bioethanol from sugar cane

8/17/2019 bioethanol from sugar cane

1/49


2/49


3/49

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum wr.wb

Puji syukur kami panjatkan kepada Allah S.W.T atas segala rahmat, karunia serta

hidayahnya, sehingga penulis dapat menyelesaikan Laporan Proyek Mini dengan judul

“Analisa Pengaruh Massa Saccharomyces Cerevisiae Dan Waktu Fermentasi Terhadap

Kadar Etanol Dari Tetes Tebu” sesuai dengan waktu yang ditetapkan. Shalawat dan salam

semoga terlimpah kepada Nabi Muhammad S.A.W.

Laporan ini diajukan sebagai salah satu syarat dalam menyelesaikan mata kuliah

Kerja Praktek di Jurusan Teknik Elektro Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam

Negeri Sultan Syarif Kasim Riau.

Selanjutnya dalam kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar-

besarnya kepada:

1. Teristimewa Kedua Orang tua penulis, yang telah mendo’akan dan memberikan

dukungan, serta motivasi agar penulis dapat sukses dalam menyelesaikan laporan ini

dengan baik dan benar.

2.

Bapak Dr. Hartono, M. Pd., selaku Dekan Fakultas Sains dan Teknologi Universitas

Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau yang telah memberikan izin kepada penulis

untuk melaksanakan proyek mini.

3. Bapak Dr. Alex Wenda, ST, M.Eng., selaku Ketua Jurusan Teknik Elektro

Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau yang telah memberikan izin

kepada penulis untuk melakukan proyek mini.

4.

Ibu Ewi Ismaredah, S.Kom,. M.Kom, selaku Sekretaris Ketua Jurusan Teknik

Elektro Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau.

5. Bapak Aulia Ullah, ST, M.Eng, selaku Koordinator Kerja Praktek/ Proyek Mini

Jurusan Teknik Elektro Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau.

6. Ibu Nanda Putri Miefthawati, B.sc, M.sc., selaku dosen pembimbing proyek mini

yang telah banyak meluangkan waktu, tenaga dan pikiran dalam membimbing dan

memberikan petunjuk yang sangat berguna saat penulis menyelesaikan laporan

proyek mini ini.


4/49

7. Bapak dan Ibu Dosen Jurusan Teknik Elektro UIN SUSKA RIAU, yang telah banyak

memberikan masukan dan meluangkan waktu untuk berkonsultasi guna

menyelesaikan laporan proyek mini ini.

8.

Rekan-rekan Teknik Elektro Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau

yang tidak dapat disebutkan satu per satu, yang juga turut memberikan dorongan

semangat kepada penulis untuk dapat menyelesaikan laporan proyek mini ini.

9. Serta kepada semua pihak yang telah memberikan dorongan dan bantuan, penulis

hanya dapat mengucapkan terima kasih, semoga bantuan bimbingan dan dukungan

yang diberikan mendapatkan balasan dari Allah SWT. Amin.

Penulis menyadari dalam penulisan laporan ini masih banyak terdapat kekurangan

serta kesalahan, untuk itu dengan segala kerendahan hati, penulis menerima segala saran

serta kritik yang bersifat membangun, agar lebih baik dimasa yang akan datang.

Harapan penulis, semoga laporan proyek mini ini dapat berguna bagi penulis sendiri

khususnya, serta memberikan hikmah dan ide bagi pembaca pada umumnya. Amin.

Wassalamu’alaikum wr.wb

Pekanbaru, 25 Januari 2016

Penulis


5/49

ANALISA PENGARUH MASSA SACCHAROMYCES CEREVISIAE DAN

WAKTU FERMENTASI TERHADAP KADAR ETANOL DARI

TETES TEBU

FIDEL CASTRONIM: 11255102185

Tanggal Seminar : 28 Januari 2016

Jurusan Teknik Elektro

Fakultas Sains dan Teknologi

Universitas Islam Negeri Sultan Syarif Kasim Riau

Jl. Soebrantas No.155 Pekanbaru

ABSTRAK

Energi memiliki peranan yang sangat penting didalam kehidupan manusia, terutama pada

sektor energi fosil sebagai penunjang kebutuhan. Diperkirakan kebutuhan bahan bakar fosil

akan meningkat setiap tahunnya, beriringan dengan bertambahnya populasi manusia. Salah

satu solusinya beralih ke energi alternatif yaitu bioetanol. Dalam Proyek mini ini, dilakukan

percobaan mengenai analisa pengaruh massa Saccharomyces Cerevisiae dan waktu

fermentasi terhadap kadar etanol yang dihasilkan dari bahan baku tetes tebu. Volume dari

bahan baku tetes tebu yang digunakan adalah 2 liter. Sedangkan untuk variasi massa

Saccharommyces Cerevisiae 2.07 gram, 4.14 gram dan 6.21 gram serta lama waktu

fermentasi dengan variasi waktu 3 dan 4 hari. Pada proses destilasi menggunakan alat

Reaktor Bioetanol dengan sistem kontrol untuk menjaga suhu konstan tetap di 78oC. Pada

setiap percobaan menghasilkan etanol dengan volume 100 mL dengan kadar etanol

optimum yaitu dihasilkan pada massa Saccharmyces Cerevisiae 6.21 gram dan waktu

fermentasi selama 4 hari. Total kadar etanol yang dihasilkan pada variasi variabel tersebut

sebesar 55%.

Kata kunci: tetes tebu , Saccharomyces Cerevisiae, waktu fermentasi, destilasi, bioetanol.


6/49

ANALISYS INFLUNCE MASS OF SACCHAROMYCES CEREVISIAE AND

FERMENTATION TIME FOR LEVEL OF ETHANOL FROM

MOLASSES

FIDEL CASTRONumber Student : 11255102185

Date of Seminar : Januari 28, 2016

Electrical Engineering Department

Faculty of Science and Technology

State Islamic University of Sultan Syarif Kasim Riau

Soebrantas Street No.155 Pekanbaru

ABSTRACT

Energy has a very important role in human life, especially in the fossil energy sector as a

support needs. Estimated that fossil fuel needs will increase every year, in tandem with the

increase in human population. One of solution is change to alternative energy, that is

bioethanol. In this Mini Project is conducted experiments about Analisys the influence mass

of Saccharomyces Cerevisiae and fermentation time to level of ethanol that produced from

molasses. The volume is used 2 liters of molasses as raw material. While for variation mass

of Saccharommyces Cerevisiae is 2.07 gram, 4.14 gram dan 6.21 gram and also variation

of fermentation time is 3 days and 4 days. In the destilation proccess is using reactor

fermentor with control system to keep the temperature constant at 78oC. In each experiment

is produced ethanol with volume 100 ml with optimum level of ethanol on variation mass of

Saccharomyces Cerevisiae is 6.21 gram and fermentation time at 4 days. Total of level

ethanol that produced on that variation is 55% ethanol content.

Keywords: molasses, Saccharomyces Cerevisiae, fermentation time, destilation, bioethanol.


7/49

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHANKATA PENGANTAR

ABSTRAK

ABSTRACT

DAFTAR ISI .................................................................................................................. i

DAFTAR GAMBAR ..................................................................................................... iii

DAFTAR TABEL .......................................................................................................... iv

DAFTAR GRAFIK........................................................................................................ v

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang ............................................................................................ I-1

1.2

Rumusan Masalah....................................................................................... I-2

1.3 Tujuan Masalah .......................................................................................... I-2

1.4 Batasan Masalah ......................................................................................... I-3

1.5

Sistematika Penulisan ................................................................................. I-3

BAB II SASARAN DAN MANFAAT

2.1. Sasaran ........................................................................................................ II-1

2.2.

Manfaat ....................................................................................................... II-1

BAB III TEORI

3.1. Penelitian Terkait ........................................................................................ III-1

3.2. Tanaman Tebu ............................................................................................ III-2

3.3. Bioetanol ..................................................................................................... III-4

3.4. Saccharomycess cereviceae ........................................................................ III-5

3.5.

Fermentasi .................................................................................................. III-6

3.6. Destilasi ...................................................................................................... III-8

3.6.1. Evaporasi ........................................................................................... III-11

3.6.2. Kondensasi......................................................................................... III-12

3.7. Keamanan dan Keselamatan Kerja ............................................................. III-13

BAB IV LANGKAH KERJA

4.1. Diagram Pelaksanaan ................................................................................. IV-1

4.2.

Tahapaan Penelitian .................................................................................... IV-2


8/49

4.2.1. Tahapan Penelitian Alat dan Bahan.................................................. IV-2

4.2.2. Tahapan Fermentasi .......................................................................... IV-2

4.2.3. Tahapan Destilasi ............................................................................. IV-3

4.2.4. Pengujian Hasil Destilasi .................................................................. IV-3

4.3. Pengumpulan Data ...................................................................................... IV-3

4.4. Pengolahan Data ......................................................................................... IV-3

4.5. Analisa Hasil............................................................................................... IV-3

4.6. Kesimpulan dan Saran ................................................................................ IV-5

BAB V BAHAN DAN PERALATAN

5.1. Bahan .................................................................................................... V-1

5.2. Peralatan ............................................................................................... V-1

5.3. Reaktor Bioetanol ................................................................................. V-2

5.3.1. Fermentor............................................................................ V-3

5.3.2. Evaporator .......................................................................... V-4

5.3.3. Kondensor ........................................................................... V-5

BAB VI HASIL DAN PEMBAHASAN

6.1. Fermentasi ............................................................................................ VI-1

6.2. Destilasi ................................................................................................ VI-2

6.3. Analisa Pengaruh Massa Saccharomyces Sereviseae dan Waktu

Waktu Fermentasi ................................................................................. VI-3

BAB VII PENUTUP

7.1. Kesimpulan ........................................................................................... VII-1

7.2. Saran ..................................................................................................... VII-1

TANDA TANGAN

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


9/49

DAFTAR GAMBAR

GambarHalaman

3.1. Tanaman Tebu ................................................................................................. III-2

3.2. Bentul sel Saccharomycess cereviseae ................................................................ III-6

3.3. Alat Destilasi ....................................................................................................... III-9

4.1. Flow Chart Metodologi Proyek Mini .................................................................. IV-1

5.1. Rancangan Alat Tampak Depan .......................................................................... V-1

5.2. Tabung Fermentasi .............................................................................................. V-45.3. Tabung Evaporasi ................................................................................................ V-4

5.4. Tabung Kondensasi ............................................................................................. V-5


10/49

DAFTAR TABEL

Tabel Halaman3.1. Komposisi Kandungan pada Tebu .................................................................... III-3

3.2. Potensi Kandungan Energi Bahan Bakar Nabati di Indonesia ......................... III-4

5.1. Bahan yang Digunakan Untuk Fermentasi ....................................................... V-1

5.2. Alat yang Digunakan Untuk Fermentasi .......................................................... V-1

5.3. Spesifikasi Tabung Fermentasi ......................................................................... V-3

5.4. Spesifikasi Tabung Evaporasi .......................................................................... V-4

5.5. Spesifikasi Tabung Kondensasi ........................................................................ V-5

6.1. Komposisi Variabel Tetap Pada Nutrisi Fermentasi ........................................ VI-1

6.2. Komposisi Variasi Saccharomyces cereviseae dan Tetes Tebu ....................... VI-1

6.3. Hasil Proses Destilasi ....................................................................................... VI-2


11/49

DAFTAR GRAFIK

Grafik Halaman6.1. Pengaruh Kadar Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Etanol ............ III-3


12/49

BAB I

PENDAHULUAN

1.1

Latar Belakang

Energi memiliki peranan yang sangat penting didalam kehidupan manusia. Tidak

terkecuali pada peranannya sebagai penunjang kebutuhan, baik konsumsi, transportasi atau

peranan dalam pemenuhan kebutuhan primer lainnya. Dengan pemanfaatan sumber energi

secara terus menerus, tentunya akan memberikan dampak dengan semakin berkurangnya

kandungan energi yang berasal dari dalam bumi. Dunia energi saat ini sedang gencar-

gencarnya mengatasi permasalahan krisis energi berbahan bakar fosil akibat dari konsumsi

energi berlebih. Sumber energi dari fosil tersebut semakin habis dan telah menyebabkan

akumulasi karbon dioksida di atmosfer dan efek rumah kaca yang memicu terjadinya

perubahan iklim. Hal ini mendorong pengembangan sumber energi yang ramah lingkungan

dengan memanfaatkan bahan-bahan yang berasal dari alam. dan kemudian dikonversikan

sebagai pengganti bahan bakar fosil yang sering kita kenal dengan istilah energi terbarukan.

Peraturan Presiden RI No. 5 Tahun 2006 menjelaskan bahwa Energi terbarukan

adalah sumber energi yang dihasilkan dan sumber daya energi yang secara alamiah tidak

akan habis dan dapat berkelanjutan jika dikelola dengan baik, antara lain panas bumi, bahan bakar nabati (biofuel ), aliran air sungai, panas surya, angin, biomassa, biogas, ombak laut,

dan suhu kedalaman. Biofuel adalah bahan bakar yang berasal dari nabati, bisa berupa

biodiesel ataupun bioetanol.

Bioetanol merupakan etanol yang dihasilkan dari tumbuhan yang mengandung gula

dan karbohidrat. Pada umumnya menggunakan proses fermentasi, kemudian dimurnikan

dengan proses destilasi. Etanol merupakan bahan bakar yang telah dimanfaatkan sebagai

bahan campuran bensin di negara-negara maju. Teknologi pembuatan etanol sudah sejak

lama dikenal. Negara-negara penghasil bioetanol seperti Brazil dan Amerika Serikat

mengembangkan industri pengolahan etanol mulai dari industri pengolahan skala kecil

sampai dengan industri skala besar. Di Indonesia sendiri banyak sekali terdapat tumbuhan

yang dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol, salah satunya yaitu tetes

tebu.


13/49

Tetes tebu adalah hasil samping yang berasal dari pembuatan gula tebu (Saccharum

officinarum). Ketersediaan tetes tebu sebagai bahan baku bioetanol di Indonesia cukup

banyak. Ketersediaannya berhubungan dengan luas areal perkebunan tebu yang semakin

meningkat. Diperkirakan untuk setiap ton tebu akan menghasilkan sekitar 2,7 % tetes tebu.

Perkebunan tebu di Indonesia banyak ditemukan di pulau jawa baik Jawa Barat, Jawa

Tengah maupun Jawa Timur, Aceh dan Sulawesi Selatan. Tetapi masih ada perkebunan

rakyat yang belum terdeteksi karena luas areal kebun yang sempit (Yumaihana, 2010).

Tetes tebu berupa cairan kental dan diperoleh dari tahap pemisahan kristal gula. Tetes

tebu yang telah menjadi molase tidak dapat lagi dibentuk menjadi sukrosa namun masih

mengandung gula dengan kadar tinggi 50-60%, asam amino dan mineral. Tingginya

kandungan gula dalam tetes tebu sangat potensial dimanfaatkan sebagai bahan baku

bioetanol. Dari 1000 kg tetes tebu terkandung 450 – 520 kg gula yang bisa menghasilkan

250 L etanol. Perbandingan hasil biomassa dengan bioetanol adalah 4 : 1 (Yumaihana,

2010).

Salah satu faktor yang dapat mempengaruhi produksi bioetanol yang dihasilkan dari

proses fermentasi oleh mikroorganisme, dalam hal ini menggunakan ragi roti

(Saccharomyces cerevisiae) adalah kadar dari ragi itu sendiri. Selain itu pengaturan waktu

fermentasi juga menjadi hal yang dapat mempengaruhi produksi bioetanol. Hal ini sesuai

dengan penelitian yang dilakukan oleh Irvan (2015) yang menyatakan bahwa, semakin lama

fermentasi berlangsung maka jumlah mikroba yang dibutuhkan dalam proses tersebut juga

akan semakin bertambah, sehingga dengan semakin meningkatnya jumlah mikroba maka

semakin banyak pula karbohidrat yang terurai menjadi alkohol, sehingga alkohol yang

dihasilkan juga semakin banyak.

1.2 Rumusan Masalah

Berdasarkan latar belakang di atas maka yang menjadi rumusan masalah yait1. Bagaimana menghasilkan energi alternatif bioetanol dari bahan baku tetes tebu?

2.

Bagaimana pengaruh massa Saccharomyces cerevisiae pada proses fermentasi

terhadap kadar etanol dari tetes tebu?

3. Bagaimana pengaruh waktu fermentasi terhadap kadar etanol dari tetes tebu?

4. Berapakah kadar etanol optimum dari variasi massa Saccharomyces cerevisiae

dan waktu fermentasi pada tetes tebu?

1.3 Tujuan Masalah


14/49

1. Mengetahui pengaruh massa Saccharomyces cerevisiae pada proses fermentasi

terhadap kadar etanol dari tetes tebu.

2.

Mengetahui pengaruh waktu fermentasi terhadap kadar etanol dari tetes tebu.

3.

Mengetahui kadar etanol optimum dari variasi massa Saccharomyces cerevisiae

dan waktu fermentasi pada tetes tebu.

1.4 Batasan Masalah

Dalam penelitian ini, penulis membahas tentang:

1. Bahan baku bioetanol berasal dari tetes tebu.

2.

Proses untuk menghasilkan etanol terdiri fermentasi, evaporasi dan kondensasi.

3. Waktu yang digunakan pada proses fermentasi yaitu 3 hari dan 4 hari.

4.

Fermentasi dari tetes tebu menggunakan Saccharomyces cerevisiae dengan

variasi massa 2.07 gram, 4.14 gram, dan 6.21 gram.

5. Pengukuran kadar etanol dihitung dengan menggunakan alkoholmeter.

6.

Volume etanol yang diambil pada setiap sample sebanyak 100 mL.

1.5 Sistematika Penulisan

Secara keseluruhan, penulisan laporan ini terdiri dari lima bab dengan sistematika

penulisan sebagai berikut:

BAB I PENDAHULUAN

Pada bab ini akan diuraikan tentang latar belakang, rumusan masalah, batasan

masalah dan sistematika penulisan laporan proyek mini.

BAB II SASARAN DAN MANFAAT

Pada bab ini penulis mencoba memaparkan sasaran pembuatan proyek mini dan

manfaat yang akan dihasilkan dari penelitian proyek mini.

BAB III TEORI

Pada bab ini penulis mencoba memaparkan konsep-konsep serta teori dasar yang

mendukung penelitian pada proyek mini, keamanan dan keselamatan kerja.

BAB IV LANGKAH KERJA

Pada bab ini penulis mempersiapkan alat dan bahan baku, percobaan, dan

pengambilan data dari percobaan tersebut..

BAB V BIAYA DAN PERALATAN

Pada bab ini penulis memaparkan tentang biaya pembuatan dan bahan apa saja yang

dibutuhkan beserta alat untuk membuat proyek mini.


15/49

BAB II

SASARAN DAN MANFAAT

2.1.

Sasaran

Sasaran dari proyek mini ini adalah menghasilkan bioetanol dari fermentasi tetes

tebu yang digunakan sebagai pengganti bahan bakar fosil dan mengetahui komposisi yang

sesuai untuk menghasilkan kadar etanol yang optimal.

2.2. Manfaat

1.

Menambah pengetahuan, pemahaman dan pengalaman bagi penulis dan mahasiswa

lainnya tentang prinsip kerja, percobaan dan pengambilan data yang dapat menjadidasar ilmu dalam memproduksi bioetanol.

2. Membantu pemerintah dalam kebijakan penghematan penggunaan bahan bakar fosil

dengan cara beralih ke bioetanol.

3. Mendukung program go green, dan menghemat biaya pengeluaran dari masyarakat

dalam memperoleh bahan bakar, sehingga akan meningkatkan taraf ekonomi

masyarakat.


16/49

BAB III

TEORI3.1. Penelitian Terkait

Penelitian ini yaitu membandingkan pengaruh dari massa Saccharomycess

cereviceae dan waktu fermentasi terhadap kadar etanol yang dihasilkan. Artinya akan ada

variabel tetap dan akan ada juga variabel berubah yang akan menjadi parameter setiap

sample-nya. Berbagai peneltian terkait tentang variasi massa Saccharomycess cereviceae

dan waktu fermentasi akan dijelaskan sebagai berikut.

Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi dalam penelitian Farida (2013) jumlah

etanol yang dihasilkan dari fermentasi adalah mikroorganisme dan media yang digunakan,

adanya komponen media yang dapat menghambat pertumbuhan serta kemampuanfermentasi mikroorganisme dan kondisi selama fermentasi. Selain itu, hal-hal yang perlu

diperhatikan selama fermentasi adalah pemilihan khamir, konsentrasi gula, keasaman, ada

tidaknya oksigen dan suhu dari perasan buah. Pemilihan sel khamir didasarkan pada jenis

karbohidrat yang digunakan sebagai medium untuk memproduksi alkohol dari pati dan gula

digunakan Saccharomyces cerevisiae.

Dalam penelitian Agustin (2013), untuk meminimalisir biaya produksi akibat proses

tersebut digunakan inokulum Saccharomyces cerevisiae pembentuk flok dan tetes tebu

sebagai sumber gula. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan konsentrasi penambahan

inokulum Saccharomyces cerevisiae pembentuk flok dan konsentrasi sumber gula dalam

tetes tebu yang tepat dalam produksi etanol yang maksimum. Saccharomyces cerevisiae

sebanyak 5%, 10%, dan 15% (v/v) diinokulasikan pada medium tetes tebu hasil pretreatment

dengan kandungan gula 15%, 20%, dan 25% (b/v) pada pH 5. Fermentasi dilakukan pada

suhu 30°C dan agitasi 100 rpm selama 72 jam. Etanol tertinggi didapat pada kondisi

konsentrasi inokulum 10% (v/v) dan konsentrasi sumber gula 15% (b/v) yaitu sebesar 8,

792% (b/v) dengan yield etanol sebesar 65%.

Penelitian yang dilakukan oleh Tri (2015) menyatakan bahwa, pada awal fermentasi,

kadar alkohol yang dihasilkan masih rendah, dengan bertambahnya waktu fermentasi, maka

kadar alkohol yang dihasilkan semakin meningkat. Waktu fermentasi berpengaruh terhadap

hasil bioetanol karena semakin lama waktuf ermentasi akan meningkatkan kadar bioetanol.

Namun bila fermentasi terlalu lama maka nutrisi didalam substrat akan habis dan yeast

Saccharomyces cereviceae tidak bekerja secara optimal untuk mengkonversi gula karena


17/49

yeast kekurangan makanan dan mengakibatkan kinerjanya menurun sehingga kadar

bioetanol yang dihasilkan tidak mengalami peningkatan.

Pengaruh massa Saccharomyces cereviceae terhadap kadar etanol yang dihasilkan

juga dijelaskan pada penelitian Kusmiyati (2014), dari data hasil penelitian menunjukkan

bahwa semakin tinggi suhu fermentasi maka kadar etanol yang dihasilkan semakin rendah,

sedangkan pengaruh berat yeast Saccharomyces cerevisiae terhadap kadar etanol yaitu

semakin banyak berat yeast Saccharomyces cerevisiae maka kadar etanol yang dihasilkan

juga semakin tinggi namun setelah mencapai berat yeast maksimal penambahan yeast

selanjutnya tidak menaikkan kadar etanol.

Penelitian mengenai bioetanol telah banyak dilakukan sebelumnya dan menunjukkan

hasil yang berbeda-beda. Sebagai contoh penelitian yang dilakukan oleh Kumalasari (2011),

dengan menggunakan substrat kulit nanas kemudian difermentasi dengan ragi roti

(Saccharomy cescerevisiae) selama 4 hari pada suhu 24 - 33°C menghasilkan kadar alkohol

yang berkisar antara 4,185 % sampai 49%. Hal ini menunjukkan bahwa, lama fermentasi

Pada penelitian ini, belum mencapai waktu yang optimal. Disisi lain Sari (2008),

menyatakan bahwa lama fermentasi yang paling optimal untuk proses pembuatan bioetanol

adalah 3 hari. Jika fermentasi dilakukan lebih dari 3 hari, justru kadar alkoholnya dapat

berkurang. Berkurangnya kadar alcohol disebabkan karena alcohol tela dikonversi menjadi

senyawa lain, misalnya ester (Azizah, 2008).

3.2. Tanaman Tebu

Tebu merupakan tanaman yang tumbuh di tempat beriklim tropis. Diperkirakan

daerah asal tebu adalah Pulau Irian, lalu tanaman ini menyebar ke seluruh daerah Tropis

dunia. Tanaman ini sudah dibudidayakan secara besar-besaran terutama untuk diambil

gulanya. Kandungan gula pada tebu diperkirakan sekitar 7-20%, yang terbanyak terdapat pada batang bagian bawah, yakni sampai 20%. Tebu digunakan terutama untuk diambil

airnya, karena bermanfaat untuk mengobati sakit perut, melegakan tenggorokan, dan

membersihkan luka (Sa’diah, 2009).


18/49

Gambar 3.1 Tanaman Tebu

Salah satu jenis pengolahan bioetanol adalah dengan menggunakan tetes tebu. Tetes

tebu masih mengandung gula yang cukup banyak, baik sukrosa maupun gula pereduksi.

Cairan sukrosa dapat diekstrak dengan pengepresan batang yang kemudian difermentasi

lebih lanjut untuk menghasilkan etanol. Total kandungan gula berkisar antara 48%-56% dan

pHnya sekitar 5,5-5,6. Tingginya kandungan gula dalam tetes tebu berpotensi untuk

dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam pembuatan etanol. Proses ini biasanya

membutuhkan 5 tahap, yaitu penggilingan, pengepresan, fermentasi, destilasi, dan dehidrasi

(Eny, 2009). Tabel 3.1 menjelaskan tentang komposisi dari tebu sebagai berikut.

Tabel 3.1 Komposisi Kandungan pada Tebu

(Sumber: Anggraini, 2011)

No. Komposisi Persentase

1. Brix 12 - 19

2. Sukrosa 9 - 17

3. Gula Reduksi 0,48 - 1,52

4. Gula Total 10 - 18

5. Asam Akonitat 1,50- 95

6. Amilum 0,25

7. Abu 0,40 - 0,70


19/49

Limbah pengepresan yang biasanya disebut bagase dimanfaatkan untuk

memproduksi panas untuk proses distilasi cairan fermentasi melalui pembakaran. Tanah di

Brasil cocok untuk pertumbuhan tanaman tebu. Teknologi ini sudah sangat lanjut, tidak

seperti teknologi produksi etanol dari biomassa (materi berbahan lignoselulosa). Di Negara

Amerika Serikat, sekarang ini hampir semua etanol diproduksi melalui fermentasi glukosa

dari jagung dan Brasil sebagai Negara terbesar didunia yang menghasilkan etanol

menggunakan sukrosa dari tebu (Marris 2006; Sanderson 2006; Goldemberg 2007).

Tabel 3.2 dibawah memperlihatkan data yang diambil dari Litbang Pertanian (2009),

tentang potensi kandungan energi beberapa bahan tanaman untuk Bahan Bakar Nabati

(BBN) di Indonesia.

Tabel 3.2. Potensi Kandungan Energi Bahan Bakar Nabati di Indonesia

(Sumber : Litbang Pertanian, 2009)

Berdasarkan Tabel 3.2, terlihat bahwa Indonesia memiliki massa sebesar 1.324 ton

kubik per tahun untuk jenis tanaman tebu. Dengan demikian Indonesia menjadi salah satu

Negara yang dapat memanfaatkan penggunaan tetes tebu untuk menghasilkan etanol.

3.3.

BioetanolBioetanol berasal dari dua kata yaitu "bio" dan "etanol" yang berarti sejenis alkohol

yang merupakan bahan kimia yang terbuat dari bahan baku tanaman yang mengandung pati,

gula sederhana dan selulosa. Biotanol dapat dihasilkan dari tanaman seperti ubi kayu, ubi

jalar, jagung, tetes tebu, sagu dan lainnya. Setelah melalui proses fermentasi dihasilkan

etanol. Etanol adalah senyawa organik yang terdiri dari karbon, hidrogen dan oksigen,

sehingga dapat dilihat sebagai turunan senyawa hidrokarbon yang mempunyai gugus

hidroksil dengan rumus C2H5OH.


20/49

Pada dasarnya etanol memiliki berat jenis sebesar 0.7937 g/mL dan titik didih sebesar

78.32º C pada tekanan 760 mmHg. Selain itu, etanol juga dapat dilarutkan dalam air dapat

juga larutkan dalam eter dan etanol mempunyai panas pembakaran 328 Kkal (Hariyanto,

2012).

Karakteristik dari etanol yaitu berupa zat cair, tidak berwarna, berbau spesifik,

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

Secara garis besar penggunaan etanol adalah sebagai pelarut untuk zat organik maupun

anorganik, bahan dasar industri asam cuka, ester, spirtus, asetaldehid, antiseptik dan sebagai

bahan baku pembuatan eter danetil ester (Wiratmaja, 2011).

Menurut Hambali et al . (2007), bioetanol memiliki karakteristik yang lebih baik

dibandingkan dengan bensin berbasis petrokimia karena beberapa hal:

1. Bioetanol mengandung 35% oksigen, sehingga dapat meningkatkan efisiensi

pembakaran dan mengurangi emisi gas rumah kaca;

2. Bioetanol memiliki nilai oktan yang lebih tinggi sehingga dapat menggentikan

fungsi bahan aditif seperti metal tetra butyl eter dan tetra etil timbale;

3. Bioetanol memiliki nilai oktan (ON) 96-113, sedangkan nilai oktan bensin hanya

85-96;

4. Bioetanol bersifat ramah lingkungan, karena gas buangannya rendah terhadap

senyawa-senyawa yang berpotensi sebagai karbon monoksida, nitrogen oksida,

dan gas-gas rumah kaca;

5. Bioetanol mudah terurai dan aman karena tidak mencemari air;

6. Bioetanol dapat diperbaharui (renewable energy) dan proses produksinya relatif

lebih rendah dibandingkan dengan proses produksi bensin;

Umumnya, penggunaan bioetanol masih dalam bentuk campuran dengan bensin pada

konsentrasi 10% (E-10) yaitu 10% bioetanol dan 90% bensin. Campuran bioetanol dalam bensin disamping dapat menambah volume BBM, juga dapat meningkatkan nilai oktan

sehingga mencapai poin ON 92-95. Selain itu, penambahan etanol dalam bensin juga dapat

berfungsi sebagai pengganti MTBE (metal tetra butyl eter) yang sekarang ini banyak

digunakan sebagai bahan aditif alam bensin.

3.4. Saccharomyces cerevisiae

Saccharomyces cereviseae merupakan mikroorganisme ber sel tunggal dengan

ukuran antara 5 sampai 20 mikron dan berbentuk bola atau telur. Yeast dapat tumbuh dalam


21/49

media sederhana yang mengandung karbohidrat yang dapat terfermentasi sebagai penyedia

energi dan sumber karbon. Karbohidrat sebagai sumber karbon dapat berupa monosakarida

seperti glukosa dan fruktosa, Selain monosakarida, disakarida (seperti sukrosa dan maltosa)

juga dapat difermentasi. Substrat yang mengandung glukosa, fruktosa, dan sukrosa secara

cepat akan digunakan oleh yeast pada tahap awal fermentasi. Sukrosa dihidrolisa oleh enzim

invertase yang berada di luar membran sel dan dibatasi dinding sel. Sedangkan glukosa dan

fruktosa yang ada akan masuk ke dalam sel (Umaiyah, 2013). Adapun bentuk dari sel

Saccharomycess cereviseae ada pada gambar berikut.

Gambar 3.2 Bentul sel Saccharomycess cereviseae

Temperatur pertumbuhan yang optimum untuk Saccharomycess cereviseae adalah

25-30°C dan pH optimum untuk pertumbuhan sel khamir 4,5-5,5. Beberapa kelebihan

Saccharomyces dalam proses fermentasi yaitu mikroorganisme ini cepat berkembang biak,

tahan terhadap kadar alkohol yang tinggi, mempunyai sifat stabil dan cepat mengadakan

adaptasi. Pertumbuhan Saccharomyces dipengaruhi oleh adanya penambahan nutrisi yaitu

unsur C sebagai sumber carbon, unsur N yang diperoleh dari penambahan urea, ZA,

amonium dan pepton, mineral dan vitamin (Umaiyah, 2013).

3.5. Fermentasi

Fermentasi merupakan proses mikrobiologi yang dikendalikan oleh manusia untuk

memperoleh produk yang berguna, dimana terjadi pemecahan karbohidrat dan asam amino

secara anaerob. Penguraian dari kompleks menjadi sederhana dengan bantuan

mikroorganisme sehingga menghasilkan energi (Wiratmaja, 2011).

Fermentasi dapat diartikan juga sebagai perubahan gradual oleh enzim beberapa

bakteri, khamir dan jamur. Contoh perubahan kimia dari fermentasi meliputi pengasaman

susu, dekomposisi pati dan gula menjadi alkohol dan karbondioksida, serta oksidasi senyawa


22/49

nitrogen organik. Menurut Wiratmaja (2011), perubahan gula pereduksi menjadi etanol

dilakukan oleh enzyme invertrase, yaitu enzim kompleks yang terkandung dalam ragi.

Reaksinya adalah sebagai berikut :

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + 2 ATP

Glukosa Etanol+karbondioksida+(Energi = 118 kJ per mol)

Ditinjau dari reaksi diatas, terlihat O2 tidak diperlukan, hanya ada pengubahan zat

organik yang satu menjadi zat organik yang lain (glukosa menjadi etanol). Selanjutnya

apabila etanol telah melewati rentang waktu fermentasinya maka akan terjadi proses

fermentasi lanjutan berupa fermentasi asam asetat dimana mula-mula terjadi pemecahan

gula sederhana menjadi etanol, selanjutnya etanol menjadi asam asetat (Wiratmaja, 2011).

2C2H5OH + 2 O2 2 CH3COOH + 2H2O

Bakteri yang aktif :

1.

Acetobacter aceti

2. Acetobacter pasteurianum

3. Acetobacter oxydans, dan lain-lain.

Reaksi ini merupakan dasar dari pembuatan tape, brem, tuak, anggur minuman, bir,

roti dan lain-lain. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses fermentasi (Sukmawati, 2009):

1. Keasaman (pH)

Tingkat keasaman sangat berpengaruh dalam perkembangan bakteri. Kondisi

keasaman yang baik untuk pertumbuhan bakteri adalah dengan pH 4-5.

2. Mikroba

Fermentasi biasanya dilakukan dengan menggunakan kultur murni yang dihasilkan

di laboratorium. Kultur ini dapat disimpan dalam keadaan kering atau dibekukan.

Berbagai macam jasad renik dapat digunakan untuk proses fermentasi antara lain yeast . Yeast tersebut dapat berbentuk bahan murni pada media agar-agar atau dalam

bentuk dry yeast yang diawetkan.

3. Suhu

Suhu fermentasi sangat menentukan macam mikroba yang dominan selama

fermentasi. Tiap-tiap mikroorganisme memiliki suhu pertumbuhan optimal, yaitu

suhu yang memberikan pertumbuhan terbaik dan perbanyakan diri secara tercepat.

Pada suhu 30 °C mempunyai keuntungan terbentuk alkohol lebih banyak karena ragi

bekerja optimal pada suhu itu.


23/49

4. Oksigen

Udara atau oksigen selama proses fermentasi harus diatur sebaik mungkin untuk

memperbanyak atau menghambat mikroba tertentu. Setiap mikroba membutuhkan

oksigen yang berbeda jumlahnya untuk pertumbuhan atau membentuk sel-sel baru

dan untuk fermentasi. Misalnya ragi roti (Saccharomyces cerevisiae) akan tumbuh

lebih baik pada keadaan aerobik, tetapi akan melakukan fermentasi terhadap gula

jauh lebih cepat pada keadaan anaerobic.

5. Makanan

Semua mikroorganisme memerlukan nutrient yang akan menyediakan:

a. Energi biasanya diperoleh dari subtansi yang mengandung karbon.

b.

Nitrogen untuk sintesis protein. Salah satu contoh sumber nitrogen yang dapat

digunakan adalah urea.

c. Mineral yang dipergunakan mikroorganisme salah satunya adalah asam

phospat yang dapat diambil dari pupuk NPK.

d. Vitamin, sebagian besar sumber karbon dan nitrogen alami sudah mengandung

semua atau beberapa vitamin yang dibutuhkan mikroorganisme.

3.6.

Destilasi

Destilasi adalah suatu proses penguapan dan pengembunan kembali, yang

dimaksudkan untuk memisahkan campuran dua atau lebih zat cair ke dalam fraksinya

berdasarkan perbedaan titik didih. Pada umumnya, pemisahan hasil fermentasi glukosa atau

dektrosa menggunakan sistem uap-cairan, dan terdiri dari komponen-komponen tertentu

yang mudah tercampur. Umumnya destilasi berlangsung pada tekanan atmosfer, contoh

dalam hal ini adalah sistem alkohol air, yang pada tekanan atmosfer memiliki titik didih

sebesar 78,6

o

C (Sukmawati, 2009).Istilah destilasi sederhana umumnya berkaitan dengan pemisahan suatu campuran

yang terdiri dari dua atau lebih cairan melalui pemanasan. Pemanasan dimaksudkan untuk

menguapkan komponen-komponen yang lebih mudah menguap (titik didih lebih rendah) dan

kemudian uap yang diperoleh dikondensasi kembali menjadi cair dan kemudian ditampung

dalam suatu bejana penerima (Susilo, 2009).

Unit operasi destilasi merupakan metode yang digunakan untuk memisahkan

komponen-komponen yang terdapat dalam suatu larutan atau campuran dan tergantung pada

distribusi komponen-komponen tersebut antara fasa uap dan fasa cair. Semua komponen


24/49

tersebut terdapat dalam fasa cairan dan uap. Fasa uap terbentuk dari fasa cair melalui

penguapan (evaporasi) pada titik didihnya (Susilo, 2009).

Pada proses destilasi ini menggunakan alat destilasi sederhana yang terdiri dari

beberapa bagian, yaitu evaporasi, kondensasi dan menggunakan sistem kontrol dalam

pengoperasiannya. Alat destilasi sederhana ini dirancang oleh Yurnalis (2015) yang berjudul

“Rancang Bangun Teknologi Destilasi Bioetanol Hasil Fermentasi Tetes Tebu Sebagai

Pengganti Bahan Bakar Fosil”. Hasil penelitian yang dilakukan Yurnalis (2015) juga

menjadi rujukan dalam melakukan penelitian ini.

Gambar 3.3 Alat Destilasi

(Sumber: Yurnalis, 2015)

Syarat utama dalam operasi pemisahan komponen-komponen dengan cara destilasi

adalah komposisi uap harus berbeda dari komposisi cairan dengan terjadi keseimbangan

larutan-larutan, dengan komponen-komponennya cukup dapat menguap. Suhu cairan yang

medidih merupakan titik didih cairan tersebut pada tekanan atmosfer yang digunakan

(Susilo, 2009).

Destilasi dilakukan melalui tiga tahap: evaporasi yaitu memindahkan pelarut sebagai

uap dari cairan; pemisahan uap-cairan di dalam kolom, untuk memisahkan komponen

dengan titik didih lebih rendah yang lebih volatil dari komponen lain yang kurang volatil

dan kondensasi dari uap, untuk mendapatkan fraksi pelarut yang lebih volatil (Susilo, 2009).

Ada beberapa proses destilasi dalam menghasilkan bioetanol. Proses-proses destilasi

diantaranya yaitu :


25/49

1. Proses destilasi normal yaitu suatu proses destilasi dengan menggunakan tekanan

atmosfer. Pada proses ini titik didih campuran cukup besar perbedaannya, sehingga

proses pemisahannya mudah dikerjakan. Sebagai contoh yaitu campuran benzen dan

toluen. Benzene pada tekanan 760 mmHg, titik didihnya 176.2ºC, sedangkan toluen

pada tekanan 760 mmHg, titik didihnya adalah 231.1ºC. Proses penyulingan juga

temasuk dalam kelompok proses destilasi normal (Susilo, 2009).

2. Proses destilasi bertingkat yaitu suatu proses destilasi dengan letak pengambilan

hasil bertingkat-tingkat atau setelah didestilasi, hasilnya didestilasi lebih lanjut untuk

memperoleh konsentrasi yang lebih baik. Proses ini banyak dipakai dalam bidang

minyak bumi, juga pada proses distilasi campuran azeotrop dengan menambahkan

komponen ketiga yang dapat larut dalam salah satu komponen pada campuran

tersebut (Susilo, 2009).

3. Proses destilasi vakum yaitu suatu proses destilasi dengan menggunakan tekanan

yang sangat rendah (vakum), pada proses ini titik didih campuran yang akan

dipisahkan mendekati sehingga pemisahannya menjadi sulit. Kemudian dengan jalan

mengubah tekanan operasi akan memberikan perubahan tekanan uap masing-masing

komponen, sehingga pemisahan dapat dijalankan, sebagai contoh campuran air

dengan air berat (Susilo, 2009).

Pada umumnya hasil fermentasi berupa bioetanol atau alkohol yang mempunyai

kemurnian sekitar 30-40% belum dapat diketegorikan sebagai Fuel Based Ethanol . Untuk

memurnikan bioetanol menjadi berkadar lebih dari 95% agar dapat dipergunakan sebagai

bahan baker, harus melewati proses destilasi untuk memisahkan alkohol dengan air dengan

memperhitungkan perbedaan titik didih kedua bahan tersebut yang kemudian diembunkan

kembali untuk memperoleh bioetanol dengan kemurnian hingga 99,5-99,8%. Destilasi

bertingkat sangat efektif digunakan pada pemisahan fraksi minyak mentah menjadi berbagaikomponennya (Agustin, 2013).

Untuk memurnikan bioetanol menjadi berkadar lebih dari 95% agar dapat

dipergunakan sebagai bahan bakar harus melewati proses destilasi untuk memisahkan

alkohol dengan air dengan memperhitungkan perbedaan titik didih kedua bahan tersebut

yang kemudian diembunkan kembali untuk memperoleh bioethanol dengan kemurnian

hingga 99,5-99,8%. Oleh karena itu untuk mendapatkan FGE, dilaksanakan pemurnian lebih

lanjut dengan azeotropic destilation dan dehidrasi (Agustin, 2013).


26/49

Dilaporkan bahwa pengolahan bioetanol dengan menggunakan proses destilasi

bertingkat (dua kali proses destilasi) menghasilkan bioetanol dengan kadar 69,2-89,1%.

Diharapkan dengan menggunakan destilasi 3 tingkat akan diperoleh bioetanol dengan kadar

di atas 95% (Agustin, 2013).

3.6.1 Evaporasi

Menurut Nurmagfirah (2013), evaporasi secara umum dapat didefinisikan dalam dua

kondisi, yaitu:

1.

Evaporasi yang berarti proses penguapan yang terjadi secara alami

2. Evaporasi yang dimaknai dengan proses penguapan yang timbul akibat diberikan

uap panas ( steam) dalam suatu peralatan.

Evaporasi dapat diartikan sebagai proses penguapan daripada liquid (cairan) dengan

penambahan panas atau dapat juga didefinisikan sebagai evaporasi adalah peristiwa

menguapnya pelarut dari campuran yang terdiri atas zat terlarut yang tidak mudah menguap

dan pelarut yang mudah menguap. Dalam kebanyakan proses evaporasi, pelarutnya adalah

air. Tujuan dari evaporasi adalah memekatkan konsentrasi larutan sehingga didapatkan

larutan dengan konsentrasi yang lebih tinggi. Panas dapat disuplai dengan berbagai cara,

diantaranya secara alami dan penambahan steam ( Nurmagfirah,2013).

Titik didih dapat didefiniskan sebagai nilai suhu pada tekanan atmosfir atau ada

tekanan tertentu lainnya, dimana cairan akan berubah menjadi uap atau suhu pada tekanan

uap dari cairan tersebut sama dengan tekanan gas atau uap yang berada di sekitarnya. Jika

dilakukan proses penyulingan pada tekanan atmosfir maka tekanan uap tersebut akan sama

dengan tekanan air raksa dalam kolom setinggi 760 cmHg. Berkurangnya tekanan pada

ruangan di atas cairan akan menurunkan titik didih. Sebaliknya peningkatan tekanan di atas

permukaan cairan akan menaikkan titik didih cairan tersebut (Susilo, 2009).Perbedaan sifat campuran suatu fase dengan campuran dua fase dapat dibedakan

secara jelas jika suatu cairan menguap, terutama dalam keadaan mendidih. Pada suhu

tertentu molekul-molekul cairan tersebut memiliki energi tertentu dan bergerak bebas secara

tetap dan dengan kecepatan tertentu. Tetapi setiap molekul dalam cairan hanya bergerak

pada jarak pendek sebelum dipengaruhi oleh molekul-molekul lain, sehingga arah geraknya

diubah. Setiap molekul pada lapisan permukaan yang bergerak ke arah atas akan

meninggalkan permukaan cairan dan akan menjadi molekul uap. Molekul-molekul uap


27/49

tersebut akan tetap berada dalam gerakan yang konstan, dan kecepatan molekul-molekul

dipengaruhi oleh suhu pada saat itu (Susilo, 2009).

3.6.2 Kondensasi

Kondensasi atau proses pengembunan uap mejadi cairan, dan penguapan suatu cairan

menjadi uap melibatkan perubahan fase cairan dengan koefisien pindah panas yang besar.

Kondensasi terjadi apabila uap jenuh seperti steam bersentuhan dengan padatan yang

temperaturnya di bawah temperatur jenuh sehingga membentuk cairan seperti air (Susilo,

2009).

Menurut Brown (1984) dalam prakteknya ada berbagai macam proses destilasi. Hal

ini disebabkan oleh keadaan-keadaan tertentu untuk pemisahan komponen dalam suatu

campuran seperti perbedaan titik didih antar komponen yang cukup besar atau kecil dan

tingkat kamurnian yang diinginkan terhadap produk yang dihasilkan (Susilo, 2009).

Pindah panas adalah proses yang dinamis yaitu panas dipindahkan secara spontan

dari satu bahan ke bahan lain yang lebih dingin. Kecepatan pindah panas tergantung pada

perbedaan suhu antara kedua bahan, semakin besar perbedaan suhu antara kedua bahan,

maka semakin besar kecepatan pindah panas antara kedua bahan tersebut. Perbedaan suhu

antara sumber panas dan penerima panas merupakan gaya tarik dalam pindah panas.

Peningkatan perbedan suhu akan meningkatkan gaya tarik sehingga meningkatkan

kecepatan pindah panas (Susilo, 2009).

Perpindahan panas dapat melalui tiga cara yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi.

Konduksi adalah transfer energi dari partikel yang memiliki energi lebih besar ke partikel

yang berenergi lebih kecil yang merupakan interaksi antara partikel-partikel. Konduksi dapat

terjadi pada benda padat, cair, dan gas. Contoh konduksi adalah pindah panas melalui

dinding padat pada ruangan pendinginan (Susilo, 2009).Konveksi adalah cara pindah panas dengan pergerakan sekelompok molekul di

dalam bahan cair (Earle, 1969). Kumpulan molekul tersebut mungkin bergerak akibat

perubahan kerapatan atau akibat pergerakan bahan cair. Contoh pindah panas secara

konveksi adalah proses pemanasan air didalam kuali tertutup tanpa pengadukan, perubahan

kerapatan menyebabkan pindah panas dengan konveksi alamiah. Apabila dengan

pengadukan, maka pindah panas terjadi secara paksa (Susilo, 2009).

Radiasi adalah perpindahan energi panas dengan gelombang elektromagnit, yang

memindahkan energi panas dari satu bahan ke bahan lain dengan cara yang sama dengan


28/49

dengan cara memindahkan energi cahaya dengan gelombang cahaya elektromaknit (Earle,

1969). Perpindahan panas secara radiasi merupakan gejala rambatan gelombang

elektromagnetik. Karena hal tersebut, maka perpindahan energi panas secara radiasi tidak

memerlukan zat perantara dan merambat secepat cahaya (Susilo, 2009).

3.7. Keamanan dan Keselamatan Kerja

Dalam melakukan proyek mini ini perlu memperhatikan keamanan dan kesehatan

kerja agar dalam melakukan pekerjaan terhindar dari berbagai macam hal yang dapat

menimbulkan kecelakaan, antara lain:

1. Dalam pembuatan alat destilasi etanol sebaiknya mengetahui fungsi dan jenis

peralatan yang digunakan.

2. Saat melakukan pembuatan alat destilasi etanol sebaiknya dilakukan ditempat yang

nyaman dan aman serta jauh dari jangkauan anak-anak.

3. Saat pengujian sebaiknya dilakukan dengan hati-hati karena terjadi proses

pemanasan pada bioetanol menggunakan kompor.

4. Saat pengujian sebaiknya menggunakan sarung tangan dan masker karena berkontak

langsung dengan zat kimia.

5.

Saat pengujian hindari api sekitar alat karena etanol mudah terbakar.

6. Saat melakukan pengujian hendaknya dilakukan berdasarkan prosedur yang telah

ditentukan.

7. Saat pengujuan sterilkan tempat api dan nahan yang mudah terbakar.

8.

Saat melakukan pengujian hendaknya dilakukan berdasarkan prosedur yang telah

ditentukan.


29/49

BAB IV

LANGKAH KERJA

4.1.

Diagram Pelaksanaan

Tidak

Ya

Gambar 4.1 Flow Chart Metodologi Proyek Mini

Studi Literatur

Proses Fermentasi

Tetes Tebu

Pengujian Kadar Etanol

Bahan Baku Tetes Tebu Yang

Dihasilkan

Analisa Pengaruh Massa Ragi

dan Waktu Fermentasi

Berhasil

Proses Destilasi

Kesimpulan dan Saran

Selesai

Mulai


30/49

4.2. Tahapan Penelitian

Pada proses penelitian ini, ada beberapa tahapan yang dilakukan agar mendapatkan

hasil yang sesuai. Proses ini menjadi patokan ketika apabila pada penelitian ini mengalami

kegagalan, pengujian dimulai dari awal lagi sampai mencapai keberhasilan. Selanjutnya

apabila berhasil, data-data yang didapat akan dianalisa kemudian digunakan pada laporan.

Adapun tahapan-tahapan pada penelitian ini diantaranya:

4.2.1. Tahapan Persiapan Alat dan Bahan

1. Mempersiapkan bahan baku tetes tebu dengan volume 6 liter. Setiap

percobaan membutuhkan 1 liter tetes tebu yang berarti akan ada 6 sampel

pada penelitian ini.

2.

Mempersiapkan Saccharomyces cerevisiae yang akan divariasikan pada

proses fermentasi. Variasi dari massa Saccharomyces cerevisiae adalah 2.07

gram, 4.14 gram, dan 6.21 gram.

3.

Mempersiapkan Urea sebanyak 0.54 gram dan NPK sebanyak 4.5 gram pada

setiap percobaaan. Kedua bahan ini merupakan nutrisi tambahan pada proses

fermentasi.

4. Komponen yang digunakan untuk pembuatan tempat fermentasi yaitu

membentuk plat stenlis menjadi sebuah tabung, dimana kadar tetes tebu yang

akan difermentasikan didalam tabung fermentor tidak boleh lebih dari ukuran

1 liter.

5. Mempersiapkan alat destilasi, kompor, gelas ukur, alkohol meter, dan alat

pembantu lainnya.

4.2.2. Tahapan Fermentasi

1. Pada percobaan pertama mencampurkan Saccharomyces cerevisiae sebanyak

2.07 gram, menambahkan Urea 0.54 gram, NPK 4.5 gram dan tetes tebu kedalam tabung fermentor hingga mencapai Volume 1 liter .

2.

Pada massa Saccharomyces cerevisiae sebanyak 2.07 gram disimpan dan

dibiarkan hingga mencapai waktu 3 hari. Kemudian dilanjutkan pada massa

4.14 gram dan 6.21 gram dalam waktu fermentasi yang sama.

3. Pada percobaan selanjutnya mengikuti tahapan 1, 2 dan 3 tetapi dengan waktu

fermentasi selama 4 hari.


31/49

4.2.3. Tahapan Destilasi

1.

Hasil fermentasi yang telah didapat dituangkan pada tabung evaporator untuk

dimurnikan melalui proses evaporasi.

2.

Menghidupkan kompor tepat dibawah tabung evaporator sampai uap

mengalir ke tabung kondensor dan menghasilkan etanol yang telah

dimurnikan.

4.2.4. Pengujian Hasil Destilasi

Pengujian ini dengan cara membakar alcohol tersebut. Karena alkohol sangat

mudah terbakar apabila etanol yang dihasilkan terbakar maka proses destilasi

berhasil. Kemudian mengukur kadar alkohol dengan alkohol meter untuk

mendapatkan hasil yang akurat.

4.3. Pengumpulan Data

Data merupakan salah satu komponen proyek mini yang sangat penting. Data yang

akan digunakan dalam hasil proyek mini haruslah data yang akurat, karena apabila data tidak

akurat, maka akan menghasilkan informasi yang salah. Pada proyek mini kali ini, data yang

diambil berdasarkan hasil pengujian dari pembuatan alat destilasi bioetanol menggunakan

bahan baku dari tetes tebu.

4.4.

Pengolahan Data

Data-data yang didapat kemudian diolah, lalu dilakukan perhitungan guna

mendapatkan besarnya energi yang diperoleh dari alat destilasi yang telah dibuat. Dari

pengolahan data tersebut akan didapatkan hasil optimum kadar etanol dari beberapa

percobaan yang telah dilakukan yang nantinya akan dimasukkan dalam laporan penelitian.

4.5. Analisa Hasil

Tahap ini yaitu menganalisa secara ilmu pengetahuan dan mengamati serta

mengidentifikasi dengan apa yang terjadi lapangan. Sedangkan cara untuk menganalisa alattersebut adalah dengan cara observasi seperti mengamati dalam pengujian alat serta hasil

pada saat pengujian.

4.6. Kesimpulan dan Saran

Kesimpulan merupakan rangkuman atau inti dari suatu penelitian yang telah dilakukan

yang harus sesuai dengan sasaran yang akan kita capai dan saran merupakan suatu masukan

yang bertujuan untuk memberikan nasehat-nasehat atau masukan yang bersifat membangun

agar dapat menjadi yang lebih baik lagi pada proyek mini selanjutnya.


32/49

BAB V

BAHAN DAN PERALATAN

5.1. Bahan

Ada beberapa bahan dan alat yang digunakan untuk melakukan penelitian ini.

Adapun bahan yang akan digunakan diantaranya:

Tabel 5.1 Bahan yang digunakan untuk fermentasi

No. Nama Barang Jumlah

1 Tetes tebu 6 Liter

2 Saccharomyces Cerevisiae 12,42 gram

3 Urea 27 gram

4 NPK 3,24 gram(Sumber: Proyek Mini Tahun 2015)

5.2. Peralatan

Dalam proses destilasi etanol terdapat alat-alat yang digunakan. Adapun alat-

alatnya sebagai berikut:

Tabel 5.2 Alat yang digunakan untuk destilasi Bioetanol

No Nama Fungsi Jumlah Gambar

1 Reaktor

Bioetanol

Alat yang digunakan untuk

melakukan reaksi-reaksi dalam

produksi etanol. Terdiri dari

proses evaporasi dan kondensasi

1

2 Alkohol

Meter

Mengukur kadar etanol 1


33/49

3 Gelas Ukur Mengukur Volume dari Tetes

tebu

1

4 Botol

Fermentor

Memcampurkan tetes tebu,

Saccharomyces cerevisiae, NPK,

Urea untuk melakukan proses

fermentasi.

3

5 Botol

Penampung

Menampung etanol dari uap

yang telah dikondensasi.

6

6 Timbangan Menimbang kadar

Saccharomyces cerevisiae, NPK,

dan Urea.

1

(Sumber: Proyek Mini Tahun 2015)

5.3. Reaktor Bioetanol

Pada penelitian ini proses yang utama ialah fermentasi, evoporasi dan kondensasi.

Kualitas kadar etanol yang dihasilkan sangat dipengaruhi oleh kinerja setiap komponen dari

Reaktor Bioetanol. Alat Reaktor Bioetanol dengan sistem kontrol dalam pengoperasiannya

ini, menggunakan alat Reaktor Bioetanol hasil rancangan Yurnalis (2016). Adapun

spesifikasi dari Reaktor Bioetanol tersebut sebagai berikut.


34/49

Gambar 5.1 Rancangan Alat Tampak Depan


5.3.1 Fermentor

Spesifikasi dari tabung fermentasi dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 5.3 Spesifikasi Tabung Fermentasi

No Spesifikasi Ukuran Jumlah

1 Tabung - Luas Selimut Tabung = 733,25 cm2

- Luas Tutup Atas = 37,68 cm2

- Luas Tutup Bawah = 37,68 cm2

1

2 Sensor MQ-3 - 1

3 Socket Drat

Dalam

½ inchi 1

4 Selonoid Valve

12 VDC

½ inchi 1

5 L-Bow ½ Inchi 1


Tabung Fermentasi terbuat dari stainless yang tidak mudah berkarat, pada tabung ini

terdapat sensor MQ-3 terletak di bagian atas tabung atau pada tutup tabung, dan selenoid

valve terpasang di bagian bawah tabung (Yurnalis, 2016).


35/49

Gambar 5.2 Tabung Fermentasi


5.3.2. Evaporator

Spesifikasi dari tabung evaporasi dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 5.4 Spesifikasi Tabung Evaporasi



-

Luas Tutup Atas = 34,54 cm2

- Luas Tutup Bawah = 34,54 cm2

1

2 Sensor

DS18B20

- 1

3 Kran ¼ inchi 1

5 Kompor - 1

6 Pipa Tembaga 5/8 inchi 2 meter

7 Servo - 1


Tabung evaporator terbuat dari bahan stainless, pada tabung ini menghasilkan uap

dari pemanasan cairan hasil fermentasi, dan tabung ini di lengkapi sensor suhu DS18B20


36/49

Untuk mengatur panas dari pembakaran oleh kompor. Pemanasan bioetanol ini mencapai

78o C, apabila melewati suhu tersebut maka api dari kompor di kecilkan menggunakan servo

yang mengatur tuas kompor (Yurnalis, 2016).

Gambar 5.3 Tabung Evaporasi


5.3.3. Kondensor

Spesifikasi dari tabung kondensasi dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 5.5 Spesifikasi Tabung Kondensasi



-

Luas Tutup Atas = 50,24 cm2

-

Luas Tutup Bawah = 50,24 cm

2

1

2 Kran ¼ inchi 3

3 Neppel ½ inchi 2

4 Pipa Tembaga ½ inchi 1 meter

5 Gelas Ukur - 1


Tabung kondensor terbuat dari bahan stainless, tabung ini di lengkapi 2 kran pada

sisi atas dan bawah, hal itu untuk mempermudah mengganti air untuk pendinginan hasil uap

dari tabung evaporator.

Gambar 5.4 Tabung Kondensasi



37/49

BAB VI

HASIL DAN PEMBAHASAN

6.1.

Fermentasi

Dalam proses fermentasi ini ada beberapa variabel yang akan digunakan. Variabel-

variabel ini nanti akan divariasikan berdasarkan perhitungan dan kita akan mengetahui apa

pengaruh dari variasi variabel-variabel tersebut. Adapun variabel-variabelnya akan

dijelaskan sebagai berikut.

a. Variabel Tetap

Varibel tetap adalah variabel yang tidak akan diubah atau konstan selama

dilakukan beberapa percobaan. Komposisi variabel tetap didapatkan berdasarkan

penelitian Yurnalis (2016) yang merujuk pada Penelitian Umaiyah (2013).

Komposisi setiap variabel tetap terlihat pada tabel berikut.

Tabel 6.1 Komposisi Variabel Tetap Pada Nutrisi Fermentasi

No. Variabel Persentase (%) Massa (gram)

1. Urea 0.5 4.5

2. Pupuk NPK 0.06 0.54

b. Variabel Berubah

Variabel berubah ialah variabel yang diubah pada setiap kali percobaan yang

dilakukan. Variabel ini nantinya akan menjadi penentu utama dalam mendapatkan

kadar optimum dari etanol. Adapun komposisi variasinya terlihat pada table

berikut.

Tabel 6.2 Komposisi Variasi Saccharomyces cereviseae dan Tetes Tebu

No. Variabel Persentase (%) Massa (gram) Volume (mL)

1. Saccharomyces

Cereviseae

0.23

0.46

0.69

2.07

4.14

6.21

-

-

-

2. Tetes Tebu 99.21

98.98

98.75

-

-

-

992.1

989.8

987.5


38/49

6.2. Destilasi

Adapun hasil destilasi pada penelitian terlihat dari tabel berikut.

Tabel 6.3 Hasil Proses Destilasi

No. Waktu Fermentasi

(Hari)

Waktu Destilasi

(Menit)

Massa Ragi

(gram)

Kadar Etanol

(%)

1.

3 65

2.07 40

4.14 42

6.21 39

2.

4 65

2.07 50

4.14 52

6.21 55

Proses destilasi bertujuan untuk menguapkan etanol yang terkandung dalam larutan

kemudian mengembunkan uap tersebut. Uap yang sudah diembunkan tersebut itulah yang

menjadi hasil etanolnya. Waktu destilasi adalah selama 65 menit pada suhu 80ºC dengan

mengambil volume setiap sample-nya masing-masing sebanyak 100 mL. Proses destilasi

yang dilakukan pada alat Reaktor Bioetanol milik Yurnalis (2016). Karena alat Reaktor

Bioetanol hanya ada satu set, maka sample dilakukan proses destilasi secara bergantian. Pada

tahap pertama yaitu melakukan destilasi pada tetes tebu yang telah difermentasi dengan

massa Saccharomyces Cereviseae 2.07 gram, 4.14 gram dan 6.21 gram dalam waktu

fermentasi selama 3 hari. Selanjutnya pada tahap kedua dilakukan destilasi pada tetes tebu

yang sudah difermentasi selama 4 hari.

Pada penelitian ini dilakukan perbandingan antara variasi dari kadar Saccharomyces

Cereviseae dan waktu fermentasi terhadap kadar etanol. Ragi Saccharomyces Cereviseae

yang digunakan belum ragi yang diaktivasi. Ragi berupa serbuk bewarna coklat yang

terdapat dalam kemasan yang dibeli di Pasar Selasa, Panam.


39/49

0

10

20

30

40

50

60

2.07 4.14 6.21

K a d a r E t

a n o l ( % )

Massa Ragi

3 Hari 4 hari

6.3. Analisa Pengaruh Massa Saccharomyces Cereviseae dan Waktu Fermentasi

Terhadap Kadar Etanol

Berdasarkan tujuan dari penelitian ini yaitu untuk melihat kadar etanol yang

dihasilkan dari variasi massa ragi Saccharomyces Cereviseae dengan waktu fermentasi.

Adapun pengaruh dari kedua variabel tersebut dapat dilihat dari Grafik 6.1 yang ada dibawah

sebagai berikut.

Grafik 6.1 Pengaruh Kadar Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Etanol

Dari hasil analisa diperoleh kadar etanol pada waktu fermentasi selama 3 hari

dengan massa Saccharomyces Cereviseae sebanyak 2.07 gram sebesar 40 %, untuk kadar

etanol dengan massa Saccharomyces Cereviseae sebanyak 4.14 gram sebesar 42 % dan

massa Saccharomyces Cereviseae sebanyak 6.21 gram sebesar 39 % . Sedangkan kadar

etanol pada waktu fermentasi selama 4 hari dengan massa Saccharomyces Cereviseae

sebanyak 2.07 gram sebesar 50 %, untuk kadar etanol dengan massa Saccharomyces

Cereviseae sebanyak 4.14 gram sebesar 52 % dan massa Saccharomyces Cereviseae

sebanyak 6.21 gram sebesar 55 %.

Terlihat ada peningkatan kadar etanol yang hampir terjadi pada setiap sample. Hal

ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa, semakin lama fermentasi berlangsung maka

jumlah mikroba yang dibutuhkan dalam proses tersebut juga akan semakin bertambah,

sehingga dengan semakin meningkatnya jumlah mikroba maka semakin banyak pula

karbohidrat yang terurai menjadi alkohol, sehingga alkohol yang dihasilkan juga semakin

0

10

20

30

40

50

60

2.07 4.14 6.21

K a d a r E t a n o l

( % )

Massa Ragi (gram)

3 Hari 4 hari


40/49

banyak. Proses ini akan terhenti jika kadar alkohol sudah meningkat sampai tidak dapat

ditolerir lagi oleh mikroba (Irvan, 2015).

Namun pada massa Saccharomyces Cereviseae sebanyak 6.21 gram dalam waktu

fermentasi selama 3 hari, terjadi penurunan pada kadar etanol yang dihasilkan. Berdasarkan

analisa penulis hal ini disebabkan oleh proses fermentasinya yang tidak sempurna. Proses

fermentasi yang sempurna terjadi pada tabung fermentasi dalam keadaan anaerob. Ternyata

setelah diteliti tutup pada tabung fermentasi sedikit terbuka, sehingga udara dari luar masuk

ke tabung fermentasi dan mengganggu proses fermentasi tersebut. Hal ini sesuai dengan teori

Sukmawati yang menyatakan bahwa Sukmawati (2009), bahwa suhu fermentasi dan oksigen

adalah bagian dari faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan Yeast di dalam

fermentasi. Pada suhu ruangan yaitu sekitar 25 sampai 30 °C adalah suhu yang memberikan

pertumbuhan terbaik dan perbanyakan diri dari pertumbuhan mikroorganisme dalam

fermentasi. Apabila kondisi pada tabung fermentasi tidak dalam kondisi anaerob yang tidak

sempurna, maka udara yang membawa panas akan masuk ke dalam tabung fermentasi,

sehingga menambah suhu pada tabung fermentasi tersebut yang menyebabkan pertumbuhan

mikroorganisme tidak optimal.

Sedangkan oksigen pada proses fermentasi harus diatur sebaik mungkin untuk

memperbanyak atau menghambat pertumbuhan mikroba tertentu. Sehingga oksigen yang

berlebihan pada proses fermentasi akan membuat proses fermentasi tidak sempurna. Hal

demikian tidak terjadi pada proses fermentasi dengan waktu fermentasi selama 4 hari.

Karena untuk percobaan selanjutnya tabung fermentasi diganti dengan yang baru sehingga

hasil yang sama tidak terjadi kembali. Massa Saccharomyces Cereviseae yang banyak juga

berpengaruh terhadap pertumbuhan Yeast yang juga berpengaruh pada banyaknya

karbohidrat yang dihasilkan.

Sehingga dari beberapa sample yang dilakukan terhadap massa SaccharomycesCereviseae dan waktu fermentasi, dihasilkan etanol dengan kadar optimum sebesar 55 %

pada massa 6.21 gram dalam waktu fermentasi selama 4 hari. Sedangkan kadar minimum

etanol dihasilkan pada massa 2.07 gram dalam waktu fermentasi selama 3 hari adalah

sebesar 39 %.


41/49


42/49

LAMPIRAN

Lampiran 1

Dokumentasi

Komposisi Urea

Komposisi NPK


43/49

Komposisi Massa Saccharomyces

cereviseae

Persiapan Semua Bahan Sebelum

Fermentasi


44/49

Pencampuran Tetes Tebu,

Saccharomyces cereviseae, Urea

dan NPK

Pemanasan tabung evaporator

dalam proses evaporasi


45/49

Tampilan Pembacaan Sensor Suhu

Proses Kondensasi yang

Menghasilkan Etanol


46/49

Pengujian Kadar Etanol


47/49

Lampiran 2

Perhitungan Persentase Volume Fermentasi

Berdasarkan penelitian sebelumnya proses fermentasi menggunakan Ragi sebanyak

103 gram, Urea sebanyak 225 gram, NPK sebanyak 27 gram pada skala fermentasi 5 liter.

=

=

1. Persentase Ragi =

% = . %

2.

Persentase Urea=

% = . %

3.

Persentase NPK=

% = . %


48/49

Lampiran 3

1.

Volume Tetes Tebu

1.

=

=.

= .

2. =,

= .

3.

=

.

= .

2. Massa Ragi

1. =

= .

= .

2. =.

= .

3. =.

= .


49/49

3. Massa Urea

=

=.

= .

4. Massa NPK

=

=.

= .

bioethanol from sugar cane

Documents