PENGARUH WAKTU FERMENTASI DAN PERSENTASE STARTER PADA NIRA AREN ( Arenga pinnata ) TERHADAP BIOETHANOL YANG DIHASILKAN
Isna Syauqiah
Program Studi Teknik Kimia, Fakutas Teknik, Universitas Lambung Mangkurat E-mail  : isnatk@gmail.com

## ABSTRACT
Bioethanol  can  be  produced  from  the  fermentation  of  sugar-containing materials  such  as  cassava,  corn  and  sugar  palm  juice.    This  study  aims  to determine  the  effect  of  fermentation  using  Saccharomyces  sp  at  various percentages  starter  towards  substrate  ability  to  produce  bioethanol.  Variation  of fermentation time used are 25, 50 and 75 hours.
Keywords: Bioethanol, fermentation, sugar palm juice, Saccharomyces cerevisiae

## 1. PENDAHULUAN
Alkohol  merupakan  bahan  kimia  yang  diproduksi  dari  bahan  baku tanaman  yang  mengandung  pati,  gula  dan  lignoselulosa.  Alkohol  yang diproduksi  dari  bahan  baku  tanaman  tersebut  biasanya  disebut  dengan bioetanol. Secara umum etanol/bioetanol dapat digunakan sebagai bahan baku industri  turunan  alkohol,  bahan  dasar  industri  farmasi,  sebagai  antiseptik, sebagai pengawet, pelarut dan campuran bahan bakar untuk kendaraan.
Bahan  baku  bioetanol  adalah  tanaman  yang  mengandung  pati,  gula  dan lignoselulosa. Singkong dan jagung telah lama menjadi komoditi utama bahan baku pembuatan etanol. Disadari atau tidak pengembangan produksi bioetanol berbahan  baku  komoditi  pangan  akan  menciptakan  masalah  baru  dalam  hal ketahanan pangan nasional, sehingga sangat riskan jika dikembangkan secara besar-besaran.
Kayanya  alam  Indonesia  akan  keanekaragaman  hayati  telah  membuka peluang  bagi  peneliti  untuk  meneliti  tanaman  apa  yang  paling  berpotensi sebagai  bahan  baku  bioetanol  selain  dari  bahan  pangan  pokok.  Salah  satu tanaman  penghasil  gula  yang  dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan  baku bioetanol  adalah  nira  aren/enau.  Nira  aren  merupakan  salah  satu  sumber karbohidrat  dari  palma  yang  belum  dikaji  secara  mendalam  untuk  digunakan sebagai bahan baku industri bioetanol, walaupun secara tradisional sudah lama dimanfaatkan untuk pembuatan minuman beralkohol.
Berdasarkan  data  Badan  Pusat  Statistik  (BPS)  Provinsi  Kalimantan Selatan  tahun  2008  menunjukkan  bahwa  nira  aren  yang  diproduksi  cukup banyak,  seperti  di  daerah  Kabupaten  Banjar  produksinya  sekitar  1.406 kwintal/tahun.  Sebagian  besar  nira  aren  ini  hanya  dimanfaatkan  oleh masyarakat  untuk  menghasilkan  gula  merah  sehingga  masih  terdapat komoditas aren yang belum dimanfaatkan secara baik.
Melalui  penelitian  tentang  pemanfaatan  nira  aren  sebagai  bahan  baku bioetanol  diharapkan  akan  membuka  jalan  bagi  penelitian  lanjutan  atau pengembangan  usaha  pembuatan  etanol  dari  nira  aren.  Penelitian  ini  akan disinergiskan  dengan  proses  pembuatan  bioetanol  sederhana  yang  telah diterapkan oleh masyarakat, dengan tetap memperhatikan dan merujuk sistem yang lebih ilmiah.
Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mengetahui  seberapa  besar  pengaruh waktu fermentasi dan persentase starter terhadap substrat pada nira aren dalam menghasilkan bioethanol

## 2. TINJAUAN PUSTAKA
Etanol  untuk  kebutuhan  industri  dapat  dibuat  dari  hasil  reaksi  kimia dengan cara hidrasi ethylene, memakai katalis asam pospat. Etanol dari hidrasi gas  ethylene  ini  merupakan  hasil  samping  pemurnian  minyak  bumi,  dikenal sebagai  etanol  sintetis.  Adapun  bioetanol  merupakan  hasil  fermentasi  bahan yang mengandung gula. Tahap inti produksi bioetanol adalah fermentasi gula,
baik yang berupa glukosa, sukrosa, maupun fruktosa oleh ragi (yeast) terutama Saccharomyces  sp.  atau  bakteri  Zymomonas  mobilis.    Pada  proses  ini,  gula akan dikonversi menjadi etanol dan gas karbondioksida (Hambali dkk., 2007).
Penerapan teknologi fermentasi etanol dalam skala industri, sejak Perang Dunia  II  belum  ada  perubahan  yang  mendasar.  Proses  fermentasinya menggunakan sistem bacth dengan masa inkubasi berkisar 50 jam dan semata- mata  mengandalkan  strain  khamir  yang  telah  terpilih  secara  nyata berproduktivitas tinggi (Maiorella dkk., 1981).
Proses produksi bioetanol dapat dijelaskan sebagai berikut:
1.  Persiapan Bahan Baku.
Persiapan  bahan  baku  beragam  bergantung  pada  bahan  bakunya,  dimana untuk tanaman yang mengandung pati dan selulosa dibersihkan kemudian dihancurkan.  Setelah  itu  dilakukan  proses  pengeringan  sampai  kadar  air tertentu agar bahan baku dapat lebih awet.
2.  Proses pemasakan (Tahap Liquefaction dan Sakarifikasi).
Pada tahap ini tepung dikonversi menjadi gula melalui proses pemecahan menjadi  gula  kompleks  (Saccharification)  dan  liquefaction  dengan penambahan air, enzyme serta panas (enzim hidrolisis) pada suhu 80-90˚C. Tahap sakarifikasi dilakukan pada suhu 50-60˚C (Hambali dkk., 2007).
3.  Fermentasi
Fermentasi  merupakan  kegiatan  mikrobia  pada  bahan  pangan  sehingga dihasilkan produk yang dikehendaki. Mikrobia yang biasa diharapkan aktif dalam  perubahan  glukosa  menjadi  etanol  adalah  khamir  dari  spesies Saccharomyces cerevisiae.  (Crueger, 1984).
Reaksi fermentasi dapat dilihat pada persamaan reaksi berikut:
C6H12O6     →    2C2H5OH   +     2CO2
Gula                   Etanol              Karbondioksida (gas) Proses fermentasi dilakukan pada suhu 27–32oC pada pH 4,5–5,5 selama 40–50 jam.
4.  Proses pemisahan
Proses  pemisahan  merupakan  proses  akhir  pembuatan  etanol,  dimana alkohol  hasil  proses  fermentasi  akan  dipisahkan  dan  dipekatkan.  Proses pemisahan yang dilakukan yaitu dengan metode distilasi atau penyulingan yang  merupakan  proses  pemisahan  dua  atau  lebih  cairan  dalam  larutan dengan  berdasarkan  relative  volatility-nya  dan  perbedaan  titik  didihnya (Suryanto dkk, 1999).
Beberapa  faktor  penting  yang  mempengaruhi  hasil  etanol  dan efisiensinya  pada  proses  fermentasi,  yaitu  (1)  kondisi  fisiologis  inokulum mikroba  yang  ditambahkan  ke  dalam  media,  (2)  kondisi  lingkungan  selama proses fermentasi berlangsung dan (3) kualitas bahan media. (Alico, 1982).
Fermentor yang digunakan dalam produksi etanol tergantung pada bahan baku  yang  digunakan.  Untuk  penggunaan  dengan  bahan  baku  gula  dapat langsung  dengan  fermentor  anaerob,  sedangkan  jika  akan  digunakan  dengan bahan  baku  dari  pati  atau  karbohidrat  lain  harus  ada  proses  sakarifikasi terlebih dahulu sehingga minimal ada dua fermentor. Fermentor adalah tempat berlangsungnya  fermentasi,  dapat  berupa  alat  dengan  kerja  anaerob  ataupun aerob (Anonim 6 , 2007).
Keuntungan  penggunaan  nira  dan  molases  dalam  industri  etanol,  yaitu tidak memerlukan proses pendahuluan karena bentuk senyawa karbohidratnya sudah  siap  diubah  oleh  mikrobia  sehingga  nira  tersebut  dapat  langsung difermentasi (Kosaric dkk., 1981).

## 3. METODE PENELITIAN
Penelitian ini menggunakan peralatan berupa serangkaian alat fermentor sederhana,  serangkaian  alat  distilasi  sederhana  dan  peralatan  untuk  analisa. Serta  menggunakan  bahan  berupa  nira  aren,  biakan  murni  Saccharomyces cerevisiae, fermipan, dan bahan untuk analisa.
Penelitian  dilakukan  dengan  mempersiapkan  bahan  baku  nira  aren  dan yeast  yang  akan  digunakan  yaitu  fermipan  dan  biakan  Saccharomyces cerevisiae,  serta  dianalisis  kadar  gula  nira  aren  tersebut.  Selanjutnya  adalah membuat  starter  sebanyak  150  mL  dengan  menggunakan  biakan  murni Saccharomyces  cerevisiae,  kemudian  mendiamkan  dan  mengocoknya  pada shaker dengan kecepatan 180 rpm. Proses fermentasi dilakukan secara anaerob selama 25 jam dengan variasi penambahan starter sebanyak 5%, 10% dan 15% dari  total  sampel  yang  digunakan  (1000  mL).  Proses  pemisahan  hasil fermentasi  dilakukan  dengan  cara  distilasi  dengan  mempertahankan  suhu operasi  pada  90-96˚C.  Analisa  hasil  dilakukan  dengan  cara  mengukur  kadar bioetanol  dan  kadar  keasaman  bioetanol.  Prosedur  di  atas  dilakukan  kembali dengan variasi waktu fermentasi, yaitu selama 50 dan 75 jam. Hal yang sama dilakukan untuk yeast yang berbeda, yaitu fermipan.

## 4. HASIL DAN PEMBAHASAN
Penggunaan  biakan  murni Saccharomyces  cerevisiae pada  proses fermentasi  nira  aren  dengan  kadar  gula  80,5335  %  menghasilkan  rendemen, kadar  bioetanol  dan  kadar  keasaman  yang  berbeda  untuk  tiap  variasi  waktu fermentasi, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini:
Gambar 4.1  Hubungan antara rendemen bioetanol dengan waktu fermentasi pada penggunaan biakan murni
Variasi waktu fermentasi dan prosentasi starter terhadap substrat ternyata menghasilkan  rendemen  yang  bervariasi  pula.  Dari  gambar  4.1  di  atas  dapat dilihat  bahwa  pada  waktu  fermentasi  50  jam,    rendemen  untuk  setiap prosentasi    starter  terhadap  substrat  lebih  besar  dibandingkan  dengan rendemen  pada  saat  waktu  fermentasi  25  jam.  Hal  ini  dikarenakan  selama rentang waktu antara 25 jam sampai 50 jam, yeast yang digunakan mengalami peningkatan  jumlah  sel  sehingga  jumlah  dan  kemampuan  sel  untuk mengkonversi  senyawa  gula  menjadi  etanol  akan  semakin  meningkat, akibatnya etanol yang dihasilkan pun semakin besar.
Hasil yang diperoleh pada waktu fermentasi 75 jam menunjukkan bahwa rendemen  bioetanol  yang  dihasilkan  mengalami  penurunan  dibandingkan dengan  waktu  fermentasi  50  jam.  Hal  ini  disebabkan  oleh  selama  waktu fermentasi  75  jam, yeast yang  digunakan  telah  menuju  fase decline (fase kematian) sehingga yeast tersebut kemungkinan sudah banyak  yang mati dan kemampuan  sel  untuk  mengkonversi  senyawa  gula  menjadi  etanol  akan semakin  menurun,  akibatnya  etanol  yang  dihasilkan  pun  semakin  sedikit. Selain  itu,  kondisi  lingkungan  (terutama  suhu)  juga  akan  mempengaruhi
rendemen bioetanol yang dihasilkan. Jika suhu lingkungan berubah maka akan mempengaruhi  pertumbuhan  dan  kinerja  dari yeast untuk  mengkonversi senyawa gula menjadi etanol, sehingga proses fermentasi akan terganggu dan mempengaruhi jumlah etanol yang dihasilkan.
Gambar 4.2  Hubungan antara kadar bioetanol dengan waktu fermentasi pada penggunaan biakan murni
Berdasarkan  gambar  4.2  tersebut  dapat  dilihat  hubungan  antara  waktu fermentasi  terhadap  kadar  etanol  yang  dihasilkan.  Fermentasi  selama  25  jam untuk setiap prosentasi  starter terhadap substrat  menghasilkan etanol dengan kadar  yang  paling  rendah.  Kemudian  terjadi  peningkatan  pada  fermentasi selama  50  dan  75  jam.  Hal  tersebut  dikarenakan  semakin  lama  waktu fermentasi maka semakin banyak pula senyawa gula yang dikonversi menjadi etanol  (bioetanol).  Tetapi  karena yeast mempunyai  keterbatasan  dalam mendegradasi  senyawa  gula  sehingga  tidak  semua  gula  dalam  nira  dapat dikonversi menjadi bioetanol.
Gambar 4.3  Hubungan antara kadar keasaman bioetanol dengan waktu fermentasi pada penggunaan biakan murni
Analisa kadar keasaman bioetanol dilakukan untuk mengetahui seberapa besar  kandungan  asam  asetat  yang  terkandung  dalam  bioetanol.  Dari  gambar 4.3  di  atas  dapat  dilihat  bahwa  kadar  keasaman  bioetanol  mempunyai  nilai yang  fluktuatif.  Untuk  prosentasi  starter  terhadap  substrat  sebesar  5% diperoleh  kadar  keasaman  yang  semakin  menurun  seiring  semakin  lamanya waktu fermentasi. Sedangkan untuk prosentasi  starter terhadap substrat 10% dan  15%  pada  waktu  fermentasi  50  jam  menunjukkan  nilai  kadar  keasaman yang lebih kecil dibanding dengan waktu fermentasi 25 jam. Akan tetapi pada waktu fermentasi 75 jam, nilai kadar keasaman meningkat dibandingkan pada waktu 50 jam. Hasil kadar keasaman  yang fluktuatif ini bisa saja disebabkan oleh  kontaminasi  bakteri  asam  asetat  dan  penguraian  (oksidasi)  bioetanol selama  penyimpanan  atau  pada  saat  pembuatannya,  sehingga  akan menyebabkan  terkonversinya  bioetanol  menjadi  asam  asetat  meskipun
kadarnya  tidak  terlalu  tinggi  jika  dibandingkan  dengan  kadar  bioetanol  yang dihasilkan.

## 5. KESIMPULAN
Berdasarkan  hasil  penelitian  yang  dilakukan  dapat  disimpulkan  beberapa hal sebagai berikut:
1. Rendemen  bioetanol  meningkat  pada  rentang  waktu  25-50  jam  yang mengindikasikan  peningkatan  jumlah  sel  yeast  pada  rentang  waktu tersebut. Namun rendemen bioetanol tersebut menurun pada rentang waktu 50-75  jam,  yang  mengindikasikan  bahwa  yeast  telah  menuju  fase  decline (fase kematian).
2. Kadar  bioetanol  yang  dihasilkan  berbanding  lurus  dengan  waktu fermentasi (rentang waktu 25-75 jam).
3. Etanol  yang  paling  baik  diperoleh  dari  fermentasi  menggunakan  biakan murni  Saccharomyces  cerevisiae  dengan  waktu  fermentasi  50  jam  dan prosentasi starter sebesar 10%.

## DAFTAR PUSTAKA
Alico,  D.H.  (1982), Alcohol  Fuels:  Policies,  Production  and  Potential ,  West view Press (Boulder), Colorado.
Anonim (2007), Fermentasi ,
http://ptp2007.wordpress.com/2007/10/08/fermentasi (22 Mei 2008).
Crueger,  W.  dan  A.  Crueger  (1984)  , Biotechnology  a  Textbook  of  Industrial Microbioloy, Science Tech, Inc., Madison.
Hambali,  E..  S.  Mujdalipah.  A.  H.  Tambunan.  A.  W.  Pattiwiri.  dan  R.  Handoko (2007), Teknologi Bioenergi, Agromedia Pustaka, Jakarta.
Kosaric, N..  Z. Duvnja. dan G.G. Stewart (1981), Fuel Ethanol from Biomass: Production Economics and Energy , Biotech, Bioeng ..
Maiorella, B.. Ch. R.  Wilke. dan  H.W.  Blanch (1981), Alcohol Production and Recovery, Biotech, Bioeng.
Suryanto, E.. J. R. Assa. dan A. Tompodung (1999), Distilasi Fraksinasi Alkohol dari  Nira  Aren  sebagai  Model  Teknologi  Tepat  Guna  Pedesaan , http://www.asosiasi-politeknik.or.id/index.php?modul (21 Mei 2008).