## ANALISA PENGARUH LAMA FERMENTASI TERHADAP KADAR BIOETANOL PADA MESIN DESTILATOR MODEL REFLUX
Muchlas Ichsan Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus. Email: Ichsan.much@gmail.com.

## Bachtiar Setya Nugraha
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus Email: setyanugraha_72@yahoo.co.id

## Rochmad Winarso
Fakultas Teknik, Program Studi Teknik Mesin Universitas Muria Kudus Email: boswin@gmail.com.

## ABSTRAK
Produksi etanol melalui beberapa proses tahapan dari pemarutan bahan baku (ketela pohon) dilanjut dengan komposisi yang sudah ditentukan, kemudian proses fermentasi, dan dilanjutkan tahapan distilasi. Komposisi fermentasi terdiri dari: ketela pohon, enzym alfa amylase , enzym gluco amylase ,  NPK, urea, dan  ragi  ( yeast ).  Lama  fermentasi  berpengaruh  terhadap  kadar  hasil  destilasi,  produksi  etanol  dari  hasil destilasi  dilakukan  untuk  mendapatkan  kadar  hasil  etanol  yang  tinggi.  Harapannya  sumber  energi alternatif  ini  merupakan  sumber  energi  yang  terbarukan  dan  menjadi  energi  alternatif  bagi  masyarakat. Penelitian  bertujuan  untuk  mengetahui  lama  fermentasi  ketela  pohon  yang  paling  baik  untuk menghasilkan  kadar  etanol  yang  tinggi  dengan  mesin  destilator  model reflux .  Metode  yang  digunakan adalah  pengambilan  data  dengan  mengadakan  pengujian  dan  pengamatan  terhadap  lama  fermentasi terhadap kadar etanol. Serta mengunakan metode pengujian secara langsung dan pengumpulan data kadar etanol  hasil  distilasi  cairan  fermentasi  3,  5,  dan  7  hari.  Dari  kesimpulan  hasil  rata-rata  data  lama fermentasi 3, 5, dan 7 hari yang menghasilkan kadar etanol paling tinggi yaitu dari lama fermentasi 7 hari yang mengasilkan kadar etanol tertinggi yaitu: 92% etanol. Dengan komposisi fermentasi: ketela pohon = 10 kg, air = 15 liter, enzym alfa amylase = 10 ml, enzym gluco amylase = 10 ml, NPK = 5 gram, Urea = 20 gram, ragi ( yeast ) = 15 gram
Kata kunci: etanol, ketela pohon, lama fermentasi .

## ABSTRACT
Production  etanol  pass  several  stages  process  from  basic  commodity  rasping  (tapioca)  after  that with  composition  that  determined,  then  fermentation  process,    and  continued  distillation  stage. fermentation  composition  consists  of:  tapioca,  enzym  alpha  amylase,  enzym  gluco  amylase,  NPK,  urea, and  yeast  (yeast).  long  influential  fermentation  towards  result  degree  destilasi,  production  etanol  from result  destilasi  done  to  get  result  degree  etanol  tall.  this  alternative  energy  source  the  hope  is  energy source  renewable  and  be  alternative  energy  for  society.  watchfulness  aims  to  detect  long  tapioca fermentation  best  to  produce  degree  etanol  tall  mechanically  destilator  model  reflux.  Method  that  used data  taking  with  hold  testing  and  observation  towards  long  fermentation  towards  degree  etanol.  with testing method directly and degree data collecting etanol fermentation liquid distillation result 3, 5,  and 7  days.  From  fermentation  long  data  average  result  conclusion  3,  5,    and  7  days  that  produce  degree etanol highest that is from  long fermentation 7 days prodact degree etanol highest that  is: 92% etanol. with fermentation composition: tapioca = 10 kg, water = 15 litres, enzym alpha amylase = 10 ml, enzym gluco amylase = 10 ml, NPK = 5 gram, urea = 20 gram, yeast (yeast) = 15 gram.
Keywords: etanol, tapioca, duration of fermentation.

## 1. PENDAHULUAN
Minyak  bumi  merupakan  salah  satu  sumber  energi  yang  tidak  dapat  diperbaharui  atau non renewable. Keberadaannya hingga saat ini menempati urutan pertama sebagai sumber energi. Salah satu turunan minyakbumi yang banyak digunakan pada industri kecil dan rumah tangga adalah minyak tanah. Upaya  pemerintah  untuk  mengalihkan  penggunaan  minyak  tanah  ke  bahan  bakar  lain  perlu  didukung. Saat  ini  pengalihan  penggunaan  minyak  tanah  ke  bahan  bakar  gas  banyak  menemui  kendala  antara  lain banyaknya  kasus  kebakaran  yang  disebabkan  oleh  bahan  bakar  gas,  karena  sifat  gas  yang  selalu memenuhi  ruangan  sehingga  apabila  terjadi  percikan  api  dalam  kompor  akan  memicu  kebakaran  di sekitarnya.
Oleh  karena  itu pengalihan atau  konversi  minyak tanah tidak  harus ke bahan bakar gas  tetapi juga dapat  etanol  yang  bersifat  lebih  ramah  lingkungan  dan  tidak  membahayakan  lingkungan.  Etanol mempunyai  kelebihan  selain  ramah  lingkungan,  penggunaannya  sebagai  bahan  bakar  kompor  terbukti lebih hemat dan efisien proses pembakarannya. Selain itu, pembuatannya bisa dilakukan di rumah dengan mudah dan lebih ekonomis dibandingkan menggunakan minyak tanah.
Etanol merupakan cairan hasil proses fermentasi gula dari sumber karbohidrat (pati) menggunakan bantuan  mikro  organisme.  Produksi  etanol  dari  tanaman  yang  mengandung  pati  atau  karbohidrat, dilakukan melalui proses konversi karbohidrat menjadi gula (glukosa). Pada hidrolisis enzimatis dikenal ada  dua  metodeyaitu SHF ( separate  hydrolysis  fermentation )dan SSF ( Simultaneous  Saccarification Fermentation ).  Metode SSF ( Simultaneous  Saccarification  Fermentation )  menjadi  sangat  penting  untuk dikembangkan karena dapat mempersingkat proses pembuatan etanol [4] . Salah  satu  alternatif  yang  dapat  digunakan  adalah  memanfaatkan  pati  yang  terkandung  dalam singkong  karet  ( Manihot  glaziovii ).  Singkong  karet  merupakan  salah  satu  jenis  singkong  pohon  yang mengandung  senyawa  beracun,  yaitu  asam  sianida  (HCN),  sehingga  tidak  diperjualbelikan  dan  kurang dimanfaatkan olehmasyarakat. Tanaman singkong karet ini dapat menghasilkan ubi dengan berat hampir empat  kali  lipat  dibandingkan  singkong  biasa  sehingga  apabila  dijadikan  bahan  baku  pembuatan  etanol sangat layak dari segi ketersediaannya, artinya untuk ketersediaan sebagai bahan baku baku cukup aman [2].

## 2. METODOLOGI PENELITIAN
Gambar 1. Mesin Destilator Etanol Model Reflux
1. Rangka  bawah  Berfungsi  untuk  penguat  rangka  atas  dan  untuk  dudukan  ketel  penyulingan serta tangki air.
2. Rangka atas berfungsi untuk dudukan menara pendingin, kondensor dan reflux.
3. Ketel Penyulingan berfungsi untuk memisahkan kadar air dengan etanol.
4. Menara pendingin berfungsi sebagai penyetabil suhu pada reflux (78 0 C)
5. Reflux berfungsi untuk menurunkan suhu.
6. Kondensor berfungsi untuk merubah uap menjadi air.
7. Pompa air berfungsi untuk memindahkan air kedalam tangki
8. Tangki air berfungsi sebagai penampung air.
9. Kompor berfungsi sebagai sumber energi panas.
Alat  yang  digunakan  adalah  ember  berukuran  15  liter  2  buah,Panci  drum  ukuran  50  liter 1buah.Kompor gas 1 buah,Saringan 2 buah,Tong plastik ukuran 25 liter : 6 buah,Botol aqua bekas ukuran 1,5  liter  12  buah,Mesin  destilator  1  buah,Selang  panjang  50  cm  6  buah,Karet  ban  /  tali  rafia12
1. Rangka bawah 2. Rangka atas 3. Ketel penyulingan 4. Menara pendingin 5. Reflux 6. Kondensor 7. Pompa air 8. Tangki air 9. Kompor
buah,Plastik12 buah,Mesin pemarut singkong1 buah, Pisau :  2  buah,Timbangan  digital  1  buah,Kain  1 buah. Sedangkan bahan yang digunakan adalah Ketela 60 Kg, Air 90 Kg.Ragi roti 90 gram,Enzym Alfa Amylase 60 gram,Enzym Gluko Amylase 60 gram.Urea 120 gram,NPK 30 gram.

## 2.1 Prosedur Penelitian

## 2.1.1 Tempat Dan Waktu Penelitian
Tempat  pengujian  dilakukan  di workshop (laboratorium  UMK),  Waktu  penelitian  dengan  bahan baku ketela pada tanggal 29, 31, Agustus, dan 2 September 2014 Berdasarkan penelitian dan teori yang sudah  ada  dan  saya  mencoba  untuk    mempraktekannya,  dan  melakukan  perbandingan  dari  hasil  yang sudah ada pada sebelumnya, sehingga dapat melakukan proses destilasi pada saat melakukan fermentasi pada perbandingan atau pencampuran bahan-bahan yang dicampurkan pada saat ferme ntasi (komposisi), dan  dengan  suhu  yang  tepat  saat  melakukan  pemasakan.  Sekaligus  untuk  mencari  lama  waktu  proses fermentasi yang tepat untuk menghasilkan bioetanol dengan kadar yang maksimal

## 2.1.2 Langkah Proses Penelitian
Menyiapkan ubi  kayu/singkong   yang sudah tua sebanyak  10 kg, usahakan pada saat pemprosesan ubi kayu tidak lebih dari 3 hari sejak di cabut dari kebun,Mengupas singkong dan kemudian cuci dengan air  bersih,Pemarutan  singkong  menggunakan  parutan  kelapa,Kemudian  parutan  singkong  dicampur dengan  air  sebanyak  15  liter  (1,5Xberat  bahan  baku)  dan  diaduk  hingga  merata.  Selanjutnya  masukkan kedalam coocker  tank untuk  segera  di  masak,Adonan  singkong  dimasak  sambil  terus  menerus  diaduk selama  satu  jam  menggunakan  kayu  pengaduk.Pengadukan  dilakukan  hingga  adonan  mengental  seperti jelly dan mulai terasa berat untuk diaduk (proses gelatinasi). Cek suhu adonan menggunakan termometer celup. Apabila suhu telah mencapai 80 0 -85 0 C masukkan 10 ml Enzym Alfa Amylase sambil terus diaduk sampai adonan berubah menjadi lebih cair seperti sup dan terasa ringan ketika diaduk. Pertahankan suhu pada  90 0 -95 0 C  selama  1  jam  dengan  cara  mengatur  besar  kecilnya  api.  Tahapan  ini  disebut  Proses Likuifikasi,Mematikan  kompor,  biarkan  adonan  mendingin  hingga  mencapai  suhu  rendah,  yaitu  60 0 c. Pada suhu itu masukkan 10 ml Enzym Gluco Amylase sambil diaduk hingga merata. Pertahankan adonan pada  suhu  60 0 C  selama  1  jam,  kemudian  biarkan  adonan  mendingin  hingga  suhu  sekitar  27 0 -30 0 C. Tahapan ini disebut Proses Sakarifikasi. Pada kondisi ini gula komplex dipecah lagi menjadi cairan gula sederhana  dengan  proses  rendah  (12%-14%) , Setelah  cairan  gula  sederhana  mendingin  (27 0 -30 0 C), masukkan  cairan  tersebut  kedalam  tong  fermentor.  Selanjutnya  masukkan  20  garm  pupuk  Urea  dan  5 gram NPK aduk  hingga tercmpur  merata pada cairan. Setelah itu  masukkan ragi roti  sebanyak 15  gram dan  aduk  hingga  merata.  Kemudian  tutup  tabung  fermentor  dengan  rapat/kedap  udara dan  menyalurkan selang  pada  wadah  yang  sudah  diisi  air  (untuk  mengetahui  reaksi  dari  fermentasi/keluarnya  gelembung udara). Fungsi pupuk  urea dan NPK adalah sebagai  nutrisi bagi aktivitas ragi.  Keseluruhan aktivitas ini memerlukan ketelitian agar bahan baku tidak terkontaminasi oleh  mikroba lainnya, komposisi pada saat fermentasidengan bahan baku ubi kayu/singkong :
a. Pengujian 3 hari dengan komposisi (enzym, ragi, NPK, urea)
Air=  15  kg,Singkong  =  10  kg,Enzym  Alfa  Amylase  =  10  ml.Enzym  Gluco  Amylase  =  10 ml,Ragi = 15 gram,NPK = 5 gram,Urea = 20 gram.
b. Pengujian 5 hari (Fermentasi dengan waktu 120), dengan komposisi (enzym, ragi, NPK, urea). Air  =  15  kg,Singkong  =  10  kg,Enzym  Alfa  Amylase  =  10  ml,Enzym  Gluco  Amylase  =  10 ml,Ragi = 15 gram,NPK = 5 gram,Urea = 20 gram.
c. Pengujian 7 hari (Fermentasi dengan waktu 168), dengan komposisi (enzym, ragi, NPK, urea). Air  =  15  kg,Singkong  =  10  kg,Enzym  Alfa  Amylase  =  10  ml,Enzym  Gluco  Amylase=  10 ml,Ragi = 15 gram,NPK = 5 gram,Urea = 20 gram.
Setelah tepat pada waktu yang telah ditentukan keluarkan cairan fermentasi dari fermentor kemudian saring  untuk  memisahkan  limbah  padat  ( sludge )  dan  cairan  yang  sudah  mengandung  etanol  berkadar rendah (2-5%). Cairan hasil fermentasi ini disebut cairan Bir.
Destilasi  atau  dikenal  penyulingan  dilakukan  untuk  memisahkan  alkohol  dari  cairan  beer  hasil fermentasi.  Dalam  proses  destilasi,  pada  suhu  78 0 C  (setara  titik  didih  alkohol)  etanol  akan  menguap terlebih  dahulu  dibandingkan  dengan  titik  didih  air  yang  mempunyai  titik  didih  100 0 C.  Uap  etanol didalam  distilator  akan  dialirkan  kedalam  kondensor  sehingga  terkondensasi  menjadi  cairan  etanol. Penyulingan etanol dapat dilakukan dengan cara :
a. Penyulingan  menggunakan  teknik  dan  destilator  (konvensional)  dengan  cara  tersebut  hanya dapat menghasilkan etanol berkadar rendah antara 20-30%
b. Penyulingan menggunakan teknik dan destilator model reflux (model kolom). Dengan cara ini dapat menghasilkan etanol dengan kadar 60-95% melalui proses berulang.

## 3. HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
Dari  hasil  pengujian  tingkat  keefektifan  mesin  destilator  model reflux akibat  lama fermentasiterhadap kadar keluarnya etanol pada mesin distilasi, dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 1. Data analisa tingkat keefektifan mesin destilator model reflux akibat lama fermentasi
No Lama Fermentasi Suhu di Reflux Uji Replikasi (%) 1 2 3 Rata-rata 1 3 hari 83 0 85 85 85 85 83 0 92 92 92 92 2 5 hari 83 0 90 90 90 90 83 0 93 93 93 93 3 7 hari 83 0 92 92 92 92 83 0 92 92 92 92
Dari  tabel  1  diketahui  lama  fermentasi  3  hari  pada  suhu  di  reflux  83 0 menghasilkan  kadar  etanol rata-rata  88,5%  (pada  tabel  3).  Pada  lama  fermentasi  5  hari  pada  suhu  yang  sama  menghasilkan  kadar etanol  rata-rata  91,5  %  (pada  tabel  7).  Dan  lama  fermentasi  7  hari  pada  suhu  yang  sama  menghasilkan kadar etanol rata-rata 92 % (pada tabel 8).
Tabel 2 Perhitungan rata-rata kadar No Lama Fermentasi (3 hari) (5 hari) (7 hari) 1 Kadar 85 90 92 92 93 92 2 177 183 184 3 x 174/2=88,5 182/2=91,5 184/2=92 Tabel 3. Perhitungan simpangan rata-rata (mean deviasi) pengujian 1 No Lama Fermentasi 1 3 hari 85 85 – 88,5=3,5 92 92 – 91=1 2 177 4,5 3 x 177/2=88,5
Tabel 4. Perhitungan simpangan rata-rata (mean deviasi) pengujian 2
No Komposisi 1 5 hari 90 90 – 91,5=1,5 93 93 – 91,5=1,5 2 183 3 3 x 183/2=91,5
Tabel 5. Perhitungan simpangan rata-rata (mean deviasi ) pengujian 3
No Komposisi 1 7 hari 92 92 – 92=0 92 92 – 92=0 2 184 0 3 x 184/2=92
Tabel 6. Perhitungan simpangan baku (standar deviasi) pengujian 1 No Komposisi (  - x ) (  - x ) 2 1 3 hari 85 85 – 88,5= 3,5 3,5 2 = 12,25 92 92 – 88,5= 4,5 4,5 2 = 20,25 2 177 22,5 3 x 177/2=88,5 Tabel 7. Perhitungan simpangan baku (standar deviasi) pengujian 2 No Komposisi (  - x ) (  - x ) 2 1 5 hari 90 90 – 91 = 1 1 2 =1 93 93 – 91,5 = 1,5 1,5 2 =2,25 2 183 3,25 3 x 183/2=91,5 Tabel 8. Perhitungan simpangan baku (standar deviasi) pengujian 3 No Komposisi (  - x ) (  - x ) 2 1 7 hari 92 92 – 92 = 0 92 2 =0 92 92 – 92 = 0 92 2 =0 2 184 0 3 x 184/2=92

## Gambar 2. Grafik Rata-Rata Kadar Etanol
Berdasarkan  rata-rata  kadar  hasil  etanol  digambarkan  pada  grafik,  dapat  diperlihatkan  pada  grafik bahwa  kadar  alkohol  tertinggi  diperoleh  pada  waktu  fermentasi  7  dengan  kadar  etanol  sebesar  92  %. Selanjutnya pada waktu fermentasi 5 hari kadar etanol 91,5 % dan yang paling rendah adalah pada waktu 3  hari  dengan  kadar  etanol  88,5  %.  Hal  ini  disebabkan  karena  jumlah  mikroba  dipengaruhi  oleh  waktu fermentasi,  yaitu  semakin  lama  fermentasi  berlangsung    jumlah  mikroba  juga  akan  semakin  banyak sehingga alkohol yang dihasilkan juga semakin banyak. Proses ini akan terhenti jika kadar alkohol sudah meningkat sampai tidak dapat ditolerir lagi oleh mikroba.
Sehingga  dengan  semakin  meningkatnya  jumlah  mikroba  maka  semakin  banyak  pula  karbohidrat yang  terurai  menjadi  alkohol.  Dengan  menigkatnya  jumlah  alkohol  ini  maka  secara  otomatis  berat  atau densitas dari pada campuran alkohol dan air akan semakin rendah.

## 4. KESIMPULAN
1) Lama fermentasi mempengaruhi kadar etanol hasil distilasi.
2) Dari hasil data pengujian perbandingan 3, 5, dan 7 hari  diketahui yang menghasilkan rata-rata kadar etanol paling tinggi yaitu pengujian 7 hari yang menghasilkan kadar 92%.

## DAFTAR PUSTAKA
[1] Asngad  A.  dan  Suparti,  2009.    Lama  Fermentasi  Dan  Dosis  Ragi  Yang  Berbeda  Pada  Fermentasi Gaplek  Ketela  Pohon  ( Manihot  Utilissima , Pohl )  Varietas  Akibat  Terhadap  Kadar  Glukosa  Dan Bioetanol, Universitas Muhammadiyah Surakarta.
[2] Hapsari  M.  A.  dan  Pramashinta  A.  2013.  Pembuatan  bioetanol  dari  singkong  karet  ( manihot Glaziovii )  untuk  bahan  bakar  kompor  rumah  tanggaSebagai  upaya  mempercepat  konversi  minyak tanahKe bahan bakar nabati, Universitas Diponegoro.
[3] Margono, 1993. Reaksi kimia fermentasi, PT Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.
[4] Marques  S,  2006. Conversion  of  recycled  paper  sludge  to  ethanol  by  SHF  and  SSF  using  Pichia stipitis.Departamento  de  Biotecnologia ,  INETI, Estrada  do  Paço  do  Lumiar 22, 1649-038 Lisboa ,
Portugal.
[5] Murdiyatmo  U,  2006. Pengembangan  Industri  Etanol:  Prospek,  Kendali  dan  Tantangan; Workshop National Bisnis Biodiesel dan Bioetanol di Indonesia, Jakarta.
[6] Muttaqin  A,  2014.  Pernacangan  Mesin  Destilator  Kapasitas  Ketel  250  Liter,  Proyek  Akhir Universitas Muria Kudus.
[7] Pratama  H,  2014.  Analisa  Perbandingan  Komposisi  Fermenter    Pada  Proses  Fermentasi  Ketela Pohon Terhadap Volume Hasil Destilasi Etanol Dengan Mesin Destilator Sederhana,  Proyek Akhir Uiversitas Muria Kudus.
[8] Suprapti M. L. 2005. Tepung Tapioka. Kanisius. Yogyakarta.
[9] Widiasa  I.  N.  2005.  Hidrolisis  Pati  Tapioka  pada  Fermentasi  Tinggi  dalam  Bioreaktor  Membran Enzimatik. Tesis. ITB. Bandung.