PENGARUH LAMA FERMENTASI SECARA ANAEROB CAIRAN PULPA HASIL SAMPING FERMENTASI BIJI KAKAO TERHADAP KARAKTERISTIK ALKOHOL
SKRIPSI
Oleh : I KADEK ADITYA WIRAJAYA NIM : 1011205025
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA BUKIT JIMBARAN 2015
PENGARUH LAMA FERMENTASI SECARA ANAEROB CAIRAN PULPA HASIL SAMPING FERMENTASI BIJI KAKAO TERHADAP KARAKTERISTIK ALKOHOL
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
Oleh: I KADEK ADITYA WIRAJAYA 1011205025
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA 2015
ii
I Kadek Aditya Wirajaya. 1011205025. 2015. Pengaruh Lama Fermentasi Secara Anaerob Cairan Pulpa Hasil Samping Fermentasi Biji Kakao Terhadap Karakteristik Alkohol di bawah bimbingan Prof. Dr. Ir. G. P. Ganda Putra, MP. dan Prof. Ir. N. Semadi Antara, MP., Ph.D ABSTRAK Penelitian tentang pengaruh lama fermentasi anaerob cairan pulpa yang merupakan hasil samping dari fermentasi biji kakao terhadap karakteristik alkohol telah dilakukan. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengetahui pengaruh lama fermentasi dan lama fermentasi optimal memproduksi kadar alkohol tertinggi. Penelitian ini menggunakan rancangan acak dengan lama fermentasi sebagai perlakuan yang terdiri dari 11 tingkat yaitu 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, dan 10 hari. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama fermentasi anaerob tidak mempengaruhi kadar alkohol, pH, total padatan terlarut dari produk alkohol. Perlakuan fermentasi anaerob selama 5 hari adalah perlakuan yang tepat untuk menghasilkan alkohol dengan karakteristik kadar alkohol 2,05 %w/w, keasaman (pH) 3,41, total padatan terlarut 5,30 brix, 0,216% total asam. Kata kunci: alkohol, cairan pulpa, lama fermentasi
iii
I Kadek Aditya Wirajaya. 1011205025. 2015 Effect of Fermentation time In Anaerobic liquid pulp Cocoa Bean Fermentation Results Side Characteristics Of Alcohol under the guidance of Prof. Dr. Ir. G. P. Ganda Putra, MP. Dan Prof. Ir. N. Semadi Antara. MP., PhD. ABSTRACT Research on the effects of anaerobic fermentation time of liquid pulp which is byproduct of the cocoa bean, on the characteristics of the alcohol product has been conducted. The objective of the research was to determine the effect of fermentation time and the optimal fermentation time producing the highest alcohol content of the product. This study used a randomized block design with fermentation time as a treatment which was consists of 11 levels namely 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, and 10 days. The results showed that the naturally anaerobic fermentation time did not affect the alcohol content, pH, total dissolved solids of the alkohol product. The treatment of natural fermentation for 5 days was an appropriate treatment to produce alcohol with the characteristics of the alcohol content of 2.05%, acidity (pH) 3.41, total dissolved solids 5,30 brix, 0.216% total acid. Keywords: alcohol, liquid pulp, fermentation time
iv
RINGKASAN
Kebutuhan akan energi yang terbarukan serta energi yang bersih telah ditetapkan sebagai kebijakan Pemerintah Indonesia. Bioetanol adalah etanol yang dihasilkan dari fermentasi gula (glukosa) yang dilanjutkan dengan proses distilasi gula yang digunakan untuk menghasilkan bioetanol umumnya terbuat dari tanaman bergula seperti tebu, sorgum manis, dan biasa dibuat dari tanamantanaman berpati seperti singkong, ubi, sagu dan lain-lain (Fauzi et al., 2012). Kakao (Theobrama cacao) adalah nama biologi yang diberikan pada tanaman kakao oleh Linneaus pada tahun 1753. Berdasarkan daerah asalnya kakao tumbuh dibawah naungan pohon-pohon tinggi untuk menahan angin kencang sebagai pelindung. Cara penanaman seperti ini masih digunakan sampai umur kakao 2-3 tahun (Poedjiwidodo, 1996). Indonesia merupakan salah satu negara penghasil kakao. Sampai dengan
tahun 2011 luas areal perkebunan kakao
Indonesia telah mencapai 1.704.982 ha, dengan produksi mencapai 701.229 ton biji kakao kering (Ditjen Perkebunan, 2015). Data The International Cocoa Organization (ICCO) pada tahun 2014 menempatkan Indonesia sebagai produsen biji kakao ketiga di dunia setelah Pantai Gading dan Ghana. Pengolahan kakao esensinya adalah usaha untuk memproses kakao menjadi biji kakao kering, sehingga biji kakao yang dihasilkan memenuhi standar mutu
(SNI 2323:2008/Amd1:2010).
Salah
satu
tahapan
proses
yang
mempengaruhi mutu kakao kering adalah fermentasi (Alamsyah, 1991). Fermentasi merupakan suatu proses produksi suatu produk dengan mikroba sebagai organisme pemproses. Fermentasi biji kakao merupakan fermentasi tradisional yang melibatkan mikroorganisme indigeus dan aktivitas enzim endogen. Mikroganisme yang terlibat dalam proses fermentasi antara lain: Lactobacillus, dan Acetobacter (Away, 1989). Fermentasi biji kakao berlangsung dengan macam-macam cara misalnya ditumpuk di atas alas tertentu, dimasukkan kedalam keranjang, dimasukkan ke dalam peti atau bak, dan diletakkan di atas rak. Pemanfaatan tanaman kakao saat ini masih terbatas pada biji dan kulit kakao, sedangkan bagian lainnya yaitu pulpa kakao belum banyak dimanfaatkan v
(Chahyaditha, 2011). Pulpa biji kakao merupakan jaringan halus yang berlendir yang membungkus biji kakao yang terdapat sampai 20-30% dari berat biji kakao, diantaranya mengandung gula dengan kadar yang sangat tinggi sekitar 10-13% (Lopez, 1986). Selama fermentasi dapat dihasilkan cairan pulpa 15-20% dari berat biji kakao yang difermentasi (Ganda-Putra et. al., 2008). Potensi cairan pulpa yang cukup besar selama ini hanya dibuang begitu saja di sekitar tempat pengolahan sehingga dapat berdampak buruk terhadap lingkungan sekitarnya. Padahal limbah cairan pulpa dapat di proses lebih lanjut sebagai sumber energi alternatif yaitu bioetanol. Potensi cairan pulpa yang tinggi dan masih menjadi limbah yang tidak termanfaatkan mendorong dilakukan penelitian fermentasi produksi alkohol dengan subtrat alami cairan pulpa. Penelitian ini menggunakan proses fermentasi anaerob. Proses fermentasi anaerob memiliki keuntungan dibandingkan dengan fermentasi aerob. Menurut Lettinga et al. (1979) dalam Syafila (1997), proses fermentasi secara anaerob menghasilkan alkohol yang tinggi. Hasil penelitian tersebut juga diperkuat oleh hasil penelitian dari Jaksen dan Empayus (2014). Namun demikian, belum ada penelitian mengenai fermentasi secara anaerob dari cairan pulpa untuk menghasilkan alkohol. Untuk itu, maka penelitian dilakukan dengan tujuan: 1) untuk mengetahui pengaruh lama fermentasi secara anaerob cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao terhadap karakteristik alkohol yang dihasilkan. 2) Untuk menentukan lama fermentasi optimal untuk mendapatkan alkohol dari cairan pulpa dengan kadar tertinggi. Penelitian ini dirancang dengan Rancangan Acak Kelompok, dengan perlakuan lama fermentasi 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 hari. Masing-masing perlakuan dikelompokkan menjadi 2 berdasarkan ketersediaan bahan baku sehingga diperoleh 22 unit percobaan. Data yang diperoleh dari masing-masing perlakuan dianalisis keragamannya, apabila perlakuan berpengaruh nyata terhadap parameter yang diamati maka dilanjutkan dengan uji Duncan (Steel dan Torrie, 1993). Variabel yang diamati dalam penelitian ini meliputi kadar alkohol (Putri dan Sukandar, 2008), total asam (Hadiwiyoto, 1994), pH (Richana, 2011), total padatan terlarut (Muchtadi, 1989).
vi
Lama fermentasi secara anaerob cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao berpengaruh terhadap total asam, pH dan total padatan terlarut destilat alkohol, tetapi tidak berpengaruh terhadap kadar alkohol. Lama fermentasi yang tepat untuk menghasilkan alkohol dengan kadar tertinggi adalah 5 hari dengan kadar alkohol 2,05 (%w/w), total asam 2,16 (meq NaOH/g), pH 3,41 dan total padatan terlarut 5,30 brix
vii
viii
RIWAYAT HIDUP
I Kadek Aditya Wirajaya dilahirkan di desa Melaya, Kecamatan Melaya, Kabupaten Jembrana pada 17 Maret 1992. Penulis merupakan anak kedua dari dua bersaudara dari pasangan I Made Cindrayasa dan Ni Ketut Suami Penulis memulai pendidikan di SDN 1 Melaya pada tahun 1998 dan menyelesaikannya pada tahun 2004, lalu melanjutkan pendidikan di SMPN 1 Melaya dan menyelesaikannya pada tahun 2007. Pada tahun 2010 penulis menyelesaikan pendidikan di SMA 1 Melaya. Sejak tahun 2010 penulis terdaftar sebagai mahasiswa Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Selama menjalani perkuliahan, penulis aktif sebagai panitia pelaksana maupun panitia pengarah pada kegiatan-kegiatan kemahasiswaan dan sebagai fungsionaris organisasi kemahasiswaan di lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana.
ix
KATA PENGANTAR
Puji syukur kehadirat Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini yang berjudul “Pengaruh Lama Fermentasi Secara Anaerob Cairan Pulpa Hasil Samping Fermentasi Biji Kakao terhadap Karakteristik Alkohol”. Penulisan skripsi ini diajukan untuk memenuhi salah satu syarat mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian di Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana. Pada kesempatan ini dengan segala kerendahan hati penulis ingin mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya dan penghargaan yang setulus-tulusnya kepada: 1.
Bapak Prof. Dr. Ir. G. P. Ganda Putra, MP., selaku dosen pembimbing I dan Bapak Prof. Dr. N. Semadi Antara, MP., selaku dosen pembimbing II yang senang tiasa memberikan bimbingan, arahan, solusi, dan motivasi untuk menyelesaikan tugas akhir ini.
2.
Kepada penyandang dana Hibah Penelitian Unggulan Perguruan Tinggi yang diketuai oleh Bapak Prof. Dr. Ir. G.P. Ganda Putra, MP., yang telah mendanai penelitian ini.
3.
Bapak Dr. Ir. Dewa Gede Mayun Permana, M.S., selaku Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana, atas fasilitas yang diberikan.
4.
Ibu Ir. Amna Hartiati, MP., selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana.
x
5.
Bapak/Ibu dosen beserta pegawai di lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana, atas fasilitas dan dukungan selama menempuh kuliah hingga penyusunan skripsi ini.
6.
Keluarga besar yang tercinta, Bapak, Ibu, Kakak yang selalu memberikan dukungan untuk menyelesaikan pedidikan dan tugas akhir ini.
7.
Kawan-kawan kos Perkutut 06 yang selalu memberikan semangat dan motivasi dalam penyelesain tugas akhir ini.
8.
Kawan-kawan FTP khususnya TIP 2010 yang selalu saling mendukung satu sama lain untuk mencapai cita-cita dan impian masing-masing. Semoga Ida Sang Hyang Widhi Wasa, Tuhan Yang Maha Esa membalas
semua budi baik ini dengan balasan yang lebih baik. Penulis telah berupaya optimal untuk menyelesaikan tugas akhir dengan baik, namun dengan terbuka penulis sangat menghargai segala saran dan kritik yang membangun dalam rangka penyempurnaannya. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi pembaca. Bukit Jimbaran,
Desember 2015
Penulis
xi
DAFTAR ISI Halaman JUDUL
…………………………………………………………...
i
HALAMAN PERSYARATAN …………………………………….
ii
ABSTRAK ………………………………………………………….
iii
RINGKASAN ………………………………………………………
v
HALAMAN PENGESAHAN ……………………………………...
viii
RIWAYAT HIDUP ………………………………………………...
ix
KATA PENGANTAR ……………………………………………...
x
DAFTAR ISI ……………………………………………………….
xii
DAFTAR TABEL ………………………………………………….
xv
DAFTAR GAMBAR ……………………………………………….
xvi
DAFTAR LAMPIRAN ……………………………………………..
xvii
I. PENDAHULUAN ………………………………………………
1
1.1. Latar Belakang …………………………………………….
1
1.2. Rumusan Masalah …………………………………………
3
1.3. Tujuan Penelitian ………………………………………….
3
1.4. Manfaat Penelitian ………………………………………...
4
1.5. Manfaat Penelitian ………………………………………...
4
II. TINJAUAN PUSTAKA
5
2.1. Kakao ………………………………………………………
5
2.1.2 Pulpa ...................................................................................
9
2.2 Mekanisme Fermentasi Bji Kakao… .............................. …
10
2.3 Alkohol dan Karakteristik alkohol .........................................
13
xii
2.4 Fermentasi Aerob dan Anaerob……………………………..
15
2.5 Fermentasi Alkohol………………………………………….
16
III. METODE PENELITIAN ………………………………………..
18
3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ………………………………
18
3.2. Alat dan Bahan ……………………………………………..
18
3.2.1 Alat ………………………………………………………..
18
3.2.2. Bahan……………………………………………………...
18
3.3. Rancangan Percobaan……………………………………....
18
3.4. Pelaksanaan Penelitian………………………………………
19
3.5. Variabel yang Diamati……………………………………...
21
3.5.1. Kadar Alkohol………………………………………..
21
3.5.2. Pengujian pH…………………………………………
22
3.5.3 Total Asam……………………………………………
22
3.5.4. Total Padatan Terlarut……………………………….
23
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ………………………………....
24
4.1. Nilai Rata-Rata Fermentasi Cairan Pulpa ………………….
24
4.1.1 Kadar Alkohol…………………………………………….
24
4.1.2 pH…………………………………………………………
26
4.1.3 Total Padatan Terlarut…………………………………….
27
4.1.4 Total Asam ……………………………………………….
28
V. KESIMPULAN DAN SARAN………………………………….
29
5.1. Kesimpulan ..........................................................................
29
5.2. Saran .....................................................................................
29
DAFTAR PUSTAKA ........................................................................
30
xiii
LAMPIRAN .......................................................................................
xiv
33
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
1. Persyaratan mutu biji kakao SNI 2323:2008/Amd1:2010 ...........
8
2. Komposisi cairan pulpa .................................................................
9
3. Komposisi biji kakao ....................................................................
9
4. Nilai rata-rata derajat keasaman (pH), total asam (meq NaOH/g), TPT (brix), dan kadar alkohol (% w/w) ........................................
26
xv
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
1. Fermentasi secara anaerob cairan pulpa.......................................
20
2. Diagram alir penelitian.................................................................
21
3. Perubahan total kadar alkohol selama proses fermentasi.............
23
4. Perubahan pH selama proses fermentasi ......................................
25
5. Perubahan total padatan terlarut selama proses fermentasi .........
26
6. Perubahan total asam selama proses fermentasi ..........................
26
xvi
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
1. Data analisis pH fermentasi anaerob cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao terhadap karakteristik alkohol .......
34
2. Data analisis kadar alkohol fermentasi cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao terhadap karakteristik alkohol .......
39
3. Data analisis total padatan terlarut fermentasi anaerob cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao terhadap karakteristik alkohol
42
4. Data analisis total asam fermentasi anaerob cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao terhadap karakteristik alkohol……………………………………………………………
47
5. Tabel konversi alkohol (%w/w)…………………………………..
52
xvii
