PENGARUH PH TERHADAP PRODUKSI BIOETANOL PADA FERMENTASI
DENGAN BAHAN BAKU KULIT NANAS (Ananas comosus L.)
Laporan Penelitian Ilmiah
Disusun oleh:
Sharon Sapphira XIA1/ 25
SMA SANTA LAURENSIA
TANGERANG SELATAN
TAHUN AJARAN 2019 – 2020
LEMBAR PENGESAHAN
1. Judul Penelitian:
PENGARUH PH TERHADAP PRODUKSI BIOETANOL PADA
FERMENTASI DENGAN BAHAN BAKU KULIT NANAS (Ananas comosus L.)
2. Peneliti:
Sharon Sapphira XIA1/ 25
3. Lokasi Penelitian
SMA Santa Laurensia - Alam Sutera
Tangerang, 19 November 2019
Guru Pembimbing
Guru Penguji
_________________________
__________________________
Mengetahui,
____________________________
Kepala Sekolah
ABSTRAK
PENGARUH PH TERHADAP PRODUKSI BIOETANOL PADA FERMENTASI
DENGAN BAHAN BAKU KULIT NANAS (Ananas comosus L.)
oleh: Sharon Sapphira XIA1/ 25
Sebagai limbah dari buah nanas, kulit buah nanas masih mengandung karbohidrat
dan gula yang cukup tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk membuat bioetanol dari kulit
buah nanas dengan variasi dari pengubahan tingkat pH pada campuran sari kulit nanas
dengan tujuan untuk meningkatkan reaksi fermentasi dengan ragi Saccharomyces
cerevisiae. Variabel yang digunakan adalah perubahan tingkat pH pada campuran sari
kulit nanas yaitu 3,5-4,0; 6,0-6,5; dan 4,5-5,5. Dari analisis yang dilakukan terhadap hasil
penelitian diperoleh hasil: kadar alkohol tertinggi adalah 7%, temperatur yang paling
mendekati dengan titik didih etanol adalah 81°C, dan jumlah optimum yang terpaikai
sebagai bahan bakar hanya mencapai 12 mL. Hasil ini ditemukan pada kelompok dengan
pengubahan pH sebesar 4,5 sampai 5,5. Simpulan dari penelitian ini adalah pengubahan
pH mempengaruhi terhadap proses fermentasi, aktivitas ragi Saccharomyces cerevisiae
dan kualitas bioetanol yang dihasilkan. pH optimum yang menunjukkan proses
fermentasi yang berhasil sejumlah 4,5-5,5.
Kata kunci: bioetanol, pH, Saccharomyces cerevisiae, kulit nanas
KATA PENGANTAR
Puji syukur kami panjatkan kepada Tuhan yang Maha Esa atas segala karunia nikmat
serta hidayahnya sehingga kami dapat menyusun laporan penelitian yang berjudul
“ P E N G A R U H P H T E R H A D A P P R O D U K S I B I O E TA N O L PA D A
FERMENTASI DENGAN BAHAN BAKU KULIT NANAS” dengan lancar dan
tepat waktu.
Tujuan dari penyusunan laporan penelitian ini adalah dalam rangka menyediakan
solusi alternatif untuk menggantikan BBM yang digunakan oleh warga di seluruh
dunia agar dapat lebih ramah lingkungan dan juga menjadi sumber bensin yang baru.
Penyusun ingin berterima kasih kepada guru pembimbing kami, Bu Ros karena telah
membantu penyusun dalam segala hal yang melancarkan proses pengerjaan proposal
ini.
Meski demikian, penyusun merasa masih banyak kesalahan dalam penyusunan
proposal penelitian ini. Oleh sebab ini, penyusun sangat terbuka menerima kritik dan
saran yang membangun untuk dijadikan sebagai bahan evaluasi.
Akhir kata, semoga laporan penelitian ini dapat diterima sebagai gagasan anak bangsa
yang layak didukung untuk menjadi solusi atas permasalahan.
DAFTAR ISI
DAFTAR GAMBAR DAN TABEL .......................................................................... 7
BAB I........................................................................................................................... 8
PENDAHULUAN ...................................................................................................... 8
1.1 Latar Belakang Penelitian................................................................................ 8
1.2 Pernyataan Masalah......................................................................................... 10
1.3 Pertanyaan Penelitian ...................................................................................... 10
1.4 Tujuan Penelitian ............................................................................................. 10
1.5 Batasan Masalah .............................................................................................. 10
BAB II ......................................................................................................................... 11
LANDASAN TEORI ................................................................................................. 11
2.1 Dasar Teori ...................................................................................................... 11
2.1.1 Limbah Kulit Nanas................................................................................. 11
2.1.2 pH Kulit Nanas ........................................................................................ 11
2.1.3 Ragi (Saccharomyces cerevisiae) ............................................................ 12
2.1.4 Bioetanol.................................................................................................. 12
2.1.5 Fermentasi................................................................................................ 13
2.2 Hipotesis ..................................................................................................... 15
BAB III ....................................................................................................................... 16
METODOLOGI PENELITIAN ............................................................................... 16
3.1 Deskripsi Penelitian......................................................................................... 16
3.2 Diagram Penelitian .......................................................................................... 17
3.3 Tempat dan Waktu Penelitian .......................................................................... 19
3.4 Metode Penelitian............................................................................................ 20
3.5 Variabel Penelitian........................................................................................... 20
3.6 Instrumen Penelitian........................................................................................ 21
3.6.1 Bahan ....................................................................................................... 21
3.6.2 Aparatus ................................................................................................... 21
3.7 Prosedur........................................................................................................... 22
BAB IV........................................................................................................................ 24
DATA DAN ANALISIS ............................................................................................. 24
4.1 Data.................................................................................................................. 24
4.2 Analisa ............................................................................................................. 27
BAB V ......................................................................................................................... 29
PENUTUP................................................................................................................... 29
5.1 Kesimpulan...................................................................................................... 29
5.2 Saran ................................................................................................................ 29
LAMPIRAN ............................................................................................................... 30
DAFTAR PUSTAKA ................................................................................................. 33
DAFTAR GAMBAR DAN TABEL
Gambar 2.1 Reaksi Fermentasi .........................................................................................15
Gambar 2.2 Reaksi Fermentasi .........................................................................................15
Tabel 4.1 Foto Hasil Uji Kadar .........................................................................................25
Tabel 4.2 Hasil Uji Kadar .................................................................................................25
Grafik 4.1 Perbandingan Hasil Uji Kadar ........................................................................25
Tabel 4.3 Hasil Uji Uap ....................................................................................................26
Grafik 4.2 Perbandingan Hasil Uji Uap ...........................................................................26
Grafik 4.3 Perbandingan Hasil Uji Energi........................................................................27
BAB I
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang Penelitian
Pada tahun 2019, Indonesia menggunakan sumber energi fosil sejumlah 94%
(minyak bumi sebesar 48%, gas 18%, dan batubara 30%) dan energi terbarukan
sebanyak 6% untuk memenuhi kebutuhan energi (dbs.com). Beberapa tahun akhir ini,
Indonesia semakin merosot dalam posisi ketahanan energi karena ketidakseimbangan
laju ketersediaan energi dengan kebutuhan. Produksi minyak dalam negeri terus
menurun, sedangkan permintaan dari masyarakat selalu meningkat. Menurut anggota
Dewan Energi Nasional (DEN), Rinaldy Dalimi, Indonesia terlalu bertumpu pada
minyak bumi sebagai sumber energi, dan tidak mengembangkan energi lain.
Satuan Kerja Khusus Pelaksana Kegiatan Usaha Hulu Minyak dan Gas Bumi
(SKK Migas) mencatat jumlah produksi minyak bumi sebesar 768.000 barel per hari
dan masih terdapat stok sebesar 6 juta barel. Namun, dengan jumlah tersebut,
diperkirakan oleh para ilmuwan dalam 11 hingga 12 tahun ke depan Indonesia tidak
mampu lagi memproduksi minyak bumi.
Minyak bumi adalah cairan kental yang berada di lapisan kerak bumi. Minyak
bumi yang diolah dapat menghasilkan zat baru seperti minyak tanah, bensin, lilin, dan
lain-lain, dari contoh tersebut dapat diketahui bahwa minyak bumi bersifat mudah
terbakar.
Minyak bumi adalah salah satu sumber daya alam yang sulit untuk diperbarui.
Minyak bumi berasal dari bangkai hewan dan tanaman yang terkubur di dalam bumi
selama jutaan tahun lamanya, maka dari itu untuk memperbaruinya diperlukan waktu
yang sangat lama. Dengan permintaan yang tinggi pada bahan bakar yang sulit untuk
didapatkan. Minyak bumi memanglah zat yang dari dulu sudah terancamm punah,
namun sekarang dengan bertambahnya penduduk dunia, jumlah minyak bumi pun
semakin menipis. Maka dari itu penggunaannya harus dikurangi agar kami tidak
kehilangan minyak bumi. Untungnya, para ahli ilmu pengetahuan telah mencari cara
untuk mengatasi masalah ini dengan menggunakan bahan alternatif yang dapat
menggantikan minyak bumi, salah satunya adalah bioetanol.
Bioetanol adalah bahan bakar yang berasal dari tumbuhan dan dapat dimanfaatkan
sebagai pengganti minyak bumi. Bioetanol telah dinyatakan tidak akan punah (bentuk
energi yang dapat di perbarui) karena bioetanol dapat dibuat dari tanaman - tanaman
seperti tebu, kentang, singkong, dan jagung. Lebih baik lagi, bioetanol dapat dibuat
dari limbah sisa tumbuhan, seperti kulit buah - buahan ataupun bagian tumbuhan yang
tidak bisa dikonsumsi. Bioetanol didapat dengan cara memfermentasikan etanol agar
pati (pokok inti) terpecah dan menghasilkan glukosa.
Kulit buah merupakan limbah bagi banyak orang karena bagian terbuang tersebut
tidak dapat dikonsumsi lagi. Jika limbah tersebut ditimbun di tanah dalam waktu yang
sangat lama, sampah ini dapat menjadi minyak bumi, namun hal ini memerlukan
waktu ratusan tahun lamanya, alangkah lebih baik jika sisa limbah ini dapat diolah
menjadi bahan alternatif untuk minyak bumi tanpa harus memakan waktu yang begitu
lama, yaitu bioetanol.
Bahan yang dibutuhkan untuk membuat bioetanol adalah tumbuhan yang
memiliki kandungan karbohidrat tinggi. Indonesia dikenal dengan buah - buah
tropisnya seperti mangga, belimbing, pisang, dan nanas. Hasil panen perkebunan
nanas paling diprioritaskan di Indonesia karena memiliki potensi ekspor. Pada tahun
2011, jumlah produksi nanas di Indonesia sebanyak 20 ton/ hektar yang akan
menghasilkan banyak limbah (pertanianku.com). Maka, selain alasan mengenai
kandungan kulit nanas yang pas untuk digunakan sebagai bahan pembuatan untuk
bahan bakar alternatif, peneliti juga merasa bahwa untuk mengurangi limbah hasil
panen nanas, yang mencampai sekitar 23% dari hasil panen, akan bermanfaat tidak
hanya untuk mengurangi limbah kulit nanas tetapi juga untuk menggunakannya lagi
agar dapat menjadi bahan pokok yang bisa digunakan oleh masyarakat.
1.2 Pernyataan Masalah
Berdasarkan latar belakang penelitian, maka pernyataan masalah dalam penelitian
ini adalah:
1. Menipisnya persediaan minyak bumi dunia
2. Kebutuhan minyak bumi terus meningkat
1.3 Pertanyaan Penelitian
Berdasarkan pernyataan permasalahan yang ada, maka rumusan masalah dalam
penelitian ini adalah:
1. Berapa jumlah tingkat pH pada kulit nanas yang akan menghasilkan bioetanol
dengan kualitas yang terbaik?
2. Berapa kadar bioetanol yang dihasilkan dari kulit nanas?
1.4 Tujuan Penelitian
Berdasarkan rumusan masalah penelitian, maka tujuan penelitian ini dimaksudkan
untuk:
1. Mengetahui proses pembuatan bioetanol dalam produk bioetanol dari kulit
nanas
2. Mengetahui jumlah tingkat pH pada kulit nanas yang tepat untuk
menghasilkan bioetanol dengan kualitas yang terbaik.
3. Mengurangi jumlah limbah kulit nanas yang terbuang
1.5 Batasan Masalah
Pada penelitian ini, peneliti ingin membatasi lingkup penelitian yaitu: peneliti
akan menjalankan eksperimen dari kulit nanas dengan tujuan untuk menggantikan
kebutuhan bahan bakar, bukan untuk manfaat lain yang bisa dihasilkan dari bioetanol.
Kulit nanas didapat dari supermarket All Fresh di daerah Alam Sutera, Banten.
BAB II
LANDASAN TEORI
2.1 Dasar Teori
2.1.1 Limbah Kulit Nanas
Berdasarkan kandungan nutriennya, ternyata kulit buah nanas mengandung
karbohidrat dan gula yang cukup tinggi. Kulit nanas mengandung 81,72% air, 20,87%
serat kasar, 17,53% karbohidrat, 4,41% protein dan 13,65% gula reduksi. Kadar
kandungan karbohidrat dan gula yang cukup tinggi tersebut memungkinkan kulit
nanas untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan bahan kimia, salah satunya
adalah bioetanol melalui proses fermentasi.
2.1.2 pH Kulit Nanas
Buah nanas mengandung bromelin; enzim protease yang dapat menghidrolisa
protein. Bromelin merupakan campuran protease yang diisolasi dari tanaman nanas.
Bromelin dapat diperoleh dari tanaman nanas dari tangkai, kulit, daun, buah, dan
batang dalam jumlah yang berbeda. Kandungan enzim bromelin di kulit buah tersebut
hanya terdapat 0,050 - 0,075%. Tingginya konsentrasi enzim, akan mempengaruhi
banyaknya substrat yang ditransformasi (http://media.unpad.ac.id/thesis/
200110/2011/200110110050_2_6723.pdf). Aktivitas bromelin dipengaruhi oleh
beberapa hal, yaitu bagian tanaman nanas sebagai sumber enzim, jenis substrat,
inhibitor, dan jenis presipitan yang digunakan untuk pemurnian bromelin. Enzim
bromelin yang diisolasi dari daging buah nanas matang memiliki aktivitas lebih tinggi
dibandingkan enzim bromelin yang diisolasi dari daun dan buah nanas mentah.
Kondisi optimum reaksi enzimatis bromelin dari daging buah nanas matang dicaapai
pada pH 6,5. Aktivitas bromelin stabil pada rentang pH 2 sampai 9 (http://jurnalo n l i n e . u m . a c . i d / d a t a / a r t i k e l /
artikel83E506BF540B20EC7C1CFD4A7450D983.pdf).
2.1.3 Ragi (Saccharomyces cerevisiae)
Ragi diklasifikasikan sebagai jamur; strain (alunan) yang digunakan untuk
fermentasi adalah dari genus Saccharomyces (berarti “jamur gula”). Saccharomyces
lebih sering dipakai karena sifatnya yang lebih efisien dalam mengubah gula menjadi
alkohol dan juga sifatnya yang kurang sensitif terhadap efek penghambat alkohol.
Dalam kondisi yang menguntungkan, alunan dari Saccharomyces cerevisiae telah
menghasilkan hingga 18 persen (volume) alkohol, meskipun 15 hingga 16 persen
adalah batas yang rata-rata.
Saccharomyces adalah genus dalam kerajaan jamur yang mencakup banyak jenis
ragi. Koloni dari Saccharomyces tumbuh pesat dan jatuh tempo dalam 3 hari. Mereka
rata, mulus, basah, glistening atau kuyu, dan cream untuk tannish dalam warna. Teknik
pembuatan ethanol “tradisional” menggunakan strain karena mereka menghasilkan
ethanol dengan jumlah yang tinggi, produktivitas yang tinggi, dan toleransinya
terhadap konsentrasi etanol membuat biaya distilasi tetap rendah. Sebagai eukariota,
Saccharomyces cerevisiae memiliki mesin sub-seluler untuk memodifikasikan protein.
Saccharomyces cerevisiae memainkan peran sentral dalam bioteknologi industri
modern dalam produksi bioetanol sebagai biofuel.
2.1.4 Bioetanol
Dengan adanya keterbatasan dalam sumber daya alam untuk mencukupi
kebutuhan penduduk, salah satunya bahan bakar kendaraan, ada baiknya jika kita
mencoba untuk menggunakan sumber alternatif lain seperti bioetanol. Bioetanol dapat
dijadikan sumber energi alternatif yang cukup baik sebagai pengganti bahan bakar
kendaraan yang lebih ramah lingkungan dan cukup menguntungkan dari segi ekonomi.
Pembuatannya dibantu dengan fermentasi menggunakan Saccharomyces cerevisiae.
Bioetanol dihasilkan dari gula yang merupakan hasil aktivitas fermentasi sel
khamir (Saccharomyces cerevisiae). Khamir yang baik digunakan untuk menghasilkan
bioetanol adalah dari genus Saccharomyces. Saccharomyces cerevisiae menghasilkan
enzim zimase dan invertase. Enzim zimase berfungsi sebagai pemecah sukrosa
menjadi monosakarida (glukosa dan fruktosa). Enzim invertase selanjutnya mengubah
glukosa menjadi bioetanol. Kriteria pemilihan khamir untuk produksi bioetanol adalah
mempunyai laju fermentasi dan laju pertumbuhan cepat, perolehan bioetanol banyak,
tahan terhadap konsentrasi bioetanol dan glukosa tinggi, tahan terhadap konsentrasi
garam tinggi, pH optimum fermentasi rendah, temperatur optimum fermentasi sekitar
25-30 °C.
Zat atau komponen yang diperlukan dalam pembuatan bioetanol adalah selulosa
dan karbohidrat yang akan dikonversi menjadi ethanol melalui proses hidrolis,
fermentasi, dan distilasi. Tahap hidrolis dilakukan untuk memecah selulosa menjadi
beberapa komponen gula, sedangkan tahap fermentasi adalah tahap akhir di mana
komponen gula dikonversi menjadi ethanol dengan menggunakan mikroorganisme,
contohnya ragi roti. Lalu, tahap distilasi dilakukan agar ethanol dapat terpisah dari air,
mikroba, dan residu.
Berdasarkan komposisi kulit nanas, yaitu mengandung karbohidrat dan
kandungan gula sebanyak 17.53% dan 13.65% sehingga dapat digunakan sebagai
bahan pembuatan bioetanol.
Syarat bioetanol yang baik, menurut Standar Nasional Indonesia, adalah dibuat
dari bahan nabati, hidrokarbon denaturan tidak boleh mempunyai titik didih akhir
yang melebihi 225 derajat celcius karena bahan bakar harus bebas dari endapan dan
zat terlarut.
2.1.5 Fermentasi
Fermentasi adalah proses yang memanfaatkan kemampuan mikroba untuk
menghasilkan metabolit primer dan metabolit sekunder dalam suatu lingkungan yang
dikendalikan untuk menunjukan proses pengubahan glukosa menjadi alkohol yang
berlangsung secara anaerob.
Fermentasi sangat bermanfaat karena: dapat menghilangkan atau mengurangi zat
antinutrisi, dapat meningkatkan kandungan nutrisi, dapat menaikkan tingkat
kesehatan, dan dapat menaikkan waktu penyimpanan, dapat lebih tahan lama, dan
awet.
Faktor yang dapat mempengaruhi jumlah bioetanol yang dihasilkan dari
fermentasi adalah mikroorganisme dan media yang digunakan. Pemilihan khamir,
konsentrasi gula, keasaman, ada tidaknya oksigen dan suhu dari perasan buah adalah
faktor - faktor penting yang perlu diperhatikan dengan teliti ketika menjalankan proses
fermentasi. Kontrol suhu selama fermentasi alkohol sangat diperlukan untuk
memfasilitasikan pertumbuhan ragi, mengekstrak rasa dan warna dari kulit,
memungkinkan akumulasi produk sampingan yang diinginkan, dan mencegah
kenaikan suhu yang tidak semestinya, yang akan membunuh sel-sel ragi tersebut.
Telah dibuktikan bahwa kondisi keasaman yang terbaik untuk proses fermentasi
adalah 4,5-5,5. Tingkat keasaman sangat berpengaruh dalam perkembangan ragi.
Alat utama yang digunakan untuk proses fermentasi adalah fermentor. Fermentor
adalah wadah dimana di dalamnya, seluruh sel (yaitu mikroba) mengubah bahan dasar
menjadi produk biokimia dengan atau tanpa produk sampingan. Fermentor sering juga
disebut dengan bioreaktpr dan pada umumnya dilengkapi dengan pengaduk, saluran
aerasi, dan perlengkapan lainnya.
Reaksi fermentasi sebagai berikut:
C12H22O11 + H2O + invertase → 2 C6H12O6
(sukrosa) + (air) + (enzim invertase dari ragi) → (glukosa)
C6H12O6 + zimase → 2C2H5OH + 2CO2
(glukosa) + (enzim zimase dari ragi) → (etanol) + (karbon dioksida)
Gambar 2.1 Reaksi Fermentasi
Gambar 2.2 Reaksi Fermentasi
2.2 Hipotesis
Jika pH kulit nanas bersifat netral (4,5-5,5) (kontrol grup), maka tingkat tersebut
adalah pH yang paling optimum dan akan menghasilkan kadar alkohol yang paling
tinggi/ menghasilkan bioetanol dengan kualitas terbaik.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Deskripsi Penelitian
Penelitian yang peneliti akan lakukan adalah untuk menemukan pH optimum kulit
nanas yang akan menghasilkan bioetanol dengan kadar alkohol yang tinggi. Peneliti
melakukannya dengan membagi hasil penyaringan kulit nanas menjadi tiga kelompok
yaitu dua kelompok yang memiliki tingkat pH yang lebih rendah dan lebih tinggi
dibanding pH netral, dan satu kontrol grup yaotu kulit nanas yang tidak diberikan
perawatan yang sama (pHnya tetap netral). Jumlah kulit nanas dengan jumlah ragi
yang digunakan menghasilkan perbandingan sebesar 9:1. Untuk menentukan pH kulit
nanas, peneliti akan menggunakan natrium hidroksida untuk meningkatkan level pH
dan menggunakan asam asetat (cuka) untuk menurunkan tingkat pH kulit nanas. pH
kulit nanas dapat diatur dengan menggunakan kertas pH. Lalu, setelah pH kulit nanas
telah diubah, peneliti harus menentukan berapa pH yang paling optimum untuk
menghasilkan bioetanol dengan kualitas terbaik. Pertama, peneliti akan menguji kadar
alkohol di masing-masing kelompok, lalu uji uap, dan terakhir pengujian energi.
3.2 Diagram Penelitian
Produksi minyak di Indonesia terus menurun,
persediaan minyak bumi menipis
Kebutuhan minyak bumi terus menambah
Membuat bioetanol dari limbah kulit nanas
Berapa jumlah tingkat pH pada kulit nanas yang
akan menghasilkan bioetanol dengan kualitas
yang terbaik?
Mengetahui proses pembuatan
bioetanol dalam produk bioetanol
dari kulit nanas
Berapa kadar bioethanol yang dihasilkan dari
kulit nanas?
Mengetahui jumlah tingkat pH
pada kulit nanas yang tepat untuk
menghasilkan bioetanol dengan
kualitas yang terbaik
Mengurangi jumlah limbah kulit
nanas yang terbuang
Peneliti akan menjalankan eksperimen dari kulit nanas
dengan tujuan untuk menggantikan kebutuhan bahan
bakar
Metode kuantitatif: mencari pH optimum yang akan
menghasilkan kadar etanol terbanyak/ terbaik
Variabel Bebas:
pH kulit nanas (setelah
penyaringan)
Variabel Terikat:
Kemurnian etanol yang
dihasilkan
Kontrol grup:
pH kulit nanas tidak diubah
(netral)
Variabel Kontrol:
• Jumlah ragi yang diberikan sama
• Perbandingan antara jumlah kulit nanas dengan jumlah/ kadar ragi
• Waktu fermentasi yang sama
• Diselenggarakan di tempat yang sama
• Menggunakan kulit nanas yang sudah matang
Kelompok 1:
pH kulit nanas 3,5-4,0
UJI UAP:
Etanol memiliki titik
didih sebesar 78.37 °C
Kelompok 2:
pH kulit nanas 6,0-6,5
UJI ENERGI:
Menaikkan suhu air seberapa
besar, berapa lama, dan berapa
jumlah etanol yang dibutuhkan.
Kelompok 3
(Kontrol grup):
pH kulit nanas 4,5-5,5
(netral)
UJI KADAR:
Mengecek kadar
alkohol bioetanol
3.3 Tempat dan Waktu Penelitian
Penelitian ini akan dilaksanakan di Sekolah Santa Laurensia, dengan waktu dari
bulan Juli sampai dengan Desember 2019.
No.
Kegiatan
1 Penyusunan
Proposal
2 Perizinan
3 Pelaksanaan
Penelitian
4 Pengolahan
Data,
Analisis
dan
Penyusunan
Laporan
5 Penilaian
Akhir
Juli
Agustus September Oktober November Desember
3.4 Metode Penelitian
Untuk penelitian ini, peneliti menggunakan metode kuantitatif untuk
mengumpulkan data karena tujuan penelitian tersebut adalah untuk mengetahui tingkat
pH limbah kulit nanas yang paling optimum untuk menghasilkan bioetanol dengan
kualitas yang baik.
3.5 Variabel Penelitian
• Variabel Bebas: pH kulit nanas (Asam asetat dan natrium hidroksida)
• Variabel Terikat: kemurnian bioetanol yang dihasilkan
• Variable Kontrol:
• Jumlah ragi yang diberikan sama
• Perbandingan antara jumlah kulit nanas dengan jumlah/ kadar ragi
• Waktu fermentasi yang sama
• Diselenggarakan di tempat yang sama
• Menggunakan kulit nanas yang sudah matang
• Kontrol grup: pH kulit nanas tidak diubah (netral)
3.6 Instrumen Penelitian
3.6.1 Bahan
• Limbah kulit nanas
• Yeast (Saccharomyces cerevisiae)
• Akuades
• Natrium hidroksida (NaOH)
• Cuka (Asam asetat, CH3COOH)
3.6.2 Aparatus
• Blender
• Saringan
• Beaker
• Erlenmeyer Flask
• Kertas saring
• Tabung reaksi
• Rak tabung reaksi
• Bunsen burner
• Timbangan analitik
• Kertas pH
• Stopwatch
• Kompor listrik
• Termometer
• Alat destilasi
• Pengaduk
• Pisau
3.7 Prosedur
A. Pembuatan Simplisa
Bahan baku berupa limbah kulit nanas dan botol kaca sebagai wadah
penyimpanan sari kulit nanas disiapkan. Botol kaca disterilisasi pada suhu 100
derajat celcius selama 30 menit, selama proses sterilisasi kulit nanas ditimbang
sebanyak 450 gram. Kulit nanas selanjutunya dipotong kecil-kecil dengan pisau
yang tajam dan talenan. Kulit nanas yang telah dipotong dimasukkan ke dalam
wadah untuk dicuci dengan air mengalir dan ditunggu agar air kering. Setelah itu
kulit nanas diblender dan dicampur dengan 600 mL air mineral, lalu disaring
hingga benar-benar diperoleh sari/pati dari limbah kulit nanas yang utuh dengan
jumlah maksimal.
B. Pengaturan Tingkat pH
Setelah proses penyaringan, hasilnya dibagi menjadi tiga kelompok. Kelompok
pertama akan di turunkan tingkat pHnya menjadi 3,5-4,0. Kelompok kedua akan di
tingkatkan tingkat pHnya menjadi 6,0-6,5. Lalu, kelompok ketiga, yaitu kontrol
grup, akan mempunyai tingkat pH yang netral, yaitu 4,5-5,5. Peneliti akan
menggunakan natrium hidroksida (NaOH) untuk menaikkan tingkat pH dan cuka
(asam asetat, CH3COOH) untuk menurunkan tingkat pH agar sesuai dengan yang
diinginkan.
C. Liquifikasi
Sari kulit nanas dimasukkan ke dalam panci dan sebanyak 600 mL air mineral
di tuang ke dalam panci, kemudian air tersebut direbus di atas kompor listrik
sampai suhu 80 derajat celcius selama 15 menit agar bakteri yang tidak diinginkan
mati. Selanjutnya sari kulit nanas didinginkan selama 1 jam agar yeast tidak mati.
D. Fermentasi
Pertama-tama Yeast (ragi) Saccharomyces Cerevisiae disiapkan. Ragi
dimasukkan ke dalam sari kulit nanas dan diaduk hingga merata. Campuran sari
kulit nanas dan yeast kemudian disimpan ke dalam botol kaca, pastikan botol kaca
ditutup dengan rapat menggunakan plastic wrap. Botol kaca yang berisi campuran
sari kulit nanas dan yeast diletakkan dalam ruangan bersuhu optimal (sekitar 28-30
derajat celcius) dan didiamkan selama 7 hari agar proses fermentasi dapat
berlansung dengan baik. Larutan pati akan membentuk 3 lapisan, lapisan paling
bawah berupa endapan protein, lapisan tengah berupa air, dan lapisan teratas berupa
etanol.
E. Distilasi
Untuk melaksanakan distilasi, satu set alat distilasi berupa thermometer, 1
buah Erlenmeyer, dan plastic wrap disiapkan. Hsasil fermentasi berupa pati limbah
kulit nanas didistilasi pada suhu 75-78 derajat celcius selama 30 menit.
BAB IV
DATA DAN ANALISIS
4.1 Data
Setelah eksperen telah dilaksanakan, hasil yang diamati adalah kadar alkohol
yang terendap di permukaan sari pati di dalam botol setelah proses fermentasi. Hasil
pengecekan kadar alkohol dengan alat alkohol meter/ hydrometer alkohol tersusun
sebagai berikut:
Repetisi
Kelompok 1
(pH 3,5-4,0)
1
Kelompok 2
(pH 6,0-6,5)
2
!
Kelompok Kontrol
(pH 4,5-5,5)
!
3
Tabel 4.1 Foto Hasil Uji Kadar
Repetisi
Kelompok 1
(pH 3,5-4,0)
Kelompok 2
(pH 6,0-6,5)
Kelompok Kontrol
(pH 4,5-5,5)
1
6%
2
2%
3
2%
0%
0%
1%
6%
4%
7%
Tabel 4.2 Hasil Uji Kadar
1
2
3
7
5
4
2
0
Kelompok 1
Kelompok 2
Kelompok Kontrol
Grafik 4.1 Perbandingan Hasil Uji Kadar
Kelompok
Titik didih
1
88
2
97
Kontrol
81
Kelompok
Bersifat etanol
(78.37 °C)
Tidak bersifat
etanol
1
Mendekati
2
Mendekati
Kontrol
-
-
-
Iya
Tabel 4.3 Hasil Uji Uap
Kelompok 1
Kelompok 2
Kelompok Kontrol
Titik Didih Bioetanol
100
94
88
81
75
Titik didih etanol
Titik didih bioetanol
Grafik 4.2 Perbandingan Hasil Uji Uap
Kelompok
Waktu (s)
1
5 menit 24 detik
2
7 menit 45 detik
Kontrol
4 menit 3 detik
Etanol yang
terpakai (mL)
17 mL
21 mL
12 mL
Tabel 4.4 Hasil Uji Energi
Jumlah bioetanol yang terpakai (mL)
21
15,75
10,5
5,25
0
1
2
Kontrol
Grafik 4.3 Perbandingan Hasil Uji Energi
4.2 Analisa
Glukosa yang terdapat di campuran sari pati kulit nanas dan akuades digunakan
sebagai bahan pokok dalam proses fermentasi untuk menghasilkan bioetanol.
Perubahan glukosa menjadi bioetanol sangat dipengaruhi oleh enzim invertasi dari
Saccaromyces cerevisiae. Berubahnya glukosa menjadi bioetanol terjadi karena
kinerja enzim invertase dari Saccaromyces cerevisiae, dimana kinerja dari enzim ini
akan mengalami penurunan apabila terdapat jumlah glukosa yang terlalu tinggi.
Menurut Roukas (1996), penurunan bioetanol terjadi pada konsentrasi glukosa
berlebih sebagai efek inhibisi substrat dan produk. Konsentrasi substrat yang terlalu
tinggi mengurangi jumlah oksigen terlarut, walaupun dalam jumlah yang sedikit,
oksigen tetap dibutuhkan dalam fermentasi oleh Saccaromyces cerevisiae untuk
menjaga kehidupan dalam konsentrasi sel tinggi (Hepworth, 2005, Novak, 2000, Tao,
2005). Menurut Admianta (2001), semakin lama proses fermentasi maka mikroba
berkembang biak dan jumlahnya bertambah sehingga kemampuan untuk memecah
glukosa yang ada di sari pati kulit nanas semakin besar, maka kadar alkohol semakin
meningkat. Namun jika waktu fermentasi terlalu lama, jumlah mikroba semakin
menurun, dan akan menuju ke fase kematian karena alkohol yang dihasilkan semakin
banyak dan nutrien yang ada sebagai makanan mikroba semakin menurun.
Dari data hasil eksperimen pembuatan bioetanol dari kulit nanas, dapat dilihat
bawa kontrol grup yang memiliki pH 4,5-5,5 memiliki persentase kadar alkohol
tertinggi dibandingkan dengan kelompok yang lain. Hasil yang terdapat dari kelompok
2 yaitu kelompok dengan pH tinggi (mendekati netral) 6,0-6,5 menunjukkan hasil
kadar alkohol terendah dengan jumlah 1% bahkan dapat mencapai 0%. Sedangkan,
kelompok pertama yang memiliki pH yang lebih asam dibandingkan pH natural sari
pati kulit nanas sejumlah 3,5-4,0 menunjukkan hasil kadar berjumlah antara 2%-6%.
Hasil persentase kadar alkohol tersebut standar dibandingkan dengan hasil persentase
kadar alkohol yang didapatkan dari kontrol grup karena memiliki jumlah yang lebih
tinggi dibandingkan yang lain.
Dengan hasil persentase kadar alkohol tertinggi terdapat dari kontrol grup, maka
dari itu, hipotesis yang sebelumnya telah di simpulkan membuktikan hipotesis
tersebut.
BAB V
PENUTUP
5.1 Kesimpulan
Sebagai konklusi, inovasi yang peneliti kembangkan adalah pembuatan bioetanl
dengan proses mencari pH optimum kulit nanas yang menghasilkan kadar alkohol
yang tinggi (hampir murni) yang terbuat dari kulit nanas.
Inovasi dari penelitian ini dapat menguntungkan:
• Menguntungkan masyarakat dengan cara mengurangi limbah kulit nanas.
• Menyelesaikan krisis energi di Indonesia.
• Menguntungkan masyarakat dengan cara memberi sumber energi yang alternatif.
Berdasarkan hasil penelitian ini, dapat disimpulkan bahwa:
1) Kulit nanas dapat dibuat menjadi bioetanol karena memiliki karbohidrat atau
kandungan gula (glukosa).
2) pH aslinya dari campuran sari pati dan aquades sejumlah 4,5-5,5 (tingkat pH pada
campuran) menunjukkan hasil kadar alkohol tertinggi maka dapat disimpulkan bahwa
pH tersebut adalah jumlah paling optimum untuk melakukan proses fermentasi yang
menghasilkan alkohol.
5.2 Saran
1) Selain kulit nanas, peneliti lain dapat mencari bahan-bahan limbah lainnya untuk
pembuatan alkohol agar dapat mengembangkan inovasi.
2) Untuk menggunakan enzim selulase dalam proses fermentasi untuk mempercepat
kan proses dengan cara enzim bekerja untuk mengubah selulosa menjadi glukosa yang
hasilnya difermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae yang menghasilkan enzim
zimase dan investasi. Enzim zimase berfungsi sebagai pemecah sukrosa menjadi
monosakarida (glukosa dan fruktosa). Enzim investasi selanjutnya mengubah glukosa
menjadi bioetanol.
LAMPIRAN
DAFTAR PUSTAKA
https://lib.unnes.ac.id/26920/1/4311412005.pdf
https://medium.com/@indotesis/pengertian-jeni-jenis-dan-reaksi-kimia-fermentasib41f12fc0cab
https://thegorbalsla.com/fermentasi-alkohol/
https://www.academia.edu/24415489/Fermentasi_Alkohol