## Jurnal Sains dan Teknologi
Volume 12 Number 3, Tahun 2023, pp. 769-778 P-ISSN: 2303-3142 E-ISSN: 2548-8570 Open Access: https://doi.org/10.23887/jstundiksha.v12i3.53403

## Optimalisasi  Hidrolisis  Air  Subkritis  Biomassa  Ampas  Tebu Berbantuan Surfaktan untuk Produksi Gula Reduksi
Maktum Muharja 1* , Arief Widjaja 2 , Nur Fadhilah 3 , Rizki Fitria Darmayanti 4 , Siska Nuri Fadilah 5
1,4,5 Program Studi Teknik Kimia, Universitas Jember, Jember, Indonesia
2 Departemen Teknik Kimia, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia
3 Departemen Teknik Fisika, Institut Teknologi Sepuluh Nopember, Surabaya, Indonesia

## A B S T R A K
Penggunaan  bahan  bakar  fosil  yang  menimbulkan  banyak  masalah  mendorong peneliti  untuk  mengembangkan  energi  terbarukan.  Ampas  tebu  sebagai  limbah pertanian  yang  melimpah  di  Indonesia  berpotensi  untuk  dimanfaatkan  dalam produksi gula reduksi yang merupakan produk antara dari biofuel . Penelitian ini bertujuan  untuk  menganalisis hidrolisis  air  subkritis  ampas  tebu  menggunakan surfaktan Tween 80 untuk mengoptimalkan total perolehan gula reduksi. Desain penelitian  yang  digunakan  adalah  penelitian  eksperimental  kuantitatif.  Analisa data yang digunakan yaitu analisis kuantitatif dan kualitatif. Proses air subkritis dioptimalkan dengan memvariasikan kondisi operasi suhu 130-170°C, waktu 30- 60 menit, dan konsentrasi aditif 1-3%. Optimasi dilakukan dengan menggunakan Response  Surface  Methodology (RSM)  untuk  memahami  perilaku  faktor-faktor signifikan yang mempengaruhi konsentrasi gula reduksi. RSM ditentukan dengan menggunakan software Design-Expert  V11.  Hasil  penelitian  menunjukkan  total gula reduksi tertinggi yaitu sebesar 470.6444 didapatkan pada variasi suhu 170°C, selama 30 menit, dan konsentrasi surfaktan 2%. Dari penelitian ini menunjukkan bahwa  metode  air  subkritis  dengan  penambahan  aditif  dapat  dipertimbangkan untuk produksi biofuel dari limbah ampas tebu dalam mendukung pengembangan energi terbarukan.

## A B S T R A C T
The  use  of  fossil  fuels  that  cause  many  problems  encourages  researchers  to  develop  renewable  energy.  Bagasse  as  an abundant agricultural waste in Indonesia has the potential to be utilized in the production of reducing sugar which is an intermediate product of biofuel. This study aims to analyze the subcritical water hydrolysis of bagasse using Tween 80 surfactant to optimize the total reduction sugar yield. The research design used was quantitative experimental research. The data analysis used was quantitative and qualitative analysis. The subcritical water process was optimized by varying the operating conditions of temperature 130-170°C, time 30-60 minutes, and additive concentration 1-3%. Optimization was carried out using Response Surface Methodology (RSM) to understand the behavior of significant factors affecting reducing sugar concentration. RSM was determined using Design-Expert V11 software. The results showed that the highest total reduction sugar of 470.6444 was obtained at a temperature variation of 170°C, for 30 minutes, and 2% surfactant concentration. This study shows that the subcritical water method with the addition of additives can be considered for biofuel production from bagasse waste in supporting the development of renewable energy.

## 1. PENDAHULUAN
Bahan  bakar  fosil  adalah  sumber  energi  terpenting  di  seluruh  dunia,  namun  penggunaannya menimbulkan masalah karena konsumsi sumber daya fosil menghasilkan gas rumah kaca yang berpotensi menyebabkan pencemaran lingkungan, pemanasan global dan perubahan iklim (Londono-Pulgarin et al., 2021; Oliveira et al., 2020) . Pertumbuhan populasi manusia menyebabkan peningkatan permintaan bahan bakar fosil, hal ini tidak sejalan dengan ketersediaannya yang semakin lama semakin menipis (Fawzy et al., 2020;  Nanda  &  Berruti,  2021) .  Beberapa  alasan  tersebut  yang  mendorong  para  peneliti  untuk mengembangkan  sumber  energi  alternatif,  yaitu  energi  baru  terbarukan.  Salah  satu  alternatif  yaitu penggunaan  residu  pertanian  dari  sumber  tanaman  yang  memiliki  fraksi  lignoselulosa  dan  mampu dikonversi menjadi gula yang dapat difermentasi dan  menghasilkan bahan bakar  hayati (Maktum et al., 2017;  Rahardjo  et  al.,  2021) .  Biomassa  lignoselulosa  dianggap  sebagai  sumber  energi  terbarukan  dan alternatif dalam bentuk bahan bakar nabati padat, cair dan gas (Okolie et al., 2021; Sarker et al., 2021) . Biomassa berbasis lignoselulosa seperti limbah pertanian dianggap sebagai sumber daya terbarukan yang dapat dipromosikan untuk energi melalui biorefinery (Djali et al., 2021; Manzanares, 2020) .

## A R T I C L E   I N F O
Article history: Received October 24, 2022 Accepted July 20, 2023 Available online October 25, 2023
Kata Kunci: Air Subkritis, Ampas Tebu, Gula Reduksi, Hidrolisis, Surfaktan

## Keywords:
Subcritical  Water,  Bagasse,  Reduced Sugar, Hydrolysis, Surfactant
This is an open access article under the CC BY-SA license.
Copyright © 2023 by Author. Published by Universitas Pendidikan Ganesha.
Sumber biomassa terbesar di dunia adalah lignoselulosa yang diperkirakan diproduksi sekitar 100 miliar ton per tahun (Forsberg et al., 2021; Magalhães Jr. et al., 2019) . Ampas tebu merupakan salah satu sumber lignoselulosa yang cukup menjanjikan. Ampas tebu yang termasuk limbah industri merupakan hasil samping dari proses ekstraksi tebu di pabrik gula. Setiap tahunnya, Indonesia mengalami defisit kebutuhan gula  sekitar  500  ribu  hingga  1,5  juta  ton  permintaan  gula.  Pada  tahun  2019,  Indonesia  memiliki  luas perkebunan tebu sekitar 453.238 Ha dengan produksinya mencapai 2,45 juta ton dan Jawa Timur sendiri memiliki luas produksi sekitar 194.571 Ha (Sudarto et al., 2020; Syahfitri et al., 2022) . Tingginya produksi untuk  memenuhi  permintaan  pasar  berbanding  lurus  dengan  limbah  yang  dihasilkan.  Setiap  tebu  yang digunakan untuk produksi gula, 35 – 40% merupakan ampas tebu ( bagasse ) (Angelo et al., 2019; Nugroho et al., 2021) . Limbah tebu seringkali hanya dimanfaatkan sebagai pakan ternak, bahan bakar produksi, atau langsung dibuang. Limbah ampas tebu memiliki kandungan selulosa 35,01%, hemiselulosa 25,24%, lignin 6,4%,  dan  silika  9,35% (Darmayanti  et  al.,  2019) .  Kandungan  selulosa  yang  tinggi  ini  berpotensi  untuk dikonversi menjadi bioenergi melalui produksi gula reduksi yang didapat dari proses hidrolisis. Beberapa teknologi sudah banyak dikembangkan untuk mengkonversi selulosa menjadi gula reduksi, salah satu yang sangat potensial adalah metode air subkritis (Abaide, Mortari, et al., 2019; Ampese et al., 2021; Maktum Muharja et al., 2019) .
Teknologi air subkritis telah menarik perhatian karena telah terbukti dapat menghancurkan lignin secara  efisien  sekaligus  melindungi  selulosa,  serta  prosesnya  yang  tidak  beracun  dan  aman  dalam pengerjaannya (Maktum  Muharja  et  al.,  2019;  Maktum  Muharja,  Fadhilah,  Nurtono,  et  al.,  2020) .  Air subkritis merupakan pelarut, katalis, dan reaktan untuk konversi hidrolisis dan ekstraksi. Sifat fisik dari air subkritis ketika terjadi penurunan viskositas dan peningkatan sifat pelarutnya dapat membantu difusi ke dalam padatan dan pelepasan beberapa zat dari fase padat ke fase cair (Abaide, Mortari, et al., 2019; Maravić et al., 2018) . Karena sifat-sifat diatas, penerapan metode hidrolisis air subkritis sangat menjanjikan untuk digunakan dalam produksi gula reduksi (Mayanga-Torres et al., 2017) . Proses hidrolisis air subkritis juga masih memiliki kekurangan karena menghasilkan produk turunan seperti furfural, HMF, dan senyawa asetil lainnya pada kondisi severity factor tinggi yang dapat menghambat proses lebih lanjut (Batista et al., 2019; Maktum  Muharja,  Fadhilah,  Darmayanti,  et  al.,  2020) .  Salah  satu  cara  yang  dapat  digunakan  untuk mengatasi  hal  ini  adalah  penambahan  aditif  pada  proses  hidrolisis  air  subkritis.  Penambahan  aditif merupakan  metode  yang  berpotensi  dalam  meningkatkan  laju  konversi  gula  serta  mengurangi  produk degradasi (Maktum Muharja et al., 2019) . Aditif yang dimaksud adalah asam (Sirohi et al., 2020) , alkali/basa (Kamalini et al., 2018) , cairan ionik (Kassaye et al., 2017) , pelarut organik (Sewsynker-Sukai et al., 2018) , dan surfaktan (da Costa Nogueira et al., 2018) . Surfaktan memiliki sifat yang unik, yaitu gugus hidrofilik dan hidrofobik yang dapat menurunkan tegangan permukaan antara dua fase cair selama proses berlangsung sehingga surfaktan dapat berikatan dengan komponen lignin dan produk degradasinya, yang menyebabkan peningkatan konversi polisakarida menjadi gula (Maktum Muharja et al., 2019; Rachmah et al., 2022) . Dengan sifat-sifat tersebut, penambahan surfaktan  (non-ionik,  anionik,  dan  kationik)  dalam  proses  air  subkritis  diharapkan  dapat  membantu mengurangi  lignin  dan  produk  degradasinya  selama  proses  air  subkritis  dan  membantu  pelarutan hemiselulosa dalam air menjadi gula monomer (Chang et al., 2017; Zheng et al., 2021) . Beberapa peneliti telah  melakukan  penelitian  dan  menunjukkan  efek  positif  dari  penambahan  surfaktan.  Penambahan Polysorbate 80  (Tween  80), sodium  dodecyl  sulfate (SDS),  dan hexadecyltrimethylammonium  bromide (CTAB) masing-masing meningkatkan yield gula (Abdelwahab et al., 2021; Snehya et al., 2021; Zhang et al., 2019) . Meskipun penelitian tentang pengaruh penambahan surfaktan pada proses produksi gula reduksi telah banyak dilakukan, namun penambahan surfaktan non-ionik (Tween 80) pada proses air subkritis yang melibatkan  limbah  ampas  tebu  belum  pernah  diteliti  dan  dibahas  secara  rinci.  Penelitian  ini  bertujuan untuk  menganalisis  hidrolisis  air  subkritis  ampas  tebu  menggunakan  surfaktan  Tween  80  untuk mengoptimalkan total perolehan gula reduksi.

## 2. METODE
Desain  penelitian  yang  digunakan  adalah  penelitian  eksperimental  kuantitatif.  Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Biokimia Institut Teknologi Sepuluh Nopember. Dalam penelitian ini dilakukan 15 kali percobaan dengan 3 variabel yaitu suhu, lama hidrolisis, dan persen aditif (surfaktan). Variasi konsentrasi surfaktan Tween 80 yaitu 1, 2 dan 3%, variasi suhu dan waktu yaitu 130°C, 150°C, 170°C selama 30, 45, 60 menit. Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah ampas tebu dari penjual es  tebu,  akuades,  Tween  80,  gas  karbon  dioksida  (CO 2 ),  asam  sitrat  (HOC(CH 2 CO 2 H) 2 ),  sodium  sitrat (Na 3 C 6 H 5 O 7 ),  sodium  hidroksida  (NaOH), sodium  potassium  tartrate (KNaC 4 H 4 O 6 ·4H 2 O),  sodium metabisulfit (Na 2 S 2 O 5 ), asam 2,3-dinitro salisilat (DNS), dan kertas saring. Alat yang digunakan yaitu mesin penggilingan,  pengayak  ukuran  100 mesh , hot plate dan stirrer ,  neraca  analitik,  termometer,  reaktor
subkritis,  lemari  asam,  kaca  arloji,  labu  ukur, beaker  glass ,  tabung  reaksi,  rak  tabung  raksi,  desikator, magnet, gelas ukur, corong kaca, pipet mikro, pipet ukur, pipet tetes, batang pengaduk, spatula, inkubator, dan oven.
Prosedur penelitian dimulai dari pretreatment ampas tebu. Pretreatment menggunakan beberapa bahan yaitu buffer sitrat dan larutan DNS. Buffer sitrat dibuat dengan mencampurkan asam sitrat sebanyak 5,7  gram  dengan  sodium  sitrat  20,67  gram.  Kemudian  campuran  diencerkan  menggunakan  akuades  di dalam labu ukur hingga 1000 mL. Larutan DNS dibuat dengan cara mencampurkan NaOH 16 gram dengan akuades hingga 200 mL. Kemudian, Sodium potassium tartrate sebanyak 30 gram dicampurkan dengan 8 gram  sodium  metabisulfit  yang  selanjutnya  dilarutkan  dengan  akuades  hingga  500  mL.  10  gram  DNS dilarutkan menggunakan larutan NaOH 200 mL. Seluruh larutan dimasukkan ke dalam labu ukur 1000 mL dan  kemudian  ditambahkan  dengan  akuades  hingga  1000  mL.  Ampas  tebu  dicuci  dan  dikeringkan kemudian  dicacah  dan  digiling  sampai  menjadi  serbuk.  Selanjutnya  ampas  tebu  diayak  menggunakan ayakan  berukuran  100 mesh .  Proses  hidrolisis  menggunakan  rangkaian  reaktor  hidrolisis  air  subkritis. Hidrolisis  dilakukan  dengan  melarutkan  ampas  tebu  ke  dalam  larutan  akuades  dengan  perbandingan volume 20 mL per gram ampas tebu. Campuran kemudian ditambahkan surfaktan Tween 80 dengan variasi konsentrasi 1, 2 dan 3%. Selanjutnya larutan dipanaskan pada suhu 130°C, 150°C, 170°C selama 30, 45, 60 menit. Pulp kemudian disaring dan diambil filtratnya. Filtrat tersebut kemudian dilarutkan sebanyak 0,2 mL dengan 1,8 mL akuades di dalam tabung reaksi. Larutan kemudian di inkubasi selama 10 menit pada suhu  35ºC.  Setelah  di  inkubasi,  larutan  dipanaskan  dan  didinginkan  masing-masing  selama  10  menit. Larutan yang sudah dingin kemudian di uji menggunakan spektrofotometer untuk dilihat absorbansinya.
Analisa data yang digunakan yaitu analisis kuantitatif  dan kualitatif. Analisis kuantitatif dengan analisis anova . ANOVA digunakan untuk mengetahui signifikansi dari beberapa variabel yang digunakan. Penentuan variabel penelitian menggunakan metode Response Surface Methodology (RSM) Box-Behnken. Hasil absorbansi dikonversi menggunakan kurva standar glukosa dan didapatkan hasil total gula reduksi (TGR)  dalam  ppm.  Hasil  TGR  dianalisa  di  dalam  Design-Expert®  V-11  (Demo  version,  Stat-Ease  Inc., Minneapolis,  MN,  USA)  yang  menghasilkan  tabel  Anova  Box-Behnken.  Desain  Box-Behnken  digunakan untuk menghasilkan Response Surface berpangkat tinggi dengan percobaan yang lebih sedikit dibandingkan teknik  faktorial  lainnya (Rao  &  Kumar,  2012) .  Desain  Box-Behnken  mempermudah  pencarian  interaksi antar  variabel  yang  memiliki  potensi  dalam  peningkatan  hasil  dan  dapat  menghemat  waktu  dengan mengurangi jumlah percobaan (Yu & He, 2017) .

## 3. HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil
Perhitungan Analysis of variance (ANOVA) dilakukan untuk menentukan kesesuaian model serta variabel yang berpengaruh secara signifikan pada proses pretreatment . Respon yang didapat dari penelitian ini berupa persentase gula reduksi. Nilai R 2 (koefisien determinasi) sebesar 0.9988 menunjukkan data yang mendukung model sebesar 99.88%. Hasil ANOVA ditunjukkan pada Tabel 1 .
Tabel 1. ANOVA dari Desain Box-Behnken
Source Sum of Squares df Mean Square  F-Value  p-Value Model 1,047 6 1,745 1,85 0,2060 not Significant A -Temperature 6304,19 1 6304,19 0,0067 0,9368 B -Time 71106,16 1 71106,16 0,0754 0,7905 C -Aditive Concentration 1,407 1 1,407 0,1493 0,7093 AB 7,862 1 7,862 8,34 0,0203 AC 3,617 1 3,617 0,3838 0,5528 BC 2,030 1 2,030 2,15 0,1804 Residual 7,541 8 9,426 Lack of Fit 7,538 6 1,256 786,73 0,0013 Significant Pure Error 3193,77 2 1596,88 Cor Total 1,801 14
Hasil analisis varians (ANOVA) menghasilkan model persamaan matematika untuk memprediksi variabel signifikan dengan P- value kurang dari 0,05. P- value adalah parameter untuk menentukan faktor signifikan dari suatu percobaan. P- value kurang dari 0,05 menunjukkan faktor yang signifikan pada tingkat probabilitas 95%. Tabel 1 merupakan hasil analisis varians (ANOVA), berdasarkan Tabel 1, P- value suhu, waktu reaksi, dan penambahan surfaktan berturut-turut adalah 0,9368; 0,7905; dan 0,7093 yang berarti
ketiga variabel tidak signifikan. Dalam penelitian ini juga mengamati interaksi antar variabel, dari Tabel 1 dapat dilihat bahwa interaksi antara suhu dan konsentrasi aditif mempengaruhi respon secara signifikan dengan nilai P- value sebesar 0,0203. Grafik contour plot yang membandingkan efek gabungan suhu  dan waktu ditunjukkan pada Gambar 1 .
Gambar 1. Contour Plot Pengaruh Suhu dan Waktu terhadap Konsentrasi Gula Reduksi
Perbandingan  efek  gabungan  suhu  dan  waktu  ditunjukkan  dalam contour  plot pada Gambar  1 . Dalam gambar tersebut, area rendah berwarna  biru  menunjukkan nilai konsentrasi gula  reduksi paling rendah, sedangkan area tinggi berwarna merah menunjukkan nilai konsentrasi gula reduksi yang paling tinggi.  Seperti  yang  ditunjukkan  pada  Gambar  1,  dengan  meningkatkan  suhu,  produksi  gula  reduksi meningkat. Response gula reduksi dengan variabel suhu,  waktu  dan konsentrasi surfaktan digambarkan dengan surface plot pada Gambar 2 , Gambar 3 , dan Gambar 4 .
Gambar 2. Surface Plot antara Gula Reduksi dengan Variabel Suhu dan Waktu
Gambar 3. Surface Plot antara Gula Reduksi dengan Variabel Suhu dan Persen Aditif
Gambar 4. Surface Plot antara Gula Reduksi dengan Variabel Waktu dan Persen Aditif
Pengaruh variabel penelitian terhadap perolehan gula reduksi juga disajikan dalam surface plot pada Gambar 2, Gambar 3 dan Gambar 4 . Dari tiga gambar tersebut dapat dilihat bahwa konsentrasi gula optimum  didapatkan  saat  waktu  tercepat  dengan  suhu  paling  tinggi.  Gambar  1  menunjukkan  interaksi antara 2 variabel yaitu suhu dan waktu serta pengaruhnya terhadap variabel respon (hasil gula reduksi). Dari Gambar 2 menunjukkan bahwa waktu dan suhu air subkritis ditemukan berpengaruh terhadap hasil gula  pereduksi  dimana  hasil  gula  pereduksi  meningkat  dengan  peningkatan  lebih  lanjut  pada  kedua variabel ini. Gambar 3 menunjukkan pengaruh suhu dan konsentrasi surfaktan terhadap rendemen gula pereduksi  dimana  pada  suhu  sedang  dan  kondisi  operasi  surfaktan  rendah  maka  rendemen  gula  yang dihasilkan  tinggi.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  variabel  kondisi  operasi  berpengaruh  terbalik  terhadap rendemen  gula.  Berdasarkan Gambar  4 yang  menunjukkan  pengaruh  interaksi  waktu  dan  konsentrasi surfaktan  terhadap  gula  reduksi,  dapat  dilihat  bahwa  pada  waktu  terendah  dan  konsentrasi  surfaktan tertinggi menghasilkan gula reduksi optimum.

## Pembahasan
Hasil analisis varians (ANOVA) menghasilkan model persamaan matematika untuk memprediksi variabel signifikan dengan P- value kurang dari 0,05. P- value adalah parameter untuk menentukan faktor signifikan  dari  suatu  percobaan (Maktum  Muharja  et  al.,  2022) .  Dalam  penelitian  ini  juga  mengamati interaksi  antar  variabel,  dari  Tabel  1  dapat  dilihat  bahwa  interaksi  antara  suhu  dan  konsentrasi  aditif mempengaruhi  respon  secara  signifikan  dengan  nilai  P- value sebesar  0,0203.  Hasil  ini  menunjukkan kesesuaian dengan penelitian kami sebelumnya yaitu hidrolisis air subkritis menggunakan biomassa sabut kelapa (Maktum Muharja et al., 2019) . Dalam penelitian sebelumnya, suhu, waktu dan konsentrasi aditif (surfaktan) berpengaruh signfikan terhadap perolehan gula reduksi. Perbandingan efek gabungan suhu dan waktu, area rendah berwarna biru menunjukkan nilai konsentrasi gula reduksi paling rendah, sedangkan area  tinggi  berwarna  merah  menunjukkan  nilai  konsentrasi  gula  reduksi  yang  paling  tinggi.  Dengan meningkatkan suhu, produksi gula reduksi meningkat. Fenomena ini disebabkan oleh efek autokatalitik air seiring dengan peningkatan severity factor yang linier dengan penelitian sebelumnya (Maktum Muharja et al., 2018) . Degradasi hemiselulosa dan selulosa terjadi pada temperatur tinggi karena air lebih reaktif untuk memecah molekul karbohidrat kompleks. Pada kondisi tersebut hemiselulosa diproduksi menjadi produk gula  C5  ( xylose dan arabinose )  dan  C6  (galaktosa,  glukosa,  dan mannose ).  Hidrolisis  biomassa  berjalan lambat pada suhu di bawah 130°C. Peningkatan perolehan gula reduksi seiring dengan peningkatan suhu terjadi hingga titik optimum, dan akan menurun setelahnya. Penggunaan suhu hidrolisis yang terlalu tinggi dapat menyebabkan terbentuknya senyawa atau produk samping yang tidak diinginkan. Vedovatto et al., (2021) menyebutkan bahwa hidrolisis pada suhu 180°C meningkatkan kadar gula, namun ketika dinaikkan menjadi 200°C akan terjadi penguraian gula dan terbentuk produk sampingan seperti furfural, HMF dan produk  asetil  lainnya. Abaide  et  al.,  (2019) mengungkapkan  bahwa  gula  bebas  dan  sebagian  besar hemiselulosa bereaksi di atas 170°C. Muharja et al., (2017) menunjukkan hasil yang sama bahwa ekstrak hemiselulosa dari sabut kelapa meningkat dari 67,8% menjadi 73,94% dengan peningkatan suhu dari 150 menjadi 160°C.
Pengaruh variabel penelitian terhadap perolehan gula reduksi juga disajikan dalam surface plot pada Gambar 2 , Gambar 3 , dan Gambar 4 . Dari tiga gambar tersebut dapat dilihat bahwa konsentrasi gula optimum  didapatkan  saat  waktu  tercepat  dengan  suhu  paling  tinggi.  Gambar  1  menunjukkan  interaksi antara 2 variabel yaitu suhu dan waktu serta pengaruhnya terhadap variabel respon (hasil gula reduksi). Dari Gambar 2 menunjukkan bahwa waktu dan suhu air subkritis ditemukan berpengaruh terhadap hasil gula  pereduksi  dimana  hasil  gula  pereduksi  meningkat  dengan  peningkatan  lebih  lanjut  pada  kedua variabel ini. Gambar 3 menunjukkan pengaruh suhu dan konsentrasi surfaktan terhadap rendemen gula pereduksi  dimana  pada  suhu  sedang  dan  kondisi  operasi  surfaktan  rendah  maka  rendemen  gula  yang dihasilkan  tinggi.  Hal  ini  menunjukkan  bahwa  variabel  kondisi  operasi  berpengaruh  terbalik  terhadap rendemen  gula.  Berdasarkan Gambar  4 yang  menunjukkan  pengaruh  interaksi  waktu  dan  konsentrasi surfaktan  terhadap  gula  reduksi,  dapat  dilihat  bahwa  pada  waktu  terendah  dan  konsentrasi  surfaktan tertinggi  menghasilkan  gula  reduksi  optimum.  Dalam  penelitian  ini,  variabel  waktu  tidak  berpengaruh signifikan.  Hal  ini  dapat  disebabkan  oleh  fenomena  hidrolisis  air  subkritis  yang  terlalu  lama  dapat berpotensi terjadi degradasi produk hingga menghasilkan senyawa yang kompleks dan membentuk produk sampingan.  Karena  berdasarkan  teorinya,  air  subkritis  menghadirkan  karakteristik  pelarut  non-polar, meningkatkan kelarutan senyawa organik, dan menghadirkan proses yang cepat untuk mengubah selulosa dan hemiselulosa menjadi gula dalam waktu reaksi yang singkat (Cocero et al., 2018; Lachos-Perez et al., 2017; Vedovatto et al., 2021) .
Secara  konsep,  bahan  aditif  seperti  surfaktan  bertindak  sebagai  bahan  serupa  katalis  yang membantu  proses  pelarutan  gula  dan  penghilangan  lignin (Weerasai  et  al.,  2018;  Yang  et  al.,  2018) . Penambahan  surfaktan  (nonionik,  anionik,  dan  kationik)  dilakukan  pada  proses pretreatment subkritis untuk  membantu  meningkatkan  penghilangan  lignin.  Konsentrasi  gula  meningkat  dengan  peningkatan konsentrasi Tween 80, kemudian menurun dengan meningkatnya suhu diatas 130°C. Fenomena ini terjadi karena peningkatan suhu diatas 130°C menyebabkan molekul surfaktan terdegradasi menjadi tidak aktif (Rachmah  et  al.,  2022) .  Kelarutan  surfaktan  nonionik  bergantung  pada  keseimbangan  antara  kapasitas gugus  hidrofilik  untuk  menarik  air.  Surfaktan  nonionik  cenderung  keruh  saat  suhu  naik.  Kelarutan surfaktan tipe eter (Tween) bergantung pada pembentukan ikatan hidrogen antara air dan atom-O eter. Kelarutan  Tween  menurun  ketika  ikatan  hidrogen  dihancurkan  oleh  pemanasan  berlebihan  yang menyebabkan pembentukan busa yang merugikan (Deodhar et al., 2020; Jantanaprasartporn et al., 2021) . Pada kondisi tersebut, dapat diperkirakan cloud point Tween terlampaui. Kelarutan Tween menurun drastis di atas suhu cloud point (Belhaj et al., 2020; Negin et al., 2017) . Kontribusi positif penambahan Tween yang terjadi  karena  penghilangan  lignin  dan  pembengkakan  selulosa  memfasilitasi  air  untuk  menghidrolisis selulosa (Nargotra et al., 2019; Sharma et al., 2019) . Tween-80 memberikan dampak pada pretreatment berupa  proses  delignifikasi  dan  modifikasi  lignin  yang  dapat  mengurangi  pelindung  lignin  dan
meningkatkan yield gula reduksi (Zhang et al., 2021) . Namun dalam penelitian ini, durasi yang lama dan penambahan  persentase Tween-80 tidak  berdampak signifikan (P-value > 0,05) pada peningkatan total gula reduksi (TGR). Hal ini dapat disebabkan oleh peningkatan dari produk sampingan degradasi gula yaitu furfural dan HMF serta kelompok asetil yang tidak diuji dalam penelitian ini (Maktum Muharja et al., 2018) . Produk tersebut terbentuk apabila percobaan dilakukan dengan durasi yang lama dan suhu yang cukup tinggi.

## 4. SIMPULAN
Berdasarkan penelitian yang telah dilakukan, dapat disimpulkan bahwa penambahan aditif berupa surfaktan Tween-80 dalam hidrolisis air subkritis ampas tebu dapat meningkatkan yield gula reduksi. Hasil analisa  menunjukkan  interaksi  dua  variabel  yang  berpengaruh  signifikan  terhadap  peningkatan  gula reduksi adalah suhu dan konsentrasi surfaktan. Dari penelitian ini terbukti bahwa hidrolisis air subkritis dengan penambahan surfaktan mampu memproduksi gula dalam waktu yang relatif singkat. Gula reduksi paling  optimal  didapatkan  saat  proses  dilakukan  pada  suhu  tinggi,  konsentrasi  aditif  tinggi  dan  dalam waktu yang cepat.

## 5. DAFTAR PUSTAKA
Abaide, E. R., Mortari, S. R., Ugalde, G., Valério, A., Amorim, S. M., Di Luccio, M., de FPM Moreira, R., Kuhn, R. C.,  Priamo,  W.  L.,  &  Tres,  M.  V.  (2019).  Subcritical  water  hydrolysis  of  rice  straw  in  a  semi- continuous mode. Journal of Cleaner Production , 209 , 386 – 397. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2018.10.259.
Abaide, E. R., Ugalde, G., Di Luccio, M., Moreira, R. de F. P. M., Tres, M. V, Zabot, G. L., & Mazutti, M. A. (2019).
Obtaining fermentable sugars and bioproducts from rice husks by subcritical water hydrolysis in a semi-continuous mode. Bioresource Technology , 272 , 510 – 520. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.10.075. Abdelwahab, N. A., Shukry, N., & El-kalyoubi, S. F. (2021). Separation of emulsified oil from wastewater using polystyrene  and  surfactant  modified  sugarcane  bagasse  wastes  blend. Clean  Technologies  and Environmental Policy , 23 (1), 235 – 249. https://doi.org/10.1007/s10098-020-01973-1. Ampese, L. C., Buller, L. S., Myers, J., Timko, M. T., Martins, G., & Forster-Carneiro, T. (2021). Valorization of Macaúba  husks  from  biodiesel  production  using  subcritical  water  hydrolysis  pretreatment followed  by  anaerobic  digestion. Journal  of  Environmental  Chemical  Engineering , 9 (4). https://doi.org/10.1016/j.jece.2021.105656.
Angelo, C., Setiawan, A. P., & Poilot, J. F. (2019). Penelitian Ampas Tebu Sebagai Material Pembuatan Papan Unting. Jurnal Intra , 7 (2), 511 – 514.
Batista, G., Souza, R. B. A., Pratto, B., dos Santos-Rocha, M. S. R., & Cruz, A. J. G. (2019). Effect of severity factor on  the  hydrothermal  pretreatment  of  sugarcane  straw. Bioresource  Technology , 275 ,  321 – 327. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.12.073.
Belhaj, A. F., Elraies, K. A., Mahmood, S. M., Zulkifli, N. N., Akbari, S., & Hussien, O. S. (2020). The effect of surfactant  concentration,  salinity,  temperature,  and  pH  on  surfactant  adsorption  for  chemical enhanced  oil  recovery:  a  review. Journal  of  Petroleum  Exploration  and  Production  Technology , 10 (1), 125 – 137. https://doi.org/10.1007/s13202-019-0685-y.
Chang, K. L., Chen, X. M., Wang, X. Q., Han, Y. J., Potprommanee, L., Liu, J. yong, Liao, Y. L., Ning, X. an, Sun, S. yu,  &  Huang,  Q.  (2017).  Impact  of  surfactant  type  for  ionic  liquid  pretreatment  on  enhancing delignification of rice straw.
Bioresource Technology , 227 , 388 – 392. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2016.11.085.
Cocero, M. J., Cabeza, Á., Abad, N., Adamovic, T., Vaquerizo, L., Martínez, C. M., & Pazo-Cepeda, M. V. (2018). Understanding  biomass  fractionation  in  subcritical  &  supercritical  water. The  Journal  of Supercritical Fluids , 133 , 550 – 565. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2017.08.012.
da Costa Nogueira, C., de Araújo Padilha, C. E., de Sá Leitão, A. L., Rocha, P. M., de Macedo, G. R., & dos Santos, E. S. (2018). Enhancing enzymatic hydrolysis  of  green  coconut fiber — Pretreatment assisted  by tween  80  and  water  effect  on  the  post-washing. Industrial  Crops  and  Products , 112 ,  734 – 740. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.12.047.
Darmayanti, R., Amini, H. W., Rizkiana, M. F., Setiawan, F. A., Palupi, B., Rahmawati, I., Susanti, A., & Fachri, B. A. (2019). Lignocellulosic material from main Indonesian plantation commodity as the feedstock for  fermentable  sugar  in  biofuel  production. ARPN  Journal  of  Engineering  and  Applied  Sciences , 14 (20), 3524 – 3534.
Deodhar,  S.,  Rohilla,  P.,  Manivannan,  M.,  Thampi,  S.  P.,  &  Basavaraj,  M.  G.  (2020).  Robust  Method  to
Determine  Critical  Micelle  Concentration  via  Spreading  Oil  Drops  on  Surfactant  Solutions. Langmuir , 36 (28), 8100 – 8110. https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.0c00908.
Djali, M., Kayaputri, I. L., Kurniati, D., Sukarminah, E., Mudjenan, I. M. H., & Utama, G. L. (2021). Degradation of Lignocelluloses Cocoa Shell ( Theobroma cacao L.) by Various Types of Mould Treatments. Journal of Food Quality , 2021 , 6127029. https://doi.org/10.1155/2021/6127029.
Fawzy,  S.,  Osman, A. I., Doran,  J., & Rooney,  D. W. (2020). Strategies for mitigation of climate change: a review. Environmental  Chemistry  Letters , 18 (6),  2069 – 2094. https://doi.org/10.1007/s10311- 020-01059-w.
Forsberg, C. W., Dale, B. E., Jones, D. S., Hossain, T., Morais, A. R. C., & Wendt, L. M. (2021). Replacing liquid fossil  fuels  and  hydrocarbon  chemical  feedstocks  with  liquid  biofuels  from  large-scale  nuclear biorefineries. Applied Energy , 298 , 117225. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2021.117225. Jantanaprasartporn, A., Tongcumpou, C., & Tuntiwiwattanapun, N. (2021). Influence of Quartz, Kaolin, and Organic Matter on the Critical Micelle Concentration of Tween Surfactants and their Application in Diesel-Contaminated  Soil  Washing. Journal  of  Surfactants  and  Detergents , 24 (1),  75 – 83. https://doi.org/10.1002/jsde.12466.
Kamalini, A., Muthusamy, S., Ramapriya, R., Muthusamy, B., & Pugazhendhi, A. (2018). Optimization of sugar recovery efficiency using microwave assisted alkaline pretreatment of cassava stem using response surface methodology and its structural characterization. Journal of Molecular Liquids , 254 , 55 – 63. https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.01.091.
Kassaye, S., Pant, K. K., & Jain, S. (2017). Hydrolysis of cellulosic bamboo biomass into reducing sugars via a combined alkaline solution and ionic liquid pretreament steps. Renewable Energy , 104 , 177 – 184. https://doi.org/10.1016/j.renene.2016.12.033.
Lachos-Perez, D., Tompsett, G. A., Guerra, P., Timko, M. T., Rostagno, M. A., Martínez, J., & Forster-Carneiro, T.  (2017).  Sugars  and  char  formation  on  subcritical  water  hydrolysis  of  sugarcane  straw. Bioresource Technology , 243 , 1069 – 1077. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.07.080.
Londono-Pulgarin, D., Cardona-Montoya, G., Restrepo, J. C., & Munoz-Leiva, F. (2021). Fossil or bioenergy? Global  fuel  market  trends. Renewable  and  Sustainable  Energy  Reviews , 143 ,  110905. https://doi.org/10.1016/j.rser.2021.110905.
Magalhães Jr., A. I., de Carvalho, J. C., de Melo Pereira, G. V., Karp, S. G., Câmara, M. C., Medina, J. D. C., & Soccol, C.  R.  (2019).  Lignocellulosic  biomass  from  agro-industrial  residues  in  South  America:  current developments  and  perspectives. Biofuels,  Bioproducts  and  Biorefining , 13 (6),  1505 – 1519. https://doi.org/10.1002/bbb.2048. Maktum,  M.,  Junianti,  F.,  Nurtono,  T.,  &  Widjaja,  A.  (2017).  Combined  subcritical  water  and  enzymatic hydrolysis for reducing sugar production from coconut husk. AIP Conference Proceedings , 1840 (1), 30004. https://doi.org/10.1063/1.4982264. Manzanares, P. (2020). The role of biorefinering research in the development of a modern bioeconomy. Acta Innovations , 37 , 47 – 56. https://doi.org/10.32933/ActaInnovations.37.4.
Maravić, N., Šereš, Z., Vidović, S., Mišan, A., Milovanović, I., Radosavljević, R., & Pavlić, B. (2018). Subcritical water  hydrolysis  of  sugar  beet  pulp  towards  production  of  monosaccharide  fraction. Industrial Crops and Products , 115 , 32 – 39. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2018.02.014.
Mayanga-Torres, P. C., Lachos-Perez, D., Rezende, C. A., Prado, J. M., Ma, Z., Tompsett, G. T., Timko, M. T., & Forster-Carneiro,  T.  (2017).  Valorization  of  coffee  industry  residues  by  subcritical  water hydrolysis: recovery of sugars and phenolic compounds. The Journal of Supercritical Fluids , 120 , 75 – 85. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2016.10.015.
Muharja,  M.,  Junianti,  F.,  Nurtono,  T.,  &  Widjaja,  A.  (2017).  Combined  subcritical  water  and  enzymatic hydrolysis  for reducing sugar production from coconut husk. AIP Conference  Proceedings , 1840 . https://doi.org/10.1063/1.4982264.
Muharja,  Maktum,  Darmayanti,  R.  F.,  Widjaja,  A.,  Manurung,  Y.  H.,  Alamsyah,  I.,  &  Fadilah,  S.  N.  (2022). Optimization of Sugarcane Bagasse Ash Utilization for Concrete Bricks Production Using Plackett- Burman  and  Central  Composite  Design. Jurnal  Teknik  Kimia  Dan  Lingkungan , 6 (1),  62. https://doi.org/10.33795/jtkl.v6i1.282.
Muharja, Maktum, Fadhilah, N., Darmayanti, R. F., Sangian, H. F., Nurtono, T., & Widjaja, A. (2020). Effect of severity  factor  on  the  subcritical  water  and  enzymatic  hydrolysis  of  coconut  husk  for  reducing sugar  production. Bulletin  of  Chemical  Reaction  Engineering  &  Catalysis , 15 (3),  786 – 797. https://doi.org/10.9767/BCREC.15.3.8870.786-797.
Muharja,  Maktum,  Fadhilah,  N.,  Nurtono,  T.,  &  Widjaja,  A.  (2020).  Enhancing  enzymatic  digestibility  of coconut husk using nitrogen assisted-subcritical water for sugar production. Bulletin of Chemical Reaction Engineering & Catalysis , 15 (1), 84 – 95. https://doi.org/10.9767/bcrec.15.1.5337.84-95. Muharja, Maktum, Junianti, F., Ranggina, D., Nurtono, T., & Widjaja, A. (2018). An integrated green process:
Subcritical  water,  enzymatic  hydrolysis,  and  fermentation,  for  biohydrogen  production  from coconut husk. Bioresource Technology , 249 (July 2017), 268 – 275. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2017.10.024. Muharja, Maktum, Umam, D. K., Pertiwi, D., Zuhdan, J., Nurtono, T., & Widjaja, A. (2019). Enhancement of sugar production from coconut husk based on the impact of the combination of surfactant-assisted subcritical  water  and  enzymatic  hydrolysis. Bioresource  Technology , 274 ,  89 – 96. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.11.074.
Nanda, S., & Berruti, F. (2021). Municipal solid waste management and landfilling technologies: a review. Environmental Chemistry Letters , 19 (2), 1433 – 1456. https://doi.org/10.1007/s10311-020-01100- y.
Nargotra, P., Sharma, V., & Bajaj, B. K. (2019). Consolidated bioprocessing of surfactant-assisted ionic liquid- pretreated  Parthenium  hysterophorus  L.  biomass  for  bioethanol  production. Bioresource Technology , 289 , 121611. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121611.
Negin, C., Ali, S., & Xie, Q. (2017). Most common surfactants employed in chemical enhanced oil recovery. Petroleum , 3 (2), 197 – 211. https://doi.org/10.1016/j.petlm.2016.11.007.
Nugroho, G., Fuchoiroh, I., -, M., Subiyanti, H., & Wardhani, R. (2021). Analisa Ampas Tebu sebagai Bahan Bakar Boiler pada Produksi Gula Tahun 2018 di PG Krebet Baru II Malang. Jurnal Nasional Aplikasi Mekatronika, Otomasi Dan Robot Industri (AMORI) , 2 (1). https://doi.org/10.12962/j27213560.v2i1.9131.
Okolie, J. A., Mukherjee, A.,  Nanda, S., Dalai, A.  K., &  Kozinski, J. A. (2021). Next-generation  biofuels and platform  biochemicals  from  lignocellulosic  biomass. International  Journal  of  Energy  Research , 45 (10), 14145 – 14169. https://doi.org/10.1002/er.6697.
Oliveira, T. C. G., Hanlon, K. E., Interlandi, M. A., Torres-Mayanga, P. C., Silvello, M. A. C., Lachos-Perez, D., Timko,  M.  T.,  Rostagno,  M.  A.,  Goldbeck,  R.,  &  Forster-Carneiro,  T.  (2020).  Subcritical  water hydrolysis pretreatment of sugarcane bagasse to produce second generation ethanol. The Journal of Supercritical Fluids , 164 , 104916. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2020.104916.
Rachmah,  A.  N.  L.,  Fatmawati,  A.,  &  Widjaja,  A.  (2022).  Impact  of  surfactant-aided  subcritical  water pretreatment  process  conditions  on  the  reducing  sugar  production  from  oil  palm  empty  fruit bunch. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science , 963 (1). https://doi.org/10.1088/1755-1315/963/1/012005.
Rahardjo, A. H., Azmi, R. M., Muharja, M., Aparamarta, H. W., & Widjaja, A. (2021). Pretreatment of Tropical Lignocellulosic  Biomass  for  Industrial  Biofuel  Production :  A  Review  Pretreatment  of  Tropical Lignocellulosic  Biomass  for  Industrial  Biofuel  Produc tion :  A  Review. IOP  Conf.  Series:  Materials Science and Engineering , 1053 (2021), 012097. https://doi.org/10.1088/1757- 899X/1053/1/012097.
Rao, J. S., & Kumar, B. (2012). 3D Blade root shape optimization. 10th International Conference on Vibrations in Rotating Machinery , 173 – 188.
Sarker, T. R., Pattnaik, F., Nanda, S., Dalai, A. K., Meda, V., & Naik, S. (2021). Hydrothermal pretreatment technologies  for  lignocellulosic  biomass:  A  review  of  steam  explosion  and  subcritical  water hydrolysis.
Chemosphere ,
284 (March),
131372. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2021.131372.
Sewsynker-Sukai, Y., Suinyuy, T. N., & Kana, E. B. G. (2018). Development of a sequential alkalic salt and dilute  acid  pretreatment  for  enhanced  sugar  recovery  from  corn  cobs. Energy  Conversion  and Management , 160 , 22 – 30. https://doi.org/10.1016/j.enconman.2018.01.024.
Sharma, V., Nargotra, P., & Bajaj, B. K. (2019). Ultrasound and surfactant assisted ionic liquid pretreatment of sugarcane bagasse for enhancing saccharification using enzymes from an ionic liquid tolerant Aspergillus assiutensis
VS34. Bioresource Technology , 285 , 121319. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2019.121319.
Sirohi, R., Pandey, J. P., Singh, A., Sindhu, R., Lohani, U. C., Goel, R., & Kumar, A. (2020). Acid hydrolysis of damaged wheat grains: Modeling the formation of reducing sugars by a neural network approach. Industrial Crops and Products , 149 , 112351. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2020.112351.
Snehya, A. V, Sundaramahalingam, M. A., Rajeshbanu, J., Anandan, S., & Sivashanmugam, P. (2021). Studies on evaluation of surfactant coupled sonication pretreatment on Ulva fasciata (marine macroalgae) for enhanced biohydrogen production. Ultrasonics Sonochemistry , 81 , 105853. https://doi.org/10.1016/j.ultsonch.2021.105853.
Sudarto, R., Lukmana, L., Sari, S. F., Silitonga, E. M., Asmeni, F., Aryani, D., & Daniati, C. (2020). Pembangunan Perkebunan 2020 (D. Gartina, Iswanto, M. U. Ametung, A. Hartono, G. Widayanto, & K. A. Sukanadi (eds.)). Direktorat Jendral Perkebunan.
Syahfitri, D., Nurhadi, E., & Amir, I. T. (2022). Bisnis Model Kanvas Pada PT. Pabrik Gula Candi Baru Sidoarjo
Jawa Timur. Jurnal Agribisnis Indonesia , 10 (1), 63 – 75. https://doi.org/10.29244/jai.2022.10.1.63- 75.
Vedovatto, F., Ugalde, G., Bonatto, C., Bazoti, S. F., Treichel, H., Mazutti, M. A., Zabot, G. L., & Tres, M. V. (2021). Subcritical water hydrolysis of soybean residues for obtaining fermentable sugars. The Journal of Supercritical Fluids , 167 , 105043. https://doi.org/10.1016/j.supflu.2020.105043.
Weerasai, K., Champreda, V., Sakdaronnarong, C., Shotipruk, A., & Laosiripojana, N. (2018). Hydrolysis of eucalyptus wood chips under hot compressed water in the presence of sulfonated carbon-based catalysts. Food and Bioproducts Processing , 136 – 144. https://doi.org/10.1016/j.fbp.2018.05.005.
Yang, H., Shi, Z., Xu, G., Qin, Y., Deng, J., & Yang, J. (2018). Bioethanol production from bamboo with alkali- catalyzed liquid hot water pretreatment. Bioresource Technology , 1 – 27. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.11.088.
Yu, X.-L., & He, Y. (2017). Application of Box-Behnken designs in parameters optimization of differential pulse  anodic  stripping  voltammetry  for  lead(II)  determination  in  two  electrolytes. Scientific Reports , 7 (1), 2789. https://doi.org/10.1038/s41598-017-03030-2. Zhang, H., Chen, W., Han, X., Zeng, Y., Zhang, J., Gao, Z., & Xie, J. (2021). Intensification of sugar production by using  Tween  80  to  enhance  metal-salt  catalyzed  pretreatment  and  enzymatic  hydrolysis  of sugarcane
bagasse. Bioresource Technology , 339 , 125522. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.125522.
Zhang,  H.,  Huang,  S.,  Wei,  W.,  Zhang,  J.,  &  Xie,  J.  (2019).  Investigation  of  alkaline  hydrogen  peroxide pretreatment and Tween 80 to enhance enzymatic hydrolysis of sugarcane bagasse. Biotechnology for Biofuels , 12 (1), 1 – 9. https://doi.org/10.1186/s13068-019-1454-3. Zheng, T., Jiang, J., & Yao, J. (2021). Surfactant-promoted hydrolysis of lignocellulose for ethanol production. Fuel Processing Technology , 213 , 106660. https://doi.org/10.1016/j.fuproc.2020.106660.