Submitted : 29 November 2017 Revised : 15 Januari 2018 Accepted : 20 Mei 2018
PEMANFAATAN BATANG PISANG KEPOK ( MUSA PARADISIACA L. ) SEBAGAI BIOETANOL
Novy Pralisa Putri 1* , Dwi Widia Ningrum 1 , Noviyanti Eka Prahana 1 , Fika Dwi Oktavia 1 1 Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Mulawarman Jl. Sambaliung No. 9, Kampus Gunung Kelua, Samarinda
* Email: np.putri@ft.unmul.ac.id

## Abstrak
Pati batang pisang mempunyai potensi yang besar untuk diolah menjadi bioetanol. Metode yang digunakan yaitu hidrolisis dan fermentasi. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kadar etanol yang dihasilkan pada fermentasi batang pisang dengan menggunakan variasi penambahan volume enzim dan variasi waktu  proses dekstrinisasi maupun sakarifikasi pada proses hidolisis. Batang pisang yang telah diambil patinya kemudian dihidrolisis dengan menggunakan  variasi  penambahan  volume  enzim  α-amilase  dan  glukoamilase  dan  variasi  waktu  pada  proses dekstrinisasi maupun sakarifikasi lalu di fermentasi selama 7 hari. Bakteri yang digunakan pada proses fermentasi adalah Saccharomyces Cereviceae . Hasil yang diperoleh dari fermentasi dihitung densitasnya kemudian di konversi ke kadar etanol. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar etanol tertinggi didapatkan dengan perlakuan waktu proses dekstrinisasi lebih lama dibandingkan proses sakarifikasi pada proses hidrolisis dengan variasi volume enzim  α-amilase  dan  glukoamilase  1:1  (ml)  dan  jika  dilihat  dari  perbandingan  volume  enzim  α-amilase  dan glukoamilase, kadar etanol cenderung mengalami kenaikan ketika perbandingan volume enzim  α-amilase lebih besar dibandingkan glukoamilase. Hubungan densitas dengan kadar etanol adalah berbanding terbalik dimana semakin kecil densitas maka semakin besar kadar etanol yang didapatkan.
Kata kunci : Batang pisang, Densitas, Hidrolisis, Kadar Etanol

## Abstract
The starch of banana stem has great potential to be processed into Bioethanol. The method used is hydrolysis and fermentation. The purpose of this study is to determine the level of ethanol from the fermentation of banana stem by using variations of enzyme volume addition and time variation of dextrinization and saccharification process on the hydrolysis process. The banana stem that has been taken away is then hydrolyzed using variations of volume enzyme addition of α-amylase and glucoamylase and the time variation in the process of dextrinization and saccharification then  in  fermentation  for  7  days.  The  bacteria  used  is  Saccharomyces  cerevisiae.  The  results  obtained  from fermentation are calculated by density then converted to ethanol content. The results showed that the highest ethanol content  was  obtained  by  treatment  time  of  dextrinization  process  longer  than  the  process  of  saccharification  on hydrolysis process with the variation of enzyme volume α-amylase and glucoamylase 1: 1 (ml) and if seen from the ratio of enzyme volume α-amylase and glucoamylase, ethanol has increased when the ratio of enzyme α-amylase volume is greater than that of glucoamylase. The context of density with the ethanol content is inversely proportional to the smaller the density the greater the ethanol content obtained.
Keywords: Banana stems , Density, Hydrolysis, Ethanol Level

## JURNAL INTEGRASI PROSES
Website: http://jurnal.untirta.ac.id/index.php/jip

## 1. PENDAHULUAN
Bioetanol  merupakan  etanol  yang  berasal  dari biomassa dan menjadi salah satu pilihan dalam energi terbarukan  yang  memiliki  angka  oktan  lebih  tinggi sehingga  dapat  menjadi  bahan  bakar  alternative karena berkurangnya sumber daya minyak bumi dan lingkungan (McMillan, 1994; Zabed et al., 2017, 2014). Bioethanol dapat dihasilkan dari lignoselulosa seperti limbah  pertanian,  kayu,  dan  tanaman  lain  yang mengandung  pati  atau  karbohidrat,  dan  kemudian dikonversi  menjadi  glukosa  yang  larut  dalam  air (Chittibabu  et  al.,  2011;  Setiawati  et  al.,  2013). Hidrolisa  pati  untuk  menghasilkan  glukosa  dapat dilakukan secara enzimatis atau menggunakan katalis asam  (Rahmawati  and  Sutrisno,  2015).  Hidrolisis enzimatis  terjadi  dalam  dua  tahap  yaitu  tahap likuifikasi  yang  menggunakan  enzim  α-amilase  dan tahap  sakarifikasi  yang  menggunakan  enzim glukoamilase  (Risnoyatiningsih,  2011).  Setelah diperoleh  glukosa,  kemudian  diolah  menjadi  etanol dengan  proses  fermentasi.  Fermentasi  etanol merupakan  aktivitas  penguraian  gula  (karbohidrat) menjadi  senyawa  etanol  dengan  mengeluarkan  gas CO2, fermentasi ini dilakukan dalam kondisi anaerob atau tanpa adanya oksigen. Penggunaan jenis ragi pada proses  fermentasi    juga  dapat  mempengaruhi  kadar etanol yang dihasilkan, proses fermentasi menggunakan ragi roti menghasilkan kadar bioetanol lebih  besar  dibanding  menggunakan  ragi  tape (Setiawati et al., 2013).
Proses fermentasi untuk menghasilkan bioetanol telah banyak dilakukan seperti fermentasi  umbi talas selama  5  hari    menghasilkan  4%  etanol  (Salim,  M., Mardiah,  E.,  Febrizal,  F.,  2012).  Biji  durian  yang difermentasikan  selama  48  jam  menghasilkan  etanol sebanyak  18,99%  (Hanum  et  al.,  2013).  Kulit  pisang Kepok  yag  difermentasikan  selama  2  hari  dengan perebusan  bahan  baku  menghasilkan  bioetanol  yang lebih  besar  dibandingkan  tanpa  perebusan(Setiawati et  al.,  2013).  Selain  itu  fermentasi  bonggol  pisang dengan S.  cereviceae juga  dapat  menghasilkan bioethanol  (Ingale  et  al.,  2014;  Solikhin,  Nurjati  & Prasetyo,  2012).  Limbah  pohon  pisang  merupakan salah  satu  sumber  potensial  etanol  dengan  metode yang  dapat  terus  dikembangkan  dan  biaya  produksi rendah  (Bello  et  al.,  2014).  Berdasarkan  penelitian (Solikhin,  Nurjati  &  Prasetyo,  2012),  kadar  glukosa dalam  bonggol  pisang  adalah  13,5%.  Kadar  etanol sebesar 30,59% diperoleh dari bonggol pisang setelah fermentasi selama 7 hari (Warsa et al., 2013).
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui pengaruh variasi waktu dekstrinisasi dan sakarifikasi terhadap  kadar  etanol.  Tujuan  lainnya  adalah  untuk mengetahui  kadar  etanol  yang  dihasilkan  pada fermentasi  batang  pisang  dengan  menggunakan variasi  penambahan  volume  enzim  pada  proses hidrolisis

## 2. METODE PENELITIAN
Bahan  baku  utama  pada  penelitian  ini  adalah batang pisang yang diambil langsung dari perkebunan di  sekitar  Samarinda,  aquades,  enzim  α-amilase  dan glukoamilase,  ragi  roti  ( Saccharomyces  Cereviceae) , NPK dan urea. Peralatan yang digunakan salah satunya berupa  seperangkat  alat  hidrolisis  seperti  pada Gambar 1.
Penelitian  ini  dilakukan  dalam  3  tahap,  yang pertama untuk menghasilkan pati dari batang pisang. Batang  pisang  sebanyak  500  gram  dibersihkan,    lalu dipotong-potong dan diparut kemudian disaring untuk diambil patinya.
Tahap kedua, larutan patinya diencerkan dengan menambahkan aquadest sebanyak  500  ml  yang selanjutnya  dilakukan  hidrolisis  yaitu  dengan  proses bertahap  dekstrinisasi  dan  sakarifikasi  selama  total waktu 6 jam. Pada metode hidrolisis dilakukan variasi volume enzim seperti pada Tabel 1 dan variasi waktu dekstrinisasi  dan  sakarifikasi  dengan  perbandingan 2:4 (Perlakuan waktu ke-1), 3:3 (Perlakuan waktu ke- 2), 4:2 (Perlakuan waktu ke-3) dalam satuan jam.
Pada  proses  hidrolisis  ini  faktor  pH  dijaga  dan disesuaikan dengan pH sebelum di dekstrinisasi pada range 6-6,5, pH setelah dekstrinisasi diturunkan pada range 4-5, dan setelah di sakarifikasi pH disesuaikan pada range 3,5-5.
Pada  tahap  ketiga,  setelah  dihidrolisis  selama  6 jam  dilakukan  fermentasi  anaerob  selama  7  hari. Larutan pati yang sudah dihidrolisis ditambahkan 1,25 gram  NPK,  2,5  gram  urea  dan  2,5  gram  ragi  roti. Kemudian  dilakukan  analisis  densitas  dan  kadar etanol.  Untuk  menghitung  densitas  dapat  digunakan perhitungan seperti persamaan (1). Setelah diperoleh densitas, kadar etanol dapat diketahui menggunakan Tabel 2 (Perry et al., 1997).
𝜌 = (𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑖𝑘𝑛𝑜+𝑖𝑠𝑖)−𝑚𝑎𝑠𝑠𝑎 𝑝𝑖𝑘𝑛𝑜 𝑘𝑜𝑠𝑜𝑛𝑔 𝑣𝑜𝑙𝑢𝑚𝑒 𝑝𝑖𝑘𝑛𝑜 ………………..(1)
Gambar 1. Rangkaian Alat Hidrolisis
Tabel 1. Perlakuan Variasi Volume Enzim
Tabel 2. Konversi Densitas pada suhu 30 °C ke Kadar
Etanol Kadar etanol (%) Densitas (g/ml) Kadar etanol (%) Densitas (g/ml) 0 0,99568 8 0,98189 1 0,99379 9 0,98031 2 0,99194 10 0,97875 3 0,99014 11 0,97723 4 0,98839 12 0,97573 5 0,98670 13 0,97424 6 0,98507 14 0,97278 7 0,98347 15 0,97133

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil penelitian dapat dilihat pada Tabel 3, yang menunjukkan  bahwa  densitas  etanol  dari  bonggol pisang pada 30 °C  dengan berbagai perlakuan berkisar antara 0,9751 - 0,9887 g/cm 3 dengan kadar etanol 3 - 12%.  Jika  dibandingkan  dengan  melihat  hubungan antara  kadar  etanol  nabati  pada  suhu  15  °C  (BSN, 2009)  dengan  densitas  (Perry  et  al.,  1997),  untuk kadar  minimum  96  %  v/v,  densitas  etanol  nabati adalah  0,80991  g/cm 3 .  Hal  ini  menunjukkan  bahwa densitas etanol dari bonggol pisang melebihi dari batas minimum  standar  etanol  nabati.  Namun  suhu  yang digunakan ketika pengukuran berbeda 15 °C.

## 3.1 Pengaruh  Variasi  Waktu  Terhadap  Kadar
Etanol
Gambar 2. Pengaruh Waktu Dekstrinisasi dan Sakarifikasi terhadap Kadar Etanol
Berdasarkan  informasi  dari  Gambar  2,  kadar etanol  tertinggi  pada  perlakuan  ke-3  dengan perbandingan waktu dekstrinisasi dan sakarifikasi 4:2 jam.  Jika  ditinjau  secara  keseluruhan  kadar  etanol semakin  besar  ketika  waktu  dekstrinisasi  semakin lama.  Hal  ini  menunjukkan  dengan  lamanya  waktu dekstrinisasi  menyebabkan  semakin  banyaknya  gula reduksi  dan  dekstrin  yang  akan  terbentuk  sehingga pada saat memasuki waktu sakarifikasi dengan waktu kurang  dari  dekstrinisasi  sudah  dapat  mengkonversi maltosa menjadi glukosa dengan banyak. Pada proses dekstrinisasi, enzim α-amilase dapat memecah ikatan α-(1,4)  glikosidik  secara  acak  pada  bagian  dalam substrat dan menghasilkan gula reduksi dan dekstrin dengan rantai glukosa jumlah kecil, ketika berlanjut ke proses  sakarifikasi,  enzim  glukoamilase  kemudian mengubah  pati  menjadi  oligosakarida,  matotriosa menjadi maltosa serta menghidrolisa maltosa menjadi glukosa (Rahmawati and Sutrisno, 2015).
Ketika waktu hidrolisis pada perlakuan waktu ke- 1  kadar  etanol  cenderung  naik,  hal  ini  dapat disebabkan kandungan pati pada  bahan baku  sedikit (Z.,  S.,  Osvaldo,  S.,  Panca  Putra,  Faizal,  M.,  2012) sehingga  dengan  waktu  dekstrinisasi  tidak  terlalu lama sudah mengkonversi substrat pati menjadi gula reduksi  secara  keseluruhan.  Sebaliknya  pada perlakuan waktu ke-3 dengan waktu sakarifikasi lebih lama  dibandingkan  waktu  dekstrinisasi  kadar  etanol cenderung  menurun,  hal  ini  dapat  disebabkan kandungan  pati  terlalu  besar  mengakibatkan kekentalan  campuran  akan  meningkat  sehingga frekuensi  tumbukan  antara  molekul  pati  dan  dan
2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 1 2 3 Kad ar eta n o l (% ) Perlakuan waktu ke- 0,25:1,75 0,5:1,5 1:1
1,5:0,5 1,75:0,25 No α-amilase (ml) Glukoamilase (ml) 1 0,25 1,75 2 0,5 1,5 3 1 1 4 1,5 0,5 5 1,75 0,25
molekul  air  semakin  berkurang,  dengan  demikian kecepatan  reaksi  pembentukan  glukosa  semakin lambat (Z., S., Osvaldo, S., Panca Putra, Faizal, M., 2012).

## 2.1 Pengaruh  Variasi  Volume  Enzim  Terhadap Kadar Etanol
Berdasarkan  informasi  dari  Gambar  3,  kadar etanol tertinggi terjadi pada perlakuan variasi  enzim ke-3  dengan  variasi  waktu  4:2.  Tetapi  tidak  semua
perlakuan  variasi  enzim  ke-3  di  setiap  variasi  waktu menghasilkan  kadar  etanol  tertinggi,  hal  ini  dapat disebabkan karena kandungan substrat pati yang akan dihidrolisis terlalu sedikit atau dapat pula disebabkan karena volume enzim α-amilase terlalu sedikit untuk mengkonversi substrat pati menjadi dekstrin dan gula reduksi.
Tabel 3. Hasil Pengamatan Sampel Volume Enzim (ml) Waktu Hidrolisis (jam) Densitas (g/cm 3 ) Kadar Etanol (%) α-amilase Glukoamilase  Dekstrinisasi  Sakarifikasi 1 0,25 1,75 2 4 0,9851 5,9939 2 0,5 1,5 2 4 0,9871 4,7574 3 1 1 2 4 0,9856 5,6266 4 1,5 0,5 2 4 0,9872 4,6438 5 1,75 0,25 2 4 0,9842 6,5570 6 0,25 1,75 3 3 0,9867 5,0000 7 0,5 1,5 3 3 0,9862 5,3067 8 1 1 3 3 0,9887 3,8107 9 1,5 0,5 3 3 0,9873 4,6450 10 1,75 0,25 3 3 0,9861 5,3926 11 0,25 1,75 4 2 0,9854 5,7975 12 0,5 1,5 4 2 0,9861 5,3804 13 1 1 4 2 0,9751 12,4497 14 1,5 0,5 4 2 0,9781 10,4304 15 1,75 0,25 4 2 0,9874 4,5858
Gambar 3. Pengaruh Variasi Volume Enzim  terhadap Kadar Etanol
Ketika  variasi  enzim  α-amilase  lebih  banyak dibanding enzim glukoamilase, yaitu pada perlakuan 4 dan 5, densitas etanol semakin mengecil untuk variasi waktu  2:4  dan  3:3,  tetapi  pada  variasi  waktu  4:2, densitas etanol semakin besar. Berdasarkan data fisika dan  kimia  etanol  (Perry  et  al.,  1997),  nilai  densitas berbanding  terbalik  dengan  kadar  etanol.  Semakin besar  densitas  maka  kadar  etanolnya  semakin  kecil. Peningkatan densitas etanol berarti terjadi penurunan kadar  etanol,  ini  dapat  disebabkan  enzim  α-amilase hanya  dapat  menghidrolisis  sebagian  substrat  pati menjadi  maltosa  (Salim,  M.,  Mardiah,  E.,  Febrizal,  F., 2012)  sehingga  jumlah  etanol  yang  terbentuk  ketika fermentasi tidak banyak.
Pada  saat  variasi  enzim  α-amilase  lebih  sedikit dibanding enzim glukoamilase, yaitu pada perlakuan 1 dan  2,  densitas  etanol  semakin  besar  untuk  variasi waktu 2:4 dan 4:2 dan semakin kecil pada variasi waktu 3:3.  Semakin  besar  densitas  maka  kadar  etanol semakin kecil, hal ini dapat disebabkan jumlah enzim α-amilase belum cukup untuk menghidrolisis susbtrat pati    sehingga  memasuki  proses  sakarifikasi  dengan waktu  yang  lebih  lama  dari  dekstrinisasi  tidak  dapat mempengaruhi  kadar  etanol  menjadi  lebih  besar karena  kestabilan  enzim  mulai  menurun  (Salim,  M., Mardiah, E., Febrizal, F., 2012) yang disebabkan tidak ada lagi maltosa yang dapat dikonversi menjadi glukosa dan waktu hidrolisis masih berlangsung.

## 4. KESIMPULAN
1. Kadar  etanol  tertinggi  dapat  dicapai  dengan perlakuan  waktu  proses  dekstrinisasi  lebih  lama dibandingkan  proses  sakarifikasi  pada  hidrolisis dengan  perbandingan  volume  enzim  1:1  (ml) didapatkan kadar etanol mencapai 12,4497 %.
2.
Kadar etanol yang didapatkan dengan menggunkan  variasi  penambahan  volume  enzim mengalami fluktuasi. Jika dilihat dari perbandingan volume  enzim  α-amilase dan glukoamilase,  kadar etanol  cenderung  mengalami  kenaikan  ketika perbandingan volume enzim α-amilase lebih besar dibandingkan glukoamilase.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Bello,  R.H.,  Linzmeyer,  P.,  Franco,  C.M.B.,  Souza,  O., Sellin, N., Medeiros, S.H.W., Marangoni, C., 2014.
Pervaporation of ethanol produced from banana waste. Waste Manag. 34. https://doi.org/10.1016/j.wasman.2014.04.013
BSN, 2009. Etanol nabati.
Chittibabu, S., Rajendran, K., Santhanmuthu, M., 2011. Optimization  of  microwave  assisted  alkali pretreatment  and  enzymatic  hydrolysis  of Banana  pseudostem  for  bioethanol  production. 2nd Int. Conf. Environ. Sci. Technol. IPCBEE 6, 67– 71.
Hanum, F., Pohan, N., Rambe, M., Primadony, R., Ulyana, M.,  2013.  Pengaruh  Massa  Ragi  Dan  Waktu Fermentasi Terhadap Bioetanol Dari Biji Durian. J. Tek. Kim. USU 2 No. 4, 49–54.
Ingale,  S.,  Joshi,  S.J.,  Gupte,  A.,  2014.  Production  of bioethanol  using  agricultural  waste:  Banana pseudo stem. Brazilian J. Microbiol. 45, 885–892. https://doi.org/10.1590/S1517- 83822014000300018
McMillan,  J.D.,  1994.  Pretreatment  of  Lignocellulosic Biomass, in: Enzymatic Conversion of Biomass for Fuels Production. pp. 292–324. https://doi.org/10.1021/bk-1994-0566.ch015
Perry,  R.H.,  Green,  D.W.,  Maloney,  J.O.,  1997.  Perry’s Chemical Engineers’ Handbook Seventh, Society. https://doi.org/10.1021/ed027p533.1
Rahmawati,  A.Y.,  Sutrisno,  A.,  2015.  hidrolisis  tepung ubi  jalar  ungu  (  Ipomea  batatas  L  .  )  secara enzimatis  menjadisirup  glukosa  fungsional. Pangan dan Agroindustri 3, 1152–1159.
Risnoyatiningsih,  S.,  2011.  Hidrolisis  Pati  Ubi  Jalar Kuning Menjadi Glukosa Secara Enzimatis. J. Tek. Kim. 5, 417–424.
Salim,  M.,  Mardiah,  E.,  Febrizal,  F.,  2012.  Pengaruh Hidrolisis Enzimatis terhadap Produksi Bioetanol dari  Umbi  Talas  (Colocasia  gigantea  Hook  F).  J. Ris. Kim. 5, 137–142.
Setiawati,  D.R.,  Sinaga,  A.R.,  Dewi,  T.K.,  2013.  Proses Pembuatan Bioetanol Dari Kulit Pisang Kepok. J. Tek. Kim. Kim. 19, 9–15.
Solikhin,  Nurjati  &  Prasetyo,  A.S.,  2012.  Pembuatan Bioetanol Hasil Hidrolisa Bonggol Pisang Dengan Fermentasi Menggunakan Saccaromycess
Cereviceae. J. Teknol. Kim. dan Ind. 1, 124–129.
0 2 4 6 8 10 12 14 1 2 3 4 5 K ad ar E tan o l ( % ) Perlakuan Variasi Enzim ke- 2:4 3:3 4:2
Warsa, I.W., Septiyani, F., Lisna, C., 2013. Bioetanol dari
Bonggol Pohon Pisang. I 8, 37–41.
Zabed, H., Faruq, G., Sahu, J.N., Azirun, M.S., Hashim, R.,
Nasrulhaq Boyce, A., 2014. Bioethanol production from  fermentable  sugar  juice.  Sci.  World  J. https://doi.org/10.1155/2014/957102
Zabed,  H.,  Sahu,  J.N.,  Suely,  A.,  Boyce,  A.N.,  Faruq,  G., 2017.  Bioethanol  production  from  renewable sources:  Current  perspectives  and  technological progress. Renew. Sustain. Energy Rev. https://doi.org/10.1016/j.rser.2016.12.076