OPTIMASI FERMENTASI HASIL HIDROLISIS AMPAS TEBU MENJADI BIOETANOL

OPTIMASI FERMENTASI HASIL HIDROLISIS AMPAS TEBU MENJADI BIOETANOL MENGGUNAKAN RAGI TAPE OLEH Cahyaning Rini U. , Evi Susanti Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Negeri Malang

LATAR BELAKANG Solusi BIOETANOL (energi alternatif terbarukan) Kebutuhan BBM meningkat krisis energi ETANOL Bioetanol dr AMPAS TEBU melalui thp sakarifikasi&Fermentasi Penelitian ini Optimasi fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol menggunakan ragi tape + Optimalisasi “Potensi ragi tape dlm produksi bioetanol” Suhu raksi Konsentrasi katalis Susanti et al. (2011) menggunakan S. cerevisiae dalam fermentasi

Green Chemistry Produksi Bioetanol (FERMENTASI ALKOHOL) Fermentasi alkohol menggunakan Biakan murni Contohnya S. cerevisiae (Susanti et al. , 2011) Kelebihan : Tahan terhadap glukosa tinggi& produk yg dihasilkan lebih murni Kelemahan: Kondisi steril dan biaya mahal Fermentasi alkohol menggunakan Biakan campuran Contohnya Ragi Tape Kelebihan: Kondisi fermentasi tidak perlu steril, mengurangi resiko bila mikroba lain tidak aktif (Hidayat, 2006), Murah, mudah didapat, feasible

POTENSI RAGI TAPE Mikroba dalam ragi tape mampu melakukan fermentasi alkohol FAKTA q Sejak lama ragi tape digunakan dalam fermentasi untuk membuat tape. q Fermentasi bubur ubi jalar putih menjadi bioetanol menggunakan ragi tape menghasilkan rendemen bioetanol 12, 35 m. L/Kg tepung ubi jalar (Anjarwati, 2009). q Produksi bioetanol dari singkong yang telah dikukus menggunakan ragi tape menghasilkan rendemen 5, 33 m. L/Kg singkong (Rikana& Adam, 2009)

RAGI TAPE Ragi Tape adalah starter untuk membuat tape (Rochintaniawati, 2009) Ragi Tape berbentuk bulatan putih dengan diameter 4 -6 cm dan ketebalan 0, 5 cm, memiliki tekstur padat dan berbau khas seperti roti. Terdiri dari beberapa campuran mikroba seperti Amylomyces rouxii, Mucor sp. , dan Rhizopus sp. , Saccharomycopsis fibuligera, Saccharomycopsis malanga, Pichia burtonii, Saccharomyces cerevisiae, Candida utilis, Pediococcus sp. dan Bacillus sp (Barnett et al. 2002).

PERANAN MIKROBA DALAM RAGI TAPE PADA FERMENTASI • Saccharomyces cereviceae, Candida dan Hansenulla berfungsi menguraikan glukosa menjadi etanol (Dwidjoseputro, 2005). • Aspergillus berfungsi menguraikan amilum menjadi glukosa. • Acetobacter berfungsi menguraikan etanol menjadi asam asetat

TUJUAN PENELITIAN 1 Mengetahui jumlah ragi tape dan waktu optimum fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol 2 Mengetahui rendemen bioetanol yang dihasilkan pada jumlah ragi tape dan waktu optimum 3 4 Mengidentifikasi senyawa yang terbentuk dari hasil fermentasi tersebut

FERMENTASI Pengertian q Biokimia aktivitas mikroba untuk memperoleh energi yang diperlukan melalui pemecahan atau katabolisme senyawa-senyawa organik Menurut Tao F. et al (2005) Fermentasi etanol proses metabolisme pada kondisi anaerob dg bantuan khamir tertentu sehingga dapat mengubah glukosa melalui proses glikolisis menghasilkan asam piruvat, kemudian menjadi etanol.

Fermentasi Alkohol § Reduksi asam piruvat menjadi asetaldehida dan CO 2 oleh enzim piruvat dekarboksilase. CO 2 CH 3 – COOH CH 3 – CHO piruvat dekarboksilase Piruvat Asetaldehida § Reduksi asetaldehida menjadi etanol oleh enzim alkohol dehidrogenase dengan koenzim NADH + H+ NAD+ CH 3 – CHO CH 3 – CH 2 – OH Alkohol dehidrogenase

FAKTOR YANG MEMPENGARUHI FERMENTASI § Jenis mikroba § Suhu § Ketersediaan oksigen § Derajat keasaman (p. H) § Lama fermentasi § Konsentrasi glukosa

Tahapan Penelitian 1 Hidrolisis Ampas Tebu Menggunakan Ekstrak Kasar Sistem Selulase Bacillus circulans 2 Penentuan Waktu dan Jumlah Ragi Tape optimum Fermentasi Hasil Hidrolisis Ampas Tebu 3 Identifikasi Bioetanol yang Dihasilkan 6 State University of Malang

Isolasi dan Karakterisasi Sistem Selulase Bacillus circulans Biakan murni Bacillus circulans - Diinokulasi pada media padat - Diinkubasi pada suhu 37 o. C selama 3 hari Biakan hasil peremajaan -Diinokulasi 3 ose ke dalam media cair - Diinkubasi pada suhu 37 o. C selama 24 jam Starter Bacillus circulans - Diinokulasi 2 m. L ke dalam 100 m. L media Berg p. H 9 -Diinkubasi pada suhu 37 o. C selama 5 hari - Disentrifugasi 3000 rpm selama 20 menit Ekstrak kasar Selulase Bacillus circulans Aktivitas Avicelase dan CMC-ase State University of Malang

Perlakuan awal ampas tebu 100 g Ampas Tebu - Dicuci - Diautoklaf suhu 121°C selama 90 menit - Didinginkan - Dicampur dengan 255 m. L H 2 SO 4 encer - Ditutup dalam wadah plastik - Dibiarkan 48 jam Ampas tebu siap hidrolisis State University of Malang

Hidrolisis Ampas Tebu menggunakan ekstrak kasar selulase Bacillus circulans 10 g Ampas tebu Ditambah 50 m. L ekstrak kasar enzim selulase dari B. circulans - Diencerkan dengan buffer fosfat p. H 5 hingga 500 m. L - Diinkubasi pada suhu 45º C selama 12 jam disertai pengadukan - Campuran Glukosa Kadar Glukosa - Disaring - Ditentukan kadar glukosa menggunakan samogy-nelson

Optimasi Kondisi Fermentasi dan Identifikasi bioetanol Filtrat Hasil Hidrolisis - ditambah ragi tape dengan variasi: 2, 5, 10, 15 dan 20% (b/v) dalam toples - masing-masing diinkubasi pada suhu 37 o. C dengan variasi lama fermentasi : 12 jam, 1, 2, 3, 4 dan 5 hari Hasil Fermentasi - disaring - didestilasi selama 24 jam Destilat Rendemen dan Identifikasi - diukur volume dan kadar - diuji CAN, Fe. Cl 3, Lucas, nyala dan GC -MS

HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 1 Kondisi Optimum Produksi Bioetanol dari Ampas tebu menggunakan Ragi Tape 2 Rendemen Bioetanol yang Dihasilkan 3 Identifikasi Etanol Dalam Hasil Fermentasi State University of Malang

Grafik Optimasi Kondisi Optimum Fermentasi 200 Rendemen bioetanol (m. L/Kg) 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 1 2% ragi tape 15% ragi tape 2 3 Waktu (hari) 5% ragi tape 4 5 6 10% ragi tape 20% ragi tape • Peningkatan rendemen bioetanol pada konsentrasi ragi tape tinggi (10%, 15%, 20%) mempunyai profil berbeda dengan konsentrasi ragi tape rendah (2% dan 5%). • Rendemen bioetanol yang dihasilkan setelah mencapai rendemen tertinggi mengalami penurunan.

Rendemen Bioetanol (m. L/Kg) Rendemen Bioetanol Optimum yang dihasilkan 180 160 140 120 100 80 60 40 20 0 0. 02 0. 05 0. 15 0. 2 Jumlah ragi tape Rendemen hasil penelitian sebesar 175 m. L/Kg > Susanti et al. (2011) sebesar 160 m. L/Kg

Efisiensi penggunaan ragi tape dengan S. cereviceae untuk 500 m. L fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol, masing-masing pada kondisi optimum Jenis Mikroba Waktu fermentasi 1 hari Saccharomyces cerevisiae 50 m. L kultur fasa akhir logarithmic 3 hari Hasil ( Rendemen) 175 m. L/Kg 160 m. L/Kg Alkohol primer Rp. 4. 500, 00 Rp. 88. 500, 00 Oven inkubator dan laminar Peralatan gelas Laminar Autoklaf Oven inkubator Shaker inkubator Jumlah mikroba Uji kualitatif Perkiraan harga mikroba Alat penunjang yang diperlukan untuk fermentasi Ragi Tape 50 g State University of Malang

Identifikasi Bioetanol Uji Kualitatif No. 1. 2. Jenis Sampel Aquades (kontrol (-)) Uji Seri Amonium Nitrat (CAN) Uji Besi (III) Klorida Uji Lucas Uji Nyala - - Tidak menyala - - Tidak Menyala Hidrolisat ampas tebu 3. Bioetanol hasil fermentasi dengan ragi tape 4. Etanol 70% ((kontrol (+) alkohol primer) 5. 2 -propanol (kontrol positif alkohol sekunder) - t-butanol (kontrol positif alkohol tersier) - 6. 7. Fenol (kontrol positif alkohol siklik) -

IDENTIFIKASI HASIL GC-MS

Pola Fragmentasi bioetanol hasil fermentasi

KESIMPULAN 1. Banyaknya ragi tape optimum fermentasi hasil hidrolisis ampas tebu menjadi bioetanol adalah 10%(b/v) dengan waktu fermentasi selama 1 hari. 2. Rendemen bioetanol yang dihasilkan pada banyaknya ragi tape dengan waktu fermentasi optimum sebesar 175 m. L/Kg. Hasil tersebut lebih baik dari fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae yang besarnya 160 m. L/Kg yang dilakukan Susanti et al. (2011). 3. Uji kualitatif (CAN, Fe. Cl 3 serta Lucas) dan GC-MS menunjukkan hasil fermentasi pada kondisi optimum mengandung senyawa tunggal, berupa etanol.

Terima kasih

AMPAS TEBU (100 gram) TAHAPAN PENELITIAN SECARA KESELURUHAN • Diautoklaf 121 º C, 90 menit ·Dibiarkan kering ·Direndam dng H 2 SO 4 0, 01 M selama 2 hari ·Dicuci dengan aquades panas “ Starter Bacillus circulans “HYDROLIZABLE” AMPAS TEBU (10 gram) ·Ditambah 50 m. L ekstrak kasar enzim selulase dari B. circulans ·Diencerkan dengan buffer fosfat p. H 5 hingga 500 m. L ·Diinkubasi pada suhu 45º C selama 12 jam disertai pengadukan CAMPURAN GLUKOSA Diuji kadar glukosa dengan samogy-nelson ·Ditambah ragi tape dengan variasi penambahan (2, 5, 10, 15, 20% (b/v)) ·Diinkubasi pada suhu 37 º C dengan variasi waktu (1/2, 1, 2, 3, 4, 5 hari) · Didestilasi dengan suhu 75 -78 º C DESTILAT ·Diukur volume dan kadar destilat ·Diuji kualitatif (CAN, Fe. Cl 3, Lucas serta nyala) dan GC-MS RENDEMEN DAN IDENTIFIKASI BIOETANOL ·Diinokulasi ke media berg ·Diinkubasi selama 5 hari suhu 37 º C ·Diendapkan dengan sentrifugasi Ekstrak kasar selulase KADAR GLUKOSA

Perbandingan Data Aktivitas Sistem Selulase Hasil Isolasi Penelitian dengan Susanti (2011) p. H 9 Parameter Aktivitas Enzim (U/m. L) Peneliti Susanti Avicelase 55, 55 59, 03 CMC-ase 104, 16 111, 81