HIDROLISIS BIJI SORGUM MENJADI BIOETANOL MENGGUNAKAN NaOH – PAPAIN DENGAN METODE SAKARIFIKASI DAN FERMENTASI Hidrolisis Biji Sorgum Menjadi Bioetanol SIMULTAN
Menggunakan NaOH – Papain Dengan Metode Oleh : Sakarifikasi Disusun dan Fermentasi Simultan
Dini Anggriani Erika Ariane Susilo
2306 100 036 2306 100 090
Dosen Pembimbing : Prof.Dr.Ir.Nonot Soewarno,M.Eng
LABORATORIUM PROSES PEMISAHAN JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER
1
Latar Belakang
Latar Belakang
SORGUM
DUNIA INDUSTRI
KENDALA
Viskositas gelatinisasi > 2000 cP
Protein Body
2
PERUMUSAN MASALAH : Adapun permasalahan dari penelitian ini diantaranya : 1. Adanya protein body yang menyelimuti biji sorgum dapat menghambat proses hidrolisis. 2. Konsentrasi NaOH dan papain yang digunakan untuk memecah protein body. 3. Viskositas gelatinisasi saat proses liquifikasi yang melebihi 2000 cP menjadi masalah di dunia industri pembuatan bioetanol
Tujuan Penelitian 1. Mengetahui pengaruh penambahan NaOH dan papain terhadap hidrolisis biji sorgum. 2. Mendapatkan viskositas gelatinisasi yang dapat diterapkan di dunia industri pembuatan etanol.
Manfaat Penelitian : 1. Memberikan solusi energi alternatif yakni etanol dari biji sorgum dengan proses pretreatment NaOH dengan penambahan papain.
2. Meningkatkan pendapatan masyarakat dalam menambah nilai jual dari sorgum dan tepung getah pepaya yang mengandung papain.
Penelitian ini dilakukan dalam skala laboratorium di Balai Besar Teknologi Pati BPPT Lampung Jenis sorgum yang digunakan berupa varietas lokal (Hermada) Proses Pembuatan etanol dilakukan pada jar fermentor 2 L
Biji Sorgum
Dapat ditanam pada lahan subur maupun lahan marjinal. Tahan terhadap kekeringan Kebutuhan benih hanya 4,5–5 kg/ha Dapat dipanen 2-3 kali dalam waktu 1 tahun
LIQUIFIKASI Menggunakan enzim alpha amylase Reaksi yang terjadi : (C6H10O5)100n (Pati)
2(C6H10O5)n + nH2O (Dekstrin)
100(C6H10O5)n (Dekstrin)
n(C12H22O11) (Maltosa)
SAKARIFIKASI Memecah Molekul Dekstrin menjadi Glukosa Menggunakan enzim glucoamylase Reaksi yang terjadi : 2(C6H10O5)100n + 100nH2O (Pati) (C6H10O5)n + nH2O (Dekstrin) C12H22O11 + H2O (Maltosa)
100n(C12H22O11) (Maltosa) n(C6H12O6) (Glukosa) 2C6H12O6 (Glukosa)
FERMENTASI •Konversi glukosa etanol dan CO2 • Reaksi yang terjadi : C6H12O6 2C2H5OH + 2CO2 + produk samping (Glukosa)
(Etanol)
BAHAN BAKU •
Biji Sorgum varietas Hermada
•
Air
•
Enzim α-amylase (Liquozyme) dan glucoamylase (Dextrozyme)
•
Kultur aktif Saccharomyces cerevisiae Hakken I
•
NaOH
•
Enzim papain dalam bentuk tepung getah pepaya
•
Larutan HCl
•
Molasses
•
Ammonium Sulfat (NH4)2SO4
VARIABEL PENELITIAN
•Konsentrasi NaOH
: 0,05 %, 0,1 %, 0,15 % w/v
•Konsentrasi papain
: 0,05 %, 0,15 %, 0,25 % w/v
PERALATAN FERMENTASI Tempat Pemasukan Bahan Penelitian
Rotameter Agitator Udara
Bukaan Pengambilan Sample Jar Fermentor
Jacket Jar Fermentor
Valve Pengeluaran Air
Skema Jar Fermentor
METODOLOGI PERCOBAAN Persiapan Bahan Baku
Biji sorgum digiling diayak (20 mesh)
Moisture, TS
Pre-treatment
Konsentrasi NaOH dan papain sesuai variabel Liquifikasi
Suhu 80-90°C, Waktu 2 jam pH 6 – 6.5
µ, pH, TS, RS Enzym
α-amilase, HCl µ, pH, TS, RS
HASIL PENELITIAN 10
12
0,05% NaOH
9
10
8
RS [%w/v]
9
7
8
6
7
Jam ke-9,5 -7 -5 0
6 5 4
Proses Pretreatment Liquifikasi Sakarifikasi Fermentasi
5 4 3
3
2
2
1
1
0
0 -12
-9,5 -7 -5 00
12
24
36
48
Waktu [jam] Gambar pengaruh pretreatment menggunakan NaOH 0,05% dan papain 0,05%, 0,15%, dan 0,25% terhadap RS dan konsentrasi etanol
60
Etanol [%v/v]
11
10
12
0,1% NaOH
11
9
10
8 7
8
6
7 6
Jam ke-9,5 -7 -5 0
5 4
Waktu [jam]
3
5
Proses Pretreatment Liquifikasi Sakarifikasi Fermentasi
4 3 2
2
1
1 0 -12
0 0
-9,5 -7 -5 0
12
24
36
48
Gambar pengaruh Pretreatment Menggunakan NaOH 0,1% dan papain 0,05%, o,15%, dan 0,25% terhadap RS dan konsentrasi etanol
60
Etanol [%v/v]
RS [%w/v]
9
10
12
0,15% NaOH
11
9
10
8
9
RS [%w/v]
6
7
5
6 5
4
4
Jam ke-9,5 -7 -5 0
3 2 1
3
Proses Pretreatment Liquifikasi Sakarifikasi Fermentasi
2 1 0
0 -12
0
-9,5 -7 -5 0
12
24
36
48
60
Waktu [jam]
Gambar pengaruh petreatment menggunakan NaOH 0,15% dan papain dan 0,25% terhadap RS dan konsentrasi etanol
0,05%, 0,15%,
Etanol [% /v]
7
8
KESIMPULAN Berdasarkan data penelitian yang diperoleh, dapat disimpulkan halhal berikut : 1.Penggunaan NaOH dan papain meningkatkan nilai Dextrose Equivelent (DE) pada akhir proses sakarifikasi sebesar dua kali lipat dibanding dengan perlakuan tanpa menggunakan NaOH dan papain pada hidrolisis biji sorgum yakni 58,76%. 2.Viskositas gelatinisasi pada hidrolisis biji sorgum pada variabel konsentrasi NaOH 0,1% w/v dan 0,15% w/v dengan konsentrasi papain masing-masing 0,05%, 0,15%, dan 0,25% w/v tidak menimbulkan masalah pada industri etanol karena viskositas gelatinisasi yang dihasilkan berkisar antara 150-700 cP (<2000 cP).
