ABSTRAK

Penurunan produksi Bahan Bakar Minyak (BBM) akibat menurunnya sumur-

sumur produksi secara alamiah, memaksa kita untuk mencari sumber energy

alternatif pengganti BBM. Bioetanol adalah salah satu Bahan Bakar Nabati

(BBN) yang dapat menggantikan BBM. Pada penelitian ini bioetanol dibuat dari

tepung sorgum yang memiliki kandungan pati cukup tinggi sehingga berpotensi

untuk dijadikan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol. Tepung sorgum

dikonversikan menjadi bioetanol melalui teknologi hidrolisis asam dan fermentasi

dengan memanfaatkan Saccharomyces cerevisiae yang terkandung dalam ragi

roti. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh waktu proses

hidrolisis, konsentrasi tepung sorgum berbasis %Dry Substrat (DS), jenis katalis

HCl 1% dan H2SO4 1%, dan volume katalis asam terhadap kadar gula dan

glukosa yang dihasilkan, serta untuk mengetahui pengaruh waktu fermentasi

terhadap kadar bioetanol yang dihasilkan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa

kondisi optimum proses hidrolisis diperoleh pada waktu 100 menit, konsentrasi

tepung sorgum 30% DS dengan katalis asam klorida (HCl) 1% sebanyak 15 mL

yang mengasilkan gula sebesar 160,08 g/L dan glukosa sebesar 135,66 g/L.

Setelah mendapatkan parameter hidrolisis optimum, penelitian dilanjutkan

dengan proses fermentasi menggunakan starter ragi roti sebanyak 5% terhadap

substrat dengan nutrien NPK 0,15 g/L dan urea 0,026 g/L, pada suhu ± 300C dan

pH 4-5 dengan kecepatan pengadukan 100 rpm. Perolehan bioetanol tertinggi

diperoleh pada jam ke-72 sebesar 0,452% (v/v). Proses pemurnian dilakukan

dengan destilasi selama 3 jam pada suhu 780C dengan kadar bioetanol sebesar

10,71%.(v/v) Hasil analisis fisik menunjukkan bahwa indeks bias dan massa jenis

berturut-turut adalah 1,3382 dan 0,905 g/ml.

Katakunci :Tepungsorgum, Bioetanol, Hidrolisis, Fermentasi, Ragi Roti

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ABSTRACT

The decline of fuel oil (BBM) production is due to production wells decrease by

nature, this forces us to look for another sources of alternative fuel. Bioethanol is

one of Biofuel (BBN) that can replace fuel oil (BBM) consumption. In this

research, bioethanol is made from starch sorghum that has a high starch content

and is potential to be used as raw material for making bioethanol. Starch

sorghum is converted into ethanol using acid hydrolysis and fermentation

technology utilizing Saccharomyces cerevisiae which exists in baker's yeast. The

purpose of this research is to determine the effect of the hydrolysis process,

including the concentration of starch sorghum with base of %Dry Substrate (DS).

Type of catalyst used are HCl 1% and H2SO4 1%, and the volume of the acid

catalys to glucose and sugar production, and to determine the effect of

fermentation time to bioethanol production. From the research results, can be

seen that the optimum conditions of hydrolysis process was reached at the time of

100 minutes, the concentration of starch sorghum 30% DS, catalyst hydro chloric

acid (HCl) 1% as much as 15 mL which produced 160,08 g/L sugar and 135,66

g/L glucose. After obtaining the optimum parameters of hydrolysis, the research

is followed by a fermentation process using baker’s yeast starter as much as 5%

of the substrate with nutrients NPK 0,15 g/L and urea 0,026 g/L, at a temperature

of ± 300C and pH 4-5 with of mixing speed of 100 rpm. The highest bioethanol

yield was obtained at the 72 hour with amount of 0,452% (v/v). Purification

process carried out by distillation for 3 hours at 780C with agrade of 15,69% (v/v)

bioethanol. Physical analysis results show that the bioetanol product in this

research has refractive index 1,3382 and density of 0,905 g/mL.

Keyword: Starch Sorghum, Bioethanol, Hydrolisis, Fermentation, Baker’s Yeast

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr.Wb.

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah

memberikan limpahan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan penelitian ini yang berjudul ” Optimasi Proses Hidrolisis dan

Fermentasi Tepung Sorgum (Sorghum bicolor, L Moench) Sebagai Bahan

Baku Pembuatan Bioetanol”. Tugas akhir ini disusun sebagai salah satu syarat

kelulusan mahasiswa tingkat akhir Program Diploma III JurusanTeknik Kimia

Politeknik Negeri Bandung.

Selama penelitian dan penyusunan Tugas Akhir ini, penulis banyak

mendapat motivasi, bimbingan, petunjuk, bantuan dan yang paling utama adalah

do’a dari berbagai pihak, sehingga semuanya dapat berjalan dengan lancar. Untuk

itu, penulis ingin menyampaikan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya antara

lain kepada :

1. Dianty Rosirda Dewi K, S.T., M.T. selaku Dosen Pembimbing I yang telah

memberikan arahan, masukan, dukungan, dan bimbingan selama masa

penelitian, dan penulisan Tugas Akhir.

2. Ir. Endang Kusumawati, M.T. selaku Dosen Pembimbing II yang telah

memberikan arahan, masukan, dukungan, dan bimbingan selama masa

penelitian, dan penulisan Tugas Akhir.

3. Ir. Dwi Nirwantoro Nur, M.T. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Politeknik

Negeri Bandung.

4. Rispiandi, S.T., M.T. selaku koordinator Tugas Akhir

5. Bapak dan Ibu kami yang selalu memberikan doa serta dukungan sehingga

penulis dapat menyelesaikan Tugas Akhir ini.

6. Seftyan Hidayat dan Rizki Erdy Herdian yang selalu membantu dan

memberikan doa serta dukungan.

7. Lembaga Umar Bin Khattab yang selalu memberikan doa serta dukungan.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8. Abah Sorgum yang telah membantu menyediakan bahan baku dalam

penelitian ini.

9. Seluruh staf dan teknisi yang telah membantu penulis dalam pelaksanaan

Tugas Akhir serta pihak yang terkait yang tidak dapat penulis sebutkan satu

per satu.

Penulis menyadari akan keterbatasan kemampuan dalam menyelesaikan

Tugas Akhir ini, sehingga penulis mengharapkan saran dan kritik yang

membangun. Semoga Tugas Akhir ini dapat bermanfaat untuk berbagai pihak.

Wassalamu’alaikum Wr.Wb

Bandung, Juli 2012

Penulis

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR ISI

LEMBAR PENGESAHAN...........................................................................

ABSTRAK .......................................................................................................... i

ABSTRACT ........................................................................................................ ii

KATA PENGANTAR ....................................................................................... iii

DAFTAR ISI ....................................................................................................... v

DAFTAR TABEL ............................................................................................... vii

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... viii

BAB I PENDAHULUAN .................................................................................. 1

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

1.2 Tujuan............................................................................................... 4

1.3 Ruang Lingkup................................................... .............................. 5

1.4 Tahap Penelitian.............................................................................. 6

1.5 Sistematika Penulisan....................................................................... 7

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................... 9

2.1 Tanaman Sorgum ............................................................................ 9

2.1.1 Biji Sorgum .......................................................................... 11

2.1.2 Pati Sorgum ......................................................................... 13

2.2 Hidrolisis ......................................................................................... 15

2.2.1 Hidrolisis Asam ................................................................... 16

2.2.2 Hidrolisis Enzimatis ............................................................ 17

2.3 Bioetanol ......................................................................................... 18

2.3.1 Fermentasi ........................................................................... 20

2.3.2 Pemurnian Bioetanol ........................................................... 23

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ........................................................... 25

3.1 Kerangka Percobaan ....................................................................... 26

3.1.1 Persiapan Bahan Baku ......................................................... 26

3.1.2 Penentuan Kondisi Optimum Proses Hidrolisis .................. 26

3.1.3 Penentuan Kondisi Optimum Proses Fermentasi ................ 29

3.1.4 Proses Pemurnian dan Analisis ........................................... 31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2. Rancangan Percobaan ..................................................................... 32

3.3 Peralatan dan Bahan ........................................................................ 33

3.4 Analisis Hasil .................................................................................. 34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ............................................................ 35

4.1 Tahap Persiapan .............................................................................. 35

4.1.1 Penyeragaman Ukuran Tepung Sorgum .............................. 35

4.1.2 Pengeringan Tepung Sorgum .............................................. 35

4.2 Tahap Hidrolisis Asam .................................................................... 36

4.2.1 Pengaruh Waktu Hidrolisis Terhadap Konsentrasi Gula

dan Glukosa ........................................................................ 36

4.2.2 Pengaruh Konsentrasi Tepung Sorgum Terhadap

Konsentrasi Gula dan Glukosa ........................................... 38

4.2.3 Pengaruh Katalis Asam Terhadap Konsentrasi Gula

dan Glukosa ........................................................................ 39

4.2.4 Pengaruh Volume Katalis Asam Terhadap Konsentrasi

Gula dan Glukosa ............................................................... 41

4.3 Tahap Fermentasi ............................................................................. 43

4.3.1 Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Produk Etanol ...... 43

4.4 Tahap Destilasi....................................................................... .......... 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ............................................................. 47

5.1 Kesimpulan ...................................................................................... 47

5.2 Saran .... ............................................................................... 48

DAFTAR PUSTAKA ......................................................................................... x

LAMPIRAN A (DATA PENELITIAN DAN PERHITUNGAN) ..................... A-1

LAMPIRAN B (PROSEDUR KERJA PENELITIAN) ..................................... B-1

LAMPIRAN C (PROSEDUR PENGOPERASIAN PERALATAN) ................ C-1

LAMPIRAN D (GAMBAR) .............................................................................. D-1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Sumber, hasil panen dan rendemen alkohol sebagai hasil konversi 2

Tabel 1.2 Hasil analisis kandungan biji sorgum............................................... 3

Tabel 2.1 Kandungan Kimia Biji Sorgum....................................................... 12

Tabel 2.2` Komposisi Amilosa dan Amilopektin ........................................... .. 15

Tabel 2.3 Sifat Kimia Bioetanol ....................................................................... 19

Tabel 2.4 Spesifikasi Standar Bioetanol Terdenaturasi Untuk Gasohol .......... 20

Tabel 3.1 Rancangan Matriks Percobaan ......................................................... 33

Tabel 3.2 Daftar Peralatan ................................................................................ 33

Tabel 3.3 Daftar Bahan .................................................................................... 34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Sorgum ........................................................................................ 9

Gambar 2.2 Daerah Persebaran Sorgum di Dunia .......................................... 10

Gambar 2.3 Diagram Biji Sorgum .................................................................. 11

Gambar 2.4 Struktur Amilosa ......................................................................... 14

Gambar 2.5 Struktur Amilopektin ................................................................... 14

Gambar 2.6 Mekanisme Reaksi Hidrolisis Asam ........................................... 17

Gambar 2.7 Khamir Saccharomyces Cerevisiae ............................................. 22

Gambar 3.1 Diagram Alir Kerangka Percobaan ............................................. 25

Gambar 3.2 Diagram Alir Persiapan Bahan Baku .......................................... 26

Gambar 3.3 Diagram Alir Penentuan Kondisi Optimum Hidrolisis

Tepung Sorgum ........................................................................... 27

Gambar 3.4 Diagram Alir Pembuatan Starter ................................................. 30

Gambar 3.5 Diagram Alir Proses Produksi Bioetanol .................................... 31

Gambar 4.1 Kurva Pengaruh Waktu Hidrolisis Terhadap Konsentrasi

Gula dengan Metode Analisis Brix ............................................ 36

Gambar 4.2 Kurva Pengaruh Waktu Hidrolisis Terhadap Konsentrasi Glukosa

dengan Metode Analisis DNS ..................................................... 37

Gambar 4.3 Kurva Pengaruh Konsentrasi Tepung Sorgum Terhadap

Konsentrasi Gula dengan Metode Analisis Brix ......................... 38

Gambar 4.4 Kurva Pengaruh Konsentrasi Tepung Sorgum Terhadap

Konsentrasi Glukosa dengan Metode Analisis DNS ................... 38

Gambar 4.5 Kurva Pengaruh Jenis Katalis Asam Terhadap Konsentrasi Gula

dengan Metode Analisis Brix ..................................................... 40

Gambar 4.6 Kurva Pengaruh Jenis Katalis Asam Terhadap Konsentrasi

Glukosa dengan Metode Analisis DNS ...................................... 41

Gambar 4.7 Kurva Pengaruh Volume Katalis Asam Terhadap

Konsentrasi Gula dengan Metode Analisis Brix ........................ 42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Gambar 4.8 Kurva Pengaruh Volume Katalis Asam Terhadap Konsentrasi

Glukosa dengan Metode Analisis DNS ...................................... 42

Gambar 4.9 Kurva Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Kadar Etanol ..... 43

Gambar 4.10 Kurva Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Penurunan

Konsentrasi Gula ......................................................................... 45

Gambar 4.11 Kurva Pengaruh Waktu Fermentasi Terhadap Penurunan

Konsentrasi Glukosa .................................................................... 45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Alamsyah.2007.Produksi Bioetanol Dari Biji Sorgum (Sorghum biocolor, L

Moech) Secara Fermentasi Sebagai Bahan Bakar

Alternatif.Makassar:Politeknik Negeri Ujung Pandang.

Anonim.2010.Pemanfaatan Tanaman Sorghum Untuk Pembuatan Bioethanol

Melalui Proses Hidrolissi Enzim dan Fermentasi Saccharomyces cerevisiae.

(online). http://digilib.its.ac.id/ITS-Research-3100010082601/12266 (12

Maret 2012).

Anggriani, Dini dan Erika Ariane Susilo.2011. Hidrolisis Biji Sorgum Menjadi

Bioetanol Menggunakan NaoH – Papain Dengan Metode Sakarifikasi dan

Fermentasi Simultan.Surabaya:Institut Teknologi Sepuluh November.

Ardi,Wahyu Raditya.2009.Pemurnian Etanol Dari Fermentasi Tape Ubi Kayu

(Manihot Utilissima) (Kajian Suhu dan Lama Waktu Destilsai) (online).

http://elibrary.ub.ac.id/handle/123456789/30314. (9 Juni 2012).

Assegraf, Faisal.2009. Prospek Produksi Bioetanol Bonggol Pisang (Musa

paradisiacal) Menggunakan Metode Hidrolisis Asam dan

Enzimatis.Semarang : Universitas Jenderal Soedirman (online).

http://hierofredy.files.wordpress.com (13 Maret 2012).

Badan Standarisasi Nasional Indonesia.2008.Bioetanol Terdenaturasi Untuk

Gasohol.

Eka,Agustinus dkk.2008.Pembuatan Bioethanol dari Nira Siwalan Secara

Fermentasi Fese Cair Menggunakan Fermipan.Semarang:Universitas

Dipenogoro.

Endah,R dkk.2007.Kinetika Reaksi Tepung Sorgum dengan Katalis Asam Klorida

(HCl).Surakarta:Universitas Sebelas Maret.

Farabi,Aldian.(2011).Pengembangan Desa Sorgum (Sorghum bicolor, L) Mandiri

Sebagai Solusi Krisis Pangan, Energi, dan Pakan di Daerah Lahan Kering di

Indonesia.Bogor:Institut Pertanian Bogor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fairus,Sirin.2010.Pengaruh Konsentrasi HCL dan Waktu Hidrolisis Terhadap

Perolehan Glukosa yang Dihasilkan dari Pati Biji

Nangka.Yogyakarta:Institut Teknologi Nasional.

Hananto Putro,Agung N dan Sherviena Amanda Ardhiany.2010.Proses

Pengambilan Kembali Bioetanol Hasil Fermentasi Dengan Metode Adsorpsi

Hidophobik.Semarang:Universitas Dipenogoro.

Herdiawan, Lucky dan Rika Nita Utami. 2008. Pembuatan Bioetanol dari

Singkong. Bandung : Teknik Kimia Politeknik Negeri Bandung.

Komarayati, Sri & Gusmailina.2010. Prospek Bioetanol Sebagai Pengganti

Minyak Tanah.Bogor:Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan

Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan.

Laimeheriwa,Jantje.1990.Teknologi Budidaya Sorgum.Irian Jaya:Balai Informasi

Pertanian Provinsi Irian Jaya.

Machbubatul.2008.Pembuatan Kaldu dari Kepala Ikan Tuna dengan Cara

Hidrolisis Asam (Kajian Penambahan Air dan pH).Malang:Universitas

Brawijaya.

Mastuti,Endang.2010.Pengaruh Temperatur dan Konsentrasi Katalis Pada Reaksi

Hidrolisis Tepung Kulit Ketela Pohon.Surakarta:Universitas Negeri Sebelas

Maret.

Perry,Robbery H. Dan Don W. Green. Perry’s Chamical Engineers Handbook.

Puspitasari,Winda.(2011).Pendugaan Parameter Genetik dan Seleksi Karakter

Agronomi dan Kualitas Sorgum di Lahan Masam.Bogor:Institut Pertanian

Bogor.

Rahmi E, Silvia dan Tri P, A.2009.Pembuatan Etanol Dari Sorgum (Shorghum

Bicolor l. Moench) Melalui Hidrolisis Enzimatik Diikuti Fermentasi

Menggunakan Saccharomyces Cerevisiae.Surabaya:Laboratorium Teknologi

Biokimia Institut Teknologi Sepeluh November.

Rikana, Heppy dan Risky Adam.2009. Pembuatan Bioetanol Dari Singkong

Secara Fermentasi Menggunakan Ragi Tape.Semarang:Universitas

Dipenogoro.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rosadi,Dadang dkk.2010. Optimasi Proses Hidrolisis Biji Sorgum untuk

Fermentasi Bioetanol dan Pemanfaatan Komponen Padatannya.Balai Besar

Teknologi Pati Badan Pengkajian dan Penerapan Teknologi.

Soeranto. Pemuliaan Tanaman Sorgum di Patir-Batan (online).

http://www.batan.go.id/patir/berita/pert/sorgum/sorgum.html. (12 Maret

2012).

Suryanto,Edi dkk.1999.Distilasi Fraksinasi Alkohol dari Nira Aren Sebagai

Model Teknologi Tepat Guna Pedesaan.(online).

http://naufalpulsa.xp3.biz/tag/edi-suryanto-et-al-aren-indonesia. (9 Juni

2012).

Waktyajati,Parmadi.2006.Pengaruh Waktu Hidrolisis dan Konsentrasi HCL

Terhadap Nilai Dextrose Equivalent (DE) dan Karakterisasi Mutu Pati

Termodifikasi dari Pati Tapioka dengan Metode Hidrolisis

Asam.Bogor:Institut Pertanian Bogor:

Wahono,Krido Satriyo dkk.2011).Laju Pertumbuhan Saccharomyces cerevisiae

Pada Proses Fermentasi Pembentukan Bioetanol dari Biji Sorgum( Sorghum

Bicolor L).Surakarta:Seminar Rekayasa Kimia dan Proses Universitas

Sebelas Maret.

Wazir,Ibnu.2011.Laporan Resmi Praktikum Kimia Organik Analisis Pati.

(online).

file:///D:/KULIAH/semester%206/TA/bioetanol/ref%20oke/Tinjauan%20pustaka/ib

nu%20wzir%202011.html. (9 Juni 2012)

Widyastuti,Endang dan Dianty Rosirda.2010.Pembuatan Glukosa dari Pati

(Starch) Secara Hidrolisis Kimiawi (online).

http://matekim.blogspot.com/2010/05/hidrlisa-pati.html.( 9 Juni 2012).

Yuliana,Eka.2011.Produksi Bioetanol dari Empulur Sagu Menggunakan Enzin

dan Khamir dari Isolat Lokal.Bogor:Institut Pertanian Bogor.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Nama : Debby Nur Adrianti

Tempat,Tanggal Lahir : Bandung,17 Desember 1991

No. Telepon : 082119175656

E-mail : debby.nurandriani@yahoo.com

Riwayat Pendidikan : 2009-2012 Politeknik Negeri Bandung

2006-2009 SMAN I Bandung

2003-2006 SMPN 15 Bandung

1997-2003 SDN Sukajadi 8 Bandung

Nama : Retni Astrini

Tempat,Tanggal Lahir : Bandung,18 November 1990

No. Telepon : 085795088658

E-mail : retni.luph@yahoo.com

Riwayat Pendidikan : 2009-2012 Politeknik Negeri Bandung

2006-2009 SMAN I Margahayu

2003-2006 SMPN I Pasirjambu

1997-2003 SDN I Cisondari