Produksi Etanol Menggunakan Saccharomyces Cerevisiae Yang Diamobilisasi Dengan Agar Batang

Dalam proses produksinya, melewati 10 prosedur tahapan kerja :

1. Regenerasi Khamir

Biakan murni S. cerevisiae diremajakan pada agar miring (media YGA) yang telah disterilisasi pada suhu 121 oC dan tekanan 1 atm selama 15 menit, selanjutnya diinkubasi pada suhu 30 oC selama 48 jam. Saccharomyces cerevisiae pada media YGA ini menjadi stok kultur yang diregenerasi pada media YGA yang baru sebelum digunakan.

2. Pembiakan untuk Memperoleh Biomassa S. cerevisiae

Satu ose Saccharomyces cerevisiae dari YGA miring diinokulasi pada 10 mL media kompleks dan diinkubasi pada suhu 30 oC selama 20 jam dengan dishaker 100 rpm. Kemudian, starter ini di pindahkan ke 90 mL media kompleks dan diinkubasi pada kondisi yang sama. 100 mL starter ini selanjutnya di pindahkan lagi ke dalam 900 mL media kompleks dan diinkubasi pada suhu 30 oC dan dishaker 100 rpm.  Selama inkubasi, pertambahan biomassa diamati dan dihentikan pada saat pertumbuhan S. cerevisiae memasuki   pertengahan fase log (±  20 jam) dengan cara disimpan dalam lemari es pada suhu 4-10oC. (Hadioetomo, 1983)

Pada saat sel akan digunakan, sejumlah volume tertentu cairan stok biomassa ini disentrifuga pada 6000 rpm selama 30 menit untuk  memisahkan  sel  dari  media  cair. Supernatan  dipisahkan  dari  sel  basah  dengan cara dekantasi . Sel basah yang diperoleh selanjutnya akan digunakan untuk fermentasi dalam keadaan bebas dan eramobil. (Goksungur, Y. dan Zorlu, N, 2001)

3.  Optimasi Konsentrasi Agar batang

Sel yang akan diamobil diambil dari 80 mL cairan stok biomassa dengan cara yang telah dijelaskan sebelumnya. Sel basah yang diperoleh ditambah aquades steril sampai 8 mL dan dibagi empat, masing-masing 2 mL. Agar batang sebanyak 0,1; 0,2; 0,3 dan 0,4 g masing-masing dilarutkan dalam     aquades yang sudah mendidih sambil di stirer sampai larut dan ditepatkan volumenya sampai 8 mL. Larutan tersebut diturunkan suhunya sampai kira-kira 40 oC dan masing-masing dicampur dengan 2 mL suspensi sel basah yang telah disiapkan sebelumnya  dalam  cawan  petri,  sehingga diperoleh  larutan  agar  batang  yang berkonsentrasi  1, 2, 3 dan  4 % (b/v).   Semua larutan diaduk hingga homogen dan dibiarkan selama satu malam dalam lemari es. Gel yang terbentuk dipotong  5 x 5 mm dan dicuci dengan larutan NaCl 0,85 % (b/v) untuk menghilangkan sel  yang  tidak  terperangkap.  Jumlah  sel  yang lepas ditentukan dengan metode cawan tuang. Setiap sel amobil kemudian digunakan dalam fermentasi  menggunakan  100  mL  media kompleks  selama    48  jam  pada  suhu  30oC . Selanjutnya semua cairan fermentasi disentrifuga dan   supernatannya   didestilasi.   Kadar   etanol dalam masing-masing destilat diukur dengan kromatogafi   gas.       Konsentrasi   agar   batang optimal adalah yang menghasilkan etanol terbanyak. Sel yang teramobil dalam agar batang diketahui  dengan  cara  mengurangi  jumlah  sel yang digunakan dalam amobilisasi dengan jumlah sel yang lepas.

4.   Optimasi pH

Pengaruh pH terhadap kadar etanol yang dihasilkan dari fermentasi dengan sel amobil dilakukan pada 5 x 100 mL media kompleks dengan variasi pH  3,6; 3,9; 4,2; 4,5 dan 4,8. Sel amobil  yang  digunakan  dibuat  dengan konsentrasi agar batang optimal yang telah diketahui sebelumnya dengan cara dan jumlah yang sama (gel dari 10 mL larutan agar batang 2 % untuk 100 mL media fermentasi). pH awal media fermentasi diatur menggunakan HCl 10 %. Fermentasi dilakukan selama 48 jam pada suhu 30oC. pH optimal media fermentasi adalah yang memberikan kadar etanol terbesar.

5.  Optimasi Konsentrasi Glukosa

Konsentrasi   glukosa   dalam   100   mL media kompleks (dengan pH optimal) dibuat bervariasi (8; 10; 15; 20; dan 25 %). Sel amobil dengan konsentrasi agar batang dan pH optimal digunakan dalam fermentasi selama 48 jam pada suhu 30 oC.  Selanjutnya semua cairan fermentasi disentrifuga dan supernatannya didestilasi. Kadar etanol masing-masing destilat diukur dengan kromatogafi gas. Konsentrasi glukosa optimal adalah konsentrasi glukosa pada media yang memberikan kadar etanol terbesar.

6. Fermentasi dengan Sel Bebas untuk Memperoleh  Pola  Konsumsi  Glukosa  dan Produksi Etanol

80 mL cairan stok biomassa disentrifuga pada  6000  rpm  selama  30  menit. Supernatannya didekantasi dan sel bebas yang diperoleh digunakan dalam fermentasi menggunakan 800 mL media kompleks optimal (dengan  pH  dan  konsentrasi  glukosa  optimal) pada  suhu  30  oC.  Cairan  fermentasi  sebanyak 105 mL diambil sebagai sampel setiap 6-12 jam. Sampel disentrifuga selama 30 menit pada 6000 rpm dan supernatannya didekantasi.    1 mL supernatan   sampel   digunakan   untuk   analisis kadar glukosa dengan metode Smogy-Nelson dan 100 mL didestilasi dan dianalisis kadar etanolnya.

7. Fermentasi dengan Sel Amobil untuk Memperoleh  Pola  Konsumsi  Glukosa  dan Produksi Etanol

80 mL cairan stok biomassa disentrifuga pada  6000  rpm  selama  30  menit. Supernatannya didekantasi dan sel bebas yang diperoleh diamobilisasi dalam agar batang 2% dengan cara yang telah dijelaskan sebelumnya. Semua sel amobil selanjutnya digunakan dalam fermentasi  menggunakan  800  mL  media kompleks pada kondisi optimal dan suhu 30 oC. Cairan   fermentasi   sebanyak   105   mL  diambil sebagai sampel setiap 6-12 jam. Sampel disentrifuga selama 30 menit pada 6000 rpm dan supernatannya didekantasi. 1 mL supernatan sampel digunakan untuk analisis kadar glukosa dengan metode Smogy-Nelson dan 100 mL didestilasi dan dianalisis kadar etanolnya.

8.  Uji Perulangan

Untuk mengetahui pengaruh perulangan penggunaan  sel  amobil  terhadap  kadar  etanol yang dihasilkan, sel amobil (agar batang 2 %) digunakan berulang dalam fermentasi menggunakan media kompleks pada kondisi optimal  dan  suhu  30  oC selama  waktu  optimal (dilihat  dari  kurva  etanol  sebagai  fungsi  waktu yang telah diperoleh sebelumnya). Setelah fermentasi  pertama  selesai,  sel  amobil dipisahkan dengan cara disaring dan langsung dimasukkan  ke  dalam  media  fermentasi  yang baru untuk fermentasi  berikutnya dengan kondisi yang sama.  Perlakuan ini diulangi sebanyak lima kali dan dianalisis kadar etanol yang dihasilkan pada setiap perulangan fermentasi. 

9. Uji    Durabilitas    Sel    Amobil    terhadap Penyimpanan

Untuk mengetahui durabilitas sel amobil terhadap waktu penyimpanan, empat cawan petri sel amobil (setiap cawan berisi sel amobil dalam 10 mL agar batang 2 %) digunakan dalam fermentasi setelah disimpan masing-masing selama   0,   3,   6   dan   9   hari.   Penyimpanan dilakukan tanpa media apapun dalam lemari es dengan suhu 4-10 oC. Fermentasi dilakukan menggunakan media kompleks optimal selama waktu optimal pada suhu 30oC. Setiap hasil fermentasi dianalisis kadar etanolnya untuk mengetahui durabilitas sel amobil dalam menghasilkan etanol setelah disimpan selama waktu tertentu.

10  Metode Analitik

Untuk menganalisis kadar etanol, sampel cairan fermentasi disentrifuga pada 6000 rpm selama 30 menit. Supernatannya didestilasi pada suhu 78–80oC menggunakan peralatan destilasi vigreux. Kadar etanol dalam destilat ditentukan dengan   kromatografi   gas   Shimadzu   GC-14B (kolom CBP-10 medially polar, detektor FID, integrator Shimadzu C-R6A Chromatopac). Temperatur oven dan kolom diatur pada 180oC dan temperatur injektor dibuat pada 250oC. Konsentrasi glukosa ditentukan dengan metode Smogy-Nelson.   Jumlah   sel   ditentukan   dengan metode turbidimetri menggunakan spektronik 20D pada 620 nm dan cawan tuang.

PRAKTIKUM DISTILASI DAN PEMBUATAN BIOETHANOL DARI UBI JALAR

Pembuatan bioethanol dapat dilakukan dengan cara sebagai berikut

1. Kupas dan potong kecil-kecil Ubi Jalar
2. Kukus Ubi Jalar Selama 60 menit pada temperatur 100 C
3. Dinginkan pada suhu kamar
4. Lakukan fermentasi dengan menggunakan ragi tape sebanyak 1% selama 60 Jam
5. Peras air tape hingga diperoleh minimal 50 ml air tape
6. Ukur pH dengan menggunakan pH meter
7. Pada Umumnya pH-nya asam
8. Lakukan Analisa kadar Alkohol

Analisa Kadar Alkohol dapat dilakukan dengan cara

1. Siapkan 50 ml air tape
2. Netralkan dengan menggunakan NaOH 3 M
3. Distilasi hingga diperoleh 50 ml destilat
4. Ukur kadar Alkohol dengan menggunakan alkohol meter

Lanjutkan dengan distilasi ulang untuk mendapatkan ethanol dengan tingkat kemurnian yang lebih tinggi.

untuk sumber lebih lengkap dapat dilihat di : http://riyadhiadi.blogspot.com/2012/08/praktikum-distilasi-dan-pembuatan.html

Cara kerja Proses Produksi Bioethanol Bonggol Pisang

Cara kerja Proses Produksi Bioethanol Bonggol Pisang melalui beberapa tahap yaitu isolasi pati, hidrolisis pati menjadi glukosa, fermentasi atau perubahan glukosa menjadi etanol atau bioetanol, dan destilasi bioetanol. Sebelum melakukan tiap tahap hal pertama yang harus dilakukan adalah menyiapkan bahan bahan yang akan digunakan diantaranya yaitu :

Bahan baku pembuatan bioetanol ini dibagi menjadi tiga kelompok yaitu:
a. Bahan sukrosa
Bahan -bahan yang termasuk dalam kelompok ini antara lain nira, tebu, nira nipati, nira sargum manis, nira kelapa, nira aren, dan sari buah mete.
b. Bahan berpati
Bahan -bahan yang termasuk kelompok ini adalah bahan - bahan yang mengandung pati atau karbohidrat. Bahan -bahan tersbut antara lain tepung –tepung ubi ganyong, sorgum biji, jagung, cantel, sagu, ubi kayu, ubi jalar, dan lain -lain.

c.Bahan berselulosa (lignoselulosa )
Bahan berselulosa (lignoselulosa) artinya adalah bahan tanaman yang mengandung selulosa (serat), antara lain kayu, jerami, batang pisang, dan lain-lain.
Berdasarkan ketiga jenis bahan baku tersebut, bahan berselulosa merupakan bahan yang jarang digunakan dan cukup sulit untuk dilakukan. Hal ini karena adanya lignin yang sulit dicerna sehingga proses pembentukan glukosa menjadi lebih sulit (Khairani, 2007).

Cara Kerjanya yaitu : 

 

1. Isolasi pati bonggol pisang
􀂄Bonggol pisang sebagai bahan baku pati dikupas dan dibersihkan dari kotoran. Bonggol pisang kemudian dipotong kecil-kecil lalu dikeringkan dengan cara
dijemur dan diangin-anginkan sampai kering. Bonggol pisang dibuat kering bertujuan agar lebih awet dan menghilangkan kandungan airnya sehingga diperoleh bonggol yang kering dan dapat disimpan sebagai cadangan bahan baku (Anonim, 2008).
􀂄Bonggol pisang kering digiling dengan mesin penggiling atau ditumbuk dengan penumbuk sehingga menjadi serbuk halus. Serbuk bonggol pisang lalu disaring atau diayak sehingga diperoleh pati yang homogen.

2. Hidrolisis pati menjadi glukosa
􀂄Tahap ini merupakan tahap yang paling penting dalam proses pembuatan bioetanol, karena proses ini menentukan jumlah glukosa yang dihasilkan untuk kemudian dilakukan fermentasi menjadi bioetanol. Menurut Musanif (2008),
􀂄Prinsip hidrolisis pati adalah pemutusan rantai polimer pati menjadi unit-unit dekstrosa atau monosakarida yaitu glukosa (C6H12O6). Pemutusan ikatan pada pati atau karbohidrat menjadi glukosa dapat menggunakan beberapa metode diantaranya yaitu metode kimiawi (hidrolisis asam) dan metode enzimatis (hidrolisis enzim).

3. Fermentasi glukosa menjadi bioetanol
􀂄Proses hidrolisis pati dengan metode enzimatis dan metode katalis asam akan menghasilkan glukosa sebagai bahan pembuatan bioetanol. Bioetanol yang dihasilkan dapat digunakan sebagai bahan bakar alternatif untuk mengatasi krisis energi. Pembuatan bioetanol dari glukosa melibatkan proses fermentasi.
􀂄Fermentasi adalah perubahan 1 mol glukosa menjadi 2 mol etanol dan 2 mol CO2. Proses fermentasi dilakukan dengan menambahkan yeast atau ragi untuk mengkonversi glukosa menjadi bioetanol yang bersifat anaerob yaitu, tidak memerlukan oksigen (O2).

4. Destilasi Bioetanol
􀂄Bioetanol hasil proses fermentasi dipisahkan dengan cara disaring, kemudian filtrat didestilasi sehingga dapat dihasilkan bioetanol yang bebas dari kontaminan atau pengotor yang terbentuk selama proses fermentasi. Bioetanol yang dihasilkan dari destilasi pertama biasanya memiliki kadar sebesar 95 %.
􀂄Menurut Musanif (2008), destilasi merupakan proses pemisahan komponen berdasarkan titik didihnya, titik didih etanol murni sebesar 78oC, sedangkan air adalah 100oC, dengan pemanasan larutan pada suhu rentang 78 -100oC akan mengakibatkan sebagian besar etanol menguap, dan melalui unit kondensasi akan bisa dihasilkan etanol dengan
konsentrasi 95 % volume. Bioetanol dengan konsentrasi 95 % belum dapat dijadikan sebagai bahan bakar.