Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia – SNTKI 2009
ISBN 978-979-98300-1-2
Bandung, 19-20 Oktober 2009
PRODUKTIVITAS ETANOL PROSES FERMENTASI KONTINYU DENGAN ZYMOMONAS MOBILIS TEKNIK IMMOBILISASI SEL Ca- ALGINAT DAN K–KARAGINAN DI BIOREAKTOR PACKED-BED
Musfil AS, Tri Widjaja, Ali Altway Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, ITS Kampus ITS Sukolilo Surabaya 60111
Laila Nuraini A, Ita Fauziah N, Abdul Hakim M.,Eko F., R Darmawan Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, ITS Kampus ITS Sukolilo Surabaya 60111
Abstrak Teknik immobillisasi sel adalah pembatasan gerak fisik suatu ruang dengan preservasi aktivitas katalis. Penelitian ini bertujuan mempelajari pengaruh perubahan parameter konsentrasi glukosa substrat, konsentrasi immobillisasi sel Ca-Alginat dan K-karaginan terhadap kinerja produksi etanol dengan teknik immobilisasi sel di bioreaktor packed-bed. Percobaan ini dilakukan dengan variabel konsentrasi glukosa substrat 10%v/v, 14%v/v, 18%v/v dan konsentrasi immobilisasi sel Ca-Alginat dan K-karaginan 2%w/v, 3%w/v. Percobaan dimulai dengan pembuatan starter, pre-treatment molases, pengembangan kultur, pembuatan production medium, serta immobilisasi sel Ca-Alginat dan Kkaraginan dengan ukuran diameter 2mm. Setelah sel immobilisasi tersedia maka dilakukan fermentasi dengan mengalirkan molases menggunakan pompa peristaltik kondisi flow rate 0,06 L/jam, dilution rate pada 1,2/jam. Kemudian produk etanol dianalisakan dengan metode Gas Chromatografi, konsentrasi glukosa sisa dilakukan dengan metode DNS dan analisa jumlah sel diuji dengan metode Counting Chamber. Hasil penelitian menunjukkan konsentrasi glukosa dan konsentrasi Ca-Alginat dan K-Karaginan berpengaruh terhadap konsentrasi, yield dan produktivitas etanol. Dari percobaan diperoleh hasil maksimum pada konsentrasi Ca-Alginat 2%; konsentrasi etanol 8,54%/67,38 g/L (konsentrasi substrat 18%), yield 33,76% (konsentrasi substrat 10%), produktivitas etanol 80,85 g/L.jam (konsentrasi substrat 18%) sedangkan pada konsentrasi K-karaginan 2% diperoleh konsentrasi etanol 7,63%/60,18 g/L (konsentrasi substrat 18%), yield 27,66% (konsentrasi substrat 18%), produktivitas etanol 88,51 g/L.jam (konsentrasi substrat 18%). Kata kunci : Etanol, immobillisasi sel, bioreaktor packed-bed, Zymomonas mobilis Abstract Immobilized cells technique is physic movement cells at place with catalyst activity. The aim of this research to known the influence of glucose substrate concentration, Ca-Alginat and K-Carrageenan density in immobilized cells using packed-bed bioreactor about ethanol production. This experiment is performed with substrate glucose concentration 10%v/v, 14%v/v, 18%v/v and immobilized cells CaAlginat and K-Carrageenan concentration 2%w/v, 3%w/v. The experiment was started by making starter, molasses pre-treatment, culture growth, medium production and immobilized cells with ID of 2mm.Then, fermentation was performed in using packed-bed bioreactor by flowing molasses using peristaltic pump under condition of 0,06 L/hr, dilution rate of 1,2/h. Ethanol product was analized by Gas Chromatography method, total sugar reduction content using DNS method,and analyzing cell account using counting chamber methods. Based on the result of study we can conclude that glucose concentration and Ca-Alginat and K-Carrageenan concentration have an influence on concentration and ethanol productivity.The result showed the maximum result of immobilized cells in Ca-Alginat 2% ethanol concentration 8,54%/67,38g/L (glucose concentration 18%),yield 33,76% (substrate glucose concentration 10%), ethanol productivity 80,85g/L.hr (glucose concentration 18%) and immobilized
TBB04-1
Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia – SNTKI 2009
ISBN 978-979-98300-1-2
Bandung, 19-20 Oktober 2009 cells in K-Carrageenan 2% ethanol concentration 7,63%/60,18g/L (substrate glucose concentration 18%), yield 27,66% (glucose concentration 18%), ethanol productivity 88,51g/L.hr (substrate glucose concentration 18%). Keyword : ethanol, immobilized cell, packed-bed bioreactor, Zymomonas mobilis 1.Pendahuluan Pada beberapa tahun terakhir, kebutuhan manusia terhadap bahan bakar minyak semakin meningkat, sedangkan cadangan energi minyak bumi (fosil) setiap harinya semakin berkurang. Berdasarkan OPEC World Energy Model (OWEM) diketahui bahwa permintaan minyak dunia pada periode jangka menengah (20022010) diperkirakan mengalami pertumbuhan 1,8 persen per tahun.. Peningkatan kebutuhan itu akan mencapai 12 juta barrel per hari (bph), atau dari 77 juta bph menjadi 89 juta bph dan pada periode berikutnya, yakni dari tahun 2010 hingga tahun 2020 permintaan akan naik menjadi 106 juta bph. (Departemen ESDM, 2004). Oleh karena itu perlu adanya pengembangan sumber energi lain sebagai alternatif yang murah dan dapat diperbaharui agar tidak ketergantungan bahan bakar fosil. Khususnya di Indonesia, pemerintah berharap ketergantungan bahan bakar fosil akan berkurang dari 52 % menjadi 20 % (Menteri ESDM RI, 2007), seperti diterbitkan Peraturan Presiden No: 5 Tahun 2006 tentang kebijakan Energi Nasional untuk mengembangkan sumber energi alternatif sebagai bahan bakar pengganti minyak. Selain itu, pemerintah serius untuk mengembangkan bahan bakar nabati dengan menerbitkan INPRES No. 1 tahun 2006 tanggal 25 Juni 2006 tentang penyediaan bahan bakar nabati (Biofuel) sebagai sumber bahan bakar (Martono dan Sasongko, 2007). Etanol merupakan salah satu bahan bakar alternatif yang sangat potensial untuk dikembangkan. Indonesia sebagai negara yang sebagian besar rakyatnya petani dan memiliki lahan yang relatif luas, sebenarnya mudah untuk menyediakan bahan baku pembuat etanol. Terutama bahan bio-etanol, seperti singkong, jagung, gandum, sagu, kentang, molases (tetes), nira, jerami padi, dan ampas tebu. Ketersediaan molases yang melimpah sebagai produk samping industri gula, mendorong pemikiran untuk membuat etanol dengan bahan baku molases. Secara garis besar, proses produksi etanol dibedakan menjadi dua sistem, yaitu batch dan kontinyu. Diantara kedua sistem ini, sistem kontinyu merupakan sistem yang paling tepat digunakan, karena dapat memberikan hasil yang lebih tinggi dibandingkan dengan proses batch. Penggunaan kedua sistem ini juga dapat
dipadukan dengan cell recycle atau amobilisasi untuk mendapatkan hasil yang lebih baik. 2.Teori Dasar Etanol atau etil-alkohol (C2H5OH) merupakan hidrokarbon berikatan tunggal yang mempunyai sifat tidak berwarna, tidak berasa tetapi memiliki bau yang khas, mudah menguap, mudah terbakar, biodegradable, serta memiliki toksisitas yang rendah. Menurut Najafpour dan Lim (2002), etanol memiliki sifat fisika antara lain titik didih (73,32o C), titik kritis (243,1o C) serta densitas (789,3 g/L pada suhu 20o C). Etanol merupakan salah satu bahan bakar alternatif yang sangat potensial untuk dikembangkan sebagai alternatif sumber energi bahan bakar fosil. Proses fermentasi merupakan salah satu cara yang banyak dilakukan untuk mendapatkan etanol dalam dunia industri dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme. Adapun mikroorganisme yang digunakan untuk memproduksi etanol dalam penelitian ini adalah bakteri Zymomonas mobilis, karena memiliki toleransi suhu yang tinggi, kemampuan untuk mencapai konversi yang lebih cepat, lebih tahan terhadap kadar ethanol yang tinggi yang dihasilkan pada proses fermentasi apabila dibandingkan Saccaromices cerevisiae. Teknik immobilisasi sel dapat digambarkan sebagai pembatasan gerak fisik atau lokalisasi dari sel pada suatu wilayah ruang dengan preservasi aktivitas katalis yang diinginkan. Keunggulan Teknik immobilisasi sel yaitu dapat meningkatkan produktivitas volumetrik, meningkatkan konsentrasi produk dalam aliran keluaran, mampu menurunkan konsentrasi substrat dalam aliran keluaran, dan mencegah terjadinya wash out pada aliran keluar produk. Untuk mempertahankan mikroorganisme supaya tetap berada di dalam fermentor dapat digunakan teknik membran dan immobilized cell. Namun dengan pertimbangan ekonomis maka pada penelitian ini dipilih menggunakan teknik immobilized cell dengan media yang digunakan Ca Alginat dan KKaraginan. 3. Metodologi 3.1 Mikroorganisme dan langkah-langkah percobaan
TBB04-2
Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia – SNTKI 2009
ISBN 978-979-98300-1-2
Bandung, 19-20 Oktober 2009 Mikroorganisme yang digunakan dalam penelitian ini adalah Zymomonas mobilis yang diperoleh dari Laboratorium Mikrobiologi Teknik Kimia Institut Teknologi Sepuluh Nopember Surabaya. Langkah-langkah percobaan yaitu pretreatment molases, pengembangan kultur, pembuatan starter, pembuatan sel immobilisasi kemudian dilakukan fermentasi. 3.2 Pembuatan sel immobilisasi Pembuatan sel immobilisasi diawali dengan pembentukan bead dengan Ca-Alginat dan K-karaginan sebagai supporting matrice. Untuk Ca-Alginat 2% dan 3%. Sedangkan untuk K-Karaginan yaitu 1% dan 2%. Konsentrasi Ca-Alginat 2 % dibuat dengan mencampur 75 ml media nutrisi dengan 75 ml larutan Ca-Alginat 4%, sehingga konsentrasi larutan campuran menjadi 2 %. Setelah mengental, mencetak gel Ca-Alginat ke dalam larutan CaCl2 2% dengan menggunakan nozzle tetap dengan ukuran ID 2mm. Larutan tersebut akan mengeras dalam waktu 10-15 menit, kemudian dipotong-potong. Sel immobilisasi yang sudah terpotong-potong tersebut dicuci dengan 0,85 % NaCl untuk mengurangi kelebihan ion – ion Ca. Untuk konsentrasi K-karaginan 1 % dibuat dengan Melarutkan 0,5 gram κKaraginan dalam 45 mL aquadest, kemudian memanaskannya pada suhu 700C sampai mulai terbentuk gel (pemanasan selama 15 menit). Mendinginkan larutan κ-Karaginan hingga suhu 400C. Mencampur 5 ml media nutrisi dengan 45 ml larutan κ-karaginan sehingga konsentrasi larutan campuran menjadi 1%, 50 mL larutan campuran tersebut dicetak dalam 1000 mL larutan KCl 1,5% + CaCl2 2%, hingga terbentuk bead yang diinginkan, Bead tersebut mengeras dalam waktu 15 menit. Untuk meningkatkan pertumbuhan sel, bead dimasukkan dalam production medium kemudian diinkubasi di dalam shaker inkubator selama 36 jam. Bead disimpan pada temperatur 4oC sampai sel digunakan. Untuk sel immobilisasi K-karaginan 2 % dibuat dengan cara yang sama seperti sel immobilisasi K-karaginan 1 % namun berat Kkaraginan yang dilarutkan dalam aquadest sebesar 1 gram.
Zymomonas mobilis ekstrak 1 gram + biakan dalam 1 L substrat disertai pengadukan agar campuran homogen. 3.4 Proses fermentasi Proses fermentasi dimulai dengan memasukkan bead immobilisasi sel dalam tray fermentor sesuai dengan konsentrasi yang telah divariasikan. Memasukkan molases steril yang mengandung konsentrasi gula total sesuai variabel ke dalam fermentor (bioreaktor packed bed) dengan rate 0,06 L/jam, dilution rate pada 1,2 jam-1. Mengambil hasil fermentasi (brooth) sebagai sampel setiap 15 menit sebanyak 17 kali. 7
3 4
2 5
6
1
Gambar 1. Peralatan Bioreaktor Kontinyu Packed Bed Dengan keterangan : 1. Molases 2. Pompa Peristaltik 3. Bioreaktor Packed Bed 4. Bead immobilisasi sel 5. Hasil fermentasi Ethanol (brooth) 6. Pembuangan gas CO2 7. Statif 4. Hasil dan Pembahasan Percobaan fermentasi kontinyu dilakukan dengan menvariasikan konsentrasi glukosa substrat dan konsentrasi Ca-Alginat dan K-karaginan. Berikut ini tabel 1 adalah data penelitian untuk fermentasi kontinyu.
3.3 Penambahan nutrisi pada substrat Molases yang sudah diencerkan sesuai variabel, dipanaskan pada suhu 80°C selama 20 menit untuk sterilisasi, selanjutnya didinginkan hingga mencapai suhu kamar. Kemudian sebagai sumber nutrisi ditambahkan glukosa 15 gram, (NH4)4SO4 18 gram, Na2HPO4 10 gram, KH2PO4 5 gram, MgSO4.7H2O 5 gram dan
TBB04-2
Tabel 1 Data penelitian fermentasi secara kontinyu Fermentasi Keterangan Kontinyu Bioreaktor Packed bed Volume reaktor 258 mL Ca- Alginat dan Bead /carrier K-Karaginan Berat bead 120 g Residence time 0,83 jam Dilution rate 1,2 /jam
Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia – SNTKI 2009
ISBN 978-979-98300-1-2
Bandung, 19-20 Oktober 2009
33
20 15 32 10 5
Tabel 2 Konsentrasi etanol rata-rata tertinggi pada konsentrasi glukosa dalam molases 10%, 14%, 18% dengan bead CaAlginat Konsentrasi Konsentra glukosa si etanol Variabel sisa rata-rata rata-rata (g/L) (g/L) Glukosa 10%, 20,18 40,78 Ca-Alginat 2% Glukosa 14%, 19,78 41,43 Ca-Alginat 2% Glukosa 18%, 19,99 61,34 Ca-Alginat 3%
4 4, 25
3 3, 25 3, 5 3, 75
2 2, 25 2, 5 2, 75
31 1 1, 25 1, 5 1, 75
0
Konsentrasi etanol (g/L)
25
0, 25 0, 5 0, 75
Konsentrasi glukosa sisa (g/L)
lebih besar dibandingkan menggunakan bead immobilisasi K-Karaginan.
Waktu pengambilan sampel (jam) Konsentrasi glukosa sisa
Konsentrasi Etanol
Gambar 2. Konsentrasi etanol dan konsentrasi glukosa sisa sebagai fungsi waktu pengambilan sampel pada konsentrasi glukosa dalam molases 10 % dengan bead Ca-Alginat
Konsentrasi…
60 50 40 30 20 10 0
Konsentrasi etanol (g/L)
Konsentrasi glukosa sisa (g/L)
60 50 40 30 20 10 0
Tabel 3 Konsentrasi etanol rata-rata tertinggi pada konsentrasi glukosa dalam molases 10%, 14%, dan 18% dengan bead K-Karaginan Konsentrasi Konsentrasi glukosa etanol Variabel sisa rata-rata rata-rata (g/L) (g/L) Glukosa 10%, 23,668 17,683 K-Karaginan 2% Glukosa 14%, 36,613 32,415 K-Karaginan 2% Glukosa 18%, 37,341 56.998 K-Karaginan 2%
Waktu pengambilan…
Gambar 3. Konsentrasi etanol dan konsentrasi glukosa sisa sebagai fungsi waktu pengambilan sampel pada konsentrasi glukosa dalam molases 14 % dengan bead K-Karaginan Gambar 2 menunjukkan hubungan konsentrasi etanol, glukosa sisa pada bead CaAlginat dengan rate 0,06 L/jam, dilution rate pada 1,2 jam-1, untuk pengambilan sampel yang dilakukan secara periodik setiap 15 menit. Sedangkan pada Gambar 3 menunjukkan hubungan konsentrasi etanol, glukosa sisa pada bead K-Karaginan. Pada gambar 2 dan gambar 3 terlihat semakin kecil konsentrasi glukosa sisa maka konsentrasi etanol semakin besar, serta konsentrasi glukosa sisa dan konsentrasi etanol yang mempunyai kecenderungan stabil, dimana kondisi ini mendekati steady state. 4.1 Pengaruh Konsentrasi Glukosa dan Konsentrasi Ca-Alginat serta K-karaginan terhadap Kadar Etanol yang dihasilkan Pada Tabel 2 menunjukkan konsentrasi etanol rata-rata tertinggi pada konsentrasi glukosa dalam molases 10%, 14%, 18% dengan bead Ca-Alginat dan Tabel 3 untuk bead KKaraginan. Secara keseluruhan terlihat bahwa untuk konsentrasi etanol rata-rata yang menggunakan bead immobilisasi Ca-Alginat
Hasil percobaan fermentasi etanol, pada berbagai konsentrasi glukosa dan konsentrasi Ca-Alginat dan K-karaginan ditunjukkan pada gambar 4. Pada konsentrasi glukosa dalam molases 10%, 14%, konsentrasi etanol yang dihasilkan, secara berurutan sebagai berikut: pada konsentrasi Ca-Alginat 2% sebesar 40,78 g/L; 41,43 g/L; dan pada konsentrasi glukosa dalam molases 18 %, konsentrasi Ca-alginat 3 % sebesar 61,34 g/L ; pada pada konsentrasi glukosa dalam molases 10 %, 14 %, 18 %, konsentrasi K-karaginan 2% sebesar 17,683 g/L; 32,415 g/L; 56,998 g/L.
TBB04-3
Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia – SNTKI 2009
ISBN 978-979-98300-1-2
Bandung, 19-20 Oktober 2009
Yield Etanol (%)
Konsentrasi etanol tertinggi dicapai pada konsentrasi gula dalam molases 18 % dengan konsentrasi Ca-Alginat 3 % dan K-karaginan 2 % yaitu sebesar 61,34 g/L dan 56.998 g/L. Konsentrasi Etanol (g/L)
70 60 50 40
45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 10
14
18
30
Konsentrasi Glukosa Dalam Molases (%)
20
Ca-Alginat
10 0 10
14
Gambar 5. Yield Etanol rata-rata (%) vs Konsentrasi Glukosa dalam molases (%)
18
Konsentrasi Glukosa Dalam Molases (%) Ca-Alginat
K-Karaginan 2 %
K-Karaginan 2%
Gambar 4. Konsentrasi Etanol rata-rata (g/L) vs Konsentrasi Glukosa dalam molases (%) Pada konsentrasi Ca-Alginat 2% dan 3 % dan konsentrasi K-karaginan 2 %, semakin tinggi konsentrasi glukosa maka semakin tinggi kadar etanol yang dihasilkan. Hal ini dikarenakan pada konsentrasi glukosa yang lebih tinggi, tersedia lebih banyak substrat yang dapat dikonversi menjadi etanol sehingga produk yang dihasilkan juga lebih tinggi. Pada konsentrasi glukosa yang sama, kadar etanol yang dihasilkan dipengaruhi oleh konsentrasi Ca-Alginat dan K-karaginan. Pada konsentrasi glukosa dalam molases 18 %, konsentrasi optimum untuk immobilisasi sel yang menggunakan supporting matrice CaAlginat sebesar 3 %, sedangkan menggunakan supporting matrice K-Karaginan sebesar 2 %. 4.2 Pengaruh Konsentrasi Glukosa dan Konsentrasi Ca-Alginat serta K-karaginan terhadap Yield Etanol Yield adalah perbandingan banyaknya produk etanol yang dihasilkan terhadap glukosa yang terkonsumsi selama reaksi fermentasi. Pada gambar 5 menunjukkan hubungan Yield etanol rata-rata (%) vs konsentrasi glukosa dalam molases (%). Dari hasil percobaan didapatkan konsentrasi glukosa dalam molases 10%, 14% yield etanol rata-rata yang dihasilkan pada konsentrasi Ca-Alginat 2% secara berurutan sebagai berikut: sebesar 38,22%, 30,71%; dan untuk didapatkan konsentrasi glukosa dalam molases 18 % yield etanol ratarata yang dihasilkan pada konsentrasi CaAlginat 3 % adalah 32,61 %, sedangkan pada konsentrasi glukosa dalam molases 10%, 14%, 18 %, konsentrasi K-karaginan 2% sebesar 19,029%; 24,127%; 26,729%.
Dari gambar 5 terlihat bahwa pada konsentrasi Ca-Alginat 2% yield etanol tertinggi dicapai pada konsentrasi substrat 10 % yaitu sebesar 38,22% sedangkan pada konsentrasi Kkaraginan 2 % yield etanol tertinggi dicapai pada konsentrasi substrat 18 % yaitu sebesar 26,729 %. Kenaikan konsentrasi glukosa tidak selalu diiringi dengan bertambahnya yield etanol, untuk immobilisasi sel yang menggunakan Ca-Alginat semakin besar konsentrasi glukosa maka semakin kecil yield etanol sedangkan untuk immobilisasi sel yang menggunakan K-Karaginan semakin besar konsentrasi glukosa maka semakin besar pula yield etanol yang dihasilkan. 4.3 Pengaruh Konsentrasi Glukosa dan Konsentrasi Ca-Alginat serta K-karaginan terhadap Produktivitas Etanol Produktivitas pada proses fermentasi dinyatakan sebagai gram produk/liter/jam. Dari hasil percobaan, pada konsentrasi glukosa dalam molases 10%, 14%, produktivitas etanol yang dihasilkan pada konsentrasi Ca-Alginat 2%, secara berurutan sebagai berikut: sebesar 52,03 g/L.jam; 66,3 g/L.jam, pada konsentrasi glukosa dalam molases 18%, produktivitas etanol yang dihasilkan pada konsentrasi Ca-Alginat 3 % sebesar 80,85 g/L.jam ; pada konsentrasi glukosa dalam molases 10 %, 14 %, 18%, konsentrasi K-karaginan 2% sebesar 21,22 g/L.jam; 38,898 g/L.jam; 68,397 g/L.jam. Produktivitas etanol berbanding lurus dengan konsentrasi etanol karena produktivitas etanol merupakan perkalian antara konsentrasi etanol dengan dilution rate. Dari gambar 6 terlihat bahwa produktivitas etanol tertinggi dicapai pada konsentrasi glukosa dalam molases 18 %, konsentrasi Ca-Alginat 3% yaitu sebesar 80,85 g/L.jam sedangkan pada konsentrasi Kkaraginan 2 % produktivitas etanol tertinggi dicapai pada konsentrasi glukosa dalam molases 18 % yaitu sebesar 68,397 g/L.jam.
TBB04-4
Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia – SNTKI 2009
ISBN 978-979-98300-1-2
Produktivitas Etanol (g/L.jam)
Bandung, 19-20 Oktober 2009 Rencana Penelitian Selanjutnya Untuk penelitian selanjutnya akan dilakukan proses fermentasi yang lebih lama dengan menvariasikan dilution rate dilanjutkan proses ekstraksi dengan amyl alkohol sebagai solvent supaya konsentrasi etanol yang dihasilkan lebih tinggi.
90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 10
14
18
Konsentrasi Glukosa Dalam Molases (%) Ca-Alginat
K-Karaginan 2%
Gambar 6. Produktivitas Etanol rata-rata (g/L.jam) vs Konsentrasi Glukosa dalam molases (%) Dari hasil percobaan ditinjau konsentrasi, yield dan produktifitas etanol menggunakan immobilisasi sel dengan supporting matrice Na-Alginat lebih besar dari menggunakan immobilisasi sel dengan supporting matrice -Karaginan, hal ini mungkin disebabkan karena metode/ treatment pembuatan bead Ca-Alginat maupun KKaraginan berbeda. Pada pembuatan bead CaAlginat tidak memerlukan pemanasan (yang diperlukan suhu kamar/ 30o C), sedangkan pada pembuatan bead K-Karaginan memerlukan pemanasan sampai pada suhu 700C kemudian diturunkan 40 0C. Pada pemanasan suhu ini menyebabkan beberapa bakteri dimungkinkan mati sehingga jumlah bakteri berkurang, hal ini mengakibatkan konsentrasi etanol yang dihasilkan juga berkurang. 5. Kesimpulan Berdasarkan penelitian dan hasil analisa diperoleh bahwa konsentrasi glukosa dan konsentrasi Ca-Alginat serta K-karaginan berpengaruh terhadap konsentrasi etanol, yield etanol, dan produktivitas etanol yang dihasilkan. Konsentrasi, yield dan produktivitas etanol yang dihasilkan dengan immobilisasi sel menggunakan bead Ca-Alginat lebih besar dari immobilisasi sel menggunakan bead KKaraginan. Dari hasil percobaan diperoleh hasil tertinggi pada konsentrasi Ca-Alginat 3%; konsentrasi etanol 67,38 g/L (8,54 %) (pada konsentrasi substrat 18%), yield 33,76% (pada konsentrasi substrat 10%), produktivitas etanol 88,51 g/L.jam (pada konsentrasi ubstrat 18%) sedangkan pada konsentrasi K-karaginan 2 % diperoleh konsentrasi etanol 60,18g/L (7,63%) (pada konsentrasi substrat 18%), yield 27,66% (pada konsentrasi substrat 18%), produktivitas etanol 72,22 g/L.jam (pada konsentrasi substrat 18%).
Ucapan Terima Kasih Ucapan terima kasih kami tujukan kepada : Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi Departemen Pendidikan Nasional, Sesuai Surat Perjanjian Pelaksanaan Hibah Kompetitif Penelitian Sesuai Prioritas Nasional Batch II 2009 Nomor : 342/SP2H/PP/DP2M/VI/2009, TANGGAL 16 Juni 2009 Daftar Simbol κ = Kappa ID = diameter bead, mm D = Dilution rate, /jam F = laju alir, L/jam M = konsentrasi etanol, g/L V = volume bioreaktor , L Daftar Pustaka [1] Grote, W. ,K.J Lee dan P.L Rogers, (1980), “Continuous Ethanol Production By Immobilized Sels of Zymomonas Mobilis”, Biotechnology Letters vol 11, hal 481-486. [2] Margaritis,A., P.K. Bajpai dan J. Wallace (1981), “High Ethanol Productivities using Small Ca-Alginate Bead of Immobilized Sels of Zymomonas Mobilis”, Biotechnology Letters, vol 3 no 11 hal 613 – 618. [3] Najafpour, D.Ghasem, (2007), “Biochemical Engineering and Biotechnology”, Elsevier Scientific Publishing Company, Asterdam-Oxford, hal. 100-125 [4] Paturau, J, M., (1982). “By Product of Cane Sugar Industry”. Elsevier Scientific Publishing Company, Asterdam-Oxford, hal. 100-102 [5] Stanburry P.F., dan Whitaker A., (1984), “Principles of Fermentation Technology”,Pergamon Press Ltd., Inggris, hal. 102-106
TBB04-5
Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia – SNTKI 2009
ISBN 978-979-98300-1-2
Bandung, 19-20 Oktober 2009
LAMPIRAN PENELITI PENELITI Tahun Bahan Baku Kadar Gula (%) Mikroorganisme Proses Proses Kontinyu Immobilisasi sel Ukuran Bead (mm) Dillution Rate (jam-1) Kadar Etanol maksimal (%) Kadar Etanol maksimal (g/L) Produktivitas maksimal
W.Grote, dkk 1980 Sugar Cane Juice 14 Z.mobilis Fermentasi Column Reaktor CaKAlginat Karaginan 2% 2% 6 x 6 mm
Argyrios Margaritis, dkk 1981 Glukosa 10 Z.mobilis Fermentasi Packed Bed
R. Darmawan 2009 Molases 10 14 18 Z.mobilis Fermentasi Packed Bed
Hakim dan Eko 2009 Molases 10 14 18 Z.mobilis Fermentasi Packed Bed
Ca-Alginat 1.60% 1
Ca-Alginat 2% 2% 3% 2 x 2 mm
K-Karaginan 2% 2% 2% 2
0.85
0.8
2.4
1.6
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
1.2
6.56
8.40
5.39
5.62
5.50
7.00
8.54
4.03
5.13
7.63
51.76
66.25
42.5
44.38
43.36
55.25
67.38
31.83
40.45
60.18
44
53
102
71
52.03
66.3
80.85
38.19
48.54
72.22
-1
(g/L.jam )
TBB04-6
