## PEMBUATAN BIOETANOL BERBASIS GLUKOSA OFF GRADE DENGAN PROSES FERMENTASI MENGGUNAKAN FERMIOL
Khurniawati, Muhamad Uman Fathoni, Ni Ketut Sari *
Program Studi Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Pembangunan Nasional “Veteran” Jawa Timur Jalan Raya Rungkut Madya Gunung Anyar Surabaya 60294 Telepon (031) 8782179, Faks (031) 8782257
* E-mail : ketutsari.tk@upnjatim.ac.id

## Abstrak
Glukosa off grade merupakan glukosa yang belum bersertifikasi Standart Nasional Indonesia (SNI)  dikarenakan  memiliki  warna  kecoklatan  dan  berbau  khas  gula,  sehingga  menurunkan  harga jual  glukosa  off  grade.  Produk  olahan  dari  glukosa  off  grade  merupakan  sarana  yang  tepat  untuk meningkatkan daya jualnya di pasaran. Salah satu solusi adalah dengan mengubah glukosa off grade tersebut menjadi produk bioetanol dengan menggunakan proses fermentasi. Penelitian ini bertujuan untuk  menghitung  kadar  optimum  glukosa  dan  waktu  terbaik  dalam  fermentasi  glukosa  off  grade menjadi bioetanol.. Dalam penelitian pembuatan bioetanol berbasis glukosa off grade dengan proses fermentasi  menggunakan  fermiol  digunakan  variabel  konsentrasi  glukosa  awal  10%;  12%;  14%; 16%;  dan  18%  (b/b),  dan  waktu  fermentasi  3,  4,  5,  6,  7(hari).  Proses  fermentasi  dilakukan  pada keadaan  anaerob,  suhu  ±  30 o C,  volume  larutan  800  ml,  kecepatan  pengadukan  100  rpm,  NPK  dan Urea  0,1g/100  ml,  fermiol  0,15g/liter.  Diperoleh  hasil  terbaik  dengan  kadar  bioetanol  sebesar  11% (v/v)  dan persentase yield sebesar 61,63% pada perlakuan menggunakan konsentrasi  glukosa awal 14%(b/b)  selama  6hari.  Serta  kadar  sisa  glukosa  terbaik  sebesar  3,2(%b/b)  pada  perlakuan menggunakan konsentrasi glukosa awal 14% (b/b).
Kata kunci : bioetanol, fermentasi, fermiol, glukosa off grade

## MANUFACTURE OF GLUCOSE-BASED BIOETANOL OFF GRADE WITH THE FERMENTATION PROCESS USING FERMIOL

## Abstract
Glucose off grade is glucose which has not been certified by the Indonesian National Standard (SNI) because it has a brown color and has a smell of sugar, thus reducing the selling price of glucose off  grade.  Processed  products  from  glucose  off  grade  are  the  right  means  to  increase  their marketability.  One  solution  is  to  convert  the  glucose  off  grade  into  bioethanol  products  using  the fermentation  process.  The  research  was  to  calculate  the optimum  glucose  level  and  the best  time  in glucose  off  grade  fermentation  to  bioethanol.  The  fermentation  process  using  fermiol,  glucose concentration  variable  was  10%;  12%;  14%;  16%;  and  18%  (b/b),  time  3,  4,  5,  6,  7(days).  The fermentation process is anaerobic conditions, temperature ± 30 o C, volume of 800 ml solution, stirring speed  100rpm,  NPK  and  Urea  0.1  g/100ml,  fermiol  0.15g/liter.  The  best  results  were  obtained  with bioethanol levels of 11% (v/v) and the yield percentage of 61.63% in the using glucose concentration of  14%(b/b)  for  6days.  And  the  best  residual  glucose  level  was  3.2(%  b/b)  in  the  using  glucose concentration of 14% (b/b).
Keywords : bioethanol, fermentation, fermiol, glucose off grade

## PENDAHULUAN
Etanol  atau ethyl  alcohol merupakan  produk fermentasi  yang  dapat  dibuat  dari  substrat  yang mengandung  karbohidrat.  Dalam  dunia  industri etanol  digunakan  sebagai  bahan  campuran  untuk minuman  keras  seperti  sake  atau  gin,  bahan  baku farmasi  dan  kosmetik,  dan  campuran  bahan  bakar kendaraan,  bensin  etanol  (gasohol)  dan  sebagai sumber oksigen untuk pembakaran yang lebih bersih pengganti (methyl tertiary-butyl ether/MTBE) (Sari, 2013).  Bioetanol  dapat  diproduksi  dari  beberapa bahan  baku,  yaitu  bahan  bergula,  berpati,  dan berlignoselulosa.  Salah  satu  bahan  bergula  yang dapat  dimanfaatkan  menjadi  bahan  baku  dalam pembuatan  bioetanol  adalah  glukosa off  grade. Glukosa off  grade ini  sendiri  merupakan  glukosa yang belum bersertifikasi Standart Nasional Indonesia  (SNI).  Industri  makanan  dan  minuman saat  ini  memiliki  kecenderungan  untuk  meng- gunakan  sirup  glukosa  sebagai  bahan  baku pengganti  gula.  Namun  kebanyakan  industri  lebih memilih  menggunakan  sirup  glukosa  yang  telah berstandart  SNI  sebagai  bahan  baku  pembuatan produknya  dari  pada  menggunakan  glukosa  off grade  sehingga  menyebabkan  penurunan  harga  jual glukosa  off  grade di  pasaran  (Murtias,  2015).  Oleh karena itu perlu dibuat derivat dari glukosa off grade ini agar daya jual glukosa off grade dapat meningkat, salah satunya sebagai bahan penghasil etanol.
Fermentasi  dapat  didefinisikan  sebagai  suatu proses  oksidasi  anaerobik  dari  karbohidrat  yang menghasilkan  alkohol  serta  karbon  dioksida. Fermentasi  batch  adalah  sistem  fermentasi  tertutup, dimana tidak ada penambahan media baru, tidak ada penambahan  (O 2 ),  antifoam,  asam/basa  dilakukan dengan  cara  kontrol  pH.  Fermentasi  batch  banyak digunakan  di  dunia  industri  untuk  memproduksi etanol  karena  kemudahan  dalam  proses  sterilisasi dan  pengontrolan  alat  (Martha,  2017).  Dalam peneilitian  ini  digunakan  mikroorganisme  fermiol untuk mengubah glukosa menjadi etanol. Keuntungan penggunaan fermiol adalah mengurangi penambahan  yeast , menghasilkan  sedikit  atau  tidak ada  busa,  mengurangi  gliserol,  dapat  berlangsung pada fermentasi suhu yang lebih tinggi, tanpa resiko fermentasi    macet,  hasil  alkohol  yang  lebih  tinggi tanpa  adanya  penghambat ,  fase  adaptasi  yang pendek,  produksi  asam.  Tujuan  dari  penelitian  ini adalah  mengetahui  kadar  optimum  glukosa  dan waktu  terbaik  dalam  fermentasi  glukosa  off  grade menjadi etanol .

## METODE PENELITIAN
Bahan Bahan  utama  berupa  glukosa  off  grade dari PT  Lautan  Warna  Sari.  Bahan  kimia  pendukung
adalah  fermiol, aquadest,  urea  dan  NPK  untuk sebagai nutrisi.

## Alat
Alat  utama  berupa  tangki  fermentasi  yang tersaji  pada  Gambar  1.  Beberapa  alat  pendukung yang digunakan dalam penelitian adalah refraktometer,  beaker  glass,  gelas  ukur,  neraca analitik, spatula dan autoclave .
Keterangan Gambar
1. Botol berisi glukosa off grade
2. Penutup botol
3. Selang penghubung
4. Botol berisi aquadest
5. Botol
6. Selang sampling
Gambar 1. Rangkaian Alat Fermentasi

## Pelaksanaan Penelitian
Glukosa  off  grade  diencerkan  dengan aquadest  hingga  800ml  dengan  kadar  sesuai  peubah yang  dijalankan. Kemudian  larutan  disterilkan dengan autoclave selama 15menit. Dinginkan ±30 o C. Masukkan    fermiol  0,15g/liter,  NPK  dan  urea  0,1% g/100ml ke dalam botol yang berisi larutan glukosa. Proses  fermentasi  disertai  dengan  pengadukan dengan kecepatan 100rpm selama 1jam tiap harinya. Analisa  alkohol  hasil  fermentasi  menggunakan metode  indeks  bias  refraktometer  dan  analisa  pula kadar glukosanya sesuai waktu peubah.

## HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan  hasil  analisa  laboratorium  yang tercantum  dalam  Tabel  1,  dapat  diketahui  bahwa jumlah  unsur  pembentuk  bioetanol  (glukosa)  adalah sebesar  80%,  ini  berarti  kandungan  glukosa  yang terdapat  pada  bahan  baku  yang  berasal  dari  PT. Lautan Warna Sari masih terlalu tinggi karena kadar glukosa  optimum  untuk  proses  fermentasi  berkisar antara  10-18%,  oleh  karena  itu  perlu  dilakukan proses pengenceren glukosa terlebih dahulu sebelum dilakukan  proses  fermentasi.  Berdasarkan  hasil analisis bahan baku, diperoleh data sebagai berikut :
Tabel 1. Kadar Glukosa Pada Glukosa Off Grade
No. Nama Sampel Parameter Kadar (%) 1. Glukosa Off Grade Glukosa 80 (Sumber:  Laboratorium  Riset  Teknik  Kimia  UPN

## “Veteran” Jawa Timur)

## Pengaruh  Kadar  Glukosa  Pada  Awal  Proses Fermentasi
Hasil  penelitian  menunjukkan  bahwa  kadar bioetanol  yang  dihasilkan  dari  keseluruhan  variabel dipengaruhi  oleh  kadar  glukosa  yang  digunakan pada  awal  proses  fermentasi.  Perlakuan  menggu- nakan  kadar  glukosa  awal  10%  menghasilkan  kadar optimum  bioetanol  sebesar  4%,  perlakuan  menggu- nakan  kadar  glukosa  awal  12%  menghasilkan  kadar optimum  bioetanol  sebesar  7%,  perlakuan  menggu- nakan  kadar  glukosa  awal  14%  menghasilkan  kadar optimum bioetanol sebesar 11%, perlakuan menggunakan  kadar  glukosa  awal  16%  meng- hasilkan  kadar  optimum  bioetanol  sebesar  8%,  dan perlakuan  menggunakan  kadar  glukosa  awal  18% menghasilkan kadar optimum bioetanol sebesar 6%. Profil kadar bioetanol yang dihasilkan selama proses fermentasi disajikan pada Gambar 2.
Gambar 2. Hubungan Antara Kadar Bioetanol Hasil Fermentasi Dengan Waktu Fermentasi
Gambar  2.  menunjukkan  bahwa  pada keseluruhan  perlakuan  tidak  mengalami  fase adaptasi,  hal  ini  dikarenakan  pada  hari  ke-3 mikroorganisme  telah  mencapai  fase  logaritmik, sehingga  kadar  bioetanol  akan  mengalami  kenaikan seiring  bertambahnya  waktu  dan  pada  suatu  saat kadar  bioetanol  akan  konstan,  hal  ini  disebabkan karena  mikroorganisme  telah  mengalami  fase
stasioner.  Namun,  waktu  untuk  mencapai  fase stasioner  ini  berbeda-beda  pada  setiap  perlakuan, pada  perlakuan  glukosa  awal  10%  fase  stasioner terjadi  pada  hari  ke-4  sampai  ke-5.  Kemudian  pada perlakuan  glukosa  awal  18%  fase  stasioner  terjadi dari  hari  ke-5  sampai  ke-6.  Hal  ini  menunjukkan bahwa  dengan  menggunakan  kadar  glukosa  awal terlalu  tinggi  dan  terlalu  rendah  dapat  mempercepat fase stasioner dan fase kematian.
Penggunaan  glukosa  awal  terlalu  rendah dapat  menyebabkan  waktu  pertumbuhan  yeast  yang pendek,  sehingga  menyebabkan  kadar  bioetanol rendah dan mengalami fase kematian lebih cepat, hal ini  dikarenakan  jumlah  mikroba  yang  terbentuk lebih banyak dibandingkan dengan jumlah  makanan yang tersedia pada awal fermentasi, pada penggunaan  glukosa  awal  terlalu  tinggi  dapat mengurangi  jumlah  oksigen  terlarut  sebelum  proses fermetasi berlangsung, walaupun dalam jumlah yang sedikit,  oksigen  tetap  dibutuhkan  oleh  mikroba untuk  proses  metabolismenya.  Sehingga  bila  proses metabolismenya  terganggu  dapat  menyebabkan kadar bioetanol  yang rendah  dan kadar  glukosa sisa yang tinggi. Profil kadar glukosa sisa disajikan pada Gambar 3.
Gambar 3. Hubungan Antara kadar glukosa sisa dengan waktu fermentasi
Gambar  3.  menunjukkan  bahwa  kadar glukosa  sisa  tertinggi  terdapat  pada  perlakuan dengan  menggunkan  kadar  glukosa  awal  18%  dan terendah pada perlakuan dengan menggunakan kadar glukosa awal 14%. Perlakuan dengan kadar glukosa awal  yang  terlalu  tinggi  dapat  menyebabkan  kadar glukosa sisa yang tinggi,  dikarenakan rasio glukosa yang  terlalu  besar  pada  awal  proses  fermentasi menyebabkan oksigen terlarut yang rendah, sehingga  perkembangbiakkan  mikroba  pada  awal fermentasi  terhambat  dan  menyebabkan  glukosa belum  terurai  sempurna.  Sedang  pada  perlakuan dengan  kadar  glukosa  terlalu  rendah  juga  dapat
0 2 4 6 8 10 12 3 4 5 6 7 8 K a d a r B io eta n o l (% v /v ) Waktu Fermentasi (Hari) Waktu Fermentasi vs Kadar Bioetanol 10% 12% 14% 16% 18% 2 4 6 8 10 12 14 16 3 4 5 6 7 8 K a d a r G lu k o sa S isa (% b /b ) Waktu Fermentasi (Hari) Waktu Fermentasi vs Kadar Glukosa Sisa 10% 12% 14% 16%
18%
menyebabkan glukosa sisa yang cukup tinggi, hal ini dikarenakan  jumlah  makanan  awal  mikroba  yang sedikit  sedangkan  reproduksi  sel  mikroba  banyak, karena asupan oksigen terlarut pada awal fermentasi tercukupi,  sehingga  menyebabkan  mikroba  cepat mencapai  fase  kematian  dan  glukosa  belum  terurai sempurna.
Perlakuan  dengan  menggunakan  glukosa awal 18% terdapat kejanggalan data, pada hari ke-6 sampai  hari  ke-7  terjadi  penurunan  kadar  bioetanol dan  penurunan  kadar  glukosa,  hal  ini  seharusnya tidak  terjadi  karena  bila  mikroorganisme  telah berhenti memproduksi bioetanol maka kadar glukosa akan  tetap  dan  tidak  akan  terjadi  penurunan  kadar glukosa.  Penurunan  kadar  bioetanol  dan  kadar glukosa  ini  diduga  dikarenakan  adanya  bakteri Acetobacter  aceti yang  masuk  ke  dalam  fermentor pada  saat  pengambilan  sampel.  Fenomena  serupa juga  dilaporkan  oleh  (Jeckson,  2014)  dimana penurunan  kadar  bioetanol  disebabkan  karena selama pengambilan sampel ada mikroba Acetobacter  aceti yang  masuk  ke  dalam  fermentor dan  mengkonversi bioetanol menjadi asam asetat.
Adanya  bakteri Acetobacter  aceti ini tidak langsung meracuni fermiol , hal ini dapat dilihat dari laju pembentukan bioetanol yang rata-rata sebesar 8 ml/hari  lebih  besar  dari  jumlah  alkohol  yang dikonsumsi oleh Acetobacter aceti, menurut (Nurika, 2012) jumlah rata-rata alkohol yang dikonsumsi oleh Acetobacter aceti dalam pembuatan asam asetat dari air  kelapa  secara  fermentasi  kontinyu  menggunakan kolom  biooksidasi  adalah  sebesar  2,14ml  sampai 2,73ml/hari,  hal  inilah  yang  menyebabkan  laju pembentukan  bioetanol  tetap  konstan  dan  tidak langsung mengalami penurunan dikarenakan fermiol tetap  memproduksi  bioetanol  dari  glukosa  yang masih  tersisa,  kemudian  bioetanol  yang  telah dihasilkan  terkonversi  menjadi  asam  asetat  karena adanya Acetobacter  aceti, oleh  karena  itu  terjadi penurunan  konsentrasi  etanol  yang  dihasilkan  dan juga penurunan kadar glukosa sisa. Perubahan etanol menjadi  asam  asetat  ditandai  dengan  adanya  bau masam pada sampel pada akhir proses fermentasi.
Berdasarkan  penelitian  terdahulu  kondisi optimum  pembuatan  wine  dari  apel  reject  dengan menggunakan mikroba Nopkor Mz . pada penambahan gula dengan kadar 15%(b/v) dan waktu fermentasi selama 8hari menghasilkan kadar alkohol sebesar  9,3%    (Ariyanto,  2013),  pada  fermentasi bagas  tebu  oleh Zymomonas  mobilis dengan konsentrasi inokulum 15%(v/v), urea 0,3%(b/v), dan waktu  fermentasi  45jam  diperoleh  kadar  etanol sebesar  1,257%(v/v)  (Ernes,  2014),  pada  produksi etanol  dari  mangga  afkir  dengan  menggunakan mikroba K.Marxianus berada  pada  konsentrasi glukosa  20 o Brix,  pH  4,6  selama  12hari  didapat etanol  sebesar  5%(b/v)  (Figueroa,  2016).  Penelitian produksi  bioetanol  dari  umbi  uwi  menggunakan Saccharomyces  Cerevisiae 1,5%  volume  substrat,
sebagai  nutrisi  gula  pasir  5%,  urea  dan  NPK 0,1g/100ml,  proses  fermentasi  selama  12hari mendapatkan kadar bioetanol 9,97% (Sita, 2016).
Hasil dari penelitian memiliki kadar bioetanol sebesar  11%(v/v)  pada  perlakuan  menggunakan kadar  glukosa  awal  14%,  penambahan  fermiol 0,15g/liter,  urea  dan  NPK  0,1g/100ml,  pengadukan 100 rpm selama 1 jam, dan waktu fermentasi 6 hari. Hal  ini  disebabkan  penggunaan  fermiol  yang  telah diaktivasi  sehingga  dapat  menghasilkan  kadar bioetanol  yang  lebih  tinggi  dari  penggunaan Saccharomyces  cerevisiae biasa  atau  penggunaan mikroorganisme yang lain.
Berdasarkan  penelitian  yang  telah  dilakukan, kondisi  terbaik  diperoleh  pada  perlakuan  kadar glukosa awal 14%, penambahan fermiol 0,15 g/liter, urea  dan  NPK  0,1gr/100ml,  pengadukan  100rpm selama  1jam,  dan  waktu  fermentasi  selama  6hari menhasilkan yield bioetanol sebesar 61,63%. Hal ini dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Yield Pada Kadar Bioetanol Optimum
Kadar Glukosa Awal (%b/b) Kadar Bioetanol Optimum (%v/v) Yield 10 12 14 16 18 4 8 11 10 5 31.71% 52.52% 61.63% 49.09% 21.99%
Berdasarkan data yield yang dihasilkan, dapat diketahui  bahwa  glukosa  off  garde masih  tersisa dalam  jumlah  yang  cukup  besar  dan  belum  terurai sempurna  menjadi  bioetanol,  oleh  karena  itu  pada perlakuan  dengan  kadar  glukosa  awal  14%  perlu dilakukan  injeksi  ulang  nutrien  pada  hari  keenam atau  dengan  mengintensifkan  proses  pengadukan agar  dapat  menekan  proses  fermentasi  sehingga glukosa  off  grade  dapat  terurai  sempurna  menjadi bioetanol dan menghasilkan yield yang tinggi.

## SIMPULAN
Hasil  penelitian  serta  pembahasan  pada “Pembuatan  Bioetanol  Berbasis  Glukosa  Off  Grade Dengan  Proses  Fermentasi  Menggunakan  Fermiol” dapat  diambil  kesimpulan  bahwa  Kandungan glukosa dalam bahan baku glukosa off grade sebesar 80%.  Dari  hasil  ini  dilakukan  proses  pengenceran sesuai  kadar  peubah  yang  dijalankan.  Hasil  terbaik pada  proses  fermentasi  yaitu  pada  kadar  glukosa awal  14%  dan  berlangsung  selama  6hari  yang menghasilkan  kadar  bioetanol  sebesar  11%(v/v) dengan  persentase  yield  tertinggi  sebesar  61,63%. Kadar  glukosa  sisa  terkecil  yakni  3,2%  pada
perlakuan dengan menggunakan kadar glukosa awal 14%.  Sedangkan  kadar  glukosa  sisa  terbesar  yakni 12,2%  pada  perlakuan  dengan  menggunakan  kadar glukosa awal 18%.

## SARAN
Pembuatan  bioetanol  dari  glukosa  off  grade lebih  mudah  digunakan,  karena  tidak  perlu  adanya pretreatment,  lain  halnya  dengan  bahan  baku  umbi- umbian  yang  harus  dihidrolisis  terlebih  dahulu. Penggunaan  fermiol  sebagai  sumber  mikroorga- nisme  dapat  menghasilkan  kadar  bioetanol  lebih tinggi  dari  pada  jenis  mikroorganisme  yang  lain. Perlu  dilakukan  penambahan  ulang  nutrisi  selama proses fermentasi dapat meningkatkan yield bioetanol  yang  dihasilkan  sehingga  glukosa  yang tersisa  sedikit.  Perlu  dilakukan  pengintensifan pengadukan  sehingga  dapat  memperbesar  kontak mikroorganisme  terhadap  substrat,  dan  dapat meningkatkan  yield bioetanol.  Dapat  dihasilkan kadar  bioetanol  yang  lebih  tinggi  dengan  proses distilasi.

## PUSTAKA
Ariyanto, H D, Hidayatulloh F & Murwono J. 2013.
Pengaruh Penambahan Gula Terhadap Produktivitas  Alkohol  Dalam  Pembuatan Wine Berbahan Apel Buang (Reject) Dengan Menggunakan Nopkor MZ . Jurnal Teknologi Kimia dan Industri.
Ernes, A, Ratnawati L, Wardani, A K & Kusnadi, J. 2014. Optimasi Fermentasi Bagas Tebu Oleh Zymomonas  mobilis  CP4  Untuk  Produksi Bioetanol. Agritech.
Figueroa,  J  B,  Arellano  J  C  T,  Gallegos,  A  C  F, Herera,  R  R,  Toledo,  H  D  &  Aguilar  C  N.
2016. Native Yeasts For Alternative Utilization  of  Overripe  Mango  Pulp  For Ethanol Production .  Elsevier. Jeckson, E, Adrianto A & Sri R M. 2014. Pengaruh Laju Pengadukan dalam Pembuatan
Bioetanol  dari  Limbah  Serabut  Buah  Sawit Menggunakan  Saccharomyces  Cerevisiae.
Jom FTEKNIK.
Martha,  B,  Yuwono,  F  &  Widjaja,  T.  2017.
Optimasi  Fermentasi  Produksi  Etanol  Dari Nira Siwalan (Borassus flabellifer) Menggunakan Mikroorganisme Saccha- romyces cerevisiae dan Pichia stipitis Dengan Metode  Respon  Permukaan.  ITS-Press, Surabaya.
Murtias, K D, Ade H M & Agus B. 2015. Optimasi Produksi Gula Cair Dari Pati Sagu (Metroxylon  spp.)  Asal  Sulawesi  Tenggara. Program  Studi  Kimia  Universitas  Pakuan, Bogor.
Nurika,  I  &  Nur  H.  2012.  Pembuatan  Asam  Asetat dari  Air  Kelapa  Secara  Fermentasi  Kontinyu Menggunakan  Kolom  Biooksidasi . Jurnal
Teknologi Pertanian.
Sari,  N  K,  C  Pudjiastuti  &  Nyoman  A.  2013.
Bioethanol Production Comparison of Elephant  Grass  and  Liquid  Waste  Plant Wheat  Boga  Sari. International  Seminar  on Biorenewable  Resources  Utilization  for Energy and Chemicals, BE.02, Bandung.
Sita,  T  V.  2016.  Optimasi  Proses  Fermentasi  Pada Produksi  Bioetanol  Dari  Umbi  Uwi  Dengan Menggunakan Mikroba Saccharomyces
Cerevisiae.  Laporan  Tugas  Akhir  Program
Studi  D 3 Teknik  Kimia  Politeknik  Negeri Ujung Pandang, Makassar.