BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS)

Tandan kosong kelapa sawit merupakan limbah utama berligniselulosa yang belum

termanfaatkan secara optimal dari industri pengolahan kelapa sawit. Basis satu ton tandan buah

segar akan dihasilkan minyak sawit kasar sebanyak 0,21 ton (21%) , minyak inti sawit sebanyak

0,05 ton (0,5%) dan sisanya merupakan limbah dalam bentuk tandan kosong, serat dan cangkang

biji yang masing – masing sebanyak 0,23 ton (23%), 0,135 ton (13,5%) dan 0,055 ton (5,5%)

(Darnoko, 1992).

Padahal tandan kosong kelapa sawit berpotensi untuk dikembangkan menjadi barang

yang lebih berguna, salah satunya menjadi bahan baku bioetanol. Hal ini karena tandan kosong

kelapa sawit banyak mengandung selulosa yang dapat dihirolisis menjadi glukosa kemudian

difermentasi menjadi bioetanol. Kandungan selulosa yang cukup tinggi yaitu sebesar 45%

menjadikan kelapa sawit sebagai prioritas untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan

bioetanol (Aryafatta, 2008).

Selama ini pengolahan/pemanfaatan TKS oleh PKS masih sangat terbatas yaitu dibakar

dalam incinerator, ditimbun (open dumping), dijadikan mulsa di perkebunan kelapa sawit, atau

diolah menjadi kompos. Namun karena adanya beberapa kendala seperti waktu pengomposan

yang cukup lama sampai 6 – 12 bulan, fasilitas yang harus disediakan, dan biaya pengolahan

TKS tersebut. Maka cara – cara tersebut kurang diminati oleh PKS. Selain jumlah yang

melimpah juga karena kandungan selulosa tandan kelapa sawit yang cukup tinggi yaitu sebesar

45 % (Aryafatta, 2008). TKS cocok dikembangkan sebagai bahan baku pembuatan bioetanol.

Sehingga ketika diolah menjadi bioetanol dapat menghasilkan rendemen yang cukup besar

sehingga harga jual bioetanol yang dihasilkan dapat lebih murah.Adapun komposisi TKS adalah

sebagai berikut :

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.1. Komposisi Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS)

Komposisi TKS Dasar Kering (%)

Selulose 45,95

Hemiselulase 22,84

Lignin 16,49

Abu 1,23

N 0,53

Minyak 2,41

2.2 Selulosa

Selulosa adalah polimer tak bercabang dari glukosa yang dihubungkan melalui ikatan beta 1,4

atau 1,4 beta glukosidase. Molekul lurus dengan unit glukosa rata- rata sebanyak 5000 ini

beragregasi membentuk fibril yang terikat melalui ikatan hidrogen di antara gugus hidroksil pada

rantai di sebelahnya. Serat selulosa yang mempunyai kekuatan fisik yang tinggi terbentuk dari

fibril-fibril ini, tergulung seperti spiral dengan arah-arah yang berlawan menurut satu sumbu.

Selulosa merupakan jenis polisakarida yang paling melimpah pada hampir setiap struktur

tanaman. Kandungan selulosa kayu berkisar 48 – 50%, pada bagas berkisar antara 50 – 55% dan

pada tandan kosong kelapa sawit sekitar 45%. Selulosa dapat dihidrolisis dengan asam kuat

maupun dengan enzim selulase. Selain itu juga bisa dihidrolisis oleh mikroba seprti bakteri dan

kapang. Hidrolisis sempurna akan menghasilkan glukosa dan hidrolisis tidak sempurna

menghasilkan disakarida berupa selobiosa (Winarno, 1980). Hasil hidrolisis ini dapat dikonversi

menghasilkan etanol dan asam asetat.Selulosa adalah salah satu komponen utama dari

ligniselulosa yang terdiri dari unit monomer D-glukosa yang terikat pada ikatan 1,4-glikosidik.

Selulosa cenderung membentuk mikrofibril melalui ikatan inter dan intra molekuler sehingga

memberikan struktur yang larut. Mikrofibril selulosa terdiri dari 2 tipe, yaitu kristalin dan amorf.

(Trisanti Anindyawati,2009).

Universitas Sumatera Utara

Adapun struktur selulosa dapat dilihat dibawah ini :

Gambar 2.1 Struktur dari Selulosa

2.3 Glukosa

Glukosa adalah suatu aldoheksosa dan sering disebut dekstrosa karena mempunyai sifat dapat

memutar cahaya terpolarisasi kearah kanan. Dalam alam glukosa dihasilkan dari reaksi antara

karbon dioksida dan air dengan bantuan sinar matahari dan klorofil dalam daun. Proses ini

disebut fotosintesis dan glukosa yang terbentuk terus digunakan untuk pembentukan amilum atau

selulosa. (Anna Poedjiadi, 1994)

Sebagian besar monosakarida dikenal sebagai heksosa, karena terdiri atas 6-rantai atau

cincin karbon. Atom-atom hidrogen dan oksigen terikat pada rantai atau cincin ini secara terpisah

atau sebagai gugus hidroksil (OH). Ada tiga jenis heksosa yang penting dalam ilmu gizi, yaitu

glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Ketiga macam monosakarida ini mengandung jenis dan jumlah

atom yang sama, yaitu 6 atom karbon, 12 atom hidrogen, dan 6 atom oksigen. Perbedaannya

hanya terletak pada cara penyusunan atom-atom hidrogen dan oksigen di sekitar atom-atom

karbon. Perbedaan dalam susunan atom inilah yang menyebabkan perbedaan dalam tingkat

kemanisan, daya larut, dan sifat lain ketiga monosakarida tersebut.

Universitas Sumatera Utara

CHO CH2OH CH2OH

H-C-OH H H H H H OH

HO-C-H HO OH H OH HO OH H H

H-C-OH

H-C-OH H OH H OH

CH2OH

D-glukosa α-D-glukosa β-D-glukosa

Gambar 2.2 : Struktur dari Glukosa

2.4 Hidrolisis Asam

Hidrolisis merupakan proses pemecahan polisakarida di dalam biomasa ligniselulosa,yaitu

selulosa dan hemiselulosa menjadi monomer gula yang dapat dilakukan secara kimia ataupun

enzimatis. Dibandingkan proses secara kimia, hidrolisis secara enzimatis lebih menguntungkan

karena ramah lingkungan. (Trisanti Anindyawati, 2009).

Didalam metode hidrolisis asam, biomasa ligniselulosa dipaparkan dengan asam pada

suhu dan tekanan tertentu selama waktu tertentu, dan menghasilkan monomer gula dari polimer

selulosa dan hemiselulosa. Beberapa asam yang umum digunakan untuk hidrolisis asam anntara

lain asam sulfat (H2SO4), asam perklorat, dan HCl. Asam sulfat merupakan asam yang paling

bannyak diteliti dan dimanfaatkan untuk hidrolisis asam. Hidrolisis asam dapat dikelompokkan

menjadi : hidrolisis asam pekat dan hidrolisis asam encer.

Pati merupakan senyawa polisakarida yang terdiri dari monosakarida yang berikatan

melalui ikatan oksigen. Monomer dari pati yaitu glukosa yang berikatan dengan ikatan yaitu

α(1,4)-glikosidik, yaitu ikatan kimia yang menggabungkan 2 molekul monosakarida yang

berikatan kovalen terhadap sesamanya. Pati merupakan zat tepung dari karbohidrat dengan suatu

polimer senyawa glukosa yang terdiri dari dua komponen utama, yaitu amilosa dan amilopektin.

Polimer linier dari D-glukosa membentuk amilosa dengan α(1,4)-glukosa. Sedangkan polimer

Universitas Sumatera Utara

amilopektin adalah terbentuk ikatan α-(1,4)-glukosida dan membentuk cabang pada ikatan α

(1,6)-glukosida. http://eckonopianto.blogspot.com/2009/04/pati.html

Gambar 2.3

Struktur dari Pati

Hidrolisis pati dapat dilakukan oleh asam atau enzim. Jika pati dipanaskan dengan asam

akan terurai menjadi molekul-molekul yang lebih kecil secara berurutan, dan hasil akhirnya

adalah glukosa.

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

Pati air glukosa

Ada beberapa tingkatan dalam reaksi diatas. Molekul-molekul pati mula-mula pecah

menjadi unit-unit rantaian glukosa yang lebih pendek yang disebut dextrin. Dextrin ini dipecah

lebih jauh menjadi maltose (dua unit glukosa) dan akhirnya maltose pecah menjadi glukosa.

pati dextrin maltose glukosa

(Murdijati Gardjito, 1992).

2.5 Khamir

Khamir (yeast) merupakan jasad renik (mikroorganisme) yang pertama yang digunakan manusia

dalam industri pangan. Orang-orang Mesir zaman dahulu telah menggunakan yeast dan proses

fermentasi dalam memproduksi minuman beralkohol dan membuat roti lebih dari 5000 tahun

yang lalu.

Universitas Sumatera Utara

Khamir ini nerupakan mikroorganisme uniseluler yang masuk dalam Kingdom

Fungi.Anggota kingdom tersebut lainnya yang membentuk jaringan hifa (miselium) disebut

Kapang (mould).Istilah khamir umumnya digunakan untuk bentuk-bentuk menyerupai jamur.

Khamir yang sering digunakan pada fermentasi etanol adalah Saccharomyces cereviseae, S.

uvarium, Schizosaccharomyces sp., Kluyveromyces sp. (Lackhe, 2002). Khamir yang sangat

potensial untuk fermentasi etanol adalah Saccharomyces cereviseae karena memiliki daya

konversi menjadi etanol sangat tinggi, metabolismenya sudah diketahui, metabolit utama berupa

etanol, CO2, dan air dan sedikit menghasilkan metabolit lainnya. Fermentasi ini membutuhkan

kondisi yang sedikit aerob, pH 4,0 - 4,5, suhu 300C dan kadar gula 10 – 18% (Frazier dan

Westhoff, 1978).

Saccharomyces cerevisiae, merupakan Khamir yang paling popular dalam pengolahan

makanan. Khamir ini telah lama digunakan dalam industry wine dan bir. Dlam bidang pangan,

khamir digunakan dalam pengembangan adonan roti dan dikenal sebagai ragi roti.(Nur Hidayat,

2006).

2.5.1 Saccharomyces cerevisiae

Ragi (Saccharomyces cerevisiae) adalah mikroorganisme penghasil etanol yang paling dikenal

saat ini. Efesiensi fermentasi dapat ditingkatkan dengan cara mengabolisasi sel mikroorganisme

yang digunakan. Amobilisasi sel bertujuan untuk membuat sel menjadi tidak bergerak atau

berkurang ruang geraknya sehingga sel menjadi terhambat pertumbuhannya dan subtract yang

diberikan hanya digunakan untuk menghasilkan produk.(Putra A.E & Surya, R.P, 2006).

Saccharomyces merupakan genus khamir /ragi/yeast memiliki kemampuan mengubah

glukosa menjadi alkohol dan CO2.

2.5.1.1 Ciri-ciri spesies Saccharomyces cerevisiae

1. Mikroorganisme bersel Satu

2. Tidak berklorofil

3. Tumbuh baik pada suhu 30oC dan pH 4,8.

Universitas Sumatera Utara

4. Mempunyai sifat stabil dan cepat mengadakan adaptasi

(http://id.wikipedia.org/wiki/saccharomyces

2.5.1.2 Klasifikasi Saccharomyces cerevisiae

1. Kerajaan : Fungi

2. Filum : Ascomycotina

3. Kelas : Saccharomycetes

4. Ordo : Saccharomycetales

5. Famili : Saccharomycetaceae

6. Genus : Saccharomyces (http://id.wikipedia.org/wiki/saccharomyces)

2.5.2 Faktor-faktor Yang Mempengaruhi Kehidupan Ragi

Ada berbagai factor yang mempengaruhi kehidupan ragi, yaitu sebagai berikut :

1. Nutrisi (Zat Gizi)

Dalam kegiatannya khamir memerlukan penambahan nutrisi untuk pertumbuhan dan

perkembangbiakan, yaitu :

a. Unsur C, ada factor karbohidrat

b. Unsur N, dengan penambahan pupuk yang mengandung nitrogen,misal ZA, urea,

ammonia, dan sebagainya.

c. Unsur P, dengan penambahan pupuk fosfat, misal NPK, TSP, DSP, dan sebagainya.

d. Mineral-mineral

e. Vitamin-vitamin

2. Keasaman (pH)

Untuk fermentasi alkohol, khamir memrlukan media denan suasana asam, yaitu anatara

pH 4,8 – 5,0. Pengaturan pH dapat dilakukan dengan penambahan asam sulfat jika

subtratnya alkalis atau dengan natrium bikarbonat jika subtratnya asam.

3. Suhu

Suhu optimum untuk pertumbuhan dan perkembangbiakan adalah 28o - 30oC. Pada

waktu fermentasi terjadi kenaikan panas, karena reaksinya eksoterm. Untuk mencegah

agar suhu fermentasi tidak naik, perlu pendingin agar dipertahankan tetap 26o – 30oC.

Universitas Sumatera Utara

4. Udara

Fermentasi alkohol berlangsung secara anaerobic (tanpa udara). Namun demikian udara

diperlukan pada proses pembibitan sebelum fementasi untuk perkembangbiakan khamir

tersebut.(Nur Hidayat, 2006).

2.5.3 Grafik Pertumbuhan Mikroba

Pada fase pertama , yaitu 1 sampai 2 jam setelah pemindahan , bakteri belum

mengadakan pembiakan , fase ini disebut fase adaptasi . Kemudian fase kedua dimana jumlah

bakteri mulai bertambah sedikit demi sedikit . Selanjutnya fase pembiakan cepat (fase logaritma)

, di mana pembiakan bakteripaling cepat . Jika ingin mengadakan piaraan yang cepat tumbuh ,

maka bakteri didalam fase ini baik sekali untuk dijadikan inokulum . Kemudian fase pembiakan

diperlambat , ini disebabkan oleh keadaan medium memburuk , perubahan pH , bertimbun –

timbunnya zat kotoran , kecepatan berbiak menjadi berkurang sekali . Kemudian fase dimana

jumlah bakteri yang berbiak sama dengan jumlah bakteri yang mati , sehingga kurva

penunjukkan garis yang hampir horizontal , disebut fase konstan . Fase terakhir yaitu fase

dimana jumlah bakteri yang makin banyak , dan makin melebihi jumlah bakteri yang membelah

diri , grafiknya mulai menurun , fase ini disebut fase kematian . Keadaan ini dapat berlangsung

beberapa minggu , hal ini bergantung pada spesies dan keadaan medium ( Dwidjoseputro, 1987)

.

Gambar 2.4 grafik yang menunjukkan fase-fase pembiakan bakteri

Universitas Sumatera Utara

1.fase adaptasi 2. Fase permulaan pembiakan 3. Fase pembiakan cepat 4. Fase pembiakan

diperlambat 5. Fase konstan 6. Fase kematian 7. Fase kematian dipercepat ( Dwidjoseputro,

1987) .

2.6. Fermentasi

Fermentasi merupakan kegiatan mikroba pada bahan pangan sehingga dihasilkan produk yang

dikehendaki. Mikroba yang umumnya telibat dalam fermentasi adalah bakteri, khamir dan

kapang.. Contoh bakteri yang digunakan dalam fermentasi adalah Acetobacter xylimnum pada

pembuatan nata de coco, Acetobacter aceti pada pembuatan asam asetat. Contoh khamir dalam

fermentasi adalah Saccharomyces cereviseae dalam pembuatan alkohol.

(http://ptp2007.wordpress.com/2008/06/19/fermentasi-dan-mikroorganisme-yang terlibat/).

Prinsip dasar fermentasi adalah mengaktifkan kegiatan mikroba tertentu untuk tujuan

mengubah sifat bahan, agar dapat dihasilkan sesuatu yang bermanfaat. Misalnya asam dan

alkohol yang dapat mencegah pertumbuhan mikroba yang beracun.(Widayati E, 1996).

Awalnya, fermentasi adalah pemecahan gula menjadi alkhol dan karbondioksida. Tetapi

banyak proses yang dikatakan fermentasi tidak selalu menggunakan substrat gula dan

menghasilkan alkohol serta karbondioksida, contohnya perubahan laktosa menjadi asam laktat

oleh bakteri Streptococcus lactis pada kondisi anaerobic. Hasil-hasil fermentasi terutama

tergantung pada jenis substrat, macam mikroba dan kondisi di sekelilingnya yang mempengaruhi

pertumbuhan dan metabolisme mikroba tersebut. (Winarno F.G,1980).

Menurut Judoamidjojo dkk. (1992), menyatakan bahwa beberapa langkah utama yang

diperlukan dalam melakukan suatu proses fermentasi diantaranya adalah :

a. Seleksi mikroba atau enzim yang sesuai dengan tujuan.

b. Seleksi media sesuai dengan tujuan.

c. Sterilisasi semua bagian penting untuk mencegah kontaminasi oleh mikroba yang tidak

dikehendaki.

Universitas Sumatera Utara

2.7 Bioetanol

Bioetanol merupakan salah satu biofuel yang hadir sebagai bahan bakar alternative yang lebih

ramah lingkungan dan sifatnya yang terbarukan. Pada umumnya pembuatan bioetanol

menggunakan jagung dan tebu sebagai bahan baku. Penggunaan kedua bahan baku tersebut

bepotensi menimbulkan kontradiksi terhadap kebutuhan bahan pangan bila diterapkan di Negara

berkembang seperti Indonesia. Oleh sebab itu, selulosa berpotensi menjadi salah satu bahan baku

alternatifnya dan Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKS) memiliki potensi yang besar menjadi

sumber biomassa selulosa ddengan kelimpahan cukup tinggi dan sifatnya terbarukan. (Dea,I.A,

2009).

Bahan baku untuk proses produksi bioetanol diklasifikasikan menjadi tiga kelompok,

yaitu gula, pati, dan selulosa. Sumber gula yang berasal dari gula tebu, gula bit, molase dan

buah-buahan, dapat langsung dikonversi menjadi etanol. Sumber dari bahan berpati seperti

jagung, singkong, kentang dan akar tanaman harus dihidrolisis terlebih dahulu menjadi gula.

Sumber selulosa yang berasal dari kayu, limbah pabrik pulp dan kertas, semuanya harus

dikonversi menjadi gula dengan bantuan asam mineral. Biokonversi glukosa menjadi bioetanol,

memerlukan perantara mikroba lain yang umumnya menggunakan Saccharomyces cereviceae

dan zymonas mobilis.Beberapa hal penting yang perlu diketahui pada proses produksi bioetanol

antara lain, komponen ligniselulosa dan enzim pendegradasinya.(Trisanti Anindyawati, 2009).

Bioetanol secara umum dapat digunakan sebagai bahan baku industri turunan alkohol,

campuran bahan bakar untuk kendaraan. Grade bioetanol harus berbeda sesuai dengan

pengunaanya. Bioetanol yang mempunyai grade 90% - 96,5% volume digunakan pada industri,

grade 96% - 99,5% digunakan dalam campuran untuk miras dan bahan dasar industri farmasi.

Besarnya grade bioetanol yang dimanfaatkan sebagai campuran bahan bakar untuk kendaraan

harus betul – betul kering dan anhydrous supaya tidak menyebabkan korosi, sehingga bioetanol

harus mempunyai grade sebesar 99,5% - 100% (Khairani, 2007).

Bioetanol yang digunakan sebagai bahan bakar mempunyai beberapa kelebihan,

diantaranya lebih ramah lingkungan, karena bahan bakar tersebut memiliki nilai oktan 92 lebih

Universitas Sumatera Utara

tinggi dari premium nilai oktan 88, dan pertamax nilai oktan 94. Hal ini menyebabkan bioetanol

dapat menggantikan fungsi zat aditif yang sering ditambahkan untuk memperbesar nilai oktan.

Zat aditif yang banyak digunakan seperti metal tersier butil eter dan Pb, namun zat aditif tersebut

sangat tidak ramah lingkungan dan bisa bersifat toksik. Bioetanol juga merupakan bahan bakar

yang tidak mengakumulasi gas karbon dioksida (CO2) dan relatif kompetibel dengan mesin

mobil berbahan bakar bensin. Kelebihan lain dari bioetanol ialah cara pembuatannya yang

sederhana yaitu fermentasi menggunakan mikroorganisme tertentu (Mursyidin, 2007).

2.8. Alkohol

Alkohol adalah istilah yang dipakai dalam perdagangan atau pengertian umum. Istilah kimia dari

alkohol adalah etil alkohol (etanol) dengan rumus C2H5OH. Alkohol murni adalah alkohol yang

hanya mengandung etil alkohol dan sedikit air serta bebas dari bahan-bahan lain yang berbahaya

bagi manusia. Alkohol ini biasa digunakan untuk pembuatan minuman keras, pelarut minyak,

pelarut obat-obatan serta untuk keperluan industry lainnya. Alkohol teknis adalah alkohol yang

selain mengandung etil alkohol dan juga masih mengandung bahan ikutan lain yang

membahayakan manusia antara lain metal alkohol, aldehid, ester dan lain-lain. (Day, R.A, 1980).

Didalam cairan teblain meskipun tebu (Nira) hanya glukosa jenis sakarosa yang bisa

dikristalkan menjadi gula pasir. Sedangkan glukosa lain meskipun manis rasanya tetapi tidak

bisa dikristalkan disebut gula reduksi/gula pecah, glukosa jenis inilah yang dimanfaatkan oleh

pabrik gula untuk difermentasi jadi alkohol. Mikroba Saccharomyces cereviseae yang sering

digunakan untuk fermentasi ini, dimana mikroba ini menghasilkan 7 macam enzim sebagai

katalisator reaksi.

C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + Energi

Glukosa Etanol

Alkohol yang dihasilkan dari proses fermentasi hasilnya masih rendah kadarnya (dibawah 12%)

sehingga diproses “destilasi” secara bertahap supaya menghasilkan kadar alkohol 96%.

(http://id.answers.yahoo.com/question/index?qid=20080301190828AAX0bh5).

Universitas Sumatera Utara

2.8.1. Analisa Kuantitatif Alkohol

• Penentuan Secara Berat Jenis

Alkohol hasil fermentasi dipisahkan degan destilasi uap, dan kemudian destilat hasil

sulingan ini ditentukan beratmya pada temperature kamar dan dibandingkan dengan berat

aquades yang ditentukan dengan menggunakan piknometer.

Dari hasil perbandingan berat destilat dengan berat aquades akan diperoleh berat jenis

destilat. Dengan melihat daftar bobot jenis dan kadar alkohol maka dapat diketahui kadar

alkohol sebenarnya. (Rahman A, 1992).

• Penentuan Secara Volumetrik

Sampel dalam bentuk cair dijenuhkan ke dalam kalium dikromat yang volume dan

konsentrasinya telah diketahui. Alkohol akan teroksidasi denngan sempurna menjadi

asam asetat setelah pemanasan. Dikromat yang tidak bereaksi ditentukan dengan

menitrasinya menggunakan ferroamonium sulfat. Ortho Phenantrolin digunakan sebagai

indikator. Setelah tercapai titik akhir titrasi akan terjadi perubahan warna dari hijau

menjadi coklat. Dari volume titrasi dapat ditentukan berapa kadar alkohol yang telah

diubah menjadi asam asetat.

Alkohol mula-mula dioksidasi menjadi aldehida. Aldehida akan teroksidasi sehingga

terbentuk asam karboksilat. Reaksi keseluruhan oksidasi alkohol oleh K2Cr2O7 dalam

suasana asam dapat dituliskan sebagai berikut :

3CH2-CH2-OH + Cr2O72- + 8H+ 3CH3-C=O + 2Cr3+ + 7H2O

H

Aldehida

3CH3-C=O + Cr2O72- + 8H+ 3CH3-C=O + 2Cr3+ + 7H2O

H OH

Asam asetat

Agar semua alkohol teroksidasi, maka oksidator harus ditambahkan berlebih sehingga

kelebihan oksidator dapat ditentukan dengan titrasi oleh ferroamonium sulfat. Reaksinya

adalah sebagai berikut.

6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ + 2Cr3+ + 7H2O

Hijau kebiruan coklat kemerahan

Universitas Sumatera Utara

Indikator Ferroin (1,10-phenantrolin) digunakan sebagai indikator untuk menunjukkan

titik akhir titrasi yaitu pada saat larutan berubah warna dari hijau kebiruan menjadi coklat

kemerhan (Fardiaz S, 1998).

Oksidasi alkohol denngan menggunakan kalium dikromat terjadi dalam suasana asam.

Kalium Dikromat dalam suasana mengalami reduksi menjadi Cr3+.

Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O

Cr2O72-

merupakan oksidator yang cukup kuat, potensial standar dari reaksi adalah +1,33

V (Harjadi, 1993). Keuntungannya mudah diperoleh dan murah, larutannya stabil dan

dapat diperoleh dalam bentuk yang cukup murni, untuk pembuatan larutan standar

dilakukan dengan menimbang langsung (standar primer).(Day R.A & Underwood, 1999).

2.9. Etanol

Etanol merupakan senyawa yang memiliki gugus fungsi alkohol (-OH) dengan dua rantai karbon

(C-C). Bahan kimia organik ini adalah salah satu senyawa kimia tertua yang telah dikenal umat

manusia. Etanol adalah senyawa organik golongan alkohol primer. Sifat fisik dan kimia etanol

bergantung pada gugus hidroksil. Reaksi yang dapat terjadi pada etanol antara lain dehidrasi,

dehidrogenasi, oksidasi, dan esterifikasi (Rizani.,2000). Sifat fisik etanol dapat dilihat pada tabel

2.2 berikut :

Universitas Sumatera Utara

Tabel 2.2 : Sifat Fisik Etanol

Parameter Nilai dan Satuan

Massa molekul relative 46,07 g/mol

Titik beku -114,1oC

Titik didih normal 78,32oC

Densitas pada 20oC 0,7893 g/ml

Kelarutan dalam air 20oC Sangat larut

Viskositas pada 20oC 1,17 cP

Kalor spesifik, 20oC 0,579 kal/goC

Kalor pembakaran, 25oC 7092,1 kal/g

Kalor penguapan 78,32oC 200,6 kal/g

Sumber : Rizani, 2000

Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal, dengan rumus kimia C2H5OH dan

rumus empiris C2H6O. Ia merupakan isomer konstitusional dari dimetil eter. Etanol sering

disingkat menjadi EtOH, dengan "Et" merupakan singkatan dari gugus etil (C2H5).

Etanol untuk kegunaan konsumsi manusia (seperti minuman beralkohol) dan kegunaan

bahan bakar diproduksi dengan cara fermentasi. Spesiesragi tertentu (misalnya Saccharomyces

cerevisiae) mencerna gula dan menghasilkan etanol dan karbon dioksida:

C6H12O6 → 2 CH3CH2OH + 2 CO2.

Pada jenis ragi yang paling toleran terhadap etanol, ragi tersebut hanya dapat bertahan

pada lingkungan 15% etanol berdasarkan volume. Untuk etanol bahan bakar, hidrolisis pati

menjadi glukosa dapat dilakukan dengan lebih cepat menggunakan asam sulfat encer,

menambahkan fungi penghasil amilase, atapun kombinasi dua cara tersebut. Etanol pada proses

fermentasi alkoholik terbentuk melalui beberapa jalur metabolisme bergantung jenis

mikroorganisme yang terlibat. Untuk Saccharomyces cereviseae serta sejumlah khamir lainnya,

etanol terbentuk melalui jalur Embden Meyerhof Pathyway (EMP), reaksinya sebagai berikut.

Universitas Sumatera Utara

1. Glukosa difosforilisasi oleh ATP mula-mula menjadi D-glukosa-6 fosfat, dikatalisis oleh

enzim heksokinase

2. Kemudian mengalami isomerisasi berubah menjadi D-fruktosa-6 fosfat yang dikatalisis

oleh enzim fosfoheksoisomerase.

3. Disfosforilisasi lagi oleh ATP yang dikatalisis oleh enzim fosfoheksokinase menjadi D-

fruktosa-1, 6 difosfat.

4. D-fruktosa-1,6 difosfat dipecah menjadi satu molekul D-gliseraldehid-3 fosfat dan satu

molekul aseton fosfat. Reaksi ini dikatalisis oleh aldolase.

5. Selanjutnya tejadi reaksi isomerisasi antara kedua senyawa beratom 3 yang dikatalisis

oleh enzim triosa fosfat isomerase.

6. Dihidroksi aseton fosfat disederhanakan menjadi L-gliserol-3 fosfat oleh NADH2.

7. ATP melepaskan satu molekul fosfat yang diterima oleh gliseraldehid-3 fosfat yang

kemudian menjadi D-1,3 difosfogliserat dan ADP. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim

trioasa fosfat dehidrogenase.

8. D-1,3 difosfogliserat melepaskan energy fosfat yang tinggi ke ADP yang dikatalisis oleh

enzim fosfogliserat kinase untuk membentuk D-3 fosfogliserat dan ATP.

9. D-3 fosfogliserat berada dalam keseimbangan dengan D-2 fosfogliserat. Reaksi

isomerisasi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseromutase.

10. D-2 fosfogliserat membebaskan air dan dikatalisis enzim enolase untuk menghasilkan

fosfoenol piruvat.

11. ATP menggeser rantai fosfat yang kaya energy dari fosfoenolpiruvat untuk menghasilkan

piruvat dan ATP.

12. Piruvat didekarboksilasi menghasilkan asetaldehid dan CO2.

13. Akhirnya asetaldehid menerima hydrogen dari NADH2 menghasilkan etanol.

Universitas Sumatera Utara

ATP ADP

Glukosa Glukosa-6-P Fruktosa-6-P Fruktosa 1-6-P

Heksokinase Isomerase Fosfofruktokinase

Aldolase

Gliseraldehid-3-P

Gliseraldehid-3-P-Dehidrogenase Pi

DNA+ Elektron

NADH 1,3-DiFosfogliserat

ADP

Fosfogliserokinase

ATP

3-Fosfogliserat

2-Fosfogliserat

Enolase

Fosfoenol piruvat

ADP

Piruvat kinase ATP

Piruvat

Piruvat dekarboksilase

CO2 Asetaldehid

Laktat dehidrogease NADH

Laktat NADH NAD+ NAD+

Etanol

N Gambar 2.5: Tahapan reaksi glikolisis (Embden-Meyer Hoff-Pathyway) (Madigan. Michael T. 2003)

Universitas Sumatera Utara

2.10 Kromatografi Gas

Kromatografi adalah cara pemisahan campuran yang didasarkan atas perbedaan distribusi dari

komponen campuran tersebut diantara dua fase, yaitu fase diam (stationary) dan fase bergerak

(Yazid, 2005). Dalam kromatografi gas, fase bergeraknya adalah gas dan zat terlarut terpisah

sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan fase diam

berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat

penunjangnya (Khopkar, 2003)

Sekarang ini system GC-MS sebagian digunakan sebagai peran utama untuk analisa

makanan dan aroma, petroleum, petrokimia dan zat-zat kimia laboratorium.Kromatografi gas

merupakan kunci dari suatu tekhnik analitik dalam pemisahan komponen mudah menguap, yaitu

dengan mengkombinasikan secara cepat analisa sehingga pemecahan yang tinggi mengurangi

pengoperasian.Keuntungan dari kromatografi gas adalah hasil kuantitatif yang bagus dan

harganya lebih murah.Sedangkan kergiannya tidak dapat memberikan identitas atau struktur

untuk setiap puncak yang dihasilkan dan pada saat proses karakteristik yang didefinisikan system

tidak bagus. (Mcnair, 2009).

2.11 Spektometri Massa

Pemboman molekul oleh sebuah arus electron pada energy mendekati 70 elektron volt dapat

menghasilkan banyak perubahan pada struktur molekul. Salah satu proses yang terjadi yang

disebabkan oleh pemboman dengan electron adalah keluarnya sebuah electron dari molekul

sehingga terbentuklah kation molekul [M]+.Ion berenergi tinggi ini serta hasil fragmentasinya

merupakan dasar bagi cara analisis spektrometri massa (Pine, 1998)

Pada system GC-MS ini, yang berfungsi sebagai detector adalah spectrometer massa itu

sendiri yang terdiri dari system analisis dan system ionisasi, dimana Electron Impact Ionization

(EI) adalah metode ionisasi yang umum digunakan.

Universitas Sumatera Utara

Spektrometer massa pada umumnya digunakan untuk :

1. Menentukan massa suatu molekul

2. Menentukan rumus molekul dengan menggunakan Spektrum Massa Beresolusi Tinggi

(High Resolution Mass Spectra)

3. Mengetahui informasi dari struktur dengan melihat pola fragmentasinya.

Ketika uap suatu senyawa dilewatkan dalam ruang ionisasi spectrometer massa, maka zat ini

dibombardir atau ditembak dengan electron. Electron ini mempunyai energy yang cukup untuk

melemparkan electron dalam senyawa sehingga akan memberikan ion positif, ion ini disebut

dengan ion molekul [M]+. Ion molekul cendrung tidak stabil dan terpecah menjadi fargmen-

fragmen ini yang akan menghasilkan diagram batang (Dachriyanus, 2004).

Peningkatan penggunaan GC-MS banyak digunakan yang dihubungkan dengan computer

dimana dapat merekam dan menyimpan data dari sebuah analisis akan berkembang pada

pemisah yang lebih efesien . Karena computer dapat deprogram untuk mencari spectra library

yang langka, membuat identifikasi dan menunjukkan analisis dari campuran gas tersebut.

Universitas Sumatera Utara