FERMENTASI MOLASE MENJADI BIOETANOL

MAKALAH PENGANTAR BIOTEKNOLOGI

“FERMENTASI MOLASE MENJADI BIOETANOL”

Dosen Pengampu:

dr. Tyas Pramesti

Evika Sandi Savitri, M.Si

Mujahidin Ahmad, M.Sc

Disusun Oleh:

Imam Subandi                       (13620034)

Anis Nur Laily                       (13620047)

Ilham Siti Rukhana               (13620060)

Izzatinnisa’                             (13620061)

JURUSAN BIOLOGI

FAKULTAS SAINS DAN TEKNOLOGI

UNIVERSITAS ISLAM NEGERI MAULANA MALIK IBRAHIM

MALANG

2015

KATA PENGANTAR

Puji syukur kami haturkan kepada Allah SWT, karena atas ridho-Nya lah makalah yang berjudul “Fermentasi Molase” ini dapat diselesaikan. Shalawat dan salam semoga tetap tercurahkan kepada Rasulullah Muhammad SAW. Serta para pihak yang telah membantu penyusunan makalah ini. Adapun tujuan dalam penyusunan makalah ini agar dapat menjadi rujukan untuk mempelajari tentang Fermentasi Molase Menjadi Etanol.

          Dalam penulisan makalah ini penulis mencoba semaksimal mungkin dalam penyusunannya. Namun tidak ada gading yang tak retak, begitupun dengan makalah ini. Oleh sebab itu penulis sangat mengharapkan kritik dan saran dari pembaca guna memperbaiki makalah sederhana ini. Semoga makalah ini dapat menambah ilmu pengetahuan, wawasan mengenai materi Fermentasi Molase Menjadi Etanol.

Malang, 25 November 2015

Penulis

DAFTAR ISI

DAFTAR ISI. iii

BAB I. 1

PENDAHULUAN.. 1

1.1Latar Belakang. 1

1.2 Tujuan. 2

BAB II. 3

PEMBAHASAN.. 3

2.1 Molase. 3

2.2 Komponen Molase. 4

2.3 Macam Molase. 5

2.4 Pembuatan Molase. 6

2.5 Pemanfaatan Molase. 8

2.6 Alkohol 8

2.8 Tahapan Pembuatan Etanol Dari Molase. 11

BAB III. 17

PENUTUP.. 17

3.1Kesimpulan. 17

DAFTAR PUSTAKA.. 17

BAB I

PENDAHULUAN

1.1  Latar Belakang

Molase (bahasa Inggris: molasses) merupakan produk sampingan dari industri pengolahan gula tebu atau gula bit yang masih mengandung gula dan asam-asam organik. Molase yang hasil dari industri gula tebu di Indonesia dikenal dengan nama tetes tebu. Kandungan sukrosa dalam molase cukup tinggi, berkisar 48-55% dan pHnya sekitar 5,5-5,6 sehingga dapat digunakan sebagai sumber yang baik untuk pembuatan etanol. Molase berbentuk cairan kental berwarna cokelat ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku etanol, alkohol, pembentuk asam sitrat, MSG, dan biogas.

             Etanol (sering disebut juga etil-alkohol atau alkohol saja), adalah alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Karena sifatnya yang tidak beracun, bahan ini banyak dipakai sebagai pelarut dalam dunia farmasi dan industri makanan dan minuman. Etanol tidak berwarna dan tidak berasa namun memilki bau yang khas. Bahan ini dapat memabukkan jika diminum. Rumus molekul etanol adalah C₂H₅OH atau rumus empiris C₂H₆O. Etanol telah digunakan manusia sejak jaman prasejarah sebagai bahan pemabuk dalam minuman beralkohol. Residu yang ditemukan pada peninggalan keramik yang berumur 9000 tahun dari cina bagian utara menunjukan bahwa minuman beralkohol telak digunakan oleh manusia prasejarah pada masa neolitik.

Allah telah melarang untuk meminum minuman keras (khamer). Pada semua bangsa seperti meminum khamer, di tanah arab dikenal dengan istilah khamer, dinegara barat seperti Eropa dan Amerika disebut dengan alkohol dan di indonesia dikenal dengan arak, atau tuak. Padahal Allah telah menegaskan dalam firmannya dalam Surat Al-Baqarah ayat 21:

Artinya: “ Mereka bertanya kepadamu tentang khamar dan judi, katakanlah : “ Pada keduanya itu terdapat dosa besar dan beberapa manfaat bagi manusia, tetapi dosa keduanya lebih besar dari manfaatnya. “dan mereka bertanya kepadamu apa yang mereka nafkahkan. Katakanlah: “Yang lebih dari keperluan. “ Demikianlah Allah menerangkan ayat-ayat-Nya kepadamu supaya kamu berpikir. “(QS. Al-Baqoroh:219)

Ayat tersebut menjelaskan bahwa pada khamr terdapat dosa besar karena banyak merugikan manusia. Namun, Allah juga menjelaskan bahwa khamr tersebut mempunyai beberapa manfaat yang lain untuk manusia. Khamr (alkohol/etanol) tersebut dapat dimanfaatkan dengan baik oleh manusia misalnya alkohol dibuat untuk bahan baku spirtus atau yang lainnya. Disisi lain Allah memerintahkan manusia berfikir dalam proses pembentukan etanol. Dari situlah kami membahas dimakalah ini tentang bagaiman poses fermentasi alkohol yang berbahan dasar dari limbah pengolahan tebu yang biasa disebut molase.

1.2 Tujuan

Tujuan dari penulisan makalah ini adalah sebagai berikut:

1.      Untuk mengetahui pengertian  limbah molase.

2.      Untuk mengetahui proses fementasi molase dalam  pembuatan etanol.

BAB II

PEMBAHASAN

2.1 Molase

Molase (bahasa Inggris: molasses) merupakan produk sampingan dari industri pengolahan gula tebu atau gula bit yang masih mengandung gula dan asam-asam organik. Molase yang hasil dari industri gula tebu di Indonesia dikenal dengan nama tetes tebu. Kandungan sukrosa dalam molase cukup tinggi, berkisar 48-55% dan pHnya sekitar 5,5-5,6 (Judoamidjojo. dkk, 1992) sehingga dapat digunakan sebagai sumber yang baik untuk pembuatan etanol. Molase berbentuk cairan kental berwarna cokelat ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku etanol, alkohol, pembentuk asam sitrat, MSG, dan biogas (Sa'id, 1987).

Molase merupakan hasil sampingan pada industri pengolahan gula yang berwujud cair. Molase adalah limbah utama industri pemurnian gula. molase merupakan sumber energi yang esensial dengan kandungan gula didalamnya. Oleh karena itu, molase telah banyak dimanfaatkan sebagai bahan tambahan pakan ternak dengan kandungan nutrisi atau zat gizi yang cukup baik. Molase memiliki kandungan protein kasar 3,1 %; serat kasar 0,6 %; BETN 83,5 %; lemak kasar 0,9 %; dan abu 11,9 % (Pond dkk, 1995).

Dua bentuk molase yang merupakan hasil samping industri gula tebu, seringkali digunakan dalam proses fermentasi. Pertama adalah molase hitam yang mengandung residu merupakan hasil samping setelah dilakukan operasi kristalisasi gula tebu (cairan gula). Molase hitam mengandung 50% bobot gula yang terdiri dari 60-70% sukrosa dan gula invert. Bentuk kedua adalah molase pekat yaitu cairan gula yang diuapkan sehingga mengandung 70-80% gula yang terdiri dari 70% gula invert (Sailah dan Noor, 1989).

          Kadar air dalam cairan molase yaitu 15 – 25 % dan cairan tersebut berwarna hitam serta berupa sirup manis. Molase yang diberikan pada level yang tinggi dapat berfungsi sebagai pencahar, akibat kandungan mineralnya cukup tinggi. Molase dapat diberikan pada ternak ayam, babi, sapi dan kuda. Berdasarkan hasil penelitian, pemberian molase pada ransum ternak ruminansia adalah sebanyak 5 % yang terdiri dari jagung, dedak padi, tepung ikan, rumput gajah secara nyata dapat meningkatkan bobot badan. Akan tetapi penggunaan lebih dari 5 % akan berdampak negatif, yaitu berkurangnya peningkatan bobot badan karena energi pakan yang dihasilkan terlalu tinggi.

Berdasarkan hal tersebut, molase sering dimasukkan ke dalam ransum sebanyak 2 sampai 5 % untuk meningkatkan palatabilitas pakan. Molase dapat berfungsi sebagai pellet binder yang dalam pelaksanaanya dapat meningkatkan kualitas pelet. Penggunaan molase pada industri pakan dengan level diatas 5 – 10 %, molase dapat menyebabkan masalah, karena kekentalan dan terjadi pembentukan gumpalan pada mixer. Molase juga dapat digunakan sebagai bahan pakan untuk sejumlah industri fermentasi.

2.2 Komponen Molase

Komponen-komponen yang terkandung didalam tetes dapat dilihat pada tabel berikut:

Tabel 1. komposisi tetes (molase)

No	Komponen	Kisaran (%)	Rata-rata (%)
1	Air	17 -25	20
2	Senyawa organik Sukrosa Glukosa Fruktosa Gula reduksi lain Protein kasar Asam amino	30 – 40 4 – 9 5 – 12 1 – 5 2,5 – 4,5 0,3 – 0,5	35 7 9 3 4 0,4
3	Senyawa anorganik (persen) K2O CuO MgO Na2O Fe2O3 SO3 Cl P2O5 SiO2 tak larut		4,80 1,20 0,98 0,10 0,12 1,90 1,80 0,60 0,60
4	Wax, phospolipid, dan sterol (persen)		0,40
5	Vitamin Biotin (H) Cholin (B4) Folic acid (B complex) Niacin (B complex) Riboplavin (B2) Panthotenic acid (B complex) Pyridoxine (B6) Thiamine (B1)		2 880 0,35 23 40 2,50 4 0,80

2.3 Macam Molase

Molase dapat dibedakan menjadi dua, yaitu: (1) Cane-molasses, merupakan molasses yang memiliki kandungan 25 – 40 % sukrosa dan 12 – 25 % gula pereduksi dengan total kadar gula 50 – 60 % atau lebih. Kadar protein kasar sekitar 3 % dan kadar abu sekitar 8 – 10 %, yang sebagian besar terbentuk dari K, Ca, Cl, dan garam sulfat; (2) Beet-molasses­ merupakan pakan pencahar yang normalnya diberikan pada ternak dalam jumlah kecil (Cheeke, 1999; McDonald dkk., 2001).

Molase merupakan sisa proses pengkristalan gula pasir. Sumber molase itu sendiri didapatkan dari 2 macam. Pertama dari tebu dan kedua dari bit. Dari kedua sumber tersebut akan didapatkan molase yang berbeda sifat dan pengolahannya. Pada umumnya molase diolah lebih lanjut menjadi etanol. Caranya melalui proses fermentasi. Namun sebelum proses fermentasi tersebut dilaksanakan diperlukan treatment terhadap molase tersebut.

1.    Molase dari Tebu

Tetes tebu didapatkan dari hasil pemisahan dengan kristal gula pada pengolahan gula tebu. Proses pengolahan diawali dengan penggilingan tebu untuk mengeluarkan nira mentah yang berbentuk jus, setelah itu nira mentah akan memasuki proses pemurnian untuk mendapatkan nira jernih dengan cara mengendapkan nira kotor, selanjutnya nira jernih memasuki proses penguapan yang bertujuan untuk meningkatkan konsentrasi sampai dengan tingkat jenuhnya. Sampai tahap ini nira kental hasil dari proses penguapan akan melalui proses pembentukan kristal gula melalui pemasakan, setelah kristal terbentuk dan melalui tahap pendinginan dilakukan pemisahan menggunakan alat pemusing dan penyaring sehingga didapatkan gula mentah dan tetes tebu.

Molase dari tebu dapat dibedakan menjadi 3 jenis. Molase kelas 1, kelas 2 dan black strap. Molase kelas 1 didapatkan saat pertama kali jus tebu dikristalisasi. Saat dikristalisasi terdapat sisa jus yang tidak mengristal dan berwarna bening. Maka sisa jus ini langsung diambil sebagai molase kelas 1. Kemudian molase kelas 2 atau biasa disebut dengan ”Dark” diperoleh saat proses kristalisasi kedua. Warnanya agak kecoklatan sehingga sering disebut juga dengan istilah ”Dark”. Dan molase kelas terakhir, Black Strap diperoleh dari kristalisasi terakhir. Warna black strap ini memang mendekati hitam (coklat tua) sehingga tidak salah jika diberi nama ”Black Strap” sesuai dengan warnanya.

Black strap ternyata memiliki kandungan zat yang berguna. Zat-zat tersebut antara lain kalsium, magnesium, potasium, dan besi. Black strap memiliki kandungan kalori yang cukup tinggi, karena terdiri dari glukosa dan fruktosa. Berbagai vitamin terkandung pula di dalamnya.

Black strap digunakan untuk suplemen kesehatan, makanan ternak, dan berbagai industri lainnya. Sebelum dilakukan proses fermentasi untuk pembuatan etanol, molase tebu harus diberikan treatment agar proses fermentasi berlangsung dengan baik. Hal yang harus dilakukan adalah mensulfurisasi molase tersebut. Tujuannya agar molase menjadi bening. Kemudian campurkan air, ragi dan molase secara bersamaan lalu diaduk dalam sebuah tangki.

2.    Molase dari bit

Molase dari bit berbeda dengan molase dari tebu. Yang disebut sebagai molase bit adalah sisa proses kristalisasi gula. Jadi tidak ada pengklasifikasian molase. Molase bit 50 % dari berat kering merupakan gula. Sebagian besar merupakan sukrosa dan juga mengandung glukosa dan fruktosa. Molase bit mengandung biotin (vitamin B7) dalam jumlah terbatas. Vitamin ini berguna untuk pertumbuhan. Molase ini juga mengandung garam-garaman yaitu kalsium, potasium, oksalat dan klorida. Hal yang menarik adalah molase ini sering digunakan sebagai aditif untuk makanan hewan. Kegunaan lain Produk makanan dan aditif Bhapa Pitha, populer Bangladesh gaya kue beras, sering dipermanis dengan molase.

Molase gula bit memiliki lebih banyak sakarosa dengan kandungan non-gula serta pengotor yang lebih banyak dibanding dengan tetes tebu yang mengandung rafinosa dan betain. Pemanfaatan molase dari gula bit untuk konsumsi jarang dilakukan karena rasa pahit dan aromanya, namun beberapa hasil penelitian menunjukan dengan menggunakan dosis yang tepat, molase dapat digunakan pada produk roti dan daging tanpa mengubah rasa secara drastis. Fungsi penggunaan molase gula bit pada makanan adalah untuk mengurangi kandungan air dalam makanan yang dikenal sebagai proses dehidrasi osmotik.

2.4 Pembuatan Molase

Molase merupakan sari tetes tebu, bisa didapatkan di pabrik gula. Jika sulit ditemukan, dapat diganti dengan membuat molase sendiri. Bahan-bahan yang digunakan meliputi gula merah atau gula putih sebanyak 500 gr dan air bersih sebanyak 500 ml. adapun alat-alat yang digunakan adalah panci pemanas air, pengaduk kayu, pemanas atau kompor.

Langkah-langkah yang dilakukan dalam pembuatan molase sendiri meliputi:

1.    Panaskan 500 ml air sampai mendidih.

2.    Masukan 500 gr gula merah atau gula putih ke dalam air mendidih

3.    Aduk sampai gulanya terlarut merata dalam air, kemudian dinginkan.

Untuk pembuatan etanol, tetes harus mendapat perlakuan pendahuluan. Hal tersebut disebabkan karena tetes bersifat kental, kadar gula dan pH-nya masih terlalu tinggi serta nutrisi yang dibutuhkan khamir belum mencukupi dalam tetes ini. Dalam pembuatan etanol tersebut, mula-mula tetes diencerkan dengan air sehingga konsentrasi gulanya menjadi 14-18 persen. Jika konsentrasi gula terlalu tinggi akan berakibat buruk pada khamir yang digunakan atau alkohol yang dihasilkan akan menghambat aktivitas khamir. Akibat lain jika konsentrasi gula terlalu tinggi maka waktu fermentasinya lebih lama dan sebagian gula tidak terkonversi (Sa'id, 1987).

Dibandingkan dengan medium padat, medium cair mempunyai beberapa kelebihan, yaitu antara lain jenis dan konsentrasi komponen-komponen medium dapat diatur sesuai dengan yang diinginkan, dapat memberikan kondisi yang optimum untuk pertumbuhan dan pemakaian medium lebih efisien. Fermentasi medium cair dapat dilakukan dengan 3 cara yaitu fermentasi sistem tertutup (batch culture), fermentasi kontinyu dan fermentasi fed-batch (Rahman, 1992).

Gambar 1. Proses Pembuatan Molase dari Tebu

2.5 Pemanfaatan Molase

Industri yang memanfaatkan molase diantaranya adalah industri yang menghasilkan produk hasil penyulingan seperti rum, alkohol, industri fermentasi seperti mononatrium glutamat, asam sitrat, cuka, protein sel tunggal, aseton-butanol, dan gum xanthan. Sifat molase tidak mengandung gula yang mengkristal sehingga dapat dimanfaatkan untuk memproduksi etanol melalui proses fermentasi.

2.6 Alkohol

Alkohol adalah istilah yang dipakai untuk menyebut etanol, yang juga disebut “grain alkohol” dan kadang untuk minuman yang mengandung alkohol. Hal ini disebabkan karena memang etanol yang digunakan sebagai bahan dasar pada minuman tersebut, bukan metanol, atau group alkohol lainnya. Begitu juga dengan alkohol yang digunakan dalam dunia farmasi. Alkohol yang dimaksudkan adalah etanol. Sebenarnya alkohol dalam ilmu kimia memiliki pengertian yang lebih luas lagi.

Produksi etanol dengan cara fermentasi bisa diproduksi dari 3 macam karbohidrat, yaitu:

1.    Bahan-bahan yang mengandung gula atau disebut juga substansi sakharin yang rasanya manis, seperti misalnya gula tebu, gula bit, molase (tetes), macam-macam sari buah-buahan dan lain-lain. Molase mengandung 50-55% gula yang dapat difermentasi, yang terdiri dari atas 69% sakhrosa dan 30% gula inversi.

2.    Bahan yang mengandung pati misalnya: padi-padian, jagung, gandum, kentang sorgum, malt, barlrey, ubi kayu dan lain-lain.

3.    Bahan-bahan yang mengandung selulosa, misalnya: kayu, cairan buangan pabrik pulp dan kertas (waste sulfire liquor).

4.    Gas-gas hidrokarbon

Dalam proses fermentasi alkohol digunakan ragi. Ragi ini dapat mengubah glukosa menjadi alkohol dan gas CO₂. Ragi merupakan mikroorganisme bersel satu, tidak berklorofil dan termasuk golongan eumycetes.  Dari golongan ini dikenal beberapa jenis, antara lain Saccharomyces anamenesis, Schizosaccharomyces pombe dan Saccharomyces cerevisiae. Masing-masing mempunyai kemampuan memproduksi alkohol yang berbeda.

Untuk memperoleh jenis ragi yang mempunyai sifat-sifat seperti di atas, harus dilakukan percobaan-percobaan di laboratorium dengan teliti. Pada umumnya ragi yang dipakai untuk pembuatan alakohol adalah jenis Saccharomyces cerevisaae, yang mempunyai pertumbuhan sempurna pada suhu 30^o C dan pH 4,8. Pada umumnya sebagai media untuk produksi alkohol secara komersial pada industri fermentasi alkohol di Indonesia dipakai tetas (molase) yang bisa didapatkan secara luas dan murah. Tetes merupakan hasil samping dari industri gula yang didapatkan setelah sukrosanya dikritalisasai dan disentrifusi dari sari gula dan tebu.

       Etanol (sering disebut juga etil-alkohol atau alkohol saja), adalah alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Karena sifatnya yang tidak beracun, bahan ini banyak dipakai sebagai pelarut dalam dunia farmasi dan industry makanan dan minuman. Etanol tidak berwarna dan tidak berasa tapi memilki bau yang khas. Bahan ini dapat memabukkan jika diminum. Rumus molekul etanol adalah C₂H₅OH atau rumus empiris C₂H₆O. Etanol telah digunakan manusia sejak jaman prasejarah sebagai bahan pemabuk dalam minuman beralkohol. Residu yang dtemukan pada peninggalan keramik yang berumur 9000 tahun dari cina bagian utara menunjukan bahwa minuman beralkohol telak digunakan oleh manusia prasejarah pada masa neolitik.

        Etanol dan alkohol membentuk larutan azeptrop. Karena itu pemurnian etanol yang mengandung air dengan cara penyulingan biasa hanya mampu menghasilkan etanol dengan kemurnian 96%. Etanol murni (absolut) dihasilkan pertama kali pada tahun 1079 oleh Johan Tobias Lowitz yaitu dengan cara menyaring alkohol hasil distilasi melalui arang. Lavoisier menggambarkan bahwa etanol adalah senyawa yang terbentuk dari karbon, hidrogen dan oksigen.

2.7 Fermentasi

Fermentasi adalah Proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen) maupun aerob. Secara umum, Fermentasi adalah Salah satu bentuk respirasi anaerobik, akan tetapi, terdapat definisi yang lebih jelas yang mendefinisikan fermentasi sebagai respirasi dalam lingkungan anaerobik dengan tanpa akseptor elektron eksternal. Fermentasi dapat diartikan sebagai perubahan gradual oleh enzim beberapa bakteri, khamir dan jamur. Contoh perubahan kimia dari fermentasi meliputi pengasaman susu, dekomposisi pati dan gula menjadi alkohol dan karbondioksida, serta oksidasi senyawa nitrogen organik.

Lamanya proses fermentasi tergantung kepada bahan dan jenis produk yang akan dihasilkan. Proses pemeraman singkat (fermentasai tidak sempurna) yang berlangsung sekitar 1-2 minggu dapat menghasilkan produk dengan kandungan etanol 3-8%. Contohnya adalah produk bir. Sedangkan proses pemeraman yang lebih panjang (fermentasi sempurna) yang dapat mencapai waktu bulanan bahkan tahunan seperti dalam pembuatan anggur dapat menghasilkan produk dengan kandungan etanol sekitar 7-18%.

Reaksi dalam fermentasi berbeda-beda tergantung pada jenis gula yang digunakan dan produk yang dihasilkan. Secara singkat glukosa (C₆H₁₂O₆) yang merupakan gula paling sederhana, melalui fermentasi akan menghasilkan etanol (2C₂H₅OH). Reaksi fermentasi ini dilakukan oleh ragi, dan digunakan pada produksi makanan. Persamaan reaksi kimia yaitu:

C₆H₁₂O_{6   +}      2C₂H₅OH        2CO₂   +    2 ATP (energi yang dilepaskan).

Dijabarkan sebagai gula (glukosa, fruktosa dan sukrosa) alkohol (etanol)+ CO₂+ ATP.

Untuk memperoleh hasil yang optimum, persyaratan untuk pertumbuhan ragi harus diperhatikan, yaitu: pH dan kadar karbohidratnya dari substrat, temperatur selama fermentasi, kemurnian dari ragi itu sendiri.

Proses fermentasi tergantung pada banyak sedikitnya penambahan khamir dalam bahan. Semakin banyak jumlah ragi yang diberikan berarti semakin banyak jumlah khamir yang terlibat, sehingga kadar alkohol meningkat. Semakin lama fermentasi maka asam yang dihasilkan akan lebih banyak. Proses terjadinya penurunan pH dapat terjadi dari awal fermentasi diakibatkan terbentuknya asam-asam selama proses fermentasi berlangsung. Asam-asam yang terbentuk seperti asam asetat, asam piruvat, dan asam laktat dapat menurunkan pH.

Semakin lama waktu fermentasi maka semakin tinggi pula kadar alkohol yang dihasilkan dan semakin banyak dosis ragi yang diberikan maka kadar alkohol juga semakin tinggi .Bahwa tinggi rendahnya kadar gula dan kadar alkohol setiap gramnya dipengaruhi oleh banyak sedikitnya kandungan karbohidrat. Hal ini menunjukkan bahwa kadar karbohidrat yang lebih tinggi mempengaruhi kadar alkohol yang dihasilkan dalam proses fermentasi karbohidrat.

Fermentasi dapat terjadi karena adanya aktifitas mikroba penyebab fermentasi pada subsrat organik yang sesuai. Faktor-faktor yang mempengaruhi fermentasi antara lain :

a. Keasaman (pH) 

Makanan yang mengandung asam bisanya tahan lama, tetapi jika oksigen cukup jumlahnya dan kapang dapat tumbuh serta fermentasi berlangsung terus, maka daya awet dari asam tersebut akan hilang. Tingkat keasaman sangat berpengaruh dalam perkembangan bakteri. Kondisi keasaman yang baik untuk bakteri adalah 4,5-5,5.

b. Mikroba

       Fermentasi biasanya dilakukan dengan kultur murni yang dihasilkan dilaboratorium. Kultur ini dapat disimpan dalam keadaan kering atau dibekukan.

c. Suhu

       Suhu fermentasi sangat menentukan macam mikroba yang dominan selama fermentasi. Tiap-tiap mikroorganisme memiliki suhu pertumbuhan yang maksimal, suhu pertumbuhan minimal, dan suhu optimal yaitu suhu yang memberikan terbaik dan perbanyakan diri tercepat.

d. Oksigen

       Udara atau oksigen selama fermentasi harus diatur sebaik mungkin untuk memperbanyak atau menghambat pertumbuhan mikroba tertentu. Setiap mikroba membutuhkan oksigen yang berbeda jumlahnya untuk pertmbuhan atau membentuk sel-sel baru dan untuk fermentasi. Misalnya ragi roti (Saccharomycess cereviseae) akan tumbuh lebih baik dalam keadaan aerobik, tetapi keduannya akan melakukan fermentasi terhadap gula jauh lebih cepat dengan keadaan anaerobik.

e. Waktu

       Laju perbanyakan bakteri berfariasi menurut spesies dan kondisi pertumbuhannya. Pada kondisi optimal, bakteri akan membelah sekali setiap 20 menit. Untuk beberapa bakteri memilih waktu generasi yaitu selang waktu antara pembelahan, dapat dicapai selama 20 menit. Jika waktu generasinya 20 menit pada kondisi yang cocok sebuah sel dapat menghasilkan beberapa juta sel selama 7 jam.

Reaksi yang terjadi dalam pembuatan alkohol dengan cara fermentasi tetes tebu adalah:

C₁₂H₂₂O₁₁+H₂      ^H2SO4    ---->     C₆H₁₂O₆   +  C₆H₁₂O₆

Sakarosa                                          glukosa          fluktosa

C₆H₁₂O₆                ^zymase    ---->   2C₁₂H₅OH   +  2CO₂

Monosakarida                                   ethanol

2.8 Tahapan Pembuatan Bioetanol Dari Molase

Fermentasi bioetanol

Proses fermentasi etanol dapat dilakukan dengan menggunakan bahan-bahan tertentu. Misalnya saja bahan yang mengandung gula seperti tetes ( molase), dan juga bahan-bahan yang mengandung pati seperti padi, jagung, ubi kayu, gandung dan lain-lain. Proses fermentasi dengan bahan yang berbeda tentu akan membutuhkan proses yang agak berbeda pula. Berikut adalah penjelasan mengenai proses produksi etanol dengan bahan molase dan bahan yang mengandung pati.

Proses produksi bioetanol dari tetes (molase)

1.      Pengolahan Tetes

Pengolahan tetes merupakan hal yang penting dalam pembuatan alcohol. Pengolahan ini dimaksudkan untuk mendapatkan kondisi yang optimumkan untuk pertumbuhan ragi dan untuk selanjutnya. Yang perlu disesuaikan dalam pengolahan ini adalah pH, konsentrasi gula dan pemakaian nutrisi. Tetes yang dihadapkan dari pabrik gula biasanya masih terlalu paket (85⁰ Brix), oleh karena itu perlu diadakan pengenceran lebih dahulu untuk mendapatkankadar gula yang optimum (12⁰ Brix untuk pembibitan dan 24⁰ Brix padafermentasi). Pengaturan pH diatur dengan penambahan asam H₂SO₄ hingga dicapai pH 4–5. Meskipun tetes cukup mengandung zat sumber nitrogen namun seperti ammonium sulfat atau ammonium fosfat.

2.      Tahap Penimbangan Tetes

Pada penimbangan tetes ini dipakai jenis timbangan cepat dengan kapasitas timbang tertentu, dilengkapi dengan alat pembuka dan penutup berupa katup buangan yang dioperasikan secara manual. Dan juga panel on-off pompa tetes yang yang diatur secara otomatis. Cara kerjanya dengan menimbang tetes yang dipompa dari gudang penyimpan tetes untuk setiap harinya.

3.      Tahap Pencampuran Tetes.

Tahap pencampuran tetes ini menggunakan tangki pencampur tetes dengan kapasitas tertentu yang dilengkapi pancaran uap air panas (steam), yang berfungsi sebagai pengaduk dan pemanas tetes. Cara kerjanya yaitu pertamatama air panas bersuhu 70o C dimasukkan ke dalam tangki pencampur tetes (mixing tank), kemudian disusul dengan tetes yang telah ditimbang. Setelah itu disirkulasi dengan menggunakan pompa hingga tetes dan air tercampur dengan baik. Pencampuran dianggap selesai dengan indikasi kepekatan mencapai 90^o brix dan dipanskan dengan uap air panas (steam) sampai suhunya mencapai 90^o C. Tujuan diberikannya air panas adalah untuk mempercepat proses pelarutan, sedangkan pemanasan dengan uap air panas (steam) adalah untuk sterilisasi larutan tetes. Setelah semua tercampur dengan baik ditambahkan asam sulfat (H₂SO₄) teknis dengan kepekatan 96,5 % sampai pH mencapai 4,5-5. Pemberian asam sulfat (H₂SO₄) ini bertujuan untuk mengendapkan garamgaram mineral di dalam tetes dan untuk memecah di-sakarida (sukrosa) didalam tetes menjadi monosakarida berupa senyawa d-glukosa dan d-fruktosa.

4.      Tahap pengendapan

Pada tahap pengendapan ini menggunakan tangki yang dilengkapi dengan pipa decanter. Pada tahap ini larutan tetes dengan kepekatan 40o brix dari tangki pencampur ditampung dalam tangki ini dan diendapkan selama 5 jam untuk mengendapkan kotoran-kotoran tetes (sludge), terutama endapan garam. Pengendapan ini bertujuan untuk mengurangi kerak yang terjadi pada mash column (kolom destilasi pertama). Setelah 5 jam, cairan tetes dipompa menuju tangki fermentor melalui decanter dan heat exchanger (HE). Heat exchanger ini berfungsi untuk menurunkan suhu sampai 30^oC sebagai syarat operasi fermentasi. Sedangkan cairan sisa yang berupa endapan kotoran-kotoran dan sebagian cairan tetes dipompa ke tangki pencuci endapan kotoran tetes (tangki sludge).

5.      Tahap Separator

Tangki Pencuci Endapan Kotoran Tetes. Sisa cairan tetes sebanyak ± 5% volume dari tangki pengendap tetes yang berupa endapan kotoran-kotoran dipompa keluar dari tangki pengendap melalui pipa decanter untuk ditampung di tangki sludge hingga mencapai volume tertentu. Kemudian cairan tetes diendapkan hingga waktu tertentu untuk selanjutnya dipompa kembali ke tangki mixing. Tujuan pencucian kotoran tetes ini adalah untuk efisiensi bahan baku berupa tetes agar bahan baku dapat dipakai semaksimal mungkin tanpa harus membuang sebagian yang tersisa.

6.      Tahap Fermentasi

Proses fermentasi ini dibagi menjadi beberapa tahap, yaitu tahap pembiakan ragi dan fermentasi.

a. Tahap pembiakan ragi

Tahap ini menggunakan tangki prefermentor yang dilengkapi pipa aliran udara dan pipa aliran air pendingin pada bagian luar dinding tangki. Tahap ini bertujuan untuk mengembangbiakkan ragi jenis saccharomyces cereviseae dengan menggunakan media tetes. Untuk pembuatan larutan ragi, mula-mula diawali dengan cara memasukkan air proses bersuhu 15^o C dan tetes 40^o brix dari tangki pengendap tetes ke dalam tangki seeding dan mencampurnya hingga mencapai kekentalan sekitar 12 - 13^o brix yang disertai aliran udara dari blower dengan fungsi ganda yaitu untuk mempercepat tercampurnya tetes dengan air dan juga untuk konsumsi kebutuhan oksigen bagi ragi Saccharomyces cereviseae yang berlangsung pada suasana aerob. Selain itu juga menjaga suhu tangki konstan pada 30^o C dengan mengalirkan air pada dinding luar tangki. Jika tidak dijaga, maka ragi sedang dikembangbiakkan akan terganggu kelangsungan hidupnya dan kemudian akan mati. Kemudian memasukkan ragi roti (gist) yang telah dilarutkan dengan air secukupnya. Untuk nutrisinya, dimasukkan urea, diammonium phospat, dan ammonia. PHP juga ditambahkan kedalam larutan ini dengan tujuan untuk mempertahankan pH agar tetap konstan yaitu 4.5 – 5. Dari hasil campuran ini didapatkan biakan ragi. Pada Tangki pre-fermentor terdapat beberapa reaksi yaitu: reaksi hidrolisa, reaksi penguraian urea serta reaksi pertumbuhan yeast. Asumsi pada reaksi hidrolisa adalah konversi yang terjadi 95%. Persamaan reaksi hidrolisa sebagai berikut:                         C₁₂H₂₂O11 +H₂O            2C₆H₁₂O₆

Persamaan reaksi pada 95% konversi proses penguraian urea adalah:

(NH₂)2CO + H₂O               2NH₃ + H₂O

b. Tahap fermentasi

Tahap ini menggunakan tangki fermentor dengan dilengkapi pipa aliran udara dan pipa aliran air pendingin yang berasal dari air sungai untuk menjaga suhu fermentasi pada 30-32^o C. Fermentasi ini bertujuan untuk mendapatkan alcohol dengan kadar 8,5 – 9 % atau lebih. Pertama-tama dimulai dengan sterilisasi tangki fermentor yamg masih kosong dengan uap air panas (steam) sampai suhu 121^o C lalu membiarkan suhu di dalam tangki turun sampai 30^o C. Setelah itu memasukkan air proses dengan suhu 30^o C, larutan tetes 40^o brix, proses fermentasi ini berjalan secara aerob. Selanjutnya biakan ragi yang telah dibiakkan pada tangki pre-fermentor dipompa masuk ke tangki fermentor. Setelah itu, tetes 40^o brix dipompa masuk ke tangki dan proses berlangsung selama 36 jam. Untuk pH larutan ini dijaga sekitar 4,5 - 5. Kemudian memasukkan ragi roti yang telah dilarutkan dengan air secukupnya dan yeast cream. Untuk nutrisinya, dimasukkan urea, ammonium, dan diammonium phospat.

Turkey red oil ditambahkan sebagai anti foam untuk mencegah pembentukan foam selama proses terjadi. Hal ini dilakukan selama 15 menit setelah persiapan media pada tangki fermentor selesai. Kemudian dimasukkan ke dalam 2 tangki fermentor pada waktu yang disesuaikan dengan jam awal fermentasi. Tahap fermentasi ini berlangsung selama 24 jam hingga kadar alkohol mencapai 8,5 - 9% dan kekentalan 6,5 - 7o brix. Setelah kadar alkohol sebesar 8,5 - 9% terpenuhi, larutan hasil fermentasi dipompa menuju separator untuk dipisahkan antara hasil fermentasi (cairan mash) dengan ragi (yeast cream). Separator ini menggunakan alat rotary vacuum filter yang merupakan alat dengan prinsip vacuum sehingga ragi (yeast cream) dan cairan hasil fermentasi (cairan mash) yang memilliki perbedaan massa jenis dapat dipisahkan. Ragi yang didapatkan masih dalam konsentrasi yang tinggi. Dari hasil fermentasi tidak semuanya dipisahkan raginya, hanya sekitar 80-90% saja. Sisanya 10-20% tidak diambil raginya karena mengandung kotorankotoran sisa berupa endapan garam mineral. Hasil fermentasi yang telah dipisahkan ini langsung masuk ke tangki mash (mash tank). Dan selanjutnya didestilasi hingga menjadi alkohol prima (fine alkohol) dengan kadar mencapai 96,5%.

Pada tahap fermentasi ini terjadi reaksi hidrolisa, dimana sukrosa diubah menjadi glukosa. Persamaan reaksi hidrolisa yaitu:

C₁₂H₂₂O₁₁ +H₂O             2C₆H₁₂O₆

Sedangkan reaksi utama adalah reaksi fermentasi, dimana glukosa diubah menjadi etanol dan air. Persamaan reaksinya adalah:

C₆H₁₂O₆             2 C₂H₅OH + 2CO₂

7.      Tahap  Distilasi

Produk hasil fermentasi mengandung alkohol yang rendah, disebut bir (beer)dan sebab itu perlu di naikkan konsentrasinya dengan jalan distilasi bertingkat. Beer mengandung 8 – 10% alkohol. Maksud dan proses distilasi adalah untuk memisahkan etanol dari campuran etanol air. Untuk larutan yang terdiri dari komponen-komponen yang berbedanyata suhu didihnya, distilasi merupakan cara yang paling mudah dioperasikandan juga merupakan cara pemisahan yang secara thermal adalah efisien.

Pada tekanan atmosfir, air mendidih pada 100⁰C dan etanol mendidih pada sekitar 77⁰C. Perbedaan dalam titik didih inilah yang memungkinkan pemisahan campuran etanol air. Prinsip : Jika larutan campuran etanol air dipanaskan, maka akan lebih banyak molekul etanol menguap dari pada air. Jika uap-uap ini didinginkan (dikondensasi), maka konsentrasi etanol dalam cairan yang dikondensasikan ituakan lebih tinggi dari pada dalam larutan aslinya. Jika kondensat ini dipanaskan lagi dan kemudian dikondensasikan, maka konsentrasi etanol akan lebih tinggi lagi. Proses ini bisa diulangi terus, sampai sebagian besar dari etanol dikonsentrasikan dalam suatu fasa.

Namun hal ini ada batasnya. Pada larutan 96% etanol, didapatkan suatu campuran dengan titik didih yang sama (azeotrop). Pada keadaan ini, jika larutan 95-96% alkohol ini dipanaskan, maka rasio molekul air dan etanol dalam kondensat akan teap konstan sama. Apabila kadar etanolnya sudah 95% dilakukan dehidrasi atau penghilangan air. Untuk menghilangkan air bisa menggunakan kapur tohor atau zeolit sintetis. Tambahkan kapur tohor pada etanol. Biarkan semalam. Setelah itu didistilasi lagi hingga kadar airnya kurang lebih 99.5%.

8.      Tahap denaturasi

Pada tahap ini dilakukan penambahan zat-zat beracun seperti methanol, minyak tanah dan tembaga sulfat agar alkohol tidak digunakan sebagai minuman keras serta untuk menghindari kewajiban pajak miras. Untuk membedakan bahan ini dengan alkohol lainnya diberi zat pewarna yaitu methylen biru agar tidak diminum.

BAB III

PENUTUP

3.1  Kesimpulan

Kesimpulan pada makalah ini adalah

1.      Molase (bahasa Inggris: molasses) merupakan produk sampingan dari industri pengolahan gula tebu atau gula bit yang masih mengandung gula dan asam-asam organik. Kadar air dalam cairan. Molasses yaitu 15 – 25 % dan cairan tersebut berwarna hitam serta berupa sirup manis.  Terdapat dua macam molase yaitu molase tebu dan molase bit. Molase tebu di indonesia sering disebut dengan istilah tetes tebu.

2.      Proses fermentasi pada molase untuk menghasilkan etanol melalui beberapa tahapan yaitu tahapan pengolahan tetes, tahapan penimbangan tetes, tahap pencampuran tetes, tahap pengendapan, tahap separata, tahap fermentasi, tahap  destilasi, dan terakhir tahap denaturasi.

 

 

 

 

DAFTAR PUSTAKA

Afrianto. 2002. Manfaat Probiotik. (Online), (Afridy@yahoo.com, Bakteri Punya Fungsi/Enp/FK UII, diakses tanggal 11 Oktober 2010).

Alegre, R. M., M. Rigo dan I.Joekes. 2003. Ethanol Fermentation of a Diluted Molasses Medium by     Saccharomyces cerevisiae Immobilized on Chrysotile. Brazilian Archives Of Biology And Technology. Vol.46, no 4, hal 751-757.

Anonim, 1993. Fermentasi dengan Molase. (Onine), (http://groups.yahoo.com/group/kimia-industri-proses fermentasi modern/ rame21, diakses tanggal 11 Oktober 2010).

Buckle, K. A. 1987. Ilmu Pangan. Jakarta: Universitas Indonesia (UI-PRESS).

Cazetta ML, Seligoi MAPC, Buzato JB and Scarmino IS. 2007. Fermentation of molasses by Zymomonas mobilis: Effects of temperature and sugar concentration on etanol production. Bioresource Technology. 98, 2824-2828.

Cheeke, 1999; McDonald dkk, 2001. Cane-Beet Molasses. Mole. Biol. Revis. 49 vol (3): 347-495.

Fardiaz, S. 1987. Fisiologi Fermentasi PAU Pangan dan Gizi. Bogor: IPB.

Judoamidjojo, dkk. 1992. Teknologi Fermentasi. Edisi 1 cetakan 1. Jakarta: Rajawali Press.

Pond, W.G., D.C. Church & K.R. Pond.1995. Basic Animal Nutrition and Feeding. 4th ed. Canada: John Willey and Sons.

Purwanto, Teguh. 2008. Laporan Tugas Prarancangan Pabrik. Surakarta: Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Muhammadiyah Surakarta.

Rahman, A., 1992. Teknologi Fermentasi. Penerbit Arcan., Pusat Antar Universitas Pangan dan Gizi. Bogor: IPB.

Said, E. G. 1987. Teknologi Fermentasi. Jakarta: CV Rajawali.

Utomo, R., dan Soejono, M. 1999. Bahan Pakan dan Formulasi Ransum. Hand Out. Laboratorium Teknologi Makanan Ternak. Yogyakarta: Jurusan Nutrisi dan Makanan Ternak. Fakultas Peternakan. Universitas Gadjah Mada.