Monday, 30 April 2012
1. Tujuan
Membuat etanol dari molasse secara fermentasi
2. Dasar teori
Selain air , etanol merupakan senyawa yang paling banyak diguanakn sebagai pelarut . pada dasarnya terdapat dua cara pembuatan etanol , yaitu :
- Secara sintesa , yaitu dengan melakukan reaksi elmenter untuk mengubah bahan baku menjadi etanol
- Secara fermentasi , yaitu dengan bantuan mikroorganisme
Pada pembuatan etanol secara fermentasi merupakan cara yang konvensional ,
Tetapi masih dipakai hingga sekarang pada industri minuman , farmasi dan kosmetika . bahan baku untuk industri fermentasi dapat digolongkan dalam tiga jenis , yaitu :
- Bahan sakarida : gula tebu , gula bit , molasse , jus buah
- Bahan pati : padi-padian , kentang , gandum
- Bahan yang mengandung selilosa : limbah kayu
Pemilihan bahan baku yang tepat adalah sangat penting karena selain pertimbangan mudah tidaknya bahan tersebut diperoleh , juag karena alkohol yang diproduksi denagn bahan yang berbeda akan menghasilkan kualitas yang berbeda pula .
Jenis mikroorganisme yang sering digunakan untuk proses ini adalah ragi Saccharomyces sp , seperti saccharomyces cereviseae , dll . selain itu juga , dapat digunakan schizosaccharomyces sp , zymonas mobilis . jalur metabolik anaerobik untuk perubahan gula menjadi etanol :
C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + energy
Ragi atau istilah resminya adalah yeast merupakan organisme bersel tunggal berjenis eukariotik. Berkembang biak dengan membelah diri. Berbeda dengan bakteri, yeast memiliki ukuran sel lebih besar (sekitar 10x), memiliki organ-organ, memiliki membran inti sel, dan DNA terlokalisasi di dalam kromosom dalam inti sel. Ini menyebabkan yeast bisa melakukan fungsi-fungsi sel yang berbeda-beda di tiap lokasi dalam selnya. Singkatnya, sel yeast lebih mirip sel organisme tingkat tinggi seperti hewan. Dengan kata lain, yeast secara evolusi lebih maju ketimbang bakteri semacam E. coli.
Jenis yeast yang paling populer adalah ragi roti Saccharomyces cerevisiae. Dulu waktu studi master di Delft, riset saya tentang yeast ini. Yeast ini sudah dipakai sejak 4000 tahun silam untuk membuat roti dan minuman keras (bir, wine, sake, arak, dll). S. cerevisiae merupakan powerhouse bagi riset biologi molekuler dan genetika. Organisme ini menjadi model untuk mempelajari metabolisme, genetika, termasuk aplikasinya dalam metabolic engineering di organisme tingkat tinggi. Di industri, yeast ini digunakan untuk produksi alkohol dan asam organik karena ketahanannya terhadap kedua produk di atas. Single cell protein diperoleh dari fermentasi yeast. Industri fermentasi terbesar di dunia dalam skala produksi adalah fermentasi gula (sucrose, glucose) oleh yeast ini menjadi alkohol (ethanol). Kapasitas produksi ethanol dunia berkisar 50 milyar liter di tahun 2006 di mana 75 % diproduksi via proses fermentasi, sisanya dengan proses katalitik. Brazil adalah produser ethanol dari fermentasi terbesar di dunia disusul USA dan China. Di samping itu, yeast ini juga direkayasa genetika guna produksi obat-obatan, flavor, antibiotik, dan bahan kimia industri.
PERHATIAN !
PILIH SALAH SATU CARA DARI 2 CARA YANG DITAMPILKAN
CARA 1 : FERMENTASI CAIR GULA ATAU MOLASSE
Untuk mendapatkan etanol , maka proses yang dilakukan adalah anaerobik (tanpa oksigen) , sedangkan bila ingin memproduksi sel , maka dilakukan secara aerobik dengan adanya oksigen) . kondisi proses pembuatan etanol yang digunakan adalah :
- Temperatur suhu : 28 - 32oC
- pH media : 4,5 – 4,8
- kadar gula : 10 – 14%
Cara kerja :
Proses pembuatan etanol dilakukan secara tiga tahap , dilanjutkan dengan analisa hasil , yaitu :
- tahap pembuatan starter
- tahap fermentasi dalam fermentor
- tahap pemurnian dengan alat destilasi fraksional
- analisa hasil
Tahap 1 . Pembuatan starter
a. peralatan
- labu erlenmeyer 1000 ml - termometer
- leher angsa - neraca analitik
- gelas kilmia 1000 ml - hot plate
- spatula - kertas saring + funnel
b. bahan
- ragi tape 5 gr - urea 0,6 gr
- gula 50 gr - KNO3 0,05 gr
- molasse 50 gr - Na3PO4 0,05 gr
- air bersih 500 ml - H2SO4 0,1 N secukupnya
- tepung beras 0,5 gr
c. pelaksanaan
- di dalam gelas kimia 1000 ml , larutkan 50 gram gula pasir di dalam 500 ml air . pasteurisasikan pada 80oC selama 10 menit kemudian diinginkan hingga suhu ruang
- saring larutan tersebut dan tambahkan ragitape yang etlah dihaluskan , tepung beras , urea , kalsium nitrat dan natrium fosfat . aduk rata dan biarkan hingga suhu ruang
- siapkan labu erlenmeyer 1000 ml dan leher angsa . pindahkan larutan tadi ke dalam erlenmeyer , tutup dengan leher angsa yang telah satu lehernya telah terisi dengan asam sulfat
- inkubasi larutan selama 3-7 hari pada suhu kamar
Tahap 2 . Fermentasi di dalam fermentor
a. peralatan dan bahan
- 1 gelas kimia 2000 ml
- 1 pH meter atau kertas lakmus
- 1 termometer
- 1 set peralatan fermentor
- 1 hot plate
- 1 spatula
- 1 saringan atau kertas saring lebar + plastic funnel
- 600 gr gula pasir - 6 gr urea
- 6 gr tepung beras - 30 gr ragi tape
- 1 gr KNO3 - 1 gr NA3PO4
- 250 ml H2SO4 0,1 N - 250 ml NaOH 0,1 N
b. Pelaksanaan
Di dalam gelas kimia 2000 ml , larutkan 600 gram gula pasir di dalam 1000 ml air dan pasteurisasikan pada 80oC selama 10 menit kemudian dinginkan hingga suhu ruang . pada saat bersamaan , didihkan kemudian dinginkan air sebanyak 3500 ml .
Saring larutan gula dan tambahkan ragi tape yang telah dihaluskan , tepung terigu , urea , kalsium nitrat dan natrium posfat ke dalam gelas kimia tersebut . aduk rata dan biarkan hingga suhu ruang . gabungkan dengan air 3500 tadi .
Periksa larutan dengan pH bekisar 4,5 – 4,8 . tambahkan asam atau basa yang diperlukan . siapkan alat fermentor kemudian masukkan campuran gula + air ke dalam gelas reaktor , tambahkan larutan starter dan periksa kembali pH larutan . inkubasikan dalam fermentor selama 1 minggu pada suhu 30oC
Tahap 3 . Pemurnian dengan destilasi
a. Peralatan dan bahan
- 1 set peralatan destilasi
- 1 saringan
- Larutan hasil fermentasi
b. pelaksanaan
keluarkan dan saring larutan dari fermentor dengan bak , kemudian pindahkan larutan tersebut ke dalam labu didih pada peralatan destilasi . lakukan destilasi sesuai dengan prosedur . timbang produk yamg didapat dan simpan pada botol yang tertutup rapat .
Tahap 4 . Analisa hasil
a. peralatan dan bahan
- 10 rak tabung reaksi + rak
- 1 set peralatan erlenmeyer
- 1 pipet tetes
- 5 ml etanol murni
- 5 ml etanol hasil destilasi
- 5 ml air destilasi
b. Pelaksaan
Siapkan tabung reaksi dan beri label 1-10 , teteskan 0,1 ml etanol murni ke dalam tabung 1 dan seterusnya beselangf 0,1 ml hingga tabung 10 . tambahkan air ke dalam tabung-tabung tersebut sehungga volume total setiap tabung adalah 10 ml .
Tentukan indeks bias dari ke 10 campuran air dan etanol tersebut dengan menggunakan alat refraktometer . tentukan indeks bias dari hasil percobaan .
5.Analisa percobaan
Dari hasil raktikum yang telah dilakukan dapat dianalisa bahwa pada pembuatan etanol menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae,pada pembuatan etanol ini tahap pertama merupakan pembuatan starter,pada pembuatan starter ini alat yang digunakan harus benar benar steril karena jika tidak maka akan berdampak pada terkontaminasinya etanol yang akan dibuat.pada pembuatan starter ini juga,etanol yang harus dibuat harus benar-benar tertutup karena pada pembuatan etanol merupakan proses anaerob(tidak menggunakan oksigen)serta untuk menjaga kontaminasi yang diakibatkan oleh hewan,seperti semut karena dalam percobaan kali ini,menggunakan gula dan hal lainnya yang perlu diperhatikan yaitu ph dari larutan yang dibuat.
Pada percobaan yang telah kami lakukan,pada pembuatan starter ini pertama yaitu memanaskan air untuk membuat aquadest tersebut menjadi sterill,lalu memasukkan bahan bahan kimia seperti KNO3, NA3PO4,urea,tepung beras,serta gula pasir,tetapi untuk ragi belum dimasukkan karena jika tetap dimasukkan ketika masih dalam keadaan yang masih panas akan mengakibatkan mikroorganisme untuk fermentasi akan mati,jadi ragi dimasukkan ketika larutan telah mencapai suhu ruang.
Pada percobaan yang kami lakukan,pada pembuatan starter ini terdapat jamur berwarna hijau,ini mengindikasikan bahwa alat yang digunakan pada percobaan kali ini tidak sterill.
Pada tahap kedua yakni pembuatan etanol dalam skala besar dengan mengguanakan fermentor,hal yang dilakukan masih sama pada saat pembuatan starter tetapi dengan mengguanakan skala yang lebih besar.hal yang perlu diperhatikan yaitu pengaturan suhu dan kecepatan putar pada fermentor,karena jika terlalu cepat ataupun terlalu lambat maka akan mempengaruhi hasil dari etanol yang dihasilkan nanti.
Pada tahap ketiga yakni destilasi,yaitu teknik pemisahan suatu zat dengan menggunakan perbedaan titik didih,dalam hal ini untuk memisahkan etanol digunakan paraffin sebagai media panas,hal yang perlu diperhatikan yaitu titik didih dari suatu zat dalam hal ini etanol agar nantinya tidak tercampur dengan air.
Tahap akhir yaitu pemeriksaan nyala pada etanol,yaitu dengan membakar etanol yang didapat pada hasil destilasi.Pada percobaan yang telah kami lakukan tidak terdapat nyala pada etanol yang kami buat,ini mengindikasikan bahwa kadar alcohol yang terdapat pada etanol yang kami buat sangat sedikit sehingga tidak menghasilkan nyala.
Pada pembuatan etanol dengan menggunakan nasi yang kami lakukan dirumah,setelah didestilasi walaupun sangat sedikit etanol yang dihasilkan,tetapi etanol yang dihasilkan ketika di test nyala,menghasilkan nyala berwarna berwarna biru ini berarti kadar alcohol yang terdapat padahasil destilasi kami cukup tinggi.
6.Kesimpulan
Dari data percobaan,analisa hasil dan percobaan yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa:
· Pada pembuatan etanol yaitu menggunakan ragi Saccharomyces cerevisiae,dalam keadaan anaerob yaitu tidak menggunakan oksigen.
· Penggunaan alat pada pembuatan etanol haruslah bear-benar sterill untuk menghindari terkontaminasinya etanol yang dibuat.
· pH media pada pembuatan etanol haruslah bekisar pada 4,5 – 4,8
· temperature optimum untuk mikroorganisme berkembang yaitu berkisar pada 28 – 320c
· kadar gula yang digunakan pada media yaitu berkisar pada 10 -14 %
· Pada proses destilasi,mengunakan paraffin sebagai media panas dan titik didih etanol harus diperhatikan
