida dengan gas CO2 yang

dihasilkan

Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3↓ + H2O putih

Page 71: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

46 

 

 

Untuk mencegah masuknya udara dari lingkungan ke dalam larutan

Ca(OH)2, maka ditambahkan paraffin liquid dalam larutan Ca(OH)2. Paraffin

liquid tidak dapat bercampur dengan air, sehingga akan berada pada lapisan atas

Ca(OH)2, hal ini menjamin kondisi fermentasi secara anaeob. Berikut ini gambar

rangkaian alat fermentasi sederhana yang digunakan dalam penelitian ini

Gambar 8. Rangkaian alat fermentasi sederhana

Adanya oksigen memungkinkan etanol dapat dioksidasi menjadi asam

asetat. Berikut ini reaksi oksidasi etanol

C H

H

OH

H3CO

C

O

H3C OH H2

etanol asam asetat

Waktu atau lama fermentasi juga mempengaruhi jumlah etanol yang

dihasilkan. Berikut ini grafik kadar etanol yang dihasilkan pada fermentasi 36, 48,

60, dan 72 jam.

Page 72: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

47 

 

 

kurva waktu fermentasi vs kadar etanol yang dihasilkan

05

101520253035404550

0 10 20 30 40 50 60 70 80

waktu fermentasi (jam)ka

dar

etan

ol (v

/v)

Gambar 9. Kurva waktu fermentasi vs kadar etanol yang dihasilkan

Penelitian waktu fermentasi dihentikan pada jam ke-72, karena setelah 48 jam,

kenaikkan kadar etanol sangat kecil, sehingga bila penelitian waktu fermentasi

dilanjutkan, kenaikkan kadar etanol akan kecil seperti sebelumnya. Waktu

fermentasi yang digunakan pada penelitian ini adalah 72 jam, karena berdasarkan

penelitian memberikan kadar etanol paling tinggi. Hal ini didukung dengan

pernyataan Ginting dan Sundari (2008) dari Departemen Pertanian, yang

menyatakan bahwa proses fermentasi dalam produksi etanol dilakukan selama 72

jam.

4. Destilasi

Berbeda dengan proses penyiapan bahan, dimana molase disaring dengan

kain flannel; sampel hasil fermentasi dapat disaring dengan kertas saring dibantu

dengan pompa vakum. Hal ini dikarenakan konsistensi sampel berkurang selama

proses fermentasi, gula yang terdapat dalam molase berkurang karena dirubah

menjadi etanol dan CO2.

Tujuan destilasi adalah meningkatkan selektivitas. Prinsipnya adalah

pemisahan senyawa berdasarkan perbedaan titik didih. Titik didih etanol dalam

Farmakope Indonesi edisi IV (1995) adalah 78°C, sehingga destilasi dilakukan

Page 73: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

48 

 

 

pada suhu ±80°C. Pada suhu tersebut jumlah etanol yang menguap lebih banyak

dari pada air. Selektivitas ditingkatkan pada destilasi, karena etanol dipisahkan

dari senyawa-senyawa lain yang jauh perbedaan titik didihnya. Batu didih dapat

digunakan untuk meratakan panas dalam larutan yang didestilasi.

c. Optimasi Metode Penetapan Kadar Etanol dengan Kromatografi Gas

Fase Normal

1. Optimasi proses pemisahan etanol dengan standar internal n-butanol

dalam pelarut hexane

Tujuan dilakukan optimasi pemisahan etanol dengan standar internal n-

butanol dalam pelarut hexane adalah menjamin peak etanol akan terpisah dengan

baik dari peak yang lain, sehingga kadar yang terukur merupakan kadar etanol

murni tanpa campuran senyawa lain.

Dalam penetapan kadar etanol dengan metode kromatografi gas,

digunakan standar internal n-butanol, tujuannya untuk menaikan presisi, akibat

variasi volume injeksi, kecepatan alir fase gas, atau variasi lain dalam kolom.

Dipilih standar internal n-butanol karena memiliki struktur yang mirip dengan

etanol, dan bukan merupakan metabolit yang dihasilkan selama proses fermentasi.

Etanol hasil fermetasi dapat ditetapkan kadarnya dengan kromatografi

gas karena etanol mudah menguap, stabil terhadap pemanasan dan dapat

berinteraksi dengan fase diam dalam kolom. Adanya perbedaan koefisien

distribusi, menyebabkan perbedaan afinitasnya terhadap fase diam dan terjadi

pemisahan yang baik.

Page 74: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

49 

 

 

Sistem kromatografi yang sesuai adalah sistem kromatografi fase normal,

dengan fase diam polar. Prinsipnya adalah ”like disolve like”, senyawa polar,

yang afinitasnya tinggi terhadap fase diam, akan lebih lama berinteraksi dengan

fase diam sebelum keluar dari kolom, sehingga pemisahannya baik. Dalam

penelitian ini dipilih fase diam polietilenglikol, yang merupakan fase diam yang

sangat polar. Berikut ini interaksi sampel dengan fase diam

H OH2C CH3

O

H H2CCH3

HOH2C

H2C O

H2C

H2C O

H2C

H2C OH

n

     

H

O

H CH2

HOH2C

H2C O

H2C

H2C O

H2C

H2C OH

n

OCH2

H2C

CH2

CH3

H2C

CH2

CH3

                             A                                                                                   B

Gambar 10. Interaksi etanol (A) dan n-butanol (B) dengan fase diam (ikatan hidrogen)

Etanol berupa senyawa organik, sehingga dalam penelitian ini dipilih

FID (Flame Ionization Detector) yang memiliki kepekaan terhadap senyawa

organik 1000 kali lebih besar dibandingkan dengan TCD.

Optimasi suhu injektor, suhu kolom dan suhu detektor perlu dilakukan

untuk menghasilkan pemisahan yang baik. Titik didih etanol adalah 78°C,

sedangkan titik didih n-butanol adalah 117°C (Anonim, 1995). Suhu injektor

diatur pada suhu 220°C untuk menjamin seluruh sampel dapat teruapkan dan

berada dalam bentuk gas. Suhu detektor juga diatur pada 220°C tujuannya

merubah sampel menjadi bentuk ion sehingga dapat dideteksi oleh FID, mencegah

sampel mengembun kembali, serta menguapkan air hasil reaksi antara gas H2 dan

O2 pada FID. Optimasi suhu kolom dimulai pada 50°C, di atas titik didih senyawa

Page 75: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

50 

 

 

yang paling tinggi, namun sampel tidak memisah, sehingga untuk dapat

memisahkan senyawa satu dengan yang lain suhu kolom diturunkan hingga 70°C.

Hal lain yang perlu dipertimbangkan dalam optimasi pemisahan etanol

adalah coloum head pressure, teknik penginjeksian dan perbandingan gas

pembawa. Hal-hal tersebut juga perlu diperhatikan karena mempengaruhi

pemisahan etanol dengan metode kromatografi gas. Berikut ini hasil optimasi

etanol dengan standar internal n-butanol dalam pelarut hexane dengan

menggunakan kromatografi gas fase normal :

Suhu injektor : 220°C

Suhu detektor : 220°C

Suhu kolom : 70°C

Jenis detektor : FID

Jenis kolom : Carbowax (25m x 0,25 mm)

Fase diam : polietilenglikol

Coloum head pressure : 25 kpa

Range :1

Split vent : 15,0 ml/menit

Purge vent : 0,5 ml/menit

Teknik penginjeksian : fast inject

Kondisi alat kromatografi gas ini dibuat tetap selama penelitian, untuk

memperkecil kesalahan karena variasi kondisi alat.

Page 76: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

51 

 

 

Berikut ini gambar hasil optimasi pemisahan etanol dengan standar

internal n-butanol dalam pelarut hexane dengan menggunakan kromatografi gas

fase normal

                            A                                                                               B

Gambar 11. Hasil optimasi pemisahan etanol dan n-butanol (A) dan hasil pemisahan hexane dengan n-butanol (B)

Pada kromatogram A terdapat 3 peak. Peak pertama adalah peak hexane (muncul

pada ± 150 detik), peak kedua adalah etanol (muncul pada ± 180 detik), dan peak

ketiga adalah n-butanol (muncul pada ± 250 detik). Bila dilihat dari kromatogram

di atas, tampak setiap senyawa memiliki resolusi > 1,5; karena setiap peak

terpisah dengan baik hingga base line. Resolusi etanol terhadap hexane adalah

2,91, sedangkan etanol terhadap n-butanol adalah 15,41. Waktu proses

kromatografi yang tidak terlalu lama (tidak lebih dari 6 menit), menunjukkan

proses ktomatografi yang cukup efisien.

Bila dilihat dari sifatnya, etanol yang lebih polar dibanding n-butanol

seharusnya keluar belakangan, karena afinitasnya terhadap fase diam lebih besar

dari pada n-butanol. Namun berdasarkan kromatogram di atas etanol keluar lebih

dahulu dibanding n-butanol, hal ini karena faktor yang lebih mempengaruhi

Page 77: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

52 

 

 

pemisahan sampel adalah perbedaan titik didih. Etanol titik didihnya lebih rendah

dari n-butanol, akan menguap terlebih dahulu dan keluar dari kolom.

2. Validasi metode penetapan kadar etanol dengan kromatografi gas fase

normal

a. Pembuatan larutan baku etanol dengan standar n-butanol. Kurva

baku dibuat untuk menghitung kadar etanol dalam sampel, dan menentukan

parameter validitas, yang meliputi recovery dan kesalahan acak.

Tabel VIII. Kurva baku etanol dengan standar internal n-butanol Replikasi I Replikasi I Replikasi I

Konsentrasi etanol (%v/v)

Konsentrasi

etanol (%v/v)

Konsentrasi

etanol (%v/v)

0,2 0,257 0,2 0,297 0,2 0,247 1,4 1,41 1,4 1,415 1,4 1,327 2,6 2,59 2,6 2,491 2,6 2,437 3,8 3,762 3,8 3,4 3,8 3,242 5,0 5,18 5,0 5,156 5,0 5,007 A = -0,0031 A = 0.0162 A = -0.0256 B = 1,0165 B = 0.9753 B = 0.9529 r = 0,9991 r = 0.9933 r = 0.9923

Dari tabel di atas dapat dilihat bahwa nilai koefisien korelasi (r)

untuk replikasi I adalah 0,9991, berada di atas koefisien korelasi yang

ditetapkan dalam Good Laboratory Practis (2003) untuk kromatografi, yaitu

0,999. Sehingga untuk menghitung kadar etanol dalam sampel, dan

menentukan parameter validitas, yang meliputi recovery dan kesalahan acak,

digunakan persamaan kurva baku replikasi I, yaitu y = 1,0165x – 0,0031.

Koefisien korelasi mendekati 1 berarti adanya hubungan yang linier antara

peningkatan kadar dengan rasio AUC etanol dibandingkan n-butanol.

Page 78: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

53 

 

 

b. Parameter validitas. Parameter validitas yang digunakan untuk

menentukan validitas metode dalam penelitian ini adalah akurasi dan presisi,

yang meliputi recovery dan kesalahan acak. Hasil yang diperoleh disajikan

dalam tabel IX

Tabel IX. Hasil perhitungan recovery dan kesalahan acak Konsentrasi

(%v/v) X (%v/v) %

recovery Rata-rata % KV

1,0 1,0089 0,9956 99,56 99,68

1,0 1,0101 0,9968 99,68 0,13 1,0 1,0114 0,9981 99,81 2,6 2,6158 2,5764 99,11

100,07

2,6 2,6558 2,6157 100,60 0,83 2,6 2,6533 2,6133 100,51 3,5 3,5534 3,4988 99,97

99,53

3,5 3,5417 3,4873 99,64 0,50 3,5 3,5189 3,4648 98,99

Akurasi suatu metode menunjukkan seberapa dekat hasil yang diperoleh

dengan hasil sebenarnya. Menurut Mulja dan Suharman (2003), suatu metode

dapat dikatakan memiliki akurasi yang baik jika recovery yang diperoleh masih

dalam rentang 98-102% untuk bahan baku. Hasil penelitian menunjukkan pada

kadar etanol 1,0%, hasil recovery yang diperoleh adalah 99,56-99,81%,

sedangkan untuk kadar etanol 2,6% adalah 99,11-100,6%, dan untuk kadar 3,5%

adalah 98,99-99,97%. Recovery yang diperoleh berada dalam rentang 98-102%.

Dengan demikian penggunaan metode kromatografi gas untuk pengukuran kadar

etanol memiliki akurasi yang baik.

Presisi menunjukkan keterulangan hasil yang diperoleh. Presisi

umumnya ditunjukkan dengan KV (Koefisien Variasi). Menurut Mulja dan

Suharman (2003), suatu metode dapat dikatakan memiliki presisi yang baik jika

Page 79: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

54 

 

 

KV yang diperoleh kurang dari 2%. Hasil penelitian menunjukkan, KV untuk

kadar etanol 1,0% adalah 0,13%, sedangkan untuk kadar 2,6% adalah 0,83% dan

untuk kadar 3,5% adalah 0,50%. Dengan demikian penggunaan metode

kromatografi gas untuk pengukuran kadar etanol memiliki presisi yang baik.

d. Kondisi Optimum yang meliputi pH dan Konsentrasi Molase

pada Suhu 31°C

Kondisi fermentasi yang optimum akan menghasilkan kadar etanol yang

besar. Kadar etanol yang dihasilkan selama proses fermentasi diantaranya

dipengaruhi oleh pH dan konsentrasi molase. Pada penelitian ini dilakukan

optimasi pH dan konsentrasi molase yang dapat menghasilkan kadar etanol ≥

25%v/v. Menurut Hidayat dan Nawapanca (2007), etanol hasil fermentasi, setelah

penyulingan pertama, kadarnya akan meningkat hingga 20%v/v dan seterusnya

hingga 96%v/v pada destilasi fraksional. Maka dalam penelitian ini peneliti

memililih respon ≥ 25%v/v yang berada di atas kadar etanol yang biasa dihasilkan

setelah destilasi sebanyak satu kali.

Berikut ini hasil perhitungan kadar etanol hasil destilasi sederhana

selama 4 jam

Tabel X. Kadar etanol hasil destilasi sederhana selama 4 jam Perlakuan pH Konsentrasi molase %v/v etanol

1 4 8ºbrix 8,45±1,918 2 4 16 ºbrix 23,52±2,162 3 4 24 ºbrix 35,74±1,174 4 4,5 8ºbrix 11,39±1,762 5 4,5 16 ºbrix 21,42±2,912 6 4,5 24 ºbrix 35,29±1,230 7 5 8ºbrix 10,95±2,448 8 5 16 ºbrix 27,32±2,149 9 5 24 ºbrix 33,92±1,505

Page 80: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

55 

 

 

Pada penelitian ini, faktor dominan antara pH, konsentrasi molase, atau

interaksi antar keduanya dalam menentukan respon kadar etanol diketahui dari

analisis desain faktorial, yaitu besarnya efek dapat dicari dengan menghitung

selisih antara rata-rata respon pada level tinggi dengan rata-rata respon pada level

sedang dan rata-rata respon pada level rendah. Perhitungan ini memuat arah

respon.

Tabel XI. Efek pH dan konsentrasi molase dan interaksi keduanya dalam menentukan respon kadar etanol

Efek Respon Kadar Etanol

pH 1,50 Konsentrasi molase 24,72

Interaksi -1,44

Apabila nilai hasil perhitungan efek adalah positif, maka faktor tersebut

menaikkan respon, misalnya pH dan konsentasi molase menaikan respon kadar

etanol, sedangkan interaksi pH dan konsentrasi molase menurunkan respon kadar

etanol. Faktor dengan nilai angka efek paling besar adalah faktor yang dominan

dalam menentukan respon kadar etanol. Berdasarkan tabel XI, diketahui bahwa

faktor dominan yang berpengaruh terhadap respon kadar etanol hasil fermentasi

molase oleh S. cerevisiae pada suhu 31ºC adalah konsentrasi molase. Hal ini

dikarenakan molase merupakan faktor utama dalam fermentasi, yang mengandung

nutrisi yang dibutuhkan oleh S. cerevisiae untuk tumbuh dan melakukan proses

fermentasi.

Profil pengaruh pH dan konsentrasi molase terhadap respon kadar etanol,

ditampilkan berturut-turut dalam gambar 12a dan 12b.

Page 81: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

56 

 

 

A B

Gambar 12. Profil pengaruh pH (A) dan konsentrasi molase (B) terhadap respon kadar etanol (%v/v)

Pada gambar 12a terlihat kenaikan pH belum tentu menyebabkan

kenaikan kadar etanol, sedangkan pada gambar 12b, terlihat kenaikan konsentrasi

molase menyebabkan kenaikan kadar etanol. Pada gambar 12a dan 12b

mengalami ketidaksejajaran garis, dengan ini dapat ditarik kesimpulan bahwa

terjadi interaksi antara pH dan konsentrasi molase dalam menentukan respon

kadar etanol. Dari gambar 12b tampak bahwa konsentrasi molase sangat

berpengaruh dalam menaikkan respon kadar etanol.

Analisis desain faktorial didukung dengan Two-Way Anova dengan taraf

kepercayaan 95%, digunakan untuk mengetahui tingkat signifikansi setiap faktor

dan interaksinya terhadap respon kadar etanol. Hipotesis dalam análisis statistik

Two-Way Anova adalah (H01) menyatakan tidak adanya perbedaan significant

antara ke tiga pH dalam menentukan respon kadar etanol, (H02) menyatakan tidak

adanya perbedaan significant antara ke tiga konsentrasi molase dalam menentukan

respon kadar etanol sedangkan (H03) menyatakan tidak ada interaksi antara pH

dan konsentrasi molase dalam menentukan respon kadar etanol. H01, H02 ,dan H03

ditolak bila harga P-value < α 0,05.

Page 82: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

57 

 

 

Sebelum dilakukan analisis Two-Way Anova, dilakukan uji homogenitas

sehingga diketahui bahwa metode analisis Two-Way Anova yang digunakan untuk

mengetahui tingkat signifikasi setiap faktor dan interaksinya adalah tepat.

Tabel XII. Hasil uji homogenitas dengan SPSS F df1 df2 Sig. 2.135 8 45 .052

Tests the null hypothesis that the error variance of the dependent variable is equal across groups. a Design: Intercept+conc.molase+pH+conc.molase * pH

H0 menyatakan variance diasumsikan sama, sedangkan H1 menyatakan variance

diasumsikan tidak sama. Berdasarkan tabel XII, diketahui hasil P-value = 0,052

yang lebih besar dari α = 0,05, sehingga H0 = variance diasumsikan sama tidak

dapat ditolak. Dikarenakan variansi sama, maka untuk mengetahui tingkat

signifikasi pengaruh setiap faktor dan interaksinya terhadap respon kadar etanol

dapat digunakan Two-Way Anova. Berikut ini hasil analisis Two-Way Anova

Tabel XIII. Hasil perhitungan Two-Way Anova pada respon kadar etanol Dependent Variable: kadar etanol

Source Type III Sum of Squares Df Mean Square F Sig.

Corrected Model 5674.922(a) 8 709.365 178.847 .000 Intercept 28854.223 1 28854.223 7274.801 .000 conc.molase 5526.687 2 2763.343 696.701 .000 Ph 24.677 2 12.339 3.111 .054 conc.molase * pH 123.557 4 30.889 7.788 .000 Error 178.485 45 3.966 Total 34707.630 54 Corrected Total 5853.406 53

R Squared = .970

Berdasarkan hasil perhitungan efek respon kadar etanol dengan Two-Way Anova

(tabel XII) dapat diketahui nilai P-value untuk konsentrasi molase adalah 0,000

lebih kecil dari α 0,05, maka Ho ditolak, artinya ketiga konsentrasi memiliki

perbedaan yang sangat significant dalam menentukan respon kadar etanol. Nilai

P-value untuk faktor pH adalah 0,054 lebih besar dari α 0,05, maka Ho diterima,

Page 83: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

58 

 

 

artinya ketiga pH tidak memiliki perbedaan yang significant dalam menentukan

respon kadar etanol. Nilai P-value untuk interaksi pH dan konsentrasi molase

adalah 0,000 lebih kecil dari α 0,05, maka Ho ditolak, artinya adanya interaksi

antara ke dua faktor dalam menentukan respon kadar etanol.

Perbedaan pH 4 sampai 5, tidak terlalu berpengaruh terhadap perbedaan

kadar etanol yang dihasilkan, karena pH 4-5 termasuk dalam pH optimum

fermentasi oleh S. cerevisiae (Prescott and Dunn, 1959). Pada pH 4-5, S.

cerevisiae masih dapat beraktivitas dengan baik untuk mengubah gula sederhana

menjadi etanol.

Area optimum fermentasi, yang meliputi pH dan konsentrasi molase

diperoleh dari contour plot persamaan regresi desain faktorial. Data dari

pengukuran respon kadar etanol, dibuat persamaan regresi hubungan antara pH

dan konsentrasi molase menggunakan metode desain faktorial. Hasil perhitungan

regresi desain faktorial dari respon kadar etanol adalah y = 23,11 + 8,24(x1) +

0,50 (x2) – 0,48 (x1.x2), dimana y adalah respon kadar etanol, x1 adalah

konsentrasi molase, dan x2 adalah pH. Dari persamaan tersebut diperoleh

contour plot pada gambar 13.

Gambar 13. Contour plot respon kadar etanol

Keterangan :

= area optimum

Page 84: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

59 

 

 

Contour plot persamaan regresi pH dan konsentrasi molase digunakan

untuk menentukan area yang memberikan respon kadar etanol ≥ 25%v/v, terbatas

pada level yang diteliti. Berdasarkan tabel di atas, diketahui kondisi optimum

fermentasi etanol oleh S. cerevisiae pada suhu 31°C yang memberikan respon

kadar etanol ≥ 25%v/v adalah konsentrasi molase 20,7 sampai 24°brix dan pH 4

sampai 5.

Page 85: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

60 

 

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

1. Faktor yang paling dominan dalam menentukan kadar etanol yang dihasilkan

selama proses fermentasi molase oleh Saccharomyces cerevisiae pada suhu

31ºC dengan menggunakan metode desain faktorial adalah konsentrasi

molase.

2. Area optimum yang digunakan untuk memprediksi pH dan konsentrasi

substrat dalam menghasilkan kadar etanol ≥ 25%v/v adalah konsentrasi molase

20,70 sampai 24°brix dan pH 4 sampai 5.

B. SARAN

Perlu dilakukan destilasi fraksinasi, untuk meningkatkan kadar etanol hingga lebih

dari 96%.

Page 86: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

61 

 

DAFTAR PUSTAKA

Anonim, 1984, PT Madubaru-Perusahaan Gula-Perusahaan Spiritus Madukismo, Yogyakarta.

Anonim, 1995 b, Farmakope Indonesia, edisi IV, 1012-1013, Departemen

Kesehatan Republik Indonesia, Jakarta. Anonim, 2004, Guidelines for The Validation of Analytical Methods for Active

Constituent, Agricultural and Veterinary hemical Products, Kingston, Australia.

Anonim, 2005, United States Pharmacopeia 28 The National Formulary 23, Vol

II, 2749–2751, United State Pharmacopeal Convention, inc., New York. Anonim, 2007, Etanol, http//www.Wikipedia-etanol.com, diakses tanggal 6

Agustus 2008. Anonim, 2008, Saccharomyces cerevisiae. http//www.Wikipedia-S-

cerevisiae.com, diakses tanggal 27 November 2008. Bolton, S., 1990, Pharmaceutical Statistic Practical and Clinical Application, 3rd

Ed., 84-85, 308-337, 533-545, Marcel Dekker Inc., New York. Bonelli, 1988, Dasar Kromatografi Gas, 1-2, 7, 9, ITB Press, Bandung. Campbell, Reece and Mitchell, L., 2002, Biology, 146, 166-167, Erlangga, Jakarta

Selatan. Christian, G., D., 2004, Analytical Chemistry, 6th ed, 464-465, 473, John Wiley &

Sons, Inc., United State of America. Crueger, W. dan A., Crueger, 1984, Biotechnology a Textbook of Industrial

Microbioloy, 104-110; 161-186. Science Tech, Inc., Madison. Dean, J., 1995, Analytical Chemistry Handbook, 4.1-4.63, Mc Graw-Hill, Inc.,

United State of America. Fardiaz, S., 1992, Microbiologi pangan, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta. Harahap, H., 2003, Karya Ilmiah Produksi Alkohol, USU Digital Library, Medan. Hamidah, H., 2003, Karya Ilmiah Produksi Alkohol, 1, 3, 4, 5, Fakultas Teknik

Kimia. Universitas Sumatera Utara.

Page 87: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

62 

 

 

Hidayat, A., dan Nawapanca, 2007, Produksi Bioetanol, http://www.migas-indonesia.com, diakses tanggal 6 Agustus 2008.

Jimmy, 2008, Teknik Dasar Mikrobiologi, www.wordpress.com/files/cdk/files/13,

diakses tanggal 4 Juli 2008. Maiorella, B., Ch. R. Wilke, dan H.W. Blanch, 1981, Alcohol Production and

Recovery, 44-88, Biotech Bioeng. Mulja, M. dan Hanwar, D., Prinsip-prinsip Cara Berlaboratorium yang Baik

(Good Laboratory Practice), Majalah Farmasi Indonesia Airlangga, Vol III, No 2, 71-76.

Mulja, M., dan Suharman, 1995, Analisis Instrumental, 26-28, 31-34, Airlangga

University Press, Surabaya. Muhiddin dan Aryanta, 2000, Peningkatan Kandungan Protein Kulit Umbi Ubi

Kayu Melalui Proses Fermentasi, www.fmipa.itb.ac.id, diakses tanggal 28 Maret 2008.

Munson, J., W., 1981, Pharmaceutical Analysis-Modern Method, part B, Marcel

Dekker Inc., New York. Muspahaji, 2007, Mengganti BBM dengan Bioetanol, http:// www.

suaramerdeka.com/index.php?action=printpage;topic=12063.0, diakses tanggal 11 Oktober 2008.

Muth, J.E., De., 1999, Basic Statistics and Pharmaceutical Statistical

Applications, 265-294, 565-569, 576, Marcel Dekker Inc., New York Prescott, S., C. and Dunn C., G., 1999, Industrial Microbiology, McGraw-Hill

Book Company Inc., New York. Rohman, A., 2007, Kimia Farmasi Analisis, 229-250, Pustaka Pelajar,

Yogyakarta. Riyadi, A., 2008, Ternyata Tidak Sulit Membuat Bioetanol Sendiri,

www.kompas.com, Diakses pada tanggal 28 Maret 2008. Salamah, S., 2006, Alkohol, www.wikipedia.com, diakses pada tanggal 3 Mei

2008. Soerawidjaja, 2008, Bioetanol Bahan Baku Singkong, www.koran-tempo.com,

diakses tanggal 28 Maret 2008.

Page 88: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

63 

 

 

Suarni, 2003, Teknologi Pengolahan Jagung, 401, Prosiding Seminar Nasional Teknologi Tepat Guna Perteta dan LIPI. Bandung.

Sulystio, J., 2005, Dari Nira Setitik Jadilah Alkohol Medis, www.koran-

tempo.com, diakses tanggal 28 No 2008. Uyanto, S., Pedoman Analisis Data dengan SPSS, 175-188, Graha Ilmu,

Yogyakarta. Vamanu, dkk, 2007, Obtaining ProbioticBiomass from Yeasts Used for Fodder

Farm Animals, Archiva Zootechnica vol 10. Van der Rest, dkk., 1995, The Plasma Membrane of saccharomyces cerevisiae :

Structure, Fungtionand Biogenesis Microbiological Review, Departement of Microbiology, Groningen, Biomolekuler Sciences and Biotecnology Institute, University Groningen, Tokyo.

Page 89: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

64 

 

 

Lampiran 1

Perhitungan konsentrasi molase, jumlah NPK dan urea yang ditambahkan

1. Perhitungan konsentrasi molase

a. Konsentrasi molase awal

Temperatur kamar = 29ºC

Nilai air (volume) piknometer pada suhu 29ºC = 35,6305

Berat piknometer + molase = 139,3216 g

Berat piknometer = 87,9312 g

Berat molase = 51,3899 g

Berat jenis larutan = 1,4423

Dari tabel didapat brix = 8,432

Dari table dapat dikoreksi = 0,091

Jadi ºbrix tetes = (8,432+0,091)x10

=85,23ºbrix

b. Konsentrasi molase 16ºbrix, sebanyak 2000 gram

85,23 ºbrix x a gram = 16ºbrix x 2000 gram

a gram = 375,45 gram

c. Perhitungan konsentrasi molase untuk proses fermentasi

1. Konsentrasi akhir 8 ºbrix

(16ºbrix x 30 ml) + (a ºbrix x 60 ml) = 90 ml x 8 ºbrix

a = 4 ºbrix

Page 90: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

65 

 

 

Pembuatan larutan molase 4ºbrix, sebanyak 1500 gram

85,23 ºbrix x a gram = 4ºbrix x 1500 gram

a gram = 70,40 gram

2. Konsentrasi akhir 16 ºbrix

(16ºbrix x 30 ml) + (a ºbrix x 60 ml) = 90 ml x 16 ºbrix

a = 16 ºbrix

Pembuatan larutan molase 16 ºbrix, sebanyak 1500 gram

85,23 ºbrix x a gram = 16ºbrix x 1500 gram

a gram = 281,6 gram

3. Konsentrasi akhir 24 ºbrix

(16ºbrix x 30 ml) + (a ºbrix x 60 ml) = 90 ml x 24 ºbrix

a = 28 ºbrix

Pembuatan larutan molase 28 ºbrix, sebanyak 1500 gram

85,23 ºbrix x a gram = 28 ºbrix x 1500 gram

a gram = 492,78 gram

2. Perhitungan Urea

a. Tahap pembibitan

Untuk 9000 L larutan molase 16 ºbrix membutuhkan 4 gram urea, sehingga

untuk 2000 g (2000 : 1,4423 = 1386,67 L) larutan molase 16 ºbrix

membutuhkan urea : 1387,67 gram/9000 gram x 4 gram = 0,616 gram

Page 91: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

66 

 

 

b. Tahap fermentasi

Untuk 9000 L larutan molase,membutuhkan 4 gram urea, sehingga untuk

1500 gram (1500 gram : 1,4423 = 1040 L) larutan molase 16 ºbrix

membutuhkan urea : 1040 gram/9000 gram x 4 gram = 0,462 gram

3. Perhitungan NPK

Tahap pembibitan

Untuk 9000 L larutan molase 16 ºbrix membutuhkan 3 gram NPK, sehingga

untuk 2000 g (2000 : 1,4423 = 1386,67 L) larutan molase 16 ºbrix

membutuhkan urea : 1387,67 gram/9000 gram x 3 gram = 0,463 gram

Page 92: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

67 

 

 

Lampiran 2. Tabel notasi desain faktorial dan percobaan desain faktorial

1. Notasi

Percobaan Faktor A Faktor B Interaksi 1 -1 -1 +1 2 -1 0 0 3 -1 +1 -1 4 0 -1 0 5 0 0 0 6 0 +1 0 7 +1 -1 -1 8 +1 0 0 9 +1 +1 +1

Keterangan: (-1) = level rendah (0) = level sedang (+1) = level tinggi Faktor A = pH Faktor B = konsentrasi molase

Percobaan 1 = faktor A level rendah, faktor B rendah Percobaan 2 = faktor A level rendah, faktor B sedang Percobaan 3 = faktor A level rendah, faktor B tinggi Percobaan 4 = faktor A level sedang, faktor B rendah Percobaan 5 = faktor A level sedang, faktor B sedang Percobaan 6 = faktor A level sedang, faktor B tinggi Percobaan 7 = faktor A level tinggi, faktor B rendah Percobaan 8 = faktor A level tinggi, faktor B sedang Percobaan 9 = faktor A level tinggi, faktor B tinggi 2. Percobaan Desain Faktorial

Percobaan pH Konsentrasi molase 1 4 8ºbrix2 4 16ºbrix 3 4 24ºbrix 4 4,5 8ºbrix 5 4,5 16ºbrix 6 4,5 24ºbrix 7 5 8ºbrix 8 5 16ºbrix 9 5 24ºbrix

Page 93: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

68 

 

 

Lampiran 3. Tabel data kadar etanol

Percobaan Kadar etanol (%v/v) Repl

1 Repl

2 Repl

3 Repl

4 Repl

5 Repl

6 X±SD

1 6,90 10,42 9, 00 6,31 10,85 7,24 8,45±1,918 2 22,29 25,46 20,99 25,39 25,53 21,48 23,52±2,1623 36,22 37,82 35,86 34,87 35,00 34,73 35,74±1,1744 9,46 10,25 10,12 11,52 13,57 13,43 11,39±1,7625 23,37 25,02 23,15 20,80 17,69 18,54 21,42±2,9126 36,2 33,51 35,34 35,33 36,96 34,41 35,29±1,2307 11,29 8,04 9,81 14,72 12,65 9,23 10,95±2,4488 28,10 26,79 29,97 24,34 29,15 25,60 27,32±2,1499 32,65 35,87 32,04 33,35 35,28 34,36 33,92±1,505

Percobaan Faktor A Faktor B Interaksi Respon 1 -1 -1 +1 8,45 2 -1 0 0 23,52 3 -1 +1 -1 35,75 4 0 -1 0 11,39 5 0 0 0 21,43 6 0 +1 0 35,29 7 +1 -1 -1 10,96 8 +1 0 0 27,32 9 +1 +1 +1 33,92

Efek faktor pH = (-8,45-23,52-35,75+10,96+27,32+33,92)/3

= 1,49

Efek faktor konsentrasi molase = (-8,45+35,75-11,39+35,29-10,96+33,92)/3

= 24,72

Efek interaksi pH dan konsentrasi. molase = (8,45-35,75-10,96+33,92)/3

= -1,44

Page 94: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

69 

 

 

Lampiran 4

Persamaan desain faktorial kadar etanol

βo = (8,45+11,39+10,95+23,52+21,42+27,32+35,75+35,29+33,92)/9 = 23,12

βA = (-8,45-11,39-10,96+35,75+35,29+33,92)/9 = 8,24

βB = (-8,45+10,96-23,52+27,32-35,75+33,92)/9 = 0,50

βC = (8,45-10,96-35,75+33,92)/9 = -0,48

Jadi persamaan desain faktorial untuk kadar etanol adalah

y = 23,12 + 8,24 X1 + 0,50 X2 -0,48 X1X2

Page 95: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

70 

 

 

Lampiran 5

Perhitungan Two-Way Anova

1. Uji homogenitas

H0 = variance diasumsikan sama

H1 = variance diasumsikan tidak sama

Levene's Test of Equality of Error Variances(a)

Dependent variable: kadar etanol

F df1 df2 Sig. 2.135 8 45 .052

Tests the null hypothesis that the error variance of the dependent variable is equal across groups. a Design: Intercept+conc.molase+pH+conc.molase * pH

didapat hasil P-value = 0,052 yang lebih besar dari α = 0,05, sehingga H0 =

variance diasumsikan sama tidak dapat ditolak.

Kesimpulan : variance sama, sehingga untuk menentukan tingkat signifikasi

digunakan analisis statistik Two-way Anova

2. Perhitungan Two-Way Anova

Tests of Between-Subjects Effects Dependent Variable: kadar etanol

Source Type III Sum of Squares Df Mean Square F Sig.

Corrected Model 5674.922(a) 8 709.365 178.847 .000 Intercept 28854.223 1 28854.223 7274.801 .000 conc.molase 5526.687 2 2763.343 696.701 .000 pH 24.677 2 12.339 3.111 .054 conc.molase * pH 123.557 4 30.889 7.788 .000 Error 178.485 45 3.966 Total 34707.630 54 Corrected Total 5853.406 53

a R Squared = .970 (Adjusted R Squared = .964)

Dari tabel Two-Way Anova yang dihitung dengan SPSS memberi nilai statistik

untuk main effect sebagai berikut :

Page 96: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

71 

 

 

1. Faktor konsentrasi molase :

H0 : µ konsentrasi molase 8 = µ konsentrasi molase 16 = µ konsentrasi

molase 24

H1 : minimal ada dua purata konsentrasi molase yang tidak sama

Nilai P-value = 0,000 lebih kecil dari α 0,05, maka Ho ditolak, artinya

ketiga konsentrasi memiliki perbedaan yang significant dalam menentukan

respon kadar etanol.

2. Faktor pH

H0 : µ pH 4 = µpH 4,5 = µ pH 5

H1 : minimal ada dua purata pH yang tidak sama

Nilai P-value = 0,054 lebih besar dari α 0,05, maka Ho diterima, artinya

ketiga pH tidak memiliki perbedaan yang significant dalam menentukan

respon kadar etanol.

3. Faktor interaksi

H0 : µ(konsentrasi molase.pH)1=µ(konsentrasi molase.pH)2=…………...µ

(konsentrasi molase.pH)9

H1 : minimal ada dua purata interaksi pH dan konsentrasi molase yang

tidak sama

Nilai P-value = 0,000 lebih kecil dari α 0,05, maka Ho ditolak, artinya

adanya interaksi antara ke dua faktor dalam menentukan respon kadar

etanol.

Page 97: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

72 

 

 

Lampiran 6

Perhitungan persamaan kurva baku

Perhitungan kurva baku I Kadar sampel

(%v/v) AUC etanol AUC butanol

0,2 0,141 0,548 0,26 1,4 0,671 0,476 1,41 2,6 1,266 0,489 2,59 3,8 1,516 0,403 3,76 5,0 2,197 0,424 5,18

Persamaan kurva baku : y = 1,0165 x – 0,0031 R = 0,9991 Perhitungan kurva baku II

Kadar sampel (%v/v)

AUC etanol AUC butanol

0,2 0,19 0,639 0,30 1,4 0,719 0,508 1,42 2,6 1,091 0,438 2,49 3,8 1,581 0,465 3,4 5,0 2,14 0,415 5,16

Persamaan kurva baku : y = 0,9753 x + 0,0162 R = 0,9933 Perhitungan kurva baku III

Kadar sampel (%v/v)

AUC etanol AUC butanol

0,2 0,148 0,598 0,25 1,4 0,71 0,535 1,33 2,6 1,077 0,442 2,44 3,8 1,258 0,388 3,24 5,0 2,253 0,45 5,01

Persamaan kurva baku : y = 0,9529 x – 0,0256 R = 0,9923 Berdasarkan data linearitas dipilih persamaan kurva baku y = 1,0165 x – 0,0031

     

Page 98: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

73 

 

 

Lampiran 7 Perhitungan akurasi dan presisi

Konsentrasi (%v/v)

AUC etanol AUC butanol

1,0 0,339 0,336 1,0089 1,0 0,402 0,398 1,0101 1,0 0,265 0,262 1,0114 2,6 0,497 0,190 2,6158 2,6 0,656 0,247 2,6558 2,6 0,597 0,225 2,6533 3,5 0,732 0,206 3,5534 3,5 0,680 0,192 3,5417 3,5 0,746 0,212 3,5189

1. Konsentrasi 1,0% Replikasi 1 : y = 1,0165 x – 0,0031 1,0089 = 1,0165 x – 0,0031 x = 0,9956% Replikasi 2 : y = 1,0165 x – 0,0031 1,0101 = 1,0165 x – 0,0031 x = 0,9968% Replikasi 3 : y = 1,0165 x – 0,0031 1,0114 = 1,0165 x – 0,0031 x = 0,9981%

2. Konsentrasi 2,6% Replikasi 1 : y = 1,0165 x – 0,0031 2,6158 = 1,0165 x – 0,0031 x = 2,5764% Replikasi 2 : y = 1,0165 x – 0,0031 2,6558 = 1,0165 x – 0,0031 x = 2,6157% Replikasi 3 : y = 1,0165 x – 0,0031 2,6533 = 1,0165 x – 0,0031 x = 2,6133%

3. Konsentrasi 3,5% Replikasi 1 : y = 1,0165 x – 0,0031 3,5534 = 1,0165 x – 0,0031 x = 3,4988% Replikasi 2 : y = 1,0165 x – 0,0031 3,5417 = 1,0165 x – 0,0031 x = 3,4873% Replikasi 3 : y = 1,0165 x – 0,0031 3,5189 = 1,0165 x – 0,0031 x = 3,4648 %

Page 99: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

74 

 

 

Konsentrasi (%v/v)

X (%v/v) % recovery

Rata-rata % cv

1,0 1,0089 0,9956 99,56 99,68

1,0 1,0101 0,9968 99,68 0,13 1,0 1,0114 0,9981 99,81 2,6 2,6158 2,5764 99,11

100,07

2,6 2,6558 2,6157 100,60 0,83 2,6 2,6533 2,6133 100,51 3,5 3,5534 3,4988 99,97

99,53

3,5 3,5417 3,4873 99,64 0,50 3,5 3,5189 3,4648 98,99

Page 100: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

75 

 

 

Lampiran 8. Tabel Optimasi Waktu Fermentasi

Tabel XIV. Kadar etanol hasil fermentasi 36 jam

Contoh perhitungan :

Y = 1,0165 X – 0,0031

1,845 = 1,0165 X – 0,0031

X = 1,8177 x 5,0

5 = 18,178 % v/v

Replikasi volume setelah disaring (ml)

volume etanol setelah didestilasi (ml)

AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v) rata-rata (%v/v)

1 86 8,8 0,546 0,296 1,845 18,18

18,43 ± 0,591

2 84 8,5 0,588 0,306 1,922 18,93 3 85 7,9 0,551 0,288 1,913 18,86 4 85 7,8 0,310 0,176 1,761 17,36 5 85 8,2 0,637 0,338 1,885 18,57 6 85 8,4 0,543 0,286 1,899 18,71

Page 101: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

76 

 

 

Tabel XV. Kadar etanol hasil fermentasi 48 jam Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol setelah

didestilasi (ml) AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v) rata-rata (%v/v)

1 84 8,8 0,694 0,187 3,711 36,54

38,50 ± 4,186

2 84 8,7 0,846 0,194 4,361 42,93 3 85 8,6 0,722 0,2 3,610 35,54 4 87 8,7 0,990 0,218 4,541 44,71 5 86 8,0 0,894 0,25 3,576 35,21 6 86 8,6 0,776 0,212 3,660 36,04

Tabel XVI. Kadar etanol hasil fermentasi 60 jam Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol setelah

didestilasi (ml) AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v) rata-rata (%v/v)

1 85 9,1 0,965 0,225 4,289 42,22

40,37 ± 1,346

2 85 8,8 0,778 0,187 3,949 38,88 3 85 9,4 0,947 0,23 4,117 40,54 4 84 9,4 0,890 0,215 4,140 40,75 5 86 9,0 0,793 0,19 4,174 41,09 6 85 8,5 0,645 0,164 3,933 38,72

Page 102: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

77 

 

 

Tabel XVII. Kadar etanol hasil fermentasi 72 jam Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol setelah

didestilasi (ml) AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v) rata-rata (%v/v)

1 85 9,2 0,931 0,225 4,138 40,74

42,91 ± 2,242

2 85 8,8 1.023 0.239 4,280 42,14 3 86 8,9 1.013 0,216 4,690 46,17 4 87 9,4 0.850 0.189 4,497 44,28 5 86 9,1 0.943 0,212 4,448 43,79 6 86 9 1,004 0.245 4,098 40,35

Page 103: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

78 

 

 

Lampiran 9. Hasil Pengukuran Kadar Etanol

A. Tabel XVIII. Etanol konsentrasi molase 8°brix, dan pH 4 pada suhu 31°C Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol

setelah didestilasi (ml)

AUC etanol AUC butanol AUC etanol/AUC

butanol

kadar (%v/v) rata-rata (%v/v)

1 84 9,5 0,176 0,252 0,698 6,90

8,32 ± 2,071

2 82 10,2 0,341 0,323 1,056 10,42 3 84 9,8 0,298 0,327 0,911 9,00 4 80 10,1 0,155 0,243 0,638 6,31 5 85 10,2 0,375 0,341 1,100 10,85 6 87 10 0,181 0,247 0,733 7,24

B. Tabel XIX. Kadar etanol konsentrasi molase 8°brix, dan pH 4,5 pada suhu 31°C

Replikasi volume setelah disaring (ml)

volume etanol setelah didestilasi

(ml)

AUC etanol AUC butanol AUC etanol/AUC

butanol

kadar (%v/v) rata-rata (%v/v)

1 87 8,9 0,258 0,267 0,959 9,46

11,39 ± 1,762

2 88 9,1 0,296 0,285 1,039 10,25 3 86 8,8 0,402 0,392 1,026 10,12 4 85 9,0 0,265 0,227 1,167 11,52 5 88 8,9 0,227 0,165 1,376 13,57 6 87 8,8 0,256 0,188 1,362 13,43

Page 104: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

79 

 

 

C. Tabel XX. Kadar etanol konsentrasi molase 8°brix, dan pH 5 pada suhu 31°C Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol setelah

didestilasi (ml) AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/ AUC butanol

kadar (%v/v)

rata-rata (%v/v)

1 85 8,5 0,437 0,382 1,144 11,29

10,96 ± 2.448

2 87 9,2 0.302 0,371 0,814 8,04 3 85 9,3 0,327 0,329 0,994 9,81 4 88 8,8 0,333 0,223 1,493 14,72 5 86,5 9,0 0,29 0,226 1,283 12,65 6 84 8,8 0,229 0,245 0,935 9,23

D. Tabel XXI. Kadar etanol konsentrasi molase 16°brix, dan pH 4 pada suhu 31°C Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol setelah

didestilasi (ml) AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v)

rata-rata (%v/v)

1 85 12,8 0,534 0,236 2,263 22,29

23,52 ± 2,159

2 85 13,2 0,504 0,195 2,585 25,46 3 85 13,5 0,456 0,214 2,131 21,00 4 88 13,8 0,567 0,22 2,577 25,39 5 87 13,3 0,495 0,191 2,592 25,53 6 88 13,1 0,471 0,216 2,181 21,48

Page 105: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

80 

 

 

E. Tabel XXII. Kadar etanol konsentrasi molase 16°brix, dan pH 4,5 pada suhu 31°C Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol setelah

didestilasi (ml) AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v) rata-rata (%v/v)

1 88 11,2 0,56 0,236 2,373 23,37

21,43 ± 2,912

2 85 11,0 0,696 0,274 2,540 25,02 3 85 11,2 0,550 0,234 2,350 23,15 4 88 10,8 0,437 0,207 2,111 20,80 5 86 11,6 0,438 0,244 1,795 17,69 6 88 11,0 0,474 0,252 1,881 18,54

F. Tabel XXIII. Kadar etanol konsentrasi molase 16°brix, dan pH 5 pada suhu 31°C Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol setelah

didestilasi (ml) AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v) rata-rata (%v/v)

1 87 11,5 0,702 0,246 2,854 28,10

27,32 ± 2,147

2 87 11,7 0,650 0,239 2,720 26,79 3 87 12,1 0,784 0,26 3,015 29,97 4 88 12,1 0,645 0,261 2,471 24,34 5 87 11,9 0,660 0,223 2,960 29,15 6 88 12,4 0,590 0,227 2,599 25,60

Page 106: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

81 

 

 

G. Tabel XXIV. Kadar etanol konsentrasi molase 24°brix, dan pH 4 pada suhu 31°C Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol setelah

didestilasi (ml) AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v)

rata-rata (%v/v)

1 87 8,9 0,824 0,224 3,679 36,22

35,75 ± 1,175

2 88 9,5 0,749 0,195 3,841 37,82 3 88 9,6 0,783 0,215 3,642 35,86 4 88 9,3 0,733 0,207 3,541 34,87 5 88 9,0 0,750 0,211 3,555 35,00 6 88 9,8 0,723 0,205 3,527 34,73

H. Tabel XXV. Kadar etanol konsentrasi molase 24°brix, dan pH 4,5 pada suhu 31°C

Replikasi volume setelah disaring (ml)

volume etanol setelah didestilasi (ml)

AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v)

rata-rata (%v/v)

1 85 14,7 0,750 0,204 3,677 36,20

35,29± 1,230

2 84 14,5 0,701 0,206 3,403 33,51 3 86 14,3 0,707 0,197 3,589 35,34 4 86 14,8 0,738 0,218 3,385 35,33 5 86 14,3 0,762 0,203 3,754 36,96 6 87 14,2 0,685 0,196 3,495 34,41

Page 107: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

82 

 

 

I. Tabel XXVI. Kadar etanol konsentrasi molase 24°brix, dan pH 5 pada suhu 31°C Replikasi volume setelah

disaring (ml) volume etanol setelah

didestilasi (ml) AUC etanol

AUC butanol

AUC etanol/AUC butanol

kadar (%v/v)

rata-rata (%v/v)

1 86 10,2 0,882 0,266 3,316 32,65

33,93 ± 1,504

2 84 10,1 0,867 0,238 3,643 35,87 3 84 10,4 0,654 0,201 3,254 32,04 4 86 10 0,779 0,230 3,387 33,35 5 85 10,2 0,817 0,228 3,583 35,281 6 85 10,5 0,834 0,239 3,490 34,36

Page 108: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

83 

 

 

Lampiran 10. Gambar Kurva Baku

A. Replikasi 1

Gambar 14. Kromatogram 0,2% Gambar 15. Kromatogram 1,4%

Gambar 16. Kromatogram 2,6% Gambar 17. Kromatogram 3,8%

Gambar 18. Kromatogram 5%

B. replikasi 2

Gambar 19. Kromatogram 0,2% Gambar 20. Kromatogram 1,4%

Gambar 21. Kromatogram 2,6% Gambar 22. Kromatogram 3,8%

Page 109: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

84 

 

 

Gambar 23. Kromatogram 5%

C. Replikasi 3

Gambar 24. Kromatogram0,2% Gambar 25. Kromatogram 1,4%

Gambar 26. Kromatogram 2,6% Gambar 27. Kromatogram 3,8%

Gambar 28. Kromatogram 5%

Page 110: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

85 

 

 

Lampiran 11. Gambar Kromatogram Penentuan Akurasi dan Presisi

A. Kadar terukur 0,2%

Gambar 29. Replikasi 1 Gambar 30. Replikasi 2

Gambar 31. Replikasi 3

B. Kadar terukur 2,6%

Gambar 32. Replikasi 1 Gambar 33. Replikasi 2

Gambar 34. Replikasi 3

Page 111: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

86 

 

 

C. Kadar terukur 3,5%

Gambar 35. Replikasi 1 Gambar 36. Replikasi 2

Gambar 37. Replikasi 3

Page 112: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

87 

 

 

Lampiran 12. Gambar Kromatogram Optimasi Waktu Fermentasi

A. Kromatogram setelah fermentasi selama 36 jam

Gambar 38. Replikasi I Gambar 39. Replikasi II

Gambar 40. Replikasi III Gambar 41. Replikasi IV

Gambar 42. Replikasi V Gambar 43. Replikasi VI

B. Kromatogram setelah fermentasi 48 jam

Gambar 44. Replikasi I Gambar 45. Replikasi II

Page 113: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

88 

 

 

Gambar 46. Replikasi III Gambar 47. Replikasi IV

Gambar 48. Replikasi V Gambar 49. Replikasi VI

C. Kromatogram setelah fermentasi 60 jam

Gambar 50. Replikasi I Gambar 51. Replikasi II

Gambar 52. Replikasi III Gambar 53. Replikasi IV

Gambar 54. Replikasi V Gambar 55. Replikasi VI

Page 114: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

89 

 

 

D. Kromatogram setelah fermentasi 72 jam

Gambar 56. Replikasi I Gambar 57. Replikasi II

Gambar 58. Replikasi III Gambar 59. Replikasi IV

Gambar 60. Replikasi V Gambar 61. Replikasi VI

Page 115: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

90 

 

 

Lampiran 13. Gambar Kromatogram Sampel

A. Fermentasi 8°brix, pH 4, suhu 31°C

Gambar 62. Kontrol media

Gambar 63. Replikasi I Gambar 64. Replikasi II

Gambar 65. Replikasi III Gambar 66. Replikasi IV

Gambar 67. Replikasi V Gambar 68. Replikasi VI

Page 116: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

91 

 

 

B. Kromatogram Fermentasi 8°brix, pH 4,5; suhu 31°C

Gambar 69. Kontrol media

Gambar 70. Replikasi I Gambar 71. Replikasi II

Gambar 72. Replikasi III Gambar 73. Replikasi IV

Gambar 74. Replikasi V Gambar 75. Replikasi VI

Page 117: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

92 

 

 

C. Kromatogram Fermentasi 8°brix, pH 5; suhu 31°C

Gambar 76. Kontrol media

Gambar 77. Replikasi I Gambar 78. Replikasi II

Gambar 79. Replikasi III Gambar 80. Replikasi IV

Gambar 81. Replikasi V Gambar 82. Replikasi VI

Page 118: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

93 

 

 

D. Kromatogram Fermentasi 16°brix, pH 4; suhu 31°C

Gambar 83. Kontrol media

Gambar 84. Replikasi I Gambar 85. Replikasi II

Gambar 86. Replikasi III Gambar 87. Replikasi IV

Gambar 88. Replikasi V Gambar 89. Replikasi VI

Page 119: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

94 

 

 

E. Kromatogram Fermentasi 16°brix, pH 4,5; suhu 31°C

Gambar 90. Kontrol media

Gambar 91. Replikasi I Gambar 92. Replikasi II

Gambar 93. Replikasi III Gambar 94. Replikasi IV

Gambar 95. Replikasi V Gambar 96. Replikasi VI

Page 120: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

95 

 

 

F. Kromatogram Fermentasi 16°brix, pH 5; suhu 31°C

Gambar 97. Kontrol media

Gambar 98. Replikasi I Gambar 99. Replikasi II

Gambar 100. Replikasi III Gambar 101. Replikasi IV

Gambar 102. Replikasi V Gambar 103. Replikasi VI

Page 121: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

96 

 

 

G. Kromatogram Hasil Fermentasi 24°brix, pH 4; suhu 31°C

Gambar 104. Kontrol media

Gambar 105. Replikasi I Gambar 106. Replikasi II

Gambar 107. Replikasi III Gambar 108. Replikasi IV

Gambar 109. Replikasi V Gambar 110. Replikasi VI

Page 122: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

97 

 

 

H. Kromatogram Hasil Fermentasi 24°brix, pH 4,5; suhu 31°C

Gambar 111. Kontrol media

Gambar 112. Replikasi I Gambar 113. Replikasi II

Gambar 114. Replikasi III Gambar 115. Replikasi IV

Gambar 116. Replikasi V Gambar 117. Replikasi VI

Page 123: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

98 

 

 

I. Kromatogram Hasil Fermentasi 24°brix, pH 5; suhu 31°C

Gambar 108. Kontrol media

Gambar 109. Replikasi I Gambar 110. Replikasi II

Gambar 111. Replikasi III Gambar 112. Replikasi IV

Gambar 113. Replikasi V Gambar 114. Replikasi VI

Page 124: OPTIMASI pH DAN KONSENTRASI MOLASE TERHADAP … · etanol, dengan bahan dasar molase secara fermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae. Etanol yang dihasilkan oleh PS Madukismo, 30%

99 

 

 

BIOGRAFI PENULIS

Penulis bernama lengkap Angelia Puspita

Nugraheni. Anak pertama dari 3 bersaudara

pasangan Lukas Slamet Yulianto dan Lucia Sih

Widiyati ini dilahirkan di Wonogiri, 13 Agustus

1985. Penulis mengawali jenjang pendidikannya

pada tahun 1990-1991 di TK Strada Sanjaya Jakarta

Selatan, tahun 1991-1994 di SD Strada Sanjaya dan

pada tahun 1994-1997 di SDK Mater Dei Tangerang-Jawa Barat. Tahun 1997-

2000, penulis melanjutkan sekolah di SLTPN 1 Pamulang-Jawa Barat. Masa-masa

SMA, penulis habiskan di Sekolah Menengah Farmasi Nasional Surakarta dan

lulus tahun 2003. Pada tahun 2005 penulis melanjutkan kuliah di Fakultas

Farmasi, Universitas Sanata Dharma Yogyakarta, setelah sebelumnya bekerja

sebagai Asisten Apoteker di Instalasi Farmasi Rumah Sakit Panti Rini, Yayasan

Panti Rapih, Yogyakarta selama 2 tahun.

Semasa kuliah, penulis sempat tergabung sebagai anggota dalam PD

Ignasius Loyola, JMKI dan JKMK. Penulis juga berkesempatan menjadi asisten

praktikum Farmasetika Dasar, Kimia Dasar, Biokimia, Botani Dasar,

Spektroskopi, Kimia Analisis, Kromatografi, Analisis Makanan dan Bioanalisis.

Selama aktif kuliah, penulis juga berkesempatan membantu di FKIP Sanata

Dharma sebagai tutor kimia untuk calon mahasiswa dari Pegunungan Bintang,

Papua.