PENGARUH SUHU DAN LAMA DISTILASI TERHADAP RENDEMEN DAN KARAKTERISTIK DISTILAT ALKOHOL DARI CAIRAN PULPA HASIL SAMPING FERMENTASI BIJI KAKAO
SKRIPSI
Skripsi ini diajukan sebagai salah satu syarat untuk mencapai gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
Oleh: I GUSTI GDE SATRIA ANGGAKARA PUTRA 1111205014
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS UDAYANA 2015
ii
I Gusti Gde Satria Anggakara Putra. 1111205014. 2015. Pengaruh Suhu dan Lama Distilasi terhadap Rendemen dan Karakteristik Distilat Alkohol dari Cairan Pulpa Hasil Samping Fermentasi Biji Kakao. Dibawah bimbingan Dr. Ir. Ni Made Wartini, MP. dan Dr. Ir. Luh Putu Wrasiati, MP. ABSTRAK Tujuan penelitian ini adalah 1) mengetahui pengaruh suhu dan lama distilasi terhadap karakteristik distilat alkohol dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao. 2) mendapatkan suhu dan lama distilasi yang mampu menghasilkan karakteristik distilat alkohol terbaik dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao. Penelitian ini adalah penelitian eksperimental 2 faktor, rancangan yang digunakan adalah Rancangan Acak Kelompok. Faktor pertama yaitu lama distilasi yang terdiri dari 4 taraf yaitu 15, 30, 45 dan 60 menit. Faktor kedua yaitu suhu yang terdiri dari 2 taraf yaitu 90±2°C dan 100±2°C. Percobaan dikelompokkan menjadi 2 kelompok berdasarkan waktu pelaksanaannya, sehingga diperoleh 16 unit percobaan. Variabel yang diamati yaitu rendemen, kadar alkohol, pH, total asam, dan total padatan terlarut. Perlakuan suhu distilasi berpengaruh terhadap rendemen distilat, kadar alkohol, pH, total asam dan total padatan terlarut. Perlakuan lama distilasi berpengaruh terhadap rendemen distilat, pH, total asam dan total padatan terlarut, tetapi tidak berpengaruh terhadap kadar alkohol. Interaksi suhu dan lama distilasi berpengaruh terhadap rendemen dan total padatan terlarut, tetapi tidak berpengaruh terhadap kadar alkohol, pH dan total asam distilat alkohol yang dihasilkan dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao. Perlakuan distilasi pada suhu 90±2°C dan lama distilasi 15 menit merupakan perlakuan yang tepat untuk menghasilkan distilat alkohol dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao dengan karakteristik terbaik yaitu rendemen 1,5%, kadar alkohol, 30,99%, derajat keasaman (pH) 3,48, total asam 0,0307 meq NaOH/g dan total padatan terlarut 11,6 % Brix. Kata kunci : cairan pulpa, fermentasi, distilasi, alkohol.
iii
I Gusti Gde Satria Anggakara Putra. 1111205014. 2015. Pengaruh Suhu dan Lama Distilasi terhadap Rendemen dan Karakteristik Distilat Alkohol dari Cairan Pulpa Hasil Samping Fermentasi Biji Kakao. Dibawah bimbingan Dr. Ir. Ni Made Wartini, MP. dan Dr. Ir. Luh Putu Wrasiati, MP.
ABSTRACT The aims of this study were to 1) determine the influence of temperature and time of distillation of the alcohol distillate characteristics of watery sweating, 2) obtain the temperature and time of distillation is capable to producing the best characteristics of the alcohol distillate of watery sweating. This study consist of two factors, using a randomized block design. The first factor was a time of distillation which consists of 4 levels, namely 15, 30, 45 and 60 minutes. The second factor was the temperature of distillation which consists of 2 levels namely 90±2°C and 100±2°C. The experiments are grouped into 2 groups based on the time of implementation, thus obtained 16 experimental units. Variables observed that the yield, alcohol content, pH, total acid and total dissolved solids. The results showed that the temperature of distillation had significant effect on the yield, alcohol content, pH, total acid and total dissolved solids. Time of distillation significant effect on the yield, pH, total acid and total dissolved solids, but had no effect on alcohol content. Interaction between distillation temperature and time of distillation had significant effect on the yield and total dissolved solids, but had no effect on alcohol content, pH and total acid from alcohol distillate byproduct watery sweating. Temperature of 90±2°C and 15 minutes time of distillation was an appropriate treatment to produce alcohol from the watery sweating with the best characteristics that yield of 1.5 %, 30.99 % alcohol content, acidity (pH) 3.48, total acid 0.0307 meq NaOH/g and total dissolved solids 11.6 % Brix. Keywords: watery sweating, fermentation, distillation, alcohol.
iv
RINGKASAN
Pengolahan kakao merupakan usaha untuk memproses biji kakao basah menjadi biji kakao kering yang memenuhi standar mutu serta dapat memunculkan cita rasa, mencoklat-hitamkan warna biji, mengurangi rasa pahit, asam, manis dan aroma bunga, meningkatkan aroma kakao (cokelat) dan kacang (nutty). Dalam proses pengolahan biji kakao kering, proses fementasi dianggap proses yang paling dominan mempengaruhi mutu biji kakao kering (Alamsyah, 1991). Fermentasi biji kakao bertujuan untuk menghancurkan pulpa dan mengusahakan kondisi untuk terjadinya reaksi biokimia dalam keping biji, yang berperan bagi pembentukan prekursor cita rasa dan warna coklat. Pulpa yang telah hancur akan mudah lepas dari biji, membentuk cairan pulpa (watery sweatings) yang menetes keluar tumpukan biji. Cara yang paling mudah melakukan proses fermentasi adalah dengan menggunakan peti kayu yang berisi lubang – lubang. Pulpa biji kakao adalah selaput berlendir berwarna putih yang membungkus biji kakao, terdapat sekitar 25-30% dari berat biji, diantaranya mengandung gula dengan kadar yang relatif tinggi, sekitar 10-13%, disamping itu cairan pulpa juga mengandung alkohol (Lopez, 1986). Selama fermentasi dapat dihasilkan cairan pulpa 15-20% dari berat biji kakao yang difermentasi (GandaPutra dkk., 2008). Potensi cairan pulpa yang cukup besar tersebut selama ini hanya dibuang begitu saja disekitar tempat pengolahan, sehingga mencemari lingkungan, merusak pH tanah dan menimbulkan aroma yang tidak enak. Cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao bisa dimanfaatkan sebagai sumber alkohol. Kadar alkohol pada cairan hasil samping fermentasi biji
v
kakao sebesar 0,5% (Case, 2004). Alkohol dapat diperoleh dengan melakukan distilasi terhadap cairan pulpa tersebut. Keberhasilan proses distilasi dipengaruhi oleh suhu dan lama proses. Menurut Guenther (2006) setiap substansi yang dapat menguap memiliki titik didih dan tekanan uap tertentu dan hal ini dipengaruhi oleh suhu. Sampai saat ini, belum diketahui suhu dan lama distilasi yang tepat digunakan dalam proses distilasi cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao untuk menghasilkan distilat dengan karakteristik alkohol terbaik. Berdasarkan beberapa hal di atas maka penelitian mengenai suhu dan lama distilasi untuk mendapatkan distilat dengan karakteristik alkohol terbaik perlu dilakukan. Penelitian ini adalah penelitian eksperimental 2 faktor, rancangan yang digunakan adalah Rancangan Acak Kelompok. Faktor pertama yaitu lama distilasi yang terdiri dari 4 taraf yaitu 15, 30, 45 dan 60 menit. Faktor kedua yaitu suhu distilasi yang terdiri dari 2 taraf yaitu 90±2°C dan 100±2°C. Masing-masing perlakuan
dikelompokkan
menjadi
2
kelompok
berdasarkan
waktu
pelaksanaannya, sehingga diperoleh 16 unit percobaan. Variabel yang diamati dalam penelitian ini yaitu rendemen (AOAC, 1975), kadar alkohol (Anon., 2011), pH (Apriyanto et al., 1988), total asam (James, 1995) dan total padatan terlarut (Wartini dkk., 2014). Hasil penelitian menunjukkan bahwa Perlakuan suhu distilasi berpengaruh terhadap rendemen distilat, kadar alkohol, pH, total asam dan total padatan terlarut. Perlakuan lama distilasi berpengaruh terhadap rendemen distilat, pH, total asam dan total padatan terlarut, tetapi tidak berpengaruh terhadap kadar alkohol. Interaksi suhu dan lama distilasi berpengaruh terhadap rendemen dan total padatan terlarut, tetapi tidak berpengaruh terhadap kadar alkohol, pH dan total
vi
asam distilat alkohol yang dihasilkan dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao. Perlakuan distilasi pada suhu 90±2°C dan lama distilasi 15 menit merupakan perlakuan yang tepat untuk menghasilkan distilat alkohol dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao dengan karakteristik terbaik yaitu rendemen 2,43%, kadar alkohol 11,13%, derajat keasaman (pH) 3,73, total asam 0,35 meq NaOH/g dan total padatan terlarut 6,80 % Brix.
vii
Skripsi ini telah mendapat persetujuan pembimbing
Pembimbing I
Pembimbing II
Dr. Ir. Ni Made Wartini, MP. NIP. 19640824 198903 2 001
Dr. Ir. Luh Putu Wrasiati, MP. NIP. 19651118 199003 2 001
Mengesahkan: Dekan Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Udayana
Dr. Ir. I Dewa Gde Mayun Permana, M.S. NIP. 19591107 198603 1 004
Tanggal lulus : ........................................
viii
RIWAYAT HIDUP
I Gusti Gde Satria Anggakara Putra dilahirkan di Desa Dauh Peken, Kecamatan Tabanan, Kabupaten Tabanan pada tanggal 18 Maret 1993. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga bersaudara dari pasangan Ir. I Gusti Gde Putra Wirasana, M.MA.(Ayah) dan Sagung Rat Iriani (Ibu). Penulis memulai pendidikan di SDN 4 Dajan Peken pada tahun 1999 dan menyelesaikannya pada tahun 2005, lalu melanjutkan pendidikan di SMPN 1 Tabanan dan menyelesaikannya pada tahun 2008. Pada tahun 2011 penulis menyelesaikan pendidikan di SMAN 1 Tabanan. Sejak tahun 2011 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 Suhu dan Lama Distilasi terhadap Rendemen dan Karakteristik Disitilat Alkohol dari Cairan Pulpa Hasil Samping Fermentasi Biji Kakao”. 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.
Ibu Dr. Ir. Ni Made Wartini, MP., selaku dosen pembimbing I dan Ibu Dr. Ir. Luh Putu Wrasiati, MP. selaku dosen pembimbing II yang tidak pernah lelah memberikan bimbingan, arahan dan solusi dalam penyelesaian skripsi 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.
4.
Ibu Ir. Amna Hartiati, MP., selaku Ketua Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana.
5.
Bapak Prof. Dr. Ir. G.P. Ganda Putra, MP, Bapak I Wayan Arnata S.TP, M.SI. dan Ibu A.A Made Dewi Anggreni, S.TP, M.Si. selaku dosen penguji x
yang telah banyak memberi saran, masukkan dalam penyempurnaan tugas akhir ini. 6.
Bapak/Ibu dosen beserta pegawai di lingkungan Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Udayana, atas fasilitas dan dukungan selama menempuh kuliah hingga penyusunan skripsi ini.
7.
Keluarga besar yang tercinta, Bapak, Ibu, Kakak, beserta keluarga besar yang telah mendukung untuk menyelesaikan pendidikan dan tugas akhir ini.
8.
Kawan-kawan FTP khususnya TIP 2011 yang selalu saling mendukung satu sama lain untuk mencapai cita-cita dan impian masing-masing.
9.
Sagung Pradnya Paramitha Anthari, terimakasih atas segala bantuannya dan dukungannya selama perkuliahan hingga penyusunan skripsi ini.
10.
Teman – teman KKN-PPM periode X Desa Carangsari, terimakasih atas dukungan selama penyusunan skripsi ini. 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, Agustus 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 ............................................................................................ xiv DAFTAR GAMBAR ........................................................................................ xv DAFTAR LAMPIRAN .................................................................................... xvi I. PENDAHULUAN .......................................................................................... 1 1.1. Latar Belakang ....................................................................................... 1 1.2. Rumusan Masalah .................................................................................. 3 1.3. Tujuan Penelitian ................................................................................... 4 1.4. Hipotesis ………………………………………………………………. 4 1.5 Manfaat Penelitian .................................................................................. 4 II. TINJAUAN PUSTAKA .................................................................................. 5 2.1. Tinjauan Umum Kakao .......................................................................... 5 2.2. Buah Kakao ............................................................................................ 5 2.3. Fermentasi Kakao .................................................................................. 6 2.4. Proses Pembuatan Alkohol .................................................................... 8 2.4.1. Distilasi ...................................................................................... 10 2.5. Etanol ................................................................................................... 12 III. METODE PENELITIAN ............................................................................. 13 3.1. Tempat dan Waktu Penelitian .............................................................. 13 3.2. Alat dan Bahan ..................................................................................... 13 3.2.1. Alat ............................................................................................. 13
xii
3.2.2. Bahan ......................................................................................... 13 3.3. Rancangan Percobaan .......................................................................... 14 3.4. Pelaksanaa Percobaan .......................................................................... 15 3.5. Variabel yang Diamati .......................................................................... 15 3.5.1. Rendemen .................................................................................. 15 3.5.2. Uji Kadar Alkohol ...................................................................... 16 3.5.3. Uji pH ......................................................................................... 16 3.5.4. Uji Total Asam ........................................................................... 16 3.5.5. Uji Total Padatan Terlarut ......................................................... 17 3.5.1. Analisis Data .............................................................................. 17 IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ................................................................... 19 4.1. Rendemen ............................................................................................ 19 4.2. Kadar Alkohol ...................................................................................... 20 4.3. Total Asam ............................................................................................ 21 4.4. Derajat Keasaman (pH) ......................................................................... 22 4.5. Total Padatan Terlarut........................................................................... 22 4.6. Hasil Uji Efektifitas ............................................................................. 23 V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 26 5.1. Kesimpulan .......................................................................................... 26 5.2. Saran ..................................................................................................... 26 DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 27 LAMPIRAN ....................................................................................................... 31
xiii
DAFTAR TABEL
Nomor
Judul
Halaman
1. Perubahan komposisi pulpa............................................................................ 8 2. Nilai rata-rata rendemen disitilat alkohol dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao (%) ................................ 19 3. Nilai rata-rata kadar alkohol disitilat alkohol dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao (%) ................................. 20 4. Nilai rata-rata total asam disitilat alkohol dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao (meq NaOH/g sampel) .............. 21 5. Nilai rata-rata derajat keasaman (pH) disitilat alkohol dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao ........................................ 22 6. Nilai rata-rata total padatan terlarut disitilat alkohol dari cairan pulpa hasil samping fermentasi biji kakao (% Brix) ......................... 23 7. Hasil uji efektifitas ....................................................................................... 25
xiv
DAFTAR GAMBAR
Nomor
Judul
Halaman
1. Jalur Embden-Meyerhof-Parnas (EMP) (Irawati, 2011) ................................ 8 2. Rumus molekul etanol (Perry dkk.,1999) .................................................... 12 3. Diagram alir pelaksanaan penelitian ............................................................ 15
xv
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor
Judul
Halaman
1. Rendemen distilat alkohol ............................................................................ 31 2. Kadar alkohol distilat alkohol ...................................................................... 40 3. Total asam distilat alkohol ........................................................................... 50 4. Derajat keasaman (pH) distilat alkohol. ....................................................... 60 5. Total padatan terlarut distilat alkohol .......................................................... 70 6. Hasil uji efektifitas ....................................................................................... 79 7. Tabel konversi berat jenis dengan alkohol ................................................... 81 8. Kuisioner uji indeks efektifitas .................................................................... 82 9. Dokumentasi penelitian ................................................................................ 83
xvi
