10 Bab 3 [PDF]

Citation preview

1



BAB III METODE PENELITIAN 3.1



Waktu dan Tempat Penelitian ini akan dilakukan pada bulan November – Juli 2020 di



Laboratorium Biomassa kayu & Non kayu



dan Laboratorium Pulp Making



Jurusan Teknologi Pulp and Kertas Fakultas Teknik Universitas Riau. 3.2



Bahan yang Digunakan Bahan-bahan yang digunakan untuk pembuatan bioetanol ini adalah



Limbah padat atau ampas sagu yang di ambil di Desa Sungai Tohor kec.Tebing Tinggi Timur Kab. Kepulauan Meranti, Riau, H2O2 3%, H2SO4 (1 N, 2 N,3 N dan 4 N) , Saccharomyces cerrevisiae, KH2PO4, MgSO4.7H2O, (NH4)2SO4, glukosa dan larutan arsenomolibdat untuk uji glukosa 3.3



Alat yang Digunakan Adapun alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah , autoclave,



shaker, labu didih leher tiga, water bath, rotary evaporator, oven, mantel pemanas, Erlenmeyer, gelas ukur, kondensor, cawan penguap, tabung reaksi, pH meter, neraca analitik, thermometer, ayakan 40 mesh , alat Parr Reactor. Untuk alat analisa yang digunakan yaitu spektrofotometer UV-Vis, alkoholmeter 3.4



Variabel Penelitian



3.4.1. Variable Tetap 1.



Volume fermentasi



: 2 liter (Akbar dalam Meliana, 2018)



2.



Waktu inokulasi



: 24 jam (Amalia dalam Meliana, 2018)



3.



Suhu fermentasi



: 30 ºC (Fitriani dkk dalam Meliana, 2018)



4.



pH fermentasi



: 4,5 (Meliana, 2018)



5.



Kecepatan pengadukan : 250 rpm (Akbar dalam Meliana, 2018)



26



6.



Volume inokulum



: 10% (v/v) (Kusumaningati dkk dalam Meliana, 2018)



3.4.1 Variabel Berubah 1.



Konsentrasi larutan asam H2SO4 ( 1 N, 2 N, dan 3 N dan 4 N)



2.



Waktu Hidrolisis ( 20 menit, 30 menit, 40 menit dan 50 menit )



3.



Lama fermentasi (12 jam, 24 jam, 36 jam, 96 jam, dan 120 jam)



3.5



Metode Penelitian Penelitian ini dilaksanakan dalam beberapa tahap yaitu:



3.5.1



Persiapan Bahan Baku Pada tahap awal bahan baku serat /ampas sagu di keringkan supaya



kandungan air yang terkandung di dalam ampas sagu jadi hilang seterusnya dilakukan penggilingan dengan tujuan untuk mencari tingkat kehalusan bahan baku yang akan diproses sehingga didapatkan kadar karbohidrat dan kadar gula tertinggi. Adapun tingkat kehalusan yang didapatkan yakni 40 mesh. 3.5.2



Uji Komponen selulosa, Hemiselulosa dan lignin Ampas sagu yang sudah di ayak langsung di uji mengguanakan metode



chesson data untuk mendapatkan kandungan selulosa, hemiselulosa dan lignin. Proses dapat dilihat pada lampiran A 3.5.3



Hidrolisis ampas sagu Ampas sagu selanjutnya dihidrolisis menggunakan asam sulfat (H2SO4) 1



N, 2 N, 3 N dan 4 N dengan perbandingan padatan dan asam 1:20 pada suhu 145ºC selama 20, 30, dan 40. Dalam proses hidrolisis diperoleh ampas dan larutan. Larutan tersebut adalah larutan yang mengandung gula hasil konversi dari Ampas sagu. Larutan glukosa selanjutnya dinetralkan dengan NaOH 1 M hingga pH-nya 4,5 Filtrat yang diperoleh dari proses hidrolisis akan dianalisa kadar gula menggunakan metode Nelson somogyi dan setelah itu difermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae.



27



3.5.4 Pembuatan Inokulum Pembuatan inokulum bertujuan untuk memperpendek fase lag yaitu dengan cara mengadaptasikan sel kedalam media fermentasi berupa larutan gula hasil hidrolisis. Saccharomyces cerevisiae dari ragi kemasan diinokulasi kedalam medium (larutan gula hasil hidrolisis, 1 gr KH2PO4, 0,05 gr MgSO4.7H2O dan 2 gr (NH4)2SO4 dan dimasukkan kedalam erlenmenyer. Medium inokulum disterilisasi kedalam autoclave dengan temperatur 121 ºC selama 15 menit, setelah itu medium inokulasi didinginkan hingga mencapai temperatur ruang



Setelah



temperatur medium inokulasi mencapai temperatur ruang, yeast dimasukkan dengan variasi 4 g/L, lalu diinokulasikan selama 24 jam pada suhu 30 ºC didalam inkubator (Amalia dalam Meliana, 2014). 3.5.5



Fermentasi Proses fermentasi ini dilakukan dengan cara fermentasi cair. Larutan gula



yang diperoleh dari proses hidrolisis difermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae dengan volume fermentasi yang digunakan adalah sebanyak 2 L. Medium fermentasi (larutan gula) dimasukkan kedalam fermentor, kemudian ditambahkan nutrisi (1 gr KH2PO4, 0,05 gr MgSO4.7H2O dan 2 gr (NH4)2SO4), setelah itu medium fermentasi yang terdapat didalam reaktor 2 L ditutup rapat, lalu disterilisasi menggunakan autoclave pada temperatur 121 °C selama 15 menit. Medium fermentasi di fermentasikan dengan kecepatan pengadukan diatur 250 rpm. Suhu fermentasi dijaga 30 ºC. Pengambilan sampel dilakukan pada waktu fermentasi 24 , 48 , 72 , dan 96 jam. Setelah waktu fermentasi tercapai, sampel hasil fermentasi dianalisa kadar glukosa sisa dan bioetanol yang dihasilkan 3.5.6



Pemisahan Campuran bioetanol yang berada di dalam substrat hasil fermentasi



dipisahkan dari mikroorganisme Saccharomyces cerevisiae, nutrisi dan larutan gula sisa, dengan cara menguapkan campuran bioetanol dan air pada suhu 77-80 ºC dengan menggunakan rotary evaporator, kemudian bioetanol yang terdapat di dalam campuran bioetanol dan air di analisa menggunakan alkoholmeter. Rangkaian alat vacuum rotary evaporator seperti ditampilkan pada Gambar 3.1 berikut ini.



28



Gambar 3.1 Rangkaian Alat Vacuum Rotary Evaporator 3.5.7



Analisa Hasil Pada penelitian ini parameter yang dianalisa yaitu konsentrasi bioetanol,



konsentrasi gula substrat. Konsentrasi gula substrat berupa kadar gula awal dan kadar gula akhir dianalisa dengan metode antron menggunakan Spektrofotometer UV-Vis. Prosedur analisa bahan baku dapat dilihat pada lampiran A, prosedur analisa glukosa dapat dilihat pada lampiran B dan pembuatan kurva standar glukosa dapat dilihat pada lampiran C. Untuk pengukuran kadar bioetanol akan dianalisa dengan menggunakan alkoholmeter. Pengukuran berat sel kering dilakukan dengan menggunakan kertas saring. Cara pengukuran berat sel kering dapat dilihat pada lampiran F.



vi



Diagram alir proses pembuatan etanol dari limbah serat/ampas sagu tercantum pada gambar 3.2 Ampas Sagu, diayak (40 mesh)



Pretreatment



Ampas Sagu yang lolos ayakan



Ampas Sagu



Hidrolisis Ampas sagu Konsentrasi H2SO4 : 1,2, 3 dan 4 N Waktu : 20, 30 dan 40 menit Suhu : 145 Menit (1:20) (100 0C, 60 menit)



Inokulasi Saccharomyces Cerevisiae (30 0C, 230 rpm, 24 jam)



Larutan Gula Awal



Fermentasi oleh: Saccharomyces Cerevisiae Waktu: 24, 48, 72, 96, dan 120 jam (30 0C, 250 rpm)



Bioetanol Gula Sisa



Uji dan Analisis



Gambar 3.2 Diagram alir proses pembuatan Bioetanol dari limbah ampas sagu vi



vii



3.6



Jadwal Penelitian Jadwal pelaksanaan penlitian direnanakan akan dilakukan selama 3 bulan



dengan rincian kegiatan sebagai berikut Tabel 3.1 Jadwal Kegiatan Penelitian Bulan ke-1 Minggu ke 1 2 3 4



Kegiatan Persiapan



&



Pelaksanaan



Penelitian  Proses



Hidrolisis



Sagu 



Proses



Fermentasi



Sagu Uji Hasil Penelitian Pengolahan Data Pembuatan Laporan Hasil Penelitian



vii



Bulan ke-2 Minggu ke 1 2 3 4



Bulan ke-3 Minggu ke 1 2 3 4