PROSPEK BUAH APEL AFKIR DI DAERAH TUMPANG KABUPATEN MALANG SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN

Prosiding Seminar Nasional Kimia, ISBN : 978-602-0951-00-3 Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Surabaya, 20 September 2014

PROSPEK BUAH APEL AFKIR DI DAERAH TUMPANG KABUPATEN MALANG SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN PROSPECTS CULLED APPLES IN TUMPANG REGION AN ALTERNATIVE RENEWABLE ENERGY Rini Kartika Dewi, Evy Hendriarianti, Boediyanto Jurusan Teknik Kimia Institut Teknologi Nasional Malang Jl. Bendungan Sigura-gura no. 2 Malang Telp. 0341 551431 Email : [email protected]

Abstrak. Daerah Poncokusumo Tumpang Kabupaten Malang, merupakan salah satu potensi besar penghasil apel selain Kota Batu. Dengan adanya curah hujan yang tinggi dan perubahan musim yang tidak menentu menjadikan apel yang dihasilkan tidak sesuai dengan kualitas yang diinginkan.. Peneliti mencoba menngunakan apel afkir ini untuk diproses menjadi sumber energi alternatif

bahan bakar terbarukan dengan proses Reaksi Simultan

Sakarifikasi dan Fermentasi (SSF) yang selanjutnya dilakukan proses destilasi. Waktu dalam Proses Fermentasi yang dilaksanakan selama 7 hari dengan kondisi temperatur 30 oC dan pH 4-4.5 sedangkan temperatur destilasi yang digunakan mulai dari 50, 60, 70, 80 oC. Analisa yang dilakukan adalah analisa etanol dengan menggunakan Gas Kromatografi. Dari hasil didapatkan konsentrasi etanol tertinggi adalah sebanyak 30.066 % dengan temperatur 80 oC. Kata kunci : Apel, Destilasi, Energi Terbarukan Abstract. Tumpang region is one of great potential producer apples another Batu city. High rainfall and seasonal changes that make the apples produced does not match the expected quality.

Researches used salvage for

processing apples into alternative energy renewable fuels with Sacarification Simultan of Reaction process and Fermentation, distillation process is the performed. Fermentation process carried out for 7 days with temperature 30 oC and pH 4-4.5, while the distillation temperature used ranging from 50, 60, 70 and 80 oC. Analysis was performed using analysis of ethanol by Gas Cromatography. Result obtained the highest ethanol concentration was 30.066% with temperature 80 oC. Keyword : Apples, Distillation, renewable energy

persediaannya terbatas. Oleh karena itu, kita

PENDAHULUAN

sebagai peneliti

Kebutuhan bahan bakar minyak

perlu adanya upaya atau

inovasi untuk mendapatkan sumber energi

bumi semakin terus meningkat, sedangkan

yang dapat diperbaruhi (renewable) sebagai B - 211


alternatif pengganti bahan bakar minyak. Untuk

mengatasi

hal

tersebut,

maka

BAHAN DN METODE PENELITIAN

penelitian mengenai energi terbarukan harus selalu

terus

dikembangkan

Alat

untuk

Beberapa peralatan yang dipakai

mengurangi ketergantungan terhadap bahan

dalam penelitian ini adalah fermentor atau

bakar minyak maupun untuk mengurangi

bioreaktor, pH meter, timbangan digital,

dampak terhadap lingkungan. Pada saat ini

gelas ukur, beaker glass, autoclave, pipet

produk energi alternatif yang berpeluang

ukur, corong, blender, magnetic hot plate

untuk dikembangkan

stirerr, spektrofotometer, Gas Kromatografi.

adalah bioethanol

dengan menggunakan bahan biomassa. Tumpang

merupakan

daerah

potensi

Bahan

penghasil apel yang terbesar selain batu,

Bahan-bahan

karena dengan adanya curah hujan yang

penelitian ini adalah apel afkir, aquadest,

tinggi

merusaknya

HCl, beaker yeast, NaOH, Asam sitrat,

bunga yang akan menjadi buah, kerusakan

Na3PO4 pa, Etanol pa, larutan Luff school,

yang terjadi sekitar 60 % dari sistem

KI, glukosa.

akan

menyebabkan

yang

digunakan

dalam

tanaman yang dilakukan oleh petani. Hal ini menyebabkan penurunan hasil panen yang

Prosedur Penelitian

sangat drastis, serta buah

A. Sterilisasi Peralatan

dihasilkan

memiliki tekstur yang tidak baik, ukuran

Peralatan yang digunakan disterilkan

yang

sangat

terlebih dahulu menggunakan proses

merugikan petani. Selain itu kerusakan apel

sterilisasi kering. Sterilisasi dilakukan

dapet juga disebabkan hama, sehingga

dengan Hot Air Oven pada suhu 180 oC

mempengaruhi tampilan dan warna kulit

selama 2 jam.

tidak

standar,

sehingga

dari apel.

B. Tahap Penelitian

Pada penelitian ini peneliti mencoba

-

memberikan solusi dari permasalahan diatas,

Mencuci buah apel sampai bersih dan menimbang sebanyak 500 gram.

dengan metode reaksi Simultan Sakarifikasi

-

Dipotong

kecil-kecil

dan Fermentasi (SSF) menggunakan bahan

dengan

baku dari buah apel afkir menjadi bahan

kemudian

bakar alternatif.

mengunakan blender. B - 212

aqudest

dan

sebanyak

dihaluskan

ditambah 800

ml

dengan


-

Dilakukan penyaringan dan filtratnya

- Siapkan larutan glukosa standard (1

dimasukkan ke dalam alat fermentor. -

mg glukosa anhidrat / ml).

Menambahkan HCl sampai kondisi pH

- Encerkan larutan standard tersebut

larutan berkisar 1 – 2 dengan temperatur

dalam labu ukur 50 ml, sehingga

o

-

-

110 C selama 1 jam.

diperoleh larutan standard dengan

Setelah 1 jam diambil sedikit sampel

kadar glukosa : 2, 4, 6, dan 8 mg/

untuk dialukan analisa glukosa.

100 ml.

Temperatur

diturunkan

- Siapkan 5 tabung reaksi yang bersih,

Setelah temperatur

masing-masing diisi sengan 2 ml

larutan telah tercapai di cek kembali

larutan standard tersebut diatas. Satu

pHnya. pH yang dibutuhkan untuk

tabung diisi 2 ml air suling sebagai

proses fermentasi adalah 4 – 4,5

blanko.

menjadi 30

kemudian o

C.

sehingga untuk mencapai pH tersebut

-

-

-

-

- Masukkan tabung-tabung tersebut

ditambahkan HCl atau H2SO4.

dalam pemanas air yang suhunya

Kemudian ditambahkan nutrisi dan yeast

dijaga konstan pada 30 oC selama 5

beaker.

menit.

Selama proses fermentasi kondisi adalah

- Kemudian

ke

dalam

tabung

anaerob. Waktu proses fermentasi adalah

ditambahkan 1 ml larutan “glocose

selama 7 hari. Dimana sampel diambil

test”,

setiap hari untuk dilakukan analisa

penambahan larutan tersebut. Untuk

etanol

ketepatan waktu dianjurkan selang

dengan

menggunakan

gas

catatlah

wwktu

saat

kromatografi.

waktu antara penambahan larutan

Setelah proses fermentasi dilanjutkan ke

“glocose test” pada satu tabung

proses destilasi dengan temperatur yang

dengan tabung berikutnya dibuat

bervariasi.

waktunya sama misalnya 30 detik.

Kemudian hasil destilatnya dilakukan

Jadi mula-mula tabung pertama, 30

analisa etanolnya.

detik kemudian tabung kedua dan seterusnya. - Tabung-tabung tetap berada pada

Analisa Glukosa

pemanas

1. Persiapan kurva standard

(inkubasi). B - 213

air

selama

30

menit


- Setelah

30

menit

sejak

saat

menggunakan Pb-asetat atau bubur

penambahan larutan “glocose test”, reaksi

dihentikan

Aluminium hidroksida.

dengan

- Pipetlah 2 ml larutan contoh yang

menambahkan 10 ml larutan H2SO4

jernih tersebut ke dalam tabung

(1+3). Selang waktu penambahan

reaksi yang bersih.

larutan asam sulfat pada satu tabung

- Masukkan tabung tersebut dalam

dengan

tabung

berikutnya

juga

pemanas air yang suhunya dijaga

dibuat

sama

seperti

pada

konstan pada 30 oC selama 5 menit

penambahan larutan “glocose test” di

dan selanjutnya diperlakukan sama

atas, sehingga lamanya inkubasi

seperti

pada setiap tabung adalah sama yaitu

standard diatas.

30 menit. - Bilas

penyiapan

kurva

- Jumlah glukosa dapat ditentukan

sampai

homogen

dan

berdasarkan OD larutan contoh dan

didinginkan sampai mmencapai suhu

kurva standard larutan glukosa.

ruangan. - Teralah

pada

Analisa Etanol “optical

density”

larutan-larutan

(OD)

Dengan menggunakan gas kromatografi.

tersebut

Yang terlebih dahulu dilakukan pembuatan

menggunakan tabung kuvet 1 cm

kurva standar etanol.

pada panjang gelombang 540 nm.

Pembuatan kurva standar menggunakan

- Buatlah

kurva

menunjukkan

standard hubungan

yang

etanol merck dengan berbagai konsentrasi

antara

(% berat).

konsentrasi glukosa dan OD. 2. Penentuan glukosa pada sampel - Siapkan

larutan

contoh

HASIL DAN PEMBAHASAN yang

Penelitian

ini

dilaksanakan

di

mempunyai kadar glukosa sekitar

Laboratorium Mikrobiologi Industri dan

2,5-7,5

Teknik Kimia ITN Malang.

mg

/

100

ml.

Perlu

diperhatikan bahwa larutan contoh

Dari penelitian ini, proses awal yang kami

ini harus jernih, karena itu bila

lakukan adalah

dijumpai larutan contoh yang keruh

mengetahui kadar karbohidrat dalam buah

atau berwarna, maka perlu dilakukan

apel.

penjernihan terlebih dahulu dengan

kandungan karbohidrat yang ada di buah B - 214

Hasil

analisa karbohidrat untuk

yang

didapatkan

ternyata


apel adalah sekitar 38,69%. Selanjutnya

lambat sekali prosesnya apabila tanpa

proses kami lanjutkan ke proses hidrolisa

perlakuan

dengan menggunakan asam HCl.

mempercepat

Tabel 1.Data Hasil Glukosa Dari Proses Hidrolisa Sampel

1

2

3

Konsentrasi asam 1% 3% 5% 7% 9% 1% 3% 5% 7% 9% 1% 3% 5% 7% 9%

Perbandingan

1:9

1:10

1:12

apapun.

Sehingga

terjadinya

untuk

reaksi

selain

pengaruh jumlah pelarut yang ditambahkan seperti yang sudah dijelaskan diatas maka

Kadar glukosa 80,256 85,099 86,386 87,212 87,212 86,212 80,256 82,445 84,512 82,445 77,792 87,212 86,386 88,228 89,845

adanya

penambahan

merupakan

faktor

katalisator

yang

juga

mempengaruhi

proses hidrolisa. Katalisator yang kami gunakan pada penelitian ini adalah berupa larutan asam HCl, HCl merupakan asam yang bersifat paling kuat sehingga lebih mudah terionisasi dalam H2O selain itu HCl juga mempunyai sifat elektronegatifannya

Dari hasil penelitian yang kami

lebih besar, sehingga lebih memudahkan

lakukan, dapat diketahui bahwa dengan

terlepasnya ion hidrogen. Karena mudah

semakin banyak jumlah pelarut air (rasio

tidak terlepasnya H+ dipengaruhi oleh sifat

perbandingan

yang

keelektronegatifan suatu bahan. Dilihat dari

digunakan dalam proses hidrolisa (proses

konsentrasi asam yang dipergunakan, maka

dimana

dari hasil penelitian terlihat semakin tinggi

terjadi

bahan

dan

penguraian

air)

karbohidrat

menjadi maltose dan glukosa) maka jumlah

konsentrasi

glukosa yang dihasilkan semakin tinggi. Hal

semakin

ini dikarenakan dengan jumlah pelarut air

dihasilkan, hal ini dikarenakan dengan

yang semakin banyak akan menjadikan

konsentrasi asam yang semakin tinggi akan

proses

yang

mempercepat terjadinya reaksi, sehingga

terkandung dalam buah apel afkir semakin

menyebabkan konversi karbohidrat menjadi

cepat.

apabila

glukosa semakin baik. Selain itu dengan

dilakukan proses hidrolisa akan terurai

bertambahnya konsentrasi asam sebagai

menghasilkan glukosa.

katalis akan menyebabkan tumbukan antara

ekstraksi

Karbohidrat

karbohidrat

tersebut

Proses penguraian karbohidrat dalam

asam tinggi

yang pula

ditambahkan glukosa

yang

molekul-molekul air dan molekul pati

buah apel afkir dapat dihidrolisa membentuk

semakin

glukosa, dimana proses tersebut dapat sangat B - 215

cepat

dan

banyak

sehingga


mengakibatkan energy aktivasi reaksi turun

produk ethanol. Di dalam proses fermentasi

sehingga laju reaksinya semakin cepat.

ethanol selain jenis mikroorganisme juga dipengaruhi oleh suhu, pH, waktu reaksi,

Tabel. 2. Data Pengamatan Kadar Etanol

nutrisi

Hasil Fermentasi Rasio

HCl

5%

yang

ada dalam bahan.

Pada

penelitian ini kondisi proses fermentasi

1%

3%

7%

24

1,102

1,624

3,450

2,340

2,340

48

1,825

2,246

4,567

4,125

4,125

dijaga pada suhu 30 oC dan pH 4,5 dengan

9%

Bahan :Air Jam

1:9

1:10

1:12

kondisi anaerobik

Kadar Ethanol (%)

72

2,123

3,562

5,215

5,606

5,606

120

2,561

3,684

5,653

7,237

7,237

148

3,455

4,565

7,235

8,656

8,656

24

2,240

1,102

1,143

2,300

1,143

48

4,100

1,825

2,105

4,123

2,105

72

5,622

2,123

3,566

5,602

3,566

120

7,453

2,561

4,218

7,384

4,218

148

8,623

3,455

4,402

8,202

4,402

24

1,250

2,240

2,340

3,800

3,854

48

1,886

4,100

4,125

5,202

5,503

72

1,886

5,622

5,606

7,804

8,022

120

2,105

7,453

7,237

9,125

10,502

148

2,456

8,623

8,656

10,480

11,602

Jumlah

beaker yeast yang ditambahkan

dalam penelitian ini adalah 4,5 gram. Dikarenakan apabila jumlah beaker yeast yang ditambahkan terlalu sedikit, maka hanya sedikit glukosa yang dapat dirubah menjadi ethanol atau bisa juga substrat yang ada

masih

banyak

sehingga

produk

ethanolnya kecil. Begitu juga apabila jumlah beaker yeast yang ditambahkan terlalu banyak tidak akan dihasilkan ethanol yang

Berdasarkan hasil penelitian terlihat bahwa

tinggi, karena akan menghambat perubahan

semakin

glukosa menjadi ethanol. Sehingga jumlah

besar

jumlah

glukosa

yang

dihasilkan didapatkan kadar ethanol yang

beaker

besar

penelitian sudah cukup

pula.

Sehingga

bisa

dikatakan

yeast

yang

ditambahkan

pada

yaitu apabila

konsentrasi asam meruapakan salah satu

mikroorganisme yang ditambahkan tidak

faktor

perubahan

melebihi dari jumlah substrat yang ada maka

karbohidrat menjadi glukosa yang diproses

hasil fermentasi akan terus meningkat

lebih lanjut menjadi ethanol. Dilihat dari

hingga pada suatu titik optimum (jumlah

waktu fermentasi maka semakin lama

mikroorganisme sama dengan substrat),

semakin besar ethanol yang dihasilkan, hal

karena kemudian hasil fermentasi akan turun

ini dikarenakan mikroorganisme atau beaker

setelah terjadi fase stasioner atau konstan

yeast yang ditambahkan berkembang biak

yang kemudian fase kematian, hal ini sesuai

dengan baik dan mampu merombak glukosa

dengan kurva pertumbuhan mikrrorganisme.

yang

mempengaruhi

yang ada dalam sampel menghasilkan B - 216


Reaksi yang terjadi dalam proses fermentasi

UCAPAN TERIMA KASIH

adalah :

-

C6H12O6

2C2H5OH

Kami sangat bersyukur dengan adanya

+ 2CO2

dana hibah desentralisasi 2014 dari

Pada penelitian ini hasil ethanol tertinggi

DIKTI maka kami dapat melaksanakan

yang didapatkan adalah 11,602 %.

penelitian ini.

Dari hasil fermentasi yang tinggi kemudian

-

dilanjutkan ke proses destilasi dengan berbagai

variasi

temperatur,

(ITN) Malang

ternyata

-

didapatkan hasil yang paling optimal adalah -

Serta Mahasiswa/I yang membantu kelancaran penelitian ini.

KESIMPULAN hasil

penelitian

dapat

disimpulkan bahwa : 1. Perbandingan

Kepada Jurusan Teknik Kimia ITN dan teman-teman Dosen

pada 80 oC yaitu sebesar 30,066 %.

Berdasarkan

Kepada Institut Teknologi Nasional

DAFTAR PUSTAKA air

1. D. Endah Retno, K.A. Enny, Fadilah,

berpengaruh

2009, Studi Awal Reaksi Simultan

terhadap glukosa, hasil glukosa yang

Sakarifikasi dan Fermentasi Tepung

tinggi didapatkan pada perbandingan

Sorgum ( Sorghum Bicolor L. Moench)

1:12.

Dengan Katalis Enzim Glocoamylase

(jumlah

antara bahan dan

pelarut)

juga

2. Konsetrasi asam juga mempengaruhi

dan Yeast (Saccharomyces cereviseae),

hasil glukosa, semakin tinggi konsentrasi

Seminar

asam maka semakin tinggi pula glukosa

Indonesia – SNTKI, Bandung

yang

dihasilkan.

Glukosa

tertinggi

ethanol

Alternatif

yang

Bahan

Bakar,

Seminar

Nasional Universitas Diponegoro

didapatkan.. 4. Pada proses destilasi temperature

Kimia

Ethanol Untuk Ethanol Sebagai Energi

3. Pada proses fermentasi waktu fermentasi hasil

Teknik

2. Dewi, R.K., 2008, Kinetika Dehidrasi

didapatkan pada konsentrasi asam 9%.

mempengaruhi

Nasional

3. Permatasari, juga

Shella.

2011.

“Pemanfaatan Kulit Singkong sebagai

mempengaruhi etanol yang dihasilkan.

Bahan

Baku

Pembuatan

Sodium

Karboksimetil Selulosa”. Jurnal Teknik Kimia Indonesia Vol. 11, No. 3, 2012, 124-131 B - 217


4. Samsuri M. dkk, 2007, Pemanfaatan Sellulose Ethanol

Bagas Untuk Produksi melalui

Sakarifikasi

Dan

Fermentasi Serentak Dengan Enzim Xylanase, Makara Teknologi vol 11 No. 1. 5. T. Neelakandan, G. Usharani, C. Sekar, 2010, Bioethanol Production From Cashew Juice Using Saccharomyces cerevisiae,

International

Journal

of

Current Research, vol.11, ISSN 0975833X

B - 218

PROSPEK BUAH APEL AFKIR DI DAERAH TUMPANG KABUPATEN MALANG SEBAGAI SUMBER ENERGI ALTERNATIF TERBARUKAN

Recommend Documents