i

ALANISA KADAR BIOETANOL PENCAMPURAN AIR KELAPA DAN AIR

NIRA AREN HASIL PROSES DESTILASI DENGAN VARIASI WAKTU

FERMENTASI

Proposal Penelitian

Disusun Oleh:

NAMA : Yopi Riyanto

NIM : H1F114226

PROGRAM STUDI TEKNIK MESIN

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS LAMBUNG MANGKURAT

BANJARBARU

2016

i

TERIMA KASIH KEPADA

Wakil Rektor Bidang Perencanaan, Kerjasama

dan Humas

Prof. Dr. Ir. H. Yudi Firmanul Arifin, M.Sc

Kepala Prodi Teknik Mesin

Achmad Kusairi S, ST,. MT., MM.

Mahasiswa

Yopi Riyanto

Wakil Rektor Bidang Akademik

Dr. Ahmad Alim Bachri, SE., M.Si

Wakil Rektor Bidang Kemahasiswaan dan Alumni

Dr. Ir. Abrani Sulaiman, M,Sc

Wakil Rektor Bidang Umum dan Keuangan

Dr. Hj Aslamiah, M.Pd., Ph.d

Dosen Pengampuh

Prof. Dr. Qomariyatus Sholihah Amd.

Hyp, ST, M.Kes.

Dekan Fakultas Teknik

Dr. Ing. Yulian Firmana Arifin, ST., MT

Rektor Universitas Lambung Mangkurat

Prof. Dr. H. Sutarto Hadi, M.Si., M.Sc

ii

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat

dan hidayah-nya sehingga proposal penelitian yang berjudul “ALANISA KADAR

BIOETANOL PENCAMPURAN AIR KELAPA DAN AIR NIRA AREN HASIL

PROSES DESTILASI DENGAN VARIASI WAKTU FERMENTASI” dapat

terselesaikan. Penyususnan proposal penelitian ini diajukan untuk memenuhi

tugas Pada Fakultas Teknik Universitas Lambung Mangkurat Program Studi

Teknik Mesin Banjarbaru.

Penulis sampaikan terima kasih kepada semua pihak yang telah

membantu hingga terselesaikan proposal ini. Penulis menyadari bahwa

proposal ini tidak serta merta hadir tanpa bantuan dan dukungan dari semua

pihak. Semoga segala sesuatu yang telah diberikan menjadi bermanfaat dan

bernilai ibadah dihadapan Allah SWT. Penulis memahami sepenuhnya bahwa

proposal ini tidak luput dari kesalahan. Oleh karena itu, kritik dan saran yang

membangun sangat diharapkan demi perbaikan di masa mendatang.

Akhir kata dengan segala keikhlasan hati mengucapkan terima kasih.

Semoga proposal ini dapat memberikan inspirasi bagi pembaca dan semoga

proposal penelitian ini bermanfaat dalam rangka mencerdaskan kehidupan

bangsa.

Oktober 2016

Penulis

Yopi Riyanto

iii

DAFTAR ISI

UCAPAN TERIMA KASIH.................................................................... i

KATA PENGANTAR ............................................................................ ii

DAFTAR ISI ......................................................................................... iii

DAFTAR GAMBAR .............................................................................. v

DAFTAR TABEL .................................................................................. vi

BAB I Pendahuluan ............................................................................ 1

1.1 Latar Belakang ………………………………………………….. 1

1.2 Perumusan Masalah ……………………………………………. 2

1.3 Batasan Masalah ……………………………………………….. 3

1.4 Tujuan Penelitian ………………………………………………. 3

1.5 Manfaat Penelitian ……………………………………………… 3

BAB II Dasar teori ….. ................................................................... 5

2.1 Penelitan Terdahulu .............................................................. 5

2.2 Kelapa…….. ………………………….…………………………. 8

2.3 Air kelapa……………….…………………..………………….. 10

2.4 Air Nira …………………………………..……..……………….. 11

2.5 Hidrolisis…………………………..………………...…………… 13

2.6 Fermentasi……….. …………………………………..………… 14

2.7 Destilasi……………………………………………..…………... 17

2.8 Standar Nasional Indonesia (SNI) Bioetanol ……………….. 19

iv

BAB III Metode Penelitian................................................................... 23

3.1 Objek Penelitian ……………............................................. 23

3.2 Alat dan Bahan Penelitian …………...................................... 23

3.3 Teknik Pengumpulan Data …………..................................... 23

3.4 Diagram Alir Penelitian ………. ………………………………. 25

3.5 Jadwal Pelaksanaan Penelitian ………………………………. 26

DAFTAR PUSTAKA............................................................................. 27

v

DAFTAR GAMBAR

Nomor Halaman

Gambar 2.1 Pohon kelapa 9

Gambar 2.2 Pohon Aren 13

Gambar 2.3 Fermentasi Sederhana 16

Gambar 2.4 Destilasi Sederhana 18

Gambar 2.5 Destilasi Uap 19

Gambar 2.6 Destilasi Vakum 20

Gambar 2.7 Destilasi Sederhana 20

vi

DAFTAR TABEL

Nomor Halaman

2.1 Kandungan Mineral Pada Air Kelapa 11

2.2 Komposisi Kimia Nira Aren 12

2.3 Standar Nasional Bioetanol Terdenaturasi 22

3.1 Jadwal Tugas Akhir 26

1

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 LATAR BELAKANG

Energi mrupakan salah satu hal yang sangat penting di dunia. Banyak

Negara berperang untuk mendapatkan atau mempertahankan sumber –

sumber energy tersebut. Energi sudah menjelma menjadi roh bagi suatu

negar. Jika tidak ada lagi sumber energi disuatu negara, bisa dipastikan

Negara itu akan lumpuh. Saat ini sumber energy utama manusiadiperoleh

dari bahan bakar fosil. Masalahnya sekarang, bahan bakar fosil merupakan

sumberdaya yang tak terbarukan dan suatu saat akan habis. Lebih dari 90%

kebutuhan energi dunia dipasok dari bahan bakar fosil. Jika terus

berkelanjutan diekploitasi diperkirakan sumber energi fosil akan habis dalam

setengah abad mendatang. Bisa dibayangkan kehidupan manusia kelak jika

bahan bakar fosil yang menjadi bahan bakar utama umat manusia habis.

Banyak Negara mulai mengembangkan bahan bakar alternatif,

sumber energi baru yang terbarukan, ramah lingkungan dan relatif mudah

untuk dibuat. Salah satu alternatif pengganti bahan bakar fosil adalah

bioethanol. Bioethanol adalah bahan bakar nabati yang tidak pernah habis

selama matahari masih bersinar, air tersedia, oksigen berlimpah dan kita

mau melakukan budidaya pertanian. Sumber bioethanol dapat berupa

singkong, ubi – ubian, jagung, kentang, sorgum, nipah, sagu, aren, kelapa,

lontar, eceng gondok dan padi. Sumber bioethanol yang cukup potensial

untuk dikembangkan di Indonesia adalah air kelapa dan air nira aren.

Pengembangan bioethanol diharapkan dapat menjadi solusi sumber energi

2

terbarukan dan dapat memanfaatkan air kelapa yang di campur dengan air

nira aren sebagai bahan baku pembuatan bioethanol. Menutur Dominggus

malle, I.B.D. Kapelle, dkk. (2012), melakukan penelitian dengan judul

“Pembuatan Bioethanol Dari Limbah Air Kelapa Melalui Proses Fermentasi”.

Berdasarkan tujuan, hasil, penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan

bahwa bioetanol yang merupakan alkohol dihasilkan dari cairan fermentasi

air kelapa (Cocous Nucifera), berupa cairan bening dan memiliki kadar etanol

sebesar 73 % kadar etanol dari air kelapa belum memenuhi Standar

Nasional Indonesia (SNI) bioethanol.

Dari penjelasan diatas, maka penulis tertarik untuk mengangkat judul

“ ALANISA KADAR BIOETANOL PENCAMPURAN AIR KELAPA DAN AIR

NIRA AREN HASIL PROSES DESTILASI DENGAN VARIASI WAKTU

FERMENTASI”

1.2 Rumusan Masalah

a. Bagaiman pengaruh variasi waktu fermentasi 24 jam, 32 jam, 48 jam dan

60 jam terhadap kadar bioethanol pencampuran air kelapa dan air nira

aren

b. Apakah bioethanol pencampuran air kelapa dan air nira aren pada

penelitian ini sudah memenuhi Standar Nasional Indonesia (SNI)

1.3 Tujuan Penelitian

Penulis tugas akhir yang memuat gagasan dan ide ini memiliki tujuan

sebagai berikut :

a. Untuk mengetahui pengaruh variasi waktu fermentasi terhadap kadar

bioethanol air kelapa dan air nira aren.

3

b. Untuk menentukan pada waktu berapa diantara 24 jam, 32 jam, 48 jam

dan 60 jam bioethanol terbaik didapatkan sesuai Standar Nasional

Indonesia (SNI).

1.4 Batasan Masalah

Batasa masalah dalam penelitian dan pengujian ini dilakukan dengan

rencana awal data yang ditetapkan sebagai berikut, yaitu :

a. Pembahasan dilakukan pada hal – hal yang hanya berkaitan dengan

pembuatan bioethanol pencampuran air kelapa dan air nira aren.

b. Pembuatan bioethanol encampuran air kelapa dan air nira aren dengan

menggunakan proses destilasi.

c. Menggunakan variasi waktu fermentasi untuk dijadikan perbandingan.

d. Menggunakan temperatur destilasi ± 90ºC.

1.5 Manfaat Penelitian

Manfaat penelitian yang diharapkan dari proposal ini adalah sebagai

berikut :

a. Bagi peneliti, dengan adanya penelitian ini peneliti dapat menambah

wawasan khususnya dalam bidang energi baru terbarukan atau lebih

khusus dalam pembuatan bioethanaol.

b. Bagi Universitas Lambung Mangkurat khususnya Fakultas Teknik

Program Studi Teknik Mesin, dengan adanya penelitian ini akan

meningkatkan akreditasi program studi Teknik Mesin serta dikenal

masyarakat luas.

4

c. Bagi masyarakat, dengan adanya penilitian ini limbah air kelapa yang

biasanya dibuang begitu saja dan nira aren yang biasanya hanya

dimanfaatkan sebagai bahan pembuatan gula merah bisa menjadi nilai

guna dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bioethanol.

5

BAB II

DASAR TEORI

2.1 Penilitian Terdahulu

Dominggus malle, I.B.D. Kapelle, dkk. (2012), melakukan penelitian

dengan judul “Pembuatan Bioethanol Dari Limbah Air Kelapa Melalui Proses

Fermentasi”. Pada penelitian ini tahap fermentasi sebanyak 500 ml filtrate

dimasukan ke dalam botol fermentor kemudian ditambahkan 0,875 gram

K2HPO4 (Kalium Hidrogen) dan ditambahkan 30 gram ammonium sulfat

diaduk hingga larut. Kemudian ditambahkan 8,7 gram ragi diaduk selanjutnya

dilakukan inkubasidengan cara menutup rapat botol fermentor pada suhu 30

ºC, pengambilan cuplikan dilakukan disetiap variasi waktu pertama, kedua,

ketiga dan seterusnya sampai proses fermentasi berhenti. Berdasarkan

tujuan, hasil, penelitian dan pembahasan dapat disimpulkan bahwa bioetanol

yang merupakan alkohol dihasilkan dari cairan fermentasi air kelapa (Cocous

Nucifera), berupa cairan bening dan memiliki kadar etanol sebesar 73 %

kadar etanol dari air kelapa belum memenuhi Standar Nasional Indonesia

(SNI) bioethanol.

I Made Anom Sutrisna Wijaya, I Gusti Ketut Arya Arthawan, dkk.

(2012), melakukan penelitian dengan judul “Potensi Nira Kelapa Sebagai

Bahan Baku Bioethanol” pada penelitian ini nira difermentasikan menjadi

tuak selam kurang lebih dua hari, proses fermentasi dilakukan pada suhu

ruang (26 -28 ºC). kemudian proses selanjutya didestilasi berulang – ulang

sebanyak 14 kali pada suhu 78 ºC, sampai volume hasil destilasi sebanyak

6

75% dari volume awal. Rata – rata kadar etanol yang didapatkan dari

destilasi sebanyk 14 kali 95,13%. Hal ini berarti kadar etanol dari nira kelapa

memenuhi SNI bioetanol yaitu sebesar 9,4 %.

Melyyani budiarni dan Togu Gultom. (2013). Melakukan penelitian

dengan judul “Pengaruh Variasi Waktu Fermentasi Dan Berat Ragi Terhadap

Kadar Alkohol Pada Pembuatan Bioethanol Limbah Padat Tapioka (Onggok).

Subjek penelitian adalah limbah padat tapioka (onggok). Objek penelitian

adalah kadar alkohol dari tepung limbah padat tapioka (onggok) yang

difennentasi dengan variasi penambahan ragi 0,6 gram; 0,8 gram dan 1,0

gram dan lama fennentasi 24 jam, 48 jam, 72 jam, 96 jam dan 120 jam. Pada

penelitian ini, analisis kualitatif glukosa dengan menggunakan uji Molisch, uji

Benedict dan uji Barfoed. Uji kuantitatif glukosa yang dihasilkan pada proses

fennentasi tepung limbah padat tapioka (onggok) menggunakan

spektrofotometer dengan metode Nelson-Somogyj. Sedangkan untuk

mengetahui kadar etanol yang dihasilkan dengan menggunakan GC (

Chromatograpy Gas). Pengaruh waktu fennentasi dan berat ragi diuji secara

statistik dengan menggunakan ANAVA One Way dan dilanjutkan dengan uji

Tukey's HSD untuk mengetahui adanya perbedaan yang signifikan. Hasil uji

kualitatif menunjukkan bahwa hasil fennentasi tepung limbah padat tapioka

(onggok) dengan menggunakan ragi roti mengandung etanol. Hasil uji

statistik dengan ANAVA One Way dan uji Tukey's HSD menunjukkan adanya

perbedaan kadar etanol hasil fermentasi tepung limbah padat tapioka

(onggok) pada variasi penambahan ragi dan waktu fennentasi. Kadar etanol

7

tertinggi dicapai pada penambahan ragi 1 gram dan lama fermentasi 120 jam

dengan kadar etanol 0,276%.

Diah Restu Setiawati, Anastasia Rafika Sinaga, dkk. (2013),

melakukan penelitian dengan judul “Proses Pembuatan Bioethanol Dari Kulit

Pisang Kepok” pada penelitian ini kulit pisang kapok merupakan salah satu

limbah pertanian yang belum banyak dimanfaatkan masyarakat. Salah satu

kemungkinan pemanfaatannya adalah diubah menjadi sumber energi berupa

bioetanol. Dalam kandungan karbohidrat yang cukup tinggi (yaitu 18,5%)

limbah kulit pisang kepok mengandung monosakarida terutama glukosa

sebesar 8,16 %, oleh karena itu limbah kulit pisang kepok berpotensi untuk

dimanfaatkan sebagai bahan baku dalam pembuatan bioetanol melalui

proses fermentasi. Penelitian ini mempelajari proses pembuatan bioetanol

dengan mencari kondisi operasi terbaik. Variabel yang digunakan adalah

jenis ragi roti dan ragi tape, konsentrasi ragi (1, 2, 3, 4, dan 5% berat

umpan), pH (2, 3, 4, 5, dan 6), lama fermentasi (1, 2, 3, 4, dan 5 hari), dan

perebusan sebelum fermentasi. Hasil terbaik yang diperoleh dari proses

fermentasi kulit pisang kepok ini dengan variable yang digunakan adalah

yeast Saccharomyces cerevicae (ragi roti), konsentrasi 3% berat umpan, pH

4, lama fermentasi 2 hari, dan dilakukan perebusan umpan terlebih dulu yaitu

sebesar 9,7917%.

Mohammad Ikbal Yonas, Ishak Isa, dkk. (2013), melakukan penelitian

dengan judul “Pembuatan Bioethanol Berbasis Sampah Organik Batang

Jagung” pada penelitian ini Sampah organik batang jagung merupakan

sumber lignoselulosa yang belum termanfaatkan secara efektif, dan dapat

dijadikan sebagai bahan pembuatan bioetanol. Penelitian ini bertujuan untuk

8

mengetahui lama waktu fermentasi dan kadar etanol yang optimal yang

dihasilkan dari proses fermentasi. Kegiatan penelitian diawali dengan

penghalusan batang jagung, menjadi tepung dengan ukuran ± 40 mesh.

Kemudian dihidrolisis secara asam menggunakan H2SO4 2%, selanjutnya

filtrat hasil hidrolisis di fermentasi menggunakan mikroba Saccharo-myches

Cerevisiae, dengan variasi waktu fermentasi tiga, lima, dan tujuh hari. Hasil

penelitian menunjukan bahwa waktu fermentasi optimal diperoleh pada

variasi waktu fermentasi tiga hari dengan kadar etanol yang dihasilkan adalah

5,34%.

2.2 Kelapa (Cocos Nucifera)

Kelapa merupakan sumber daya alam Indonesia yang sangat

potensial. Pohon kelapa dapat tumbuh dengan baik dihampir seluruh

wilayah Indonesia. Masyarakat pada umumnya sangat akrab dengan

kelapa karena dapat digunakan sebagai santan pada masakan sehari – hari,

ataupun sebagai minyak kelapa. Sebut saja dapat dimanfaatkan sebagai

bahan baku kosmetik, kopra putih, pernak – pernik barang seni, bahan

pembuatan shampoo, margarin, karbon aktif, bahan baku obat – obatan dan

lain sebagainya. Karena begitu ragamnya manfaat dari kelapa ini, maka

tidaklah mengherankan kelapa mendapat julukan sebagai pohon kehidupan

(the tree of life). Tumbuhan ini diperkirakan berasal dari pesisir samudera

Hindia di sisi Asia, namun kini sudah menyebar luas di seluruh pantai

tropika dunia. Pengolahan kelapa secara industry biasanya menyisakan sisa

air kelapa yang tidak dimanfaatkan atau dibuang (limbah). Namun air kelapa

masih mengandung gula – gula sederhana yang dapat dikonversi menjadi

9

bioethanol melalui proses fermentasi. (Dominggus Malle, I.B.D. Kapelle,

dkk. 2012).

Kelapa (cocos Nucifera) merupakan salah satu anggota tanaman

palmae yang paling dikenal dan banyak tersebar didaerah tropis. Daunnya

panjang dapat mencapai sekitar 3-4 m3ter dengan sirip – sirip lidi yang

menopang pada setiap helaian. Dalam taksonomi tumbuh – tumbuhan maka

tanaman kelapa masuk dalam klasifikasi sebagai berikut :

a. Kingdom : Plantae

b. Division : Spermatophyte

c. Sub – division : Angiospermae

d. Class : Monocotyledo

e. Ordo : Palmales

f. Family : Palmae

g. Genus : Cocos

h. Spesies : Cocos Nucifera

10

Gambar 2.1 Pohon Kelapa (Cocos Nucifera)

(Sumber : merdeka.com)

2.3 Air kelapa

Air kelapa merupakan ssalah satu produk dari tanaman kelapa yang

belum banyak dimanfaatkan. Air kelapa muda meruapakn minuman yang

sangat populer dan air kelapa dari buah yang tua juga dikembangkan

sebagai produk industri namun pemasarannya masih terbatas. Air kelapa

jumlahnya berkisar antara 25% dari komponen buah kelapa. Secara umum

air kelapa mengandung 4,7% total padatan, 2,6% gula, 0,55% protein, 0,74%

lemak, serta 0,46% mineral. Kandungan gula terbanyak pada air kelapa ialah

sewaktu buah masih muda, sehingga air kelapa muda terasa manis dan

semakin tua buah kelapa maka semakin berkurang rasa manis pada airnya.

Jumlah air kelapa makin berkurang sesuai dengan bertambahnya umur

buah, yaitu 18 gram setiap buah sebelum buah berdaging, 30 gram setiap

buah muda dan 8 – 10 gram setiap buah yanag sudah tua. Demikian pula

warna airnya, makin tua airnya maka airnya semakin keruh (Suhardiman,

1999).

Semantara itu kadar protein dalam air kelapa persentasenya sangat

sedikit, sama halnya dengan kadar lemak. Menurut Tenda, (1992). Bahwa air

kelapa muda mengandung kadar protein sebesar 0,13%, sedangkan untuk

kelapa tua mengandung kadar protein sebesar 0,29%. Berdasarkn data dari

LIPI (1992) bahwa kadar protein pada air kelapa muda sebesar 0,20%,

sedangkan untuk kelapa tua kandungan proteinnya sebesar 0,14%.

Kandungan mineral dalam air kelapa cukup tinggi terutama pada ion kalium

11

dan ion natrium. Kandungan beberapa mineral pada air kelapa disajikan

seperti tabel 2.1 sebagai berikut :

Mineral Mineral Kandungan (mg/100ml)

Kalium (K) 312 312

Natrium (N) 105 105

Kalsium (Ca)29 29

Magnesium (Mg) 30 30

Besi (Fe) 0,10 0,10

Tembaga (Cu) 0,04 0,004

Fosfor (P) 37 37

Sulfur (S) 37 24

Klorida (Cl) 184 184

Tabel : 2.1 Kandungan mineral pada air kelapa

Sumber : Departemen Perindustrian dan Perdangan (1996)

2.4 Air Nira

Menurut Effendi (2010), aren adalah salah satu tumbuhan yang

memiliki potensi sebagai sumber bahan baku pembuatan bioethanol.

Tanaman aren termasuk jenis palme yang multifungsi, karena seluruh bagian

12

tanaman ini dapat dimanfaatkan. Produk yang bernilai ekonomis dari

tanaman aren adalah air sadapannya yaitu nira. Akan tetapi pemanfaatan

dan pemahaman masyarakat setempat tentang produksi nira aren sebagai

bahan baku bioethanol sebagai pengganti BBM masih sangat terbatas.

Selain itu tanaman aren bukan merupakan bahan pangan pokok,sehingga

tanaman aren dapat dengan leluasas digunakan sebagai bahan baku

pembuatan bioetanol tanpa harus khawatir terjadi persaingan untuk bahan

pangan dan tanaman aren (Wahongan dan Gosal, 2013). Dalam keadaan

segar nira berasa manis, berbau khas nira dan tidak berwarna. Nira aren

mengandung beberapa zat gizi antara lain karbohidrat, protein, lemak dan

mineral. Rasa manis pada nira disebabkan karena kandungan gulanya

mencapai 11,18% (Rumokoi, 1990). Hasil analisa komposisi kimia nira aren

segar disajikan pada tabel 2.2 sebagai berikut :

Komponen Kandungan (%)

Karbohidrat 11,8

Glukosa 3,70

Fruktosa 7,48

Protein 0,28

Lemak Kasar 0,01

Kalsium (Ca) 0,06

Abu 0,35

13

Posfor (P2O5) 0,07

Vitamin C 0,01

Air 89,13

Tabel 2.2 Komposis kimia nira aren

Sumber : Rumokoi, (1990)

Gambar 2.2 Pohon aren (Arenga pinnata)

Sumber : (www.petaniku.com)

Nira aren selanjutnya akan dikembangkan menjadi bahan baku

pembuatan bioetanol dengan cara difermentasikan menggunakan

mikroganisme.

2.5 Hidrolisis

Hidrolisis merupakan reaksi kimia yang memecah molekul menjadi

dua bagian dengan penambahan molekul air (H2O), dengan tujuan untuk

mengkonversi polisakarida menjadi monomer-monomer sederhana. Satu

bagian dari molekul memiliki ion hidrogen (H+) dan bagian lain memiliki ion

hidroksil (OH). Umumnya, hidrolisis ini terjadi saat garam dari asam lemah

14

atau basa lemah (atau keduanya) terlarut di dalam air. Reaksi umumnya

yakni sebagai berikut :

AB + H2O → AH + BOH

Akan tetapi, dalam kondisi normal hanya beberapa reaksi yang dapat

terjadi antara air dengan komponen organik. Penambahan asam, basa atau

enzim umumnya dilakukan untuk membuat reaksi hidrolisis dapat terjadi

pada kondisi penambahan air tidak memberikan efek hidrolisis,. Asam, basa

maupun enzim dalam reaksi hidolisis disebut sebagai katalis, yakni zat yang

dapat mempercepat terjadinya reaksi (Lowry, 1951)

2.6 Fermentasi

Arti kata fermentasi selama ini berubah – ubah. Kata fermentasi

berasal dari bahasa latin “fervere” yang berarti merebus (to boil). Arti kata

dari bahasa latin tersebut dapat dikaitkan dengan kondisi cairan

bergelembung dan mendidih. Keadaan ini disebabkan adanya aktivitas ragi

pada ekstraksi buah-buahan atau biji-bijian (Suprihatin, 2010). Ragi

mengubah gula menjadi etanol dan karbondioksida sesuai rumus di bawah

ini :

C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2

Gelembung – gelembung karbondioksida dihasilkan dari katabolisme

anaerobik terhadap kandungan gula. Fermentasi mempunyai arti yang

berbeda bagi ahli biokimia dihubungkan dengan pembangkitan energi oleh

katabolisme senyawa organik. Pada bidang mikrobiologi industri, fermentasi

mempunyai arti yang lebih luas, yang menggambarkan setiap proses untuk

menghasilkan produk dari pembiakan mikroorganisme. Perubahan arti kata

fermentasi sejalan dengan hasil penelitian yang dilakukan oleh para ahli. Arti

15

kata fermentasi berubah pada saat Gay Lussac berhasil melakukan

penelitian yang menunjukkan penguraian gula menjadi alkohol dan

karbondioksida. Selanjutnya Pasteur melakukan penelitian mengenai

penyebab perubahan sifat bahan yang difermentasi, sehingga dihubungkan

dengan mikroorganisme dan akhirnya dengan enzim. Untuk berapa lama

fermentasi terutama dihubungkan dengan karbohidrat, bahkan sampai

sekarang pun masih sering digunakan.

Padahal pengertian fermentasi tersebut lebih luas lagi menyangkut

juga perombakan protein dan lemak oleh aktivitas mikroorganisme. Meskipun

fermentasi sering dihubungkan dengan pembentukan gas yang disebabkan

oleh mikroorganisme hidup, pada saat ini pembentukan gas maupun

terdapatnya sel mikroorganisme hidup tidak merupakan kriteria esensial.

Dalam beberapa proses fermentasi misalnya fermentasi asam laktat,

tidak ada gas yang dibebaskan. Fermentasi dapat juga berlangsung

(meskipun jarang terjadi) dapat menggunakan ekstrak enzim yang berfungsi

sebagai katalisator reaksi. Dari uraian di atas dapat disarikan bahwa

fermentasi mempunyai pengertian suatu proses terjadinya perubahan kimia

pada suatu substrat organik melalui aktivitas enzim yang dihasilkan oleh

mikroorganisme (Suprihatin, 2010).

Untuk hidup, semua mikroorganisma membutuhkan sumber energi

yang diperoleh dari metabolisme bahan pangan dimana mikroorganisme

berada di dalamnya. Bahan baku energi yang paling banyak digunakan oleh

mikroorganisme adalah glukosa. Dengan adanya oksigen beberapa

mikroorganisme mencerna glukosa dan menghasilkan air, karbondioksida

dan sejumlah besar energi (ATP) yang digunakan untuk tumbuh. Ini adalah

16

metabolisme tipe aerobik. Akan tetapi beberapa mikroorganisme dapat

mencerna bahan baku energinya tanpa adanya oksigen dan sebagai

hasilnya bahan baku energi ini hanya sebagian yang dipecah. Bukan air,

karbondioksida dan sejumlah besar energi yang dihasilkan, tetapi hanya

jumlah kecil energi, karbondioksida, air dan produk akhir metabolik organik

lain yang dihasilkan.

Zat – zat produk akhir ini termasuk sejumlah besar asam laktat, asam

asetat dan etanol serta sejumlah kecil asam organik volatil lainnya, alkohol

dan ester dari alkohol tersebut. Pertumbuhan yang terjadi tanpa adanya

oksigen sering dikenal sebagai fermentasi.

Gambar 2.3 Fermentasi sederhana

(Sumber : www.indobioethanol.com)

Faktor – faktor yang berpengaruh dalam proses fermentasi ragi

adalah sebagai berikut :

a. Nutrisi

Dalam kegiatannya ragi memerlukan penambahan nutrisi untuk

pertumbuhan dan perkembangbiakannya, yaitu unsur C, unsur N, unsur

P, mineral dan Vitamin.

b. Keasaman (pH)

17

Untuk fermentasi alkohol, ragi memerlukan media dengan suasana

asam, yaitu antara pH 4,8-5,0. Pengaturan pH dapat dengan

penambahan asam sulfat jika substratnya basa atau natrium bikarbonat

jika substratnya asam

c. Suhu

Suhu optimum untuk perumbuhan dan perkembangbiakan adalah

28oC -30oC

d. Udara

Fermentasi alkohol berlangsung secara anaerobic, namun demikian

udara diperlukan pada proses pembibitan sebelum fermentasi untuk

perkembangbiakan ragi.

2.7 Destilasi

Prinsip destilasi adalah penguapan cairan dan pengembunan kembali

uap tersebut pada suhu titik didih. Titik didih suatu cairan adalah suhu

dimana tekanan uapnya sama dengan tekanan atmosfer. Cairan yang

diembunkan kembali disebut destilat. Tujuan destilasi adalah pemurnian zat

cair pada titik didihnya, dan memisahkan cairan tersebut dari zat padat yang

terlarut atau dari zat cair lainnya yang mempunyai perbedaan titik didih

cairan murni. Pada destilasi biasa, tekanan uap di atas cairan adalah

tekanan atmosfer (titik didih normal). Untuk senyawa murni, suhu yang

tercatat pada termometer yang ditempatkan pada tempat terjadinya proses

destilasi adalah sama dengan titik didih destilat (Sahidin, 2008).

18

Gambar 2.4 Destilasi sederhana

(Sumber : analisakimia.com)

Maksud dari proses destilasi adalah untuk memisahkan etanol dari

campuran etanol air. Untuk larutan yang terdiri dari komponen – komponen

yang berbeda nyata suhu didihnya, destilasi merupakan cara yang paling

mudah dioperasikan dan juga merupakan cara pemisahan yang secara

thermal adalah efisien. Pada tekanan atmosfir, air mendidih pada 100oC dan

etanol mendidih pada sekitar 77oC. Perbedaan pada titik didih inilah yang

memungkinkan pemisahan campuran etanol air. Prinsipnya jika larutan

campuran etanol air dipanaskan, maka akan lebih banyak molekul etanol

menguap daripada air. Jika uap – uap ini didinginkan (dikondensasi), maka

konsentrasi etanol dalam cairan yang dikondensasikan itu akan lebih tinggi

daripada dalam larutan aslinya. Jika kondensat ini dipanaskan lagi dan

kemudian dikondensasikan, maka konsentrasi etanol akan lebih tinggi lagi.

Proses ini diulang terus, sampai sebagian dari etanol

dikonsentrasikan dalam suatu fasa. Namun hal ini ada batasnya. Pada

larutan 96% etanol, didapatkan suatu campuran dengan titik didih yang sama

(azeotrop). Pada keadaan ini, jika larutan 96% alkohol ini dipanaskan, maka

19

rasio molekul air dan etanol dalam kondensat akan tetap konstan sama. Jika

dengan cara destilasi ini, alkohol tidak bisa lebih pekat dari 96% (Harahap,

2003)

Seiring dengan berkembangnya ilmu pengetahuan terdapat beberapa

macam proses destilasi, macam – macam proses tersebut adalah sebagai

berikut:

a. Destilasi Uap

Proses penyaringan suatu campuran air dan bahan yang tidak larut

sempurna atau larut sebagian dengan menurunkan tekanan sistem sehingga

didapatkan hasil penyulingan jauh di bawah titik didih awal.

Gambar 2.5 Destilasi uap

(Sumber : arifchemistryproduction.com)

b. Destilasi vakum

Untuk memurnikan senyawa yang larut dalam air dengan titik didih

tinggi sehinggal tekanan lingkungan harus diturunkan agar tekanan sistem

turun. Destilasi ini tekanan operasinya 0,4 atm (<300 mmHg absolut).

Proses destilasi dengan tekanan di bawah tekanan atmosfer.

20

Gambar 2.6 Destilasi vakum

(Sumber : theprinces9208.wordpress.com)

c. Destilasi biasa

Destilasi sederhana atau destilasi biasa adalah teknik pemisahan

kimia untuk memisahkan dua atau lebih komponen yang memiliki perbedaan

titik didih yang jauh. Suatu campuran dapat dipisahkan dengan destilasi

biasa ini untuk memperoleh senyawa murninya. Senyawa - senyawa yang

terdapat dalam campuran akan menguap pada saat mencapai titik didih

masing – masing.

Gambar 2.7 Destilasi sederhana

(Sumber : nurul.kimia.upi.edu)

21

2.8 Standar Nasional Indonesia (SNI) Bioetanol

Pemanfaatan bioetanol diarahkan untuk memberikan kontribusi yang

signifikan terhadap bauran energi nasional terutama sebagai bahan bakar

pencampur ataupun pensubstitusi bensin. Pemerintah melalui Dewan

Standarisasi Nasional (DSI) telah menetapkan Standar Nasional Indonesia

(SNI) untuk bioetanol dengan tujuan melindungi konsumen (dari segi mutu),

produsen dan mendukung perkembangan industri bioetanol di Indonesia.

Standar Nasional Indonesia (SNI) bioetanol disusun oleh Panitia

Teknis Energi Baru dan Terbarukan (PTEB) melalui tahapan – tahapan baku

tata cara perumusan standar nasional. Penyusunan SNI bioetanol

Terdenaturasi untuk gasohol ini dilakukan dengan memperhatikan standar

sejenis yang berlaku di negara – negara lain yang pemakaian bioetanolnya

sudah luas dan mencapai tahap komersial. Faktor lain yang juga

diperhatikan adalah keberagaman bahan baku bioetanol di tanah air (Badan

Standar Indonesia, 2012).

SNI ini disusun oleh Panitia Teknis Perumusan Standar Nasional

Indonesia 27-04: Bioenergi melalu proses/prosedur perumusan standar dan

terakhir dibahas dalam Forum Konsensus Panitia Teknis Bioenergi di Bali

pada tanggal 1 Desember 2011, yang dihadiri oleh anggota panitia teknis

dan narasumber terkait.

SNI bioetanol ini merupakan revisi dari SNI 7390:2008, bioetanol

terdenaturasi untuk gasohol, yang disusun dengan memperhatikan masukan

dari konsumen, produsen dan penyalur serta standar sejenis yang sudah

berlaku di negara – negara lain yang memakai bioetanolnya sudah luas dan

mencapai tahap komesial. Secara substansial perubahan dari SNI 7390:2008

22

adalah perubahan syarat kadar metanol, penambahan denaturan baru

denatonium benzoat, perubahan kadar air, perubahan kadar klorin dan

penghapusan parameter pHe.

Tabel 2.3 Standar Nasional Indonesia Bioetanol Terdenaturasi

(Sumber : Badan Standarisasi Nasional Indonesia)

23

BAB III

METODE PENELITIAN

3.1 Objek Penelitian

Dalam penelitian ini yang menjadi objek penelitian adalah pencampuran air

kelapa dan air nira yang akan diproduksi menjadi bioetanol dengan metode

fermentasi dan destilasi dengan variasi waktu fermentasi.

3.2 Alat dan Bahan Penelitian

Adapun alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut :

a. Balon

b. Botol

c. Destilator

d. Gelas ukur

e. Termokopel

Adapun bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah sebagai

berikut :

a. Air kelapa tua

b. Air nira aren

c. Fermipan (Ragi)

3.3 Teknik Pengumpulan Data

a. Pengolahan Bahan

1. Air kelapa dan nira aren dicampur ± 8 liter dan disaring dari kotoran.

2. Memasukan air campuran kelapa dan nir aren kedalam botol, masing –

masing 1 liter.

24

3. Campurkan fermipan (ragi) dalam campuran larutan air kelapa dan air

nira aren 5 gram/liter, kemudian pasangkan balon kebotol.

4. Fermentasi campuran larutan air kelapa dan air nira aren yang sudah di

diamkan selama 24 jam, 32 jam, 48 jam dan 60 jam.

5. Fermentasi berhasil apabila terjadi tekanan udara akibat munculnya

karbondioksida yang ditandai dengan membesarnya balon.

b. Prosedur Destilasi

1. Siapkan alat destilasi.

2. Menyalakan pemanas alat destilasi.

3. Tunggu beberapa saat sampai suhu yang diinginkan telah dicapai.

Dalam proses destilasi, suhu yang ditetapkan yaitu 86oC

4. Suhu dipertahankan sesuai lama proses destilasi.

5. Setelah sampel didapatkan, kemudian sampel tersebut ditampung di

dalam gelas ukur untuk diuji kadar etanolnya.

c. Analisa kandungan bioetanol

Bioetanol hasil proses destilasi diuji di Laboratorium Teknik Kimia

Universitas Gadjah Mada dengan menggunakan alat Kromatografi Gas untuk

mengetahui kadar bioetanol terbaik dari 4 variasi waktu fermentasi tersebut

menurut standar SNI (Standar Nasional Indonesia).

25

3.4 Diagram alir penelitian

Tidak

Iya

Mulai

Studi Literatur

Persiapan Alat dan Bahan

Fermentasi Fermentasi Gagal

Pengolahan Bahan

Destilasi Suhu 86oC

Pengujian Kadar Bioetanol

Analisa Data dan Pembahasan

Kesimpulan

Selesai

Destilasi Berulang

Fermentasi selama 24, 32, 48, 60

jam

26

3.4 Jadwal Penelitian

Dalam penelitian ini memerlukan waktu sekitar 4 bulan seperti yang

ditunjukkan pada tabel di bawah ini.

Kegiatan

Oktober 2016 November

2016

Desember

2016

Januari

2017

Minggu Minggu Minggu Minggu

I II II

I

IV I II III I

V

I II II

I

IV I II III IV

Studi Literatur

Pengumpulan

Data

Presentasi

Proposal

Pengolahan Data

Menyusun

Laporan

Seminar Hasil

Sidang Akhir

27

Daftar pustaka

Badan Standarisasi Indonesia. 2006. Standar Nasional Indonesia Bioetnol

Terdenaturasi. BSN. Jakarta

Departemen Perindustrian dan perdangan. 1996. Balai Penelitian dan

pengembangan

Industri . Deperindag. Jakarta

Diah Restu Setiawati, Anastasia Rafika Sinaga, dkk. 2013. Proses Pembuatan

Bioetanol Dari Kulit Pisang Kepok. Universitas Sriwijaya. Palembang

Dominggus Malle, I.B.D. Kapelle, dkk. 2012. Pembuatan Bioetanol Dari Limbah Air

Kelapa Melalui Proses Fermentasi. Universitas Patimura. Ambon

Effendi, D.S. 2010. Prospek Pengembangan Tanaman Aren Mendukung Kebutuhan

Bioetanol di Indonesia. Jurnal Persefektif

Harahap. 2003. Karya Ilmiah Produksi Alkohol. Unhalu. Kendari

I Made Anom Sutrisna Wijaya, I Gusti Ketut Arya Arthawan, dkk. 2012. Potensi Nira

Kelapa Sebagai Bahan Baku Bioetanol. Universitas Udayana. Bali

Lowry, O. H. N. J. Rosebrough, A. L.Farr, R. J. Randall. 1951. Protein Meaurement

whith the folin phenol reagent. Journal Of Biology And Chemistry. 193 – 265

Melyyani Budiarni dan Togu Gultom. 2013. Pengaruh Variasi Waktu Fermentasi Dan

Berat Ragi Terhadap Kadar Alkohol Pada Pembuatan Bioetanol Limbah

Padat Tapioka (Onggok). Universitas Negeri Yogyakarta. Jogjakarta

28

Melyyani Budiarni dan Togu Gultom. 2013. Pengaruh Variasi Waktu Fermentasi Dan

Berat Ragi Terhadap Kadar Alkohol Pada Pembuatan Bioetanol Limbah

Padat Tapioka (Onggok). Universitas Negeri Yogyakarta. Jogjakarta

Mohammad Ikbal Yonas, Ishak Isa, dkk. 2013. Pembuatan Bioetanol Berbasis

Sampah Organik Batang Jagung. Universitas Negeri Gorontalo. Gorontalo

Rumokoi, M. 1990. Manfaat Tanaman Aren. Blutin Balai Penelitian Kelapa. Manado

Sahidin. 2008. Penuntun Praktikum Kimia Organik I. Unhalu. Kendari

Suprihatin. 2010. Teknologi Fermentasi. Cetakan Pertama. PT. Unesa Press.

Jakarta

Suhardiman. 1998. Bertanam Kelapa Hibrida. Cetakan Ke II. PT. Penebar swadaya.

Jakarta

Tenda, E. T., Kamaunang. J., Tulalo, M. 1992. Sifat Fisika – Kimia Daging dan Air

Buah Beberapa Aksesi Plasma Nutfah Kelapa. Prossiding Simposium

Penelitian dan Perkembangan Perkebunan. Bogor

Wahogan. C. R. S. dan P. H. Gosal. 2013. Aplikasi Bioetanol Sebagai Hasil

Fermentasi Nira Aren Untuk Peneranga Rumah Tinggal Pedesaan di

Minahasa Tenggara. Jurnal Media Matrasai

Wijaya, I Made, A, S., dkk. 2012. Potensi Nira Kelapa Sebagai Bahan Baku

Bioetanol. Jurnal Bumi Lestari, Volume 12 No. 1. Jurusan Teknik Pertanian

Udayan Bali

29