kajian pemisahan campuran aseton - butanol - etanol hasil … · perbedaan titik didih atau tekanan...

Ono Suparno. F 28.1813. Kajian Pemisahan Campuran Aseton-Butanol-Etanol Hasil Fermentasi dengan Distilasi Bertingkat (Fractional Disti l latio~~). Di bawah bimbingan Dr. ir. H. E. Gumbira-Sa'id dan Drs. Achmad Moestafa, B.Sc.

RINGKASAN

Persediaan minyak bumi sebagai sumber energi utaina dan bahan dasar berbagai bahan kimia semakiii berkurang. Sejalan dengan itu, maka perlu diupayakan untuk memanfaatkan sumber energi lain yang dapat diperbaharui, lebih mural1 dan aman terhadap lingkungan. Produksi aseton-butanol-etanol (ABE) melalui proses fermentasi merupakan salah satu alternatif yang perlu dikembangkan.

Proses hilir fermentasi ABE mencakup penanganaii massa cairan (broth) ferrnentasi dan gas-gas produk samping fermentasi ( C 0 2 dan H3). Penangallan massa cairan fermentasi ABE terdiri dari pemisahan dan pemurnian pelarut organik aseton, butanol dan etanol, serta peinisahan biomassa (sel mikrobial).

Distilasi bertingkat (fraksionasi) merupakan pemisalian cairan volatil dari bahan non-volatil atau pemisahan dua komponen atau lebih cairan dengan menggunakan priiisip perbedaan titik didih atau tekanan uap. Satuan operasi distilasi merupakan metode yalig digunakan untuk inemisahkan komponen-komponen yang terdapat dalam suatu larutan atau cainpuran dan tergantung pada distribusi komponen-komponen tersebut antara fase uap dan fase cair.

Tujuaii penelitian ini adalah untuk mengkaji proses pemisahan campuran ABE hasil fermentasi dengan distilasi bertingkat dan menentukan parameter proses pemisahaii yang terbaik untuk menghasilkan produk dengan tingkat kernurnian yang tinggi.

Penelitian ini dilakukan dalam tiga tahap, yaitu persiapaii balian, penelitian pendahuluan dan penelitian utama. Persiapan balian ditujukan untuk mendapatkan massa cairan (brotlr) ferinentasi ABE yang akan dipisahkan pelarut organiknya. Kegiata~i - persiapan bahan adalali pengaktifan mi kroorganisme (bakteri Closrridiun, aceroburvlicut~~ P262), penyiapan kultur propagasi. ferinentasi curah ABE, peinanenan dan analisis sampel inassa cairaii fermentasi. Massa cairan ferinentasi ABE yang dihasilkan mengandung asetoli 5.68, butanol 17.97, etanol 2.39, asam asetat 0.13 dan asam butirat 0.02 g/l.

Penelitian pendaliuluan bertujuaii untuk menentukan volume penainpuiigan distilat terbaik pada tahap pemekatan cainpuran ABE hasil fermentasi dan untuk mengetahui pengaruh keberadaan asam-asam karboksilat (asam asetat dan asam butirat) dalain campuran ABE liasil fermentasi terhadap keberliasilan proses peinisahan dengan *

menggunakan teknik distilasi bertingkat (fraksionasi atau rektifikasi). Perlakuan penambahan asain terdiri dari dua taraf, yaitu tanpa asam (A,) dan dengan asam (A??. Perlakuan voluine penampungan distilat dilakukan tiga taraf, yaitu 6 % (B,). 9 % (BL) dan 12 % (v/v) (A;) . Hasil terbaik yaiig ditunjukkan deligaii persentase hasil ( y i p l l ) tertinggi adalah perlakuail dengan asam dan voluine penampungan

Volume penampungan distilat 12 % (vlv) pada taliap pernekatan dapat mengumpulkan 86.5 % total pelarut ABE dari carnpuran ABE awal, yaitu dapat meningkatkan konsentrasi total pelarut ABE dari 17.42 gll me~ijadi 125.55 gll.

Penelitian utama bertujuan untuk menentukan suliu penampungall distilat (suhu fraksionasi) yang terbaik untuk rnemisahkan aseton, eta1101 dari butanol dengan kernurriian yang tinggi dan untuk memisahkali aseton, eta1101 dari butanol hasil fermentasi menggunakan teknik distilasi bertingkat dengan refluksasi.

Suhu fraksionasi asetoli yarig terbaik adalah 45 - 65 "C meiigliasilkan asetoii dengan konsentrasi 705.05 gll, kemurnian 89.26 % dan persentase hasil (yield) 52.53 %. Suliu fraksionasi eta1101 yang terbaik adalah 78 - 81 "C mengliasilkan etanol dengan konsentrasi 330.94 gll, kemurnian 41.93 % dan persentase hasil 42.06 %. Suhu fraksionasi butanol yang terbaik adalah 85 - 95 "C mengliasilkan butanol dengan konsentrasi 533.08 gll, kemurnian 63.83 % dan persentasi hasil 92.50 %.

Pemisahan campuran ABE menggunakan alat distilasi bertingkat dengan kolorn fraksi tipe Oldershaw dilengkapi keping berperforasi dan menggunakan refluks menghasilkan fraksi aseton, etanol dan butanol dengan keinurnian di atas 50 %. Fraksionasi aseton pada suhu 45 - 65 "C, rasio refluks 3: 1 mengliasilkan fraksi aseton dengan konsentrasi 554.63 gll, kemurnian 70.22 % dari persentase liasil (yield) 40.38 %. Fraksionasi eta1101 pada suhu 78 - 81 "C, rasio refluks 30:1 menghasilkan fraksi etanol dengan konsentrasi 424.73 g/l, kemurniari 53.81 % dari persentase hasil 16.79 %. Fraksionasi butanol pada suhu 85 - 95 "C. tanpa refluks (R = 0) mengliasilkan fraksi butanol dengan konsentrasi 709.15 gll, kemurnian 87.57 % dan-persentase hasil 72.86 %.

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

KAJIAN PEMISAHAN CAMPURAN ASETON-BUTANOL-ETANOL

HASlL FERMENTASl DENGAN DlSTlLASl BERTINGKAT

(FRACTIONAL D/STILLATION)

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk rnernperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Jurusan TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

ON0 SUPARNO

F 28.1813

Dilahirkan pada tanggal 3 Desember 1972

di Ciamis

Tanggal Lulus : 26 Desernber 1995

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT, karena atas rahinat dan

hidayah-Nya skripsi ini dapat diselesaikan.

Skripsi ini merupakan laporan hasil peiielitian yang dilakukan penulis di

Laboratoriuln Bioindustri, Jurusan Teknoligi Industri Pertanian, Fakultas Tek~iologi

Pertanian, IPB; Laboratorium Pengembangan Khemurgi dan Laboratoriu~n A~ialisa

Komoditi Industri Hasil Pertanian, Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Industri

Hasil Pertanian, Departemen Perindustria11 dan Perdagangan: dan Laboratoriu~n Hara

11, Balai Penelitian Bioteknologi Tanaman Pangan, Badan Penelitian dari Pengembangan

Pertanian, Departemen Pertanian, Bogor. Penelitian ini dilaksanakan ~nulai bulan Juni

sampai dengan November 1995.

Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1 . Dr.Ir. H. E. Gumbira-Sa'id, MADev. sebagai Dose11 Pembimbing I yang telah

memberikan perhatian, pengarahan, birnbingan dan bantuan biaya penelitian

kepada penulis selama penulis kuliah dan penelitian.

2. Drs. Aclimad Moestafa, B.Sc. sebagai Dosen Pembimbing 11 yang telali

melnberikan perhatian, pengarahan dan birnbingan kepada penulis selaina

~nelakukan penelitian.

3. Dr.Ir. Helena Yusuf, M.Sc. yang telah bersedia sebagai tim penguji dali

memberikad saran-saran untuk perbaikari skripsi ini.

4. Lalu Sukarno, B.Sc. dan Bapak Edi Suina~itri yailg telah banyak membantu

selama penulis melakukan penelitian.

5 . Ir. Endah Djubaedah. M.Sc, sebagai Kepala Laboratoriuln Pengernbartgan

Khemurgi. dan Ir. Rochani Rums~li sebagai Kepala Laboratoriuin A~ialisa

Komoditi llidustri Hasil Pertanian, BBPPIHP, Deperindag. Bogor yang

melnberikan izin tempat penelitian kepada penulis.

6. Segenap staf peneliti di Laboratorium Pengembangan Khemurgi dan

Laboratoriu~n Analisa Kornoditi Industri Hasil Pertanian. BBPPIHP, Deperindag.

Bogor yang telah banyak membantu kepada peliulis selama penelitian.

7. Seluruh laboran di Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fateta, IPB atas segala

bantuannya.

8. Ir. Abdul Haris, 1r. Agus Ratmono, Ir. Dona D. Siregar, Ir. Indah Wijayanti dan

Cut Dara Aurora atas segala bantuannya.

9. Rekan-rekan penelitian: Ardy Setyohisworo, Subagja. li Hidayat Suryana dan

Abdul Karim, Anni Nuraini dan Falirina Fahma yang telah inembantu kelancaran

teknis penelitian.

10. Rekan-rekan sebimbingan "(~e~inisari Puspitoningrum, Rina Apriana dan Ivan

Selairy) atas segala kebaikannya.

1 1. Rekan-rekan Agritwelve atas kebersamaa~niya.

Tiudu guditig yutig tuk retuk, sehingga hasil penelitian ini kemungkinan besar

masih jauh dari kesempurnaan. Dengan dernikian kritik dan saran ke arah perbaikan

sangat penulis harapkan.

Penulis berharap, semoga liasil penelitian ini bermanfaat bagi para pembaca dan

pihak-piliak yang memerlukan.

Bogor, Desember 1995

Penulis