PRODUK BIOETANOL DARI LIMBAH BATANG JAGUNG DENGAN ... · dilanjutkan dengan fermentasi...

26
PRESENTASI TUGAS AKHIR PRODUK BIOETANOL DARI LIMBAH BATANG JAGUNG DENGAN MENGGUNAKAN PROSES HIDROLISA ENZIM DAN FERMENTASI Oleh : Lailatul Muniroh (2308 030 052) Fatih Khiqmiawati Lutfi (2308 030 060) Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Soeprijanto, MSc NIP. 19580708 198701 1 001 INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA © 2011

Transcript of PRODUK BIOETANOL DARI LIMBAH BATANG JAGUNG DENGAN ... · dilanjutkan dengan fermentasi...

PRESENTASI TUGAS AKHIR

PRODUK BIOETANOL DARI LIMBAH BATANG JAGUNG

DENGAN MENGGUNAKAN PROSES HIDROLISA ENZIM

DAN FERMENTASI

Oleh :

Lailatul Muniroh (2308 030 052)

Fatih Khiqmiawati Lutfi (2308 030 060)

Dosen Pembimbing :

Prof. Dr. Ir. Soeprijanto, MSc

NIP. 19580708 198701 1 001

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Latar Belakang

• Perumusan Masalah

Permasalahan yang akan

dibahas dalam penelitian ini

adalah mengetahui cara

pembuatan bioetanol dari

batang jagung dengan

menggunakan proses hidrolisa

enzim dan dilanjutkan dengan

proses fermentasi

• Batasan Masalah

Dalam percobaan ini, batasan

masalah yang akan digunakan

adalah mendapatkan bioetanol

dari batang jagung dengan cara

hidrolisa enzim dan dilanjutkan

fermentasi

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

• Tujuan Inovasi Produk

Penelitian ini bertujuan untuk

mengkonversikan batang jagung

menjadi bioetanol malalui

proses hidrolisa enzimatis

dengan menggunakan enzim

selulosa dan selubiase dan

dilanjutkan dengan fermentasi

Saccharomyces cerevisiae;

pengaruh perlakuan waktu

reffluks pada proses

pretreatment.

• Manfaat Inovasi Produk

Manfaat dari penelitian ini

adalah diperolehnya informasi

tentang pembuatan bioetanol

dari batang jagung dengan

hidrolisa enzim dengan

menggunakan enzim -selulosa

dan -cellubiase kemudian

dilanjutkan fermentasi;

meningkatkan nilai tambah dari

batang jagung menjadi bioetanol

agar nantinya dapat

dimanfaatkan sebagai salah

satu bahan bakar alternatif

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Dasar Teori • Batang Jagung

Biomassa batang jagung merupakan sampah yang sejauh ini masih

belum banyak dimanfaatkan menjadi produk yang memiliki nilai tambah

(added value). Batang jagung yang termasuk biomassa mengandung

lignoselulosa sangat dimungkinkan untuk dimanfaatkan menjadi

bioetanol karena memiliki kandungan selulosa yang cukup banyak.

Sifat kimia

batang jagung

Komponen Jumlah (%)

Selulosa 30 – 50 %

Hemiselulosa 15 – 35 %

Lignin 13 – 30 %

Abu 6%

Kadar air 9 – 11 %

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Enzim adalah golongan protein yang paling banyak terdapat dalam sel

hidup

Enzim selulase merupakan sistem enzim yang terdiri atas endo-1,4-

-glukanase, ekso-1,4--glukanase, dan -D-glukanase memotong

ikatan rantai dalam selulosa menghasilkan molekul selulosa yang

lebih pendek, ekso-1,4--glukanase memotong ujung rantai selulosa

menghasilkan molekul selobiosa, sedangkan -D-glukanase

memotong molekul selobiosa menjadi dua molekul glukosa

Enzim

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Hidrolisa adalah proses peruraian suatu senyawa oleh air.

Proses tersebut dapat terjadi dalam suasana asam, basa, atau

netral tergantung pada senyawa yang bereaksi serta enzim yang

digunakan.

Hidrolisa selulosa merupakan suatu proses yang dilakukan

untuk menghasilkan glukosa.

Hidrolisa

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Fermentasi adalah salah satu proses kimia tertua yang dikenal

manusia. Fermentasi ini digunakan untuk membuat produk makanan,

minuman, obat-obatan, dan kimia. Fermentasi melibatkan reaksi kimia

berurutan oleh yeast atau bakteri yang dalam paercobaan ini digunakan

bakteri saccharomiccess cerevisiae. Secara teori gula akan dirubah

menjadi 51,1% alkohol dan 48,9% karbon dioksida, tetapi karena

proses perubahan ini merupakan fermentasi, banyak sekali faktor yang

berpengaruh, yaitu:

• Jumlah hasil samping (by-product)

• Jumlah gula yang digunakan untuk mikroorganisme lain

• Jumlah gula yang digunakan untuk pertumbuhan ragi

• Adanya ethanol yang menguap

• Pengadukan

Fermentasi

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Bioetanol

Adalah senyawa hidrokarbon berupa gugus hidroxyl (-OH) dengan

2 atom karbon (C)

Bioetanol dapat dibuat dari tiga jenis bahan baku yaitu :

1. Sakarin (Saccharine)

2. Saripati (Starch)

3. Selulosa (Celulose)

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Variabel Percobaan

* Waktu pre-treatment 45 menit, 60 menit dan 120 menit

Analisa yang dilakukan

* Analisa kadar air

* Analisa lignin, selulosa, hemiselulosa

* Analisa kadar abu

* Analisa kadar gula tereduksi

* Analisa kadar etanol

Metodologi Percobaan

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Tahap Grinding

Tahap Pre-Treatment

Tahap Hidrolisa Enzim

Tahap Fermentasi

Tahap Distilasi

Uraian Proses Pembuatan Bioetanol

Metodologi Pembuatan Produk

Batang Jagung

Grinding

Pretreatment

T = 100 0C

t = 45, 60, 120 menit

Hidrolisa Enzim

T = 50 0C

t = 72 jam

Fermentasi

Distilasi

Pengovenan

T = 100 0C

T = 24 jam

Bioetanol

Analisa Kadar Air;

Analisa Kadar Abu;

Analisa Selulosa;

Analisa Hemiselulosa;

Analisa Lignin

Analisa Gula Tereduksi

Analisa Gula Tereduksi;

Analisa Kadar Alkohol

Analisa Gula Tereduksi

Analisa Kadar Alkohol

H2SO4 2%

Natrium Citrate 0,005 M

Enzim -selulase 5%

Enzim -cellubiase 5%

Saccharomycess Cerevisiae 0,2%;

KH2PO4 0,5%

Urea 0,5%

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Diagram Blok Proses Grinding

Batang Jagung

KeringGrinding

Serbuk

Batang Jagung

Analisa Kadar Air;

Analisa Kadar Abu;

Analisa Selulosa;

Analisa Hemiselulosa;

Analisa Lignin

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Diagram Blok Proses Pre-Treatment

Serbuk

Batang Jagung

Reffluk

T = 100°C

t = 45, 60, 120 menit

Slurry

Batang Jagung

H2 SO2 2%

Padatan Cairan

Analisa Gula Tereduksi

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Diagram Blok Proses Pre-Treatment (Pengovenan)

Slurry

Batang Jagung

(Padatan)

Pengovenan

T = 100°C

t = 24 jam

Serbuk

Batang Jagung

NaOH 2N

Air

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Diagram Blok Proses Hidrolisa Enzim

Serbuk

Batang Jagung

Proses Hidrolisa

T = 50°C

t = 72 jam

Glukosa

Enzim Selulase 5%

Enzim Cellubiase 5%

Natrium Citrate 0,05M

HCl 2N

Analisa Gula Tereduksi

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Diagram Blok Proses Fermetasi

Glukosa

(Pretreatment)

dan

Glukosa (Hidrolisa)

Fermentasi

T = 30°C

t = 72 jam

Etanol + air

Saccharomycess Cerevisiae 0,2%

Nutrient

KH2PO4 = 0,5%

Urea = 0,5%

Analisa Gula Tereduksi;

Analisa Kadar Alkohol

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Diagram Blok Distilasi

Etanol + airDistilasi

78 - 80°CEtanol

Air Analisa Kadar Alkohol

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Hasil Inovasi dan Pembahasan

Hasil Analisa Gula Tereduksi

0

5

10

15

20

25

30

0 15 30 45 60 75 90 105 120 135

ko

nse

ntr

asi

gu

la t

ered

uk

si (

mg

/l)

waktu (menit)

Pretreatment

Hidrolisa

Fermentasi

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Konsentrasi Alkohol setelah Proses Fermentasi

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

0 20 40 60 80 100 120 140

ko

nse

ntr

asi

alk

oh

ol (%

)

waktu (menit)

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Konsentrasi Alkohol setelah Proses Distilasi

64

66

68

70

72

74

76

78

0 20 40 60 80 100 120 140

ko

nse

ntr

asi

alk

oh

ol (%

)

waktu (menit)

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

• Kesimpulan

Kadar air batang jagung sebesar 10%.

Semakin lama waktu pretreatment, maka konsentrasi gula

reduksi akan semakin tinggi dan konsentrasi etanol yang

dihasilkan akan semakin besar. Variabel waktu yang optimal

diperoleh selama 120 menit.

Hasil fermentasi tertinggi diperoleh dari variabel pretreatment

dengan konsentrasi waktu 120 menit dengan gula tereduksi

12,4 g/L dan kadar etanol sebesar 4,312%.

Konsentrasi etanol yang diperoleh dari hasil distilasi berkisar

antara 66 – 76 %.

KESIMPULAN dan SARAN

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011

Saran

Untuk mendapatkan konsentrasi gula tereduksi yang tinggi pada

proses pretreatment diperlukan konsentrasi asam sulfat (H2SO4) yang

optimal.

INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER

SURABAYA © 2011