BIOETANOL
I. TUJUAN
Ø Agar praktikan dapat mengetahui cara pembuatan bioetanol melalui proses fermentasi.
II. ALAT DAN BAHAN
Alat :
Ø Erlenmeyer
Ø Gelas ukur
Ø Blender
Ø Saringan
Ø Panci
Ø Hot plate
Bahan :
Ø Ubi Kayu
Ø Air
Ø S. cereviseae (permivan)
III. DASAR TEORI
Bioetanol adalah etanol yang dibuat dari biomassa yang mengandung komponen pati atau selulosa, seperti singkong dan tetes tebu. Dalam dunia industri, etanol umumnya dipergunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol, campuran untuk minuman keras (seperti sake atau gin), serta bahan baku farmasi dan kosmetika. Berdasarkan kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga grade sebagai berikut:
Grade industri dengan kadar alkohol 90-94% Netral dengan kadar alkohol 96-99,5%, umumnya digunakan untuk minuman keras atau bahan baku obat dalam industri farmasi Grade bahan bakar dengan kadar alkohol diatas 99,5% (Prihardana, R., dkk. 2008). Pembuatan Bioetanol
Secara umum produksi bioetanol mencakup tiga rangkaian proses yaitu, persiapan bahan baku, fermentasi dan pemurnian. Bahan baku bioetanol bisa diperoleh dari berbagai tanaman yang menghasilkan gula seperti tebu dan molase dan juga tanaman penghasil pati atau tepung seperti jagung, singkong dan juga sagu. Pada tahapan persiapan, bahan baku berupa padatan harus dikonversi terlebih dahulu menjadi larutan gula sebelum akhirnya difermentasi untuk menghasilkan etanol, sedangkan bahan-bahan yang sudah dalam bentuk larutan gula seperti molase dapat secara langsung difermentasi. Bahan padatan dikenai perlakuan pengecilan ukuran dan juga tahap pemasakan. Proses pengecilan ukuran dapat dilakukan dengan menggiling bahan (singkong, sagu, dan jagung) sebelum memasuki tahap pemasakan. Tahap pemasakan bahan meliputi proses liquifikasi dan sakarifikasi. Pada tahap ini, tepung/pati dikonversi menjadi gula (Hambali, E., dkk. 2008).
Tahap fermentasi merupakan tahap kedua dalam proses produksi bioetanol. Pada tahap ini terjadi proses pemecahan gula-gula sederhana menjadi etanol dengan melibatkan enzim dan ragi. Fermentasi dilakukan pada suhu sekitar 27 - 320C . pada tahap ini akan dihasilkan gas CO2 sebagai by product dan sludge sebagai limbahnya. Gas CO2 yang dihasilkan memiliki perbandingan stoikiometri yang sama dengan etanol yang dihasilkan yaitu 1 : 1. Setelah melalui proses pemurnian, gas CO2 dapat digunakan sebagai bahan baku gas dalam minuman berkarbonat (Hambali, E., dkk. 2008).
Tahap berikutnya adalah pemurnian bioetanol yang diperoleh. Tahap ini dilakukan dengan metode destilasi. Destilasi dilakukan pada suhu diatas titik didih etanol murni yaitu pada kisaran 78 – 1000C. Produk yang dihasilkan pada tahap ini memilki kemurnian hingga 96%. Etanol hasil destilasi kemudian dikeringkan melalui metode purifikasi menggunakan molecular sieve untuk meningkatkan kemurnian etanol hingga memenuhi spesifikasi bahan bakar ataupun untuk keperluan industri (Hambali, E., dkk. 2008).
Sakarifikasi
Ragi tidak dapat langsung memfermentasikan pati. Oleh karena itu diperlukan tahap sakarifikasi, yakni perubahan pati menjadi maltose atau glukosa dengan menggunakan enzim atau asam. Dengan memanfaatkan enzim pengurai pati dari mikroorganisme, konversi pati untuk menghasilkan maltose dan dekstrin yang tidak terfermentasi terjadi karena hidrolisis enzimatis. Komposisi kimia dari pati adalah amilosa dan amilopektin. Amilosa merupakan polimer dari glukosa yang merupakan rantai lurus dan secara kuantitatif amilosa dapat dihidrolisis menghasilkan maltose sedangkan amilopektin hanya akan terhidrolisis sebagian. Pati jagung yang disakarifikasi akan menghasilkan 80% maltose dari total pati dan sisanya disebut limit dekstrin (Hidayat N., dkk. 2006).
Fermentasi
Tahap inti dari produksi bioetanol adalah fermentasi gula sederhana, baik yang berupa glukosa, sukrosa, maupun fruktosa dengan menggunakan ragi/yeast terutama Saccharomyces sp. atau bakteri Zyomomonas mobilis. Dalam proses ini, gula akan dikonversi menjadi etanol dan gas karbon dioksida .
C6 H12 O6 ragi/yeast 2 C2 H5 OH + 2 CO2
Fermentasi dapat didefenisikan sebagai perubahan gradual oleh enzim beberapa bakteri, ragi, dan jamur. Contoh perubahan kimia dari fermentasi meliputi pengasaman susu, dekomposisi pati dan gula menjadi alkohol dan karbon dioksida, serta oksidasi senyawa nitrogen organik. Bahan dasar untuk kebutuhan fermentasi dapat berasal dari hasil pertanian, perkebunan, maupun limbah industri. Bahan dasar yang umum dipergunakan di negara berkembang adalah:
1. Molase ( karena banyaknya tebu di negara tersebut).
2. Pati (gandum, jagung, beras, dll.)
3. Jerami
4. Dedak
5. Kulit kopi, kulit coklat, sabut kelapa.
6. Ampas tebu, ampas biji-bijian yang telah diambil minyaknya.
7. Kotoran binatang
8. Air limbah.
9. Sampah sebagai komponen pupuk
10. Sisa pabrik kertas, pabrik susu, dan sebagainya.
Bahan dasar harus memenuhi syarat-syarat sebagai berikut: Mudah didapat, jumlahnya besar, murah harganya dan bila diperlukan ada penggantinya. (Hidayat N., dkk. 2006).
Penggunaan inokulum murni dalam fermentasi akan memperbaiki mutu produk dan mengurangi kontaminasi. Inokulum tradisional yang umum dipakai masyarakat awam adalah sumber kontaminan karena mikroorganisme di dalamnya tidak diketahui secara pasti. Adanya mikroorganisme penghasil pigmen, terutama kapang akan menyebabkan produk fermentasi menjadi berwarna, berasa asam dan memiliki bau yang asing. Inokulum atau ragi yang ditambahkan dalam fermentasi biasanya kurang dari 1%. Umumnya jumlah ragi yang dipakai adalah 0,2 – 0,5% (Hidayat N., dkk. 2006).
Destilasi
Kadar etanol hasil fermentasi tidak dapat mencapai level diatas 18 hingga 21 persen, sebab etanol dengan kadar tesebut bersifat toxic terhadap ragi yang memproduksi etanol tersebut sehingga untuk memperoleh etanol dengan kadar yang lebih tinggi perlu dilakukan destilasi. Destilasi adalah proses pemanasan yang memisahkan etanol dan beberapa komponen cair lain dari substrat fermentasi sehingga diperoleh kadar etanol yang lebih tinggi (Archunan,G. 2004).
Tujuan proses destilasi adalah untuk memisahkan etanol dari campuran etanol-air. Titik didih etanol adalah 780C dan titik didih air adalah 1000C sehingga dengan pemanasan pada suhu 780C dengan metode destilasi maka etanol dapat dipisahkan dari campuran etanol-air. Konsentrasi maksimum etanol yang dapat diperoleh dengan cara destilasi biasa adalah 96%. Etanol anhidrat (99,5%-100%) dapat diperoleh dengan menggunakan metode destilasi azeotrop menggunakan benzen (Waller, J.C., dkk. 1981).
Campuran azeotrop etanol-air dapat dipisah dengan penambahan benzen dimana akan terbentuk campuran azeotrop benzen-etanol-air dengan titik didih 64,90C. Titik didih campuran tersebut lebih rendah dari campuran etanol-air (78,20C) sehingga etanol dapat dipisahkan dari air dengan destilasi bertingkat, namun pemisahan etanol dengan metode ini akan menyisakan beberapa ppm residu benzene di dalam etanol yang diperoleh. Benzen adalah bahan yang toxic bagi manusia, selain itu penggunaan metode ini juga menghasilkan etanol yang tidak murni sehingga metode ini tidak banyak dipergunakan (Graham, S. 2003).
Metode alternatif yang dapat dipergunakan untuk memperoleh etanol dengan kadar 100% dari etanol 96% adalah dengan menggunakan molecular. sieve, yakni suatu absorben sintetis berbentuk pellet yang dapat secara selektif mengikat molekul air. Selain murah harganya, metode ini tidak meninggalkan residu pada etanol yang diperoleh. Molecular sieve yang telah terpakai juga dapat dipakai kembali setelah dikeringkan (Mathewson, S.W. 1980).
IV. CARA KERJA
Ø Kupas ubi kayu dan potong kecil-kecil kemudian di cuci bersih.
Ø Ditimbang 500 gr dan blender hingga halus.
Ø Dimasukkan bahan yang telah diblender kedalam wadah dan ditambah air hingga 3 liter.
Ø Dipanaskan dengan suhu 1000C selama 30 menit.
Ø Dinginkan dan saring. Airnya dimasukkan 700 ml kedalam gelas ukur dan tambahkan s. serevisae (permivan) 30 g.
Ø Fermentasi selama ± 7 hari.
Ø Filtratnya didestilasi pada suhu ±780C
Ø Analisa bioetanol dengan mengukur indeks bias.
V. DATA PENGAMATAN
Ø Indeks bias bioetanol = 1,3360
| % | Indeks Bias |
| 5 | 1,3343 |
| 10 | 1,3363 |
| 15 | 1,3468 |
| 20 | 1,3503 |
| 25 | 1,3523 |
VI. PERHITUNGAN
Ø Membuat larutan standar :
Untuk 5 %V1 . N1 = V2 . N2
V1 . 100% = 1 ml . 5%
V1 = = 0.05 ml
= 50 mikro
Untuk 10 %V1 . N1 = V2 . N2
V1 . 100% = 1 ml . 10%
V1 = = 0.1 ml
= 100 mikro
Untuk 15 %V1 . N1 = V2 . N2
V1 . 100% = 1 ml . 15%
V1 = = 0.15 ml
= 150 mikro
Untuk 20 %V1 . N1 = V2 . N2
V1 . 100% = 1 ml . 20%
V1 = = 0.2 ml
= 200 mikro
Untuk 25 %V1 . N1 = V2 . N2
V1 . 100% = 1 ml .25%
V1 = = 0.25 ml
= 250 mikro
VII. PEMBAHASAN
Bioetanol adalah etanol yang dibuat dari biomassa yang mengandung komponen pati atau selulosa, seperti singkong dan tetes tebu. Dalam dunia industri, etanol umumnya dipergunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol, campuran untuk minuman keras (seperti sake atau gin), serta bahan baku farmasi dan kosmetika. Berdasarkan kadar alkoholnya, etanol terbagi menjadi tiga grade sebagai berikut:
Grade industri dengan kadar alkohol 90-94% Netral dengan kadar alkohol 96-99,5%, umumnya digunakan untuk minuman keras atau bahan baku obat dalam industri farmasi Grade bahan bakar dengan kadar alkohol diatas 99,5% (Prihardana, R., dkk. 2008).Grafik Konsentrasi (%) vs Indeks Bias
Ø Dari grafik diatas dapat dilihat pada indeks bias 1,3360 didapatkan kadar etanolnya sebesar 9,6%.
VIII. KESIMPULAN
Dari hasil praktikum yang telah dilakukan, maka dapat disimpulkan bahwa indeks bias yang diperoleh yaitu 1,3360 didapatkan % etanolnya sebesar 9,6%.
IX. DAFTAR PUSTAKA
Ø Petunjuk Praktikum “Teknologi Bioproses” Jurusan Teknik Kimia Politeknik Negeri Ujung Padang.
Ø Http//alfroh.blogspot.com/bioethanol.html
Ø Http// materi/Yoghurt/Bab-6- Yoghurt.html
Ø Http// Δ/510-proses-produksi-bioetanol.html
Tidak ada komentar:
Posting Komentar