## PENGARUH KONSENTRASI RAGI DAN WAKTU FERMENTASI PADA PEMBUATAN BIOETANOL DARI BIJI CEMPEDAK

## (Artocarpus champeden spreng)
Irvan, Ayu Wandira Putri*, Sri Ulina Surbakti, Bambang Trisakti Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara Jl. Almamater Kampus USU Medan, 20155 Indonesia *Email: Ayuwandiraputri13@gmail.com

## Abstrak
Kebutuhan  bahan  bakar  minyak  sebagai  sumber  energi  setiap  harinya  semakin  meningkat, sedangkan  cadangan  energi  minyak  bumi  (fosil)  semakin  menipis,  oleh  karena  itu,  untuk memenuhi kebutuhan bahan bakar maka perlu dikembangkan bahan bakar alternatif yang sifatnya dapat  diberbaharui  dan  rumah  lingkungan  (renewable).    Salah  satunya  adalah  bioetanol  yaitu etanol  yang  terbuat  dari  tanaman  yang  mengandung  pati,  gula  dan  tanaman  berselulosa  lainnya. Penelitian  ini bertujuan untuk  membuat  bioetanol  dari biji  cempedak  dengan  variasi  konsentrasi ragi  dan  lama  fermentasi.  Proses  utamanya  adalah  hidrolisis  fermentasi  menggunakan  ragi Saccharomyces  Cereviciae dan  pemurnian  dengan  destilasi.  Variabel  yang  digunakan  adalah perubahan  konsentrasi ragi 3%, 6%, 9% dan lama fermentasi 2 hari, 3 hari, 4 hari. Dari analisis yang dilakukan terhadap hasil penelitian didapat perolehan bioetanol per jumlah bahan baku awal yang  terbaik  adalah  12,5  ml/kg  dengan  densitas  sebesar  0,962  g/ml  dan  nilai  kalor  sebasar 181,925 kkal/kg, yaitu pada variasi konsentrasi ragi 9% dan lama fermentasi 3 hari.
Kata kunci : biji cempedak, bioetanol, fermentasi, ragi tape

## Abstract
Needs fuel as a source of energy every day is increasing, while the energy reserves of petroleum (fossil)  dwindling,  therefore,  to  meet  the  needs  of  the  fuel  it  is  necessary  to  develop  alternative fuels  that  are  renewable  and  home  environment  (renewable  ).  Etonal  Bioethanol  is  made  from plants containing starch, sugar and other plant cellulose. Where in this study using jackfruit seeds that contain high enough carbohydrates as raw materials. This research aims to make bioethanol from  cempedak  seeds  with  various  concentrations  of  yeast  and  fermentation  time.  The  main process  is  hydrolysis;  fermentation  using  yeast  Saccharomyces  Cereviciae;  and  purification  by distillation  and  condensation. Variables  used  are  changes  in  the  concentration  of  yeast  3%,  6%, 9%  and  2  days,  3  days,  4  days  fermentation  period.  From  the  analysis  of  the  research  results obtained  bioethanol  yield  per  amount  of  raw  materials  is  the  best  starting  12,5  ml/kg  with  a density of 0.962 g/ml and the calorific value sebasar 181.925 kcal/kg, which is the variation of the concentration of  9% and 3 days of fermentation period.
Keywords : ethanol, cempedak seeds, tape yeast, fermentation

## Pendahuluan
Diperkirakan konsumsi bahan bakar minyak dunia  pada  tahun  2025-2030  sekitar  190  juta barrel  per  hari,  atau  dua  kali  lipat  dari  konsumsi BBM  saat  ini.  Indonesia  merupakan  salah  satu negara yang sedang menghadapi persoalan energi yang  serius  akibat  ketergantungan  yang  sangat besar terhadap energi fosil. Padahal minyak bumi merupakan  bahan  bakar  yang  tidak  dapat diperbaharui  ( non-renewable ).  Oleh  karena  itu, untuk  memenuhi  kebutuhan  bahan  bakar  maka perlu  dikembangkan  bahan  bakar  alternatif  yang sifatnya dapat diperbaharui dan ramah lingkungan (renewable [10].
Salah  satu  alternatif  yang  potensial  untuk
dikembangkan  adalah  penggunaan  bioetanol. Bioetanol  adalah  bahan  bakar  alternatif  yang diolah  dari  tumbuhan  (biomassa)  dengan  cara fermentasi, dimana sumber bioetanol dari bahan berpati  (amilum),  bahan  bergula,  dan  bahan berselulosa [8].

## Teori
Cempedak  ( Artocarpus  integer) ,  merupakan komoditas  perkebunan  yang  memiliki  prospek cerah dimasa yang akan datang, karena disamping dapat  dimanfaatkan  sebagai  bahan  pangan,  juga dapat  diproyeksikan    sebahan  bahan  industri. Cempedak  adalah  buah  multimanfaat  yaitu daging  buah    yang  dapat  dikonsumsi  dan  biji
yang  dimanfaatkan  menjadi  bioetanol.  Biji cempedak  memiliki  kandungan  karbohidrat  yang cukup  tinggi  yaitu  sumber  karbohidrat  (36,7 g/100  g),  yang  jumlahnya  tiga  kali  lipat  jumlah biji gandum. Protein biji cempedak (4,2 g/100 g) hampir  melebihi  setengah  dari  kandungan gandum.
Melimpahnya  biji  cempedak  berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bioethanol pengganti bahan  bakar  minyak  (BBM)  [4].  Bioetanol merupakan  etanol  yang  diproduksi  dari  sumber bahan baku biologis, dimana memiliki keunggulan  mampu  menurunkan  emisi  gas  CO 2 hingga  18%.  Generasi  pertama  bioetanol  dibuat dari  sumber  hasil  perkebunan    seperti  jagung, ketela, dan kentang dengan melakukan pretreatment , hidrolisis dan kemudian  fermentasi untuk mendapatkan etanol [9].
Etanol  menurut  tipenya  terbagi  dua,  yaitu etanol  sintesis  yang  berasal  dari  minyak  bumi, dan  bioetanol  yang  berasal  dari  biomassa (tanaman).  Etanol  sintesis  (C 2 H 5 OH)  sering disebut  metanol  atau  etil  alkohol,  terbuat  dari etilen,  salah  satu  derivat  minyak  bumi  atau  batu bara.  Bahan  ini  diperoleh  dari  proses  sintesa kimia  yang  disebut  hidrasi,  sedangkan  bioetanol direkayasa  dari  biomassa  (tanaman)  melalui proses  biologi  (fermentasi)  bahan  baku  yang digunakan bisa dari bahan berpati, gula, selulosa, termasuk  biomassa  berselulosa  yang  merupakan sumber  daya  alam  yang  melimpah  dan  murah serta  memiliki  potensi  untuk  produksi  komersial industri  etanol  atau  butanol  [14]  Bioetanol memiliki  cairan    bewarna  jenih,  berbau  khas alkohol,  berfasa  cair  pada  temperatur  kamar, mudah  terbakar,  melalui  proses  sintesa  kimia. Bahan baku bioetanol sebagai berikut:
a. Bahan  berpati,  berupa  singkong  atau  ubi kayu, ubi jalar, tepung sagu, biji jagung dan biji durian.
b. Bahan  bergula,  berupa molasses (tetesan tebu),  nira  tebu,  nira  kelapa,  nira  batang sorgum manis.
c. Bahan  berselulosa,  berupa  limbah logging, limbah pertanian seperti jerami padi, ampas tebu, tongkol jagung, onggok, batang pisang dan  serbuk gergaji.
Saccharomyces  cerevisiae merupakan khamir  sejati  tergolong  eukariot  yang  secara morfologi hanya membentuk blastopora berbentuk bulat lonjong, silendris, oval atau bulat telur  yang  diri  melalui  pertunasan.  Dalam fermentasi  ini  digunakan  khamir Saccharomyces cerevisiae untuk  menghasilkan  glukosa.  Pada penelitian  ini,mikroba  yang  digunakan  adalah ragi Saccharomyces  cervisiae. Mikroba  ini
mampu  mengkonversi  selulosa  dan  hemiselulosa berantai  karbon  5  menjadi  bioetanol.  Proses pembuatannya  dapat  dibedakan  berdasarkan  zat pembantu  yang  dipergunakan,  yaitu  Hydrolisa asam  dan  Hydrolisa  enzyme.  Ada  4  fase  kurva pertumbuhan mikroorganisme yaitu fase lag/ adaptasi, fase log/ pertumbuhan  eksponensial, fase  kematian  [15].  Secara  kimiawi  reaksi  dalam proses  fermentasi  berjalan  cukup  panjang  karena terjadi  suatu  deret  reaksi  yang  masing-masing dipengaruhi  oleh  enzim.  Masing-masing  bahan berbeda cara pengolahannya untuk bisa dijadikan bioetanol,  pengklasifikasian  berdasarkan  bahan baku yang digunakan, proses, dan pemanfaatannya [2].
Etanol  memiliki  banyak  manfaat  bagi masyarakat  karena  memiliki  sifat  yang  tidak beracun.  Selain  itu,  etanol  juga  memiliki  banyak sifat-sifat,  baik  secara  fisika  maupun  kimia. Adapun  sifat-sifat fisika etanol dapat dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Sifat-Sifat Fisika Etanol [11] Sifat Fisik Bioetanol Keterangan Rumus Molekul CH 3 CH 2 OH Titik Beku -114,1 0 C Berat Molekul 46,07 g/g mol Titik Didih 78,4 0 C Densitas 0,7893 g/ml Indeks Bias 1,36143 cP Warna Cairan Tidak bewarna Aroma Khas Titik Lebur -112 0 C
Proses  fermentasi    sama  dengan  pH optimum untuk proses pertumbuhan khamir yaitu pH  4,0-4,5.  Etanol  dihasilkan  dari  gula  yang merupakan  hasil  aktifitas  fermentasi  sel  khamir. Kriteria  pemilihan  khamir  untuk  produksi  etanol adalah  mempunyai  laju  fermentasi  dan  laju pertumbuhan    cepat,  perolehan  etanol  banyak, tahan  terdapat  konsentrasi  etanol  dan  glukosa tinggi,  tahan  terhadap  konsentrasi  garam  tinggi, pH optimum serta fermentasi rendah [2].

## Metodologi Penelitian
Bahan utama  yang digunakan pada penelitian adalah tepung biji cempedak.
Persiapan Bahan Baku (pretreatment)
Biji  cempedak  disortir,  dipilih  yang  bagus kemudian  dicuci  bersih.  Setelah  bersih  biji
cempedak  dikeringkan  dibawah  sinar  matahari  ± 2  hari  dan  pisahkan  antara  kulit  ari  dan  biji cempedak.  Biji  tersebut  dihancurkan  dengan menggunakan blender menjadi berbentuk powder dengan  ayakan  50  mess.  Tepung  bici  cempedak lalu  disimpan  dalam  wadah  plastik  yang  kedap udara agar bahan baku tidak terkontaminasi [7].

## Tahap Persiapan Bahan Fermentasi
Sampel  biji  cempedak  yang  sudah  melewati tahap pretreatment dicampur  dengan  aquadest dengan  berat tepung biji cempedak sebesar 100 g.  Kemudian  dihidrolisis  dengan  H 2 SO 4 dan suhu 93-95 o C selama 30 menit hingga menjadi terbentuk slurry .  Setelah  proses  hidrolisis selesai,  bahan  didingan  hingga  suhu  kamar dengan  cara  memasukkan  sampel  didalam beaker  glass  ke  dalam  ember  yang  berisi  air keran hingga suhunya turun [7].

## Tahap Fermentasi
Hasil hidrolisis dimasukkan kedalam tempat fermentasi  dan  ditambahkan  ragi  sebanyak  3,  6, 9%  per  bahan  baku  awal.  Fermentasi  dilakukan pada  suhu  ruangan  selama  2,  3,  4  hari  dalam keadaan anaerob [9].

## Proses Destilasi
Hasil  fermentasi  lalu  dimurnikan  melalui proses  destilasi  pada  suhu  70-80 o C  dengan menggunakan  peralatan  destilasi.  Sisa  hasil destilasi  disaring  dan  diambil  padatannya. Sedangkan destilat ditampung lalu diukur volume destilat, dan kadar bioetanol yang diperoleh.

## Prosedur Analisa
a. Penentuan Jumlah Bioetanol (ml)
1. Destilat  hasil  destilasi  yang  ditampung (bioetanol)  diukur  dengan  menggunakan gelas ukur [7].
2. Volume dicatat untuk tiap-tiap perlakuan.
b.   Penentuan Densitas Bioetanol (g/ml)
1. Periksa  keadaan  alat  lalu  disambungkan dengan arus listrik.
2. Piknometer  ditimbang  dalam  timbangan digital  dan  dicatat  sebagai    berat  pikno kosong.
3. Kemudian piknometer diisi dengan sampel bioetanol hingga penuh kemudian timbang kembali  dan  dicatat  sebagai  berat  pikno berisi.
c.  Prosedur  Analisa  Spesific  Gravity  dan        API Gravity
Specific  gravity dan  API gravity adalah  suatu pernyataan yang menyatakan densitas (kerapatan) atau  berat  per  satuan  volume  dari  suatu  bahan. Hubungan  antara specific  gravity (sg)  dan  API gravity (G)  dengan  rumus  (1)  dan  (2)  sebagai berikut:
(1)
(2)
Besarnya  harga  dari  API gravity berkisar  dari 0-100,  sedangkan specific  gravity merupakan harga  relatif  dari  densitas  suatu  bahan  terhadap air.
d. Analisis Kadar Bioetanol dengan Metode Berat Jenis
Kadar etanol dihitung dengan menginterpolasi data densitas dan kadar etanol  pada tabel  2.

## Tabel 2. Konversi Berat Jenis  – Kadar  Etanol
[5]
Kadar Etanol Etanol (Suhu    30 0 C) Kadar Etanol Berat Jenis Larutan 0 0,99568 25 0,95607 1 0,99379 26 0,95442 2 0,99194 27 0,95272 3 0,99014 28 0,95098 4 0,98839 29 0,94922 5 0,98670 30 0,94741 6 0,98507 31 0,94557 7 0,98347 32 0,94370 8 0,98189 33 0,94180 9 0,98031 34 0,93986 10 0,97875 35 0,93790 11 0,97723 36 0,93591 12 0,97573 37 0,93390 13 0,97424 38 0,93186 14 0,97278 39 0,92979 15 0,97133 40 0,92770 16 0,96990 41 0,92558 17 0,96844 42 0,92344 18 0,96697 43 0,92128 19 0,96547 44 0,91910 20 0,96395 45 0,91692 21 0,96242 46 0,91472 22 0,96087 47 0,91250 23 0,95929 48 0,91028 24 0,95769 49 0,90805
e. Menghitung Nilai Kalor (NK )
Nilai kalor yang diperoleh dicatat  untuk tiap- tiap perlakuan [5].
f . Pengujian Indeks Bias 1. Keadaan alat diperiksa lalu disambungkan dengan arus listrik.
2. Bioetanol  ditetesi  diatas  kaca  pada  alat, kemudian  diatur    putaran agar tepat pada garis  perpotongan.  Dicatat  hasil  indeks biasnya.
3. Percobaan  yang  sama  dilakukan  dengan sampel yang berbeda

## Hasil dan Pembahasan
Pengaruh Jumlah Ragi dan Waktu Fermentasi Terhadap Indeks Bias Bioetanol.
Gambar 1 memperlihatkan pengaruh konsentrasi  ragi  dan  waktu  fermentasi  terhadap indeks bias bioetanol pada pembuataan bioetanol dari biji cempedak.
Gambar  1.  Pengaruh  Jumlah  Ragi  dan Waktu  Fermentasi  Terhadap  Indeks  Bias Bioetanol
Dapat  dilihat  pada  gambar  1,  bahwa  lama fermentasi  dan  konsentrasi  ragi  mempengaruhi perolehan nilai indeks bias, dimana semakin lama fermentasi  dan  semakin  tinggi  konsentrasi  ragi, maka  indeks  bias  bioetanol    meningkat  sampai batas tertentu dan kemudian menurun.
Pengaruh Lama Fermentasi
Terhadap Perolehan Volume Bioetanol. Gambar  2.  Pengaruh  Lama  Fermentasi (hari) Terhadap Perolehan Volume
Bioetanol
Dapat  dilihat  pada  gambar  2,  bahwa  untuk semua  konsentrasi  ragi,  perolehan  volume bioetanol  yang  diperoleh  meningkat  yaitu  lama fermentasi  2  hari  ke  3  hari,  kemudian  menurun pada variasi lama fermentasi 4 hari. Jadi, volume tertinggi  yang  dihasilkan  untuk  semua  variasi konsentrasi  ragi  fermentasi  adalah  pada  lama fermentasi  3  hari.  Dari  gambar  diatas  dapat dilihat  bahwa  lama  fermentasi  mempengaruhi perolehan  bioetanol,  dimana  semakin  lama fermentasi  dilakukan,  volume  yang  diperoleh semakin  meningkat  sampai  batas  waktu  tertentu dan kemudian menurun.
Pengaruh  Konsentrasi  Ragi  dan  Waktu Fermentasi Terhadap Densitas Bioetanol.
Gambar 3 memperlihatkan pengaruh konsentrasi  ragi  dan  waktu  fermentasi  terhadap densitas bioetanol dari biji cempedak.
Gambar  3.  Pengaruh  Konsentrasi  Ragi  dan Waktu Fermentasi Terhadap Densitas Bioetanol Dari Biji Cempedak.
Gambar 3 memperlihatkan densitas bioetanol  diperoleh  0,962  g/ml  dimana  densitas tersebut  melebihi  dari  densitas  bioetanol  absolut yaitu  sebesar  0,789  g/ml  [12].  Etanol  yang dihasilkan  masih  belum  murni  karena  bercampur dengan air. Hal ini disebabkan oleh distilasi yang dilakukan  hanya  distilasi  sederhana  bukan distilasi  azeotrop  serta  kurang  telitinya  dalam menjaga  kestabilan  temperatur  pada  proses distilasi  sehingga  uap  yang  keluar  bukan  hanya bioetanol melainkan bercampur dengan air.
Pengaruh  Konsentrasi  Ragi  dan  Waktu Fermentasi Terhadap Spesifik Grafity.
Specific  gravity dan  API gravity adalah suatu  pernyataan  yang  menyatakan  densitas (kerapatan)  atau  berat  per  satuan  volume  dari suatu bahan, Besarnya  harga  dari spesific gravity maksimal 0,99968, dan specific gravity
merupakan harga relatif dari densitas suatu bahan terhadap air.
Gambar  4  memperlihatkan  pengaruh  lama fermentasi terhadap spesific grafity bioetanol [1]. Gambar  4  memperlihatkan spesific  grafity bioetanol    diperoleh  0,9118  –  0,9472  dimana spesific  grafity tersebut  telah  sesuai  dari spesific grafity bioetanol absolut  yaitu  maksimal 0,99968 [5].  Etanol  yang  dihasilkan  masih  belum  murni karena bercampur dengan air karena nilai spesific grafity masih terlalu tinggi.

## Gambar 4. Pengaruh Konsentrasi Ragi dan
Waktu  Fermentasi  Terhadap  Spesifik Grafity

## Volume Bioetanol Murni
Kemurnian  bioetanol  dipengaruhi  oleh pemurnian yaitu destilasi, etanol mendidih pada suhu 70-75 0 C  etanol berubah dari cair menjadi uap.  Volume  bioetanol  murni  dapat  dihitung dengan  perkalian  volume  bioetanol  yang didapat dengan % kemurnian [7].  Hasil volume bioetanol murni dapat dilihat pada Tabel 3:

## Tabel  3.  Pengaruh  Konsentrasi  Ragi  dan Waktu  Fermentasi  Terhadap  Volume
Bioetanol
Hari Ragi (%) Volume Peroleh (ml) % Murni Indeks Bias Volume Murni (ml) 2 3 5,4 12,663 1,3469 0,683 3 3 10,7 14,522 1,3473 1,553 4 3 8,5 15,427 1,3475 1,311 2 6 8,0 13,065 1,3470 1,045 3 6 12,3 16,030 1,3476 1,971 4 6 9 12,512 1,3469 1,126 2 9 5,4 14,271 1,3473 0,770 3 9 12,5 20,996 1,3487 2,624 4 9 5,2 16,380 1,3477 0,851

## Kesimpulan
Etanol  dapat  dihasilkan  dari  hasil  tanaman, dalam  penelitian  ini  yaitu  Biji  Cempedak.
Kombinasi  perlakuan  konsentrasi  ragi  dan  lama fermentasi  yang  memberikan  hasil  terbaik  pada penelitian  ini  adalah  penambahan  konsentrasi  ragi sebanyak 9 % dan lama  fermentasi 3 hari, dimana volumenya  adalah  sebesar  12,5  ml/kg  per  bahan baku awal, dan densitas 0,962 g/ml.

## Daftar Pustaka
[1] Ayu,  Pembuatan  Bioetanol  dari  Limbah  Biji Cempedak  Dari  Biji  Durian,  Tugas  Akhir, Politeknik Kimia Industri, Medan, 2013.
[2] Ardi, Wahyu Raditya, Pemurnian Etanol dari
Tape  Ubi  Kayu  ( Manihot  utilissima )  (Kajian Suhu  dan  Lama  Waktu  Distilasi),  Skripsi, Program Sarjana Fakultas Pertanian, Universitas Brawijaya, Malang, 2009. [3] Donati,  Gianni  dan  Paludetto,  Renato,  Scale Up  of  Chemical  Reactors, Journal  Catalysis
Today . 34 : 483-485, 1997.
[4] Fitriana, Lila, Analisis Kadar Bioetanol Hasil Fermentasi Pati Sagu ( Metroxylon sago ) Asal Papua,  Skripsi,  Program  Sarjana  Fakultas Teknik,  Universitas  Negeri  Papua,  Jayapura,
2009.
[5] Geankoplis,  C.J, Transport  Process  and Separation  Process  Principles ,  New  Jersey: Prentice Hall, Fourth Edition, 2003.
[6] Hatta,  Violet,  Manfaat  Kulit  Durian  Selezat Buahnya,  Skripsi,  Universitas  Lampung, 2007.
[7] Humaidah,  Nurlaili,  Produktivitas  Etanol menggunakan  Teknik  Immobilisasi  Sel  K- Karaginan  dalam  Bioreaktor  Paked  Bed, Skripsi,  Fakultas  Teknologi  Industri,  Institut Teknologi  Sepuluh  November,  Surabaya, 2010.
[8] International  Atomic  Energy  Agency, Guidebook  on  Design,  Construction  and Operation  of  Pilot  Plants  for  Uranium  Ore Processing ,  Vienna  :  International  Atomic Energy Agency, 1990.
[9] Komarayati,  Sri  dan  Gusmailina,  Prospek Bioetanol  sebagai  Pengganti  Minyak  Tanah, Pusat  Penelitian  dan  Pengembangan  Hasil Hutan, Bogor, 2010.
[10] Kurniawan,  Roni;  Juhanda,S;    Syamsudin, Rusyad  dan  Lukman  Moh.  Alief,  Pengaruh Jenis dan Kecepatan Pengaduk pada Fermentasi  Etanol  Secara  Sinambung  dalam Bioreaktor Tangki Berpengaduk Sel Tertambat, Skripsi, Program Sarjana Fakultas Teknik, Institut Teknologi Nasional,
Bandung, 2011.
[11] Mahatmandi,  Widhi  F  dan  Minarni, Optimalisasi  Olahan  Buah  Durian  sebagai Alternatif  dalam  Usaha  Agrowisata  Durian, Jurnal Penerapan Teknologi dan
Pembelajaran, 8 (1) : 21-26, 2010.
[12] Peraturan Pemerintah, Peraturan
Pemerintah  No.  5  Tahun  2006  tentang
Kebijakan Energi Nasional, Jakarta, 2006.
[13] Perdana,  D.A,  Kajian  Tekno  Ekonomi Perancangan  Proes  Produksi  Bioetanol  dari Limbah  Tanaman  Jagung,  Skripsi,  Program Sarjana  Fakultas  Pertanian,  Institut  Pertanian
Bogor, Bogor, 2011.
[14] Revitasari,  Reviana,  Pengaruh  Konsentrasi Ragi dan Lama Fermentasi terhadap Perolehan  Bioetanol  dari  Kulit  Durian,
Skripsi, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara, 2014.
[15] Richana,  Nur,  Bioetanol  (Bahan  Baku, Teknologi, Produksi dan Pengendalian
Mutu), Bandung, Penerbit Nuansa, 2011.