PRESENTASI TUGAS AKHIR
PRODUK BIOETANOL DARI LIMBAH BATANG JAGUNG
DENGAN MENGGUNAKAN PROSES HIDROLISA ENZIM
DAN FERMENTASI
Oleh :
Lailatul Muniroh (2308 030 052)
Fatih Khiqmiawati Lutfi (2308 030 060)
Dosen Pembimbing :
Prof. Dr. Ir. Soeprijanto, MSc
NIP. 19580708 198701 1 001
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
• Perumusan Masalah
Permasalahan yang akan
dibahas dalam penelitian ini
adalah mengetahui cara
pembuatan bioetanol dari
batang jagung dengan
menggunakan proses hidrolisa
enzim dan dilanjutkan dengan
proses fermentasi
• Batasan Masalah
Dalam percobaan ini, batasan
masalah yang akan digunakan
adalah mendapatkan bioetanol
dari batang jagung dengan cara
hidrolisa enzim dan dilanjutkan
fermentasi
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
• Tujuan Inovasi Produk
Penelitian ini bertujuan untuk
mengkonversikan batang jagung
menjadi bioetanol malalui
proses hidrolisa enzimatis
dengan menggunakan enzim
selulosa dan selubiase dan
dilanjutkan dengan fermentasi
Saccharomyces cerevisiae;
pengaruh perlakuan waktu
reffluks pada proses
pretreatment.
• Manfaat Inovasi Produk
Manfaat dari penelitian ini
adalah diperolehnya informasi
tentang pembuatan bioetanol
dari batang jagung dengan
hidrolisa enzim dengan
menggunakan enzim -selulosa
dan -cellubiase kemudian
dilanjutkan fermentasi;
meningkatkan nilai tambah dari
batang jagung menjadi bioetanol
agar nantinya dapat
dimanfaatkan sebagai salah
satu bahan bakar alternatif
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Dasar Teori • Batang Jagung
Biomassa batang jagung merupakan sampah yang sejauh ini masih
belum banyak dimanfaatkan menjadi produk yang memiliki nilai tambah
(added value). Batang jagung yang termasuk biomassa mengandung
lignoselulosa sangat dimungkinkan untuk dimanfaatkan menjadi
bioetanol karena memiliki kandungan selulosa yang cukup banyak.
Sifat kimia
batang jagung
Komponen Jumlah (%)
Selulosa 30 – 50 %
Hemiselulosa 15 – 35 %
Lignin 13 – 30 %
Abu 6%
Kadar air 9 – 11 %
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Enzim adalah golongan protein yang paling banyak terdapat dalam sel
hidup
Enzim selulase merupakan sistem enzim yang terdiri atas endo-1,4-
-glukanase, ekso-1,4--glukanase, dan -D-glukanase memotong
ikatan rantai dalam selulosa menghasilkan molekul selulosa yang
lebih pendek, ekso-1,4--glukanase memotong ujung rantai selulosa
menghasilkan molekul selobiosa, sedangkan -D-glukanase
memotong molekul selobiosa menjadi dua molekul glukosa
Enzim
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Hidrolisa adalah proses peruraian suatu senyawa oleh air.
Proses tersebut dapat terjadi dalam suasana asam, basa, atau
netral tergantung pada senyawa yang bereaksi serta enzim yang
digunakan.
Hidrolisa selulosa merupakan suatu proses yang dilakukan
untuk menghasilkan glukosa.
Hidrolisa
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Fermentasi adalah salah satu proses kimia tertua yang dikenal
manusia. Fermentasi ini digunakan untuk membuat produk makanan,
minuman, obat-obatan, dan kimia. Fermentasi melibatkan reaksi kimia
berurutan oleh yeast atau bakteri yang dalam paercobaan ini digunakan
bakteri saccharomiccess cerevisiae. Secara teori gula akan dirubah
menjadi 51,1% alkohol dan 48,9% karbon dioksida, tetapi karena
proses perubahan ini merupakan fermentasi, banyak sekali faktor yang
berpengaruh, yaitu:
• Jumlah hasil samping (by-product)
• Jumlah gula yang digunakan untuk mikroorganisme lain
• Jumlah gula yang digunakan untuk pertumbuhan ragi
• Adanya ethanol yang menguap
• Pengadukan
Fermentasi
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Bioetanol
Adalah senyawa hidrokarbon berupa gugus hidroxyl (-OH) dengan
2 atom karbon (C)
Bioetanol dapat dibuat dari tiga jenis bahan baku yaitu :
1. Sakarin (Saccharine)
2. Saripati (Starch)
3. Selulosa (Celulose)
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Variabel Percobaan
* Waktu pre-treatment 45 menit, 60 menit dan 120 menit
Analisa yang dilakukan
* Analisa kadar air
* Analisa lignin, selulosa, hemiselulosa
* Analisa kadar abu
* Analisa kadar gula tereduksi
* Analisa kadar etanol
Metodologi Percobaan
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Tahap Grinding
Tahap Pre-Treatment
Tahap Hidrolisa Enzim
Tahap Fermentasi
Tahap Distilasi
Uraian Proses Pembuatan Bioetanol
Metodologi Pembuatan Produk
Batang Jagung
Grinding
Pretreatment
T = 100 0C
t = 45, 60, 120 menit
Hidrolisa Enzim
T = 50 0C
t = 72 jam
Fermentasi
Distilasi
Pengovenan
T = 100 0C
T = 24 jam
Bioetanol
Analisa Kadar Air;
Analisa Kadar Abu;
Analisa Selulosa;
Analisa Hemiselulosa;
Analisa Lignin
Analisa Gula Tereduksi
Analisa Gula Tereduksi;
Analisa Kadar Alkohol
Analisa Gula Tereduksi
Analisa Kadar Alkohol
H2SO4 2%
Natrium Citrate 0,005 M
Enzim -selulase 5%
Enzim -cellubiase 5%
Saccharomycess Cerevisiae 0,2%;
KH2PO4 0,5%
Urea 0,5%
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Diagram Blok Proses Grinding
Batang Jagung
KeringGrinding
Serbuk
Batang Jagung
Analisa Kadar Air;
Analisa Kadar Abu;
Analisa Selulosa;
Analisa Hemiselulosa;
Analisa Lignin
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Diagram Blok Proses Pre-Treatment
Serbuk
Batang Jagung
Reffluk
T = 100°C
t = 45, 60, 120 menit
Slurry
Batang Jagung
H2 SO2 2%
Padatan Cairan
Analisa Gula Tereduksi
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Diagram Blok Proses Pre-Treatment (Pengovenan)
Slurry
Batang Jagung
(Padatan)
Pengovenan
T = 100°C
t = 24 jam
Serbuk
Batang Jagung
NaOH 2N
Air
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Diagram Blok Proses Hidrolisa Enzim
Serbuk
Batang Jagung
Proses Hidrolisa
T = 50°C
t = 72 jam
Glukosa
Enzim Selulase 5%
Enzim Cellubiase 5%
Natrium Citrate 0,05M
HCl 2N
Analisa Gula Tereduksi
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Diagram Blok Proses Fermetasi
Glukosa
(Pretreatment)
dan
Glukosa (Hidrolisa)
Fermentasi
T = 30°C
t = 72 jam
Etanol + air
Saccharomycess Cerevisiae 0,2%
Nutrient
KH2PO4 = 0,5%
Urea = 0,5%
Analisa Gula Tereduksi;
Analisa Kadar Alkohol
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Diagram Blok Distilasi
Etanol + airDistilasi
78 - 80°CEtanol
Air Analisa Kadar Alkohol
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Hasil Inovasi dan Pembahasan
Hasil Analisa Gula Tereduksi
0
5
10
15
20
25
30
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135
ko
nse
ntr
asi
gu
la t
ered
uk
si (
mg
/l)
waktu (menit)
Pretreatment
Hidrolisa
Fermentasi
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Konsentrasi Alkohol setelah Proses Fermentasi
0
0,5
1
1,5
2
2,5
3
3,5
4
4,5
5
0 20 40 60 80 100 120 140
ko
nse
ntr
asi
alk
oh
ol (%
)
waktu (menit)
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Konsentrasi Alkohol setelah Proses Distilasi
64
66
68
70
72
74
76
78
0 20 40 60 80 100 120 140
ko
nse
ntr
asi
alk
oh
ol (%
)
waktu (menit)
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
• Kesimpulan
Kadar air batang jagung sebesar 10%.
Semakin lama waktu pretreatment, maka konsentrasi gula
reduksi akan semakin tinggi dan konsentrasi etanol yang
dihasilkan akan semakin besar. Variabel waktu yang optimal
diperoleh selama 120 menit.
Hasil fermentasi tertinggi diperoleh dari variabel pretreatment
dengan konsentrasi waktu 120 menit dengan gula tereduksi
12,4 g/L dan kadar etanol sebesar 4,312%.
Konsentrasi etanol yang diperoleh dari hasil distilasi berkisar
antara 66 – 76 %.
KESIMPULAN dan SARAN
INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
SURABAYA © 2011
Saran
Untuk mendapatkan konsentrasi gula tereduksi yang tinggi pada
proses pretreatment diperlukan konsentrasi asam sulfat (H2SO4) yang
optimal.