PENGARUH DOSIS RAGI DAN LAMA FERMENTASI BATANG SWEET SORGHUM (Sorghum bicolor L) VARIETAS NUMBU UMUR 60 HARI TERHADAP KUALITAS BIOETANOL NASKAH PUBLIKASI Untuk Memenuhi Sebagian Persyaratan Guna Mencapai Derajat Sarjana S-I Program Studi Biologi Diajukan Oleh : KOKO TRIYONO A 420 070 140 FAKULTAS KEGURUAN DAN ILMU PENDIDIKAN UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH SURAKARTA 2012 PENGARUH DOSIS RAGI DAN LAMA FERMENTASI BATANG SWEET SORGHUM (Sorghum bicolor L) VARIETAS NUMBU UMUR 60 HARI TERHADAP KUALITAS BIOETANOL Triyono, Koko Jurusan Pendidikan Biologi FKIP UMS Abstrak : Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh dosis ragi dan lama fermentasi serta interaksi antara keduanya terhadap kualitas bioetanol dari batang sweet sorghum varietas numbu umur 60 hari. Penelitian dilakukan dengan menggunakan metode eksperimen pola Rancangan Acak Lengkap dua faktor perlakuan yaitu konsentrasi ragi (0,50gr, 0,70gr) dan lama waktu fermentasi (2,3,4 hari) dengan empat kali ulangan. Data dianalisis menggunakan Anova Dua Jalur dengan bantuan program komputer SPSS.15 dengan taraf signifikan 5% untuk mengetahui nilai F dan nilai Probabilitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa lama fermentasi, dosis ragi dan interaksi tidak berpengaruh nyata terhadap kualitas bioetanol dari batang sweet sorghum varietas numbu umur 60 hari.Kadar etanol tertinggi 5,98% pada waktu fermentasi 2 hari dengan dosis ragi 0,70gr. Kadar etanol terendah 5,31% pada waktu fermentasi 2 hari dengan dosis ragi 0,50gr. Kata kunci : Batamg sweet sorghum varietas numbu, Ragi, Fermentasi, Bioetanol PENDAHULUAN Bahan Bakar Minyak (BBM) digunakan sebagai bioenergi. Selain dalam berkurang, merupakan solusi bahkan di beberapa tempat terpencil kelangkaan energi mengalami kelangkaan pasokan. Oleh mendatang, bioenergi bersifat ramah karena itu sudah saatnya Indonesia lingkungan, mencari alternatif lain, sumber energi (renewable), fosil yang sifatnya tidak terbarukan masyrakat (Hambali dkk, 2007). negeri semakin beralih ke sumber energi berbahan Bahan menghadapi fosil masa dapat diperbaruhi serta terjangkau baku pembuatan baku nabati yang sifatnya terbarukan. bioetanol ini di bagi menjadi tiga Sebagai negara agraris dan tropis, kelompok yaitu: bahan sukrosa (nira, Indonesia telah dianugrahi kekayaan tebu, nira nipah, nira sargum manis, alam nira kelapa, nira aren, dan sari buah yang melimpah yang dapat Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 1 mete), bahan berpati (bahan yang karena oksigennya dapat meningkatkan mengandung pati efisiensi pembakaran. atau karbohidrat Tinggi seperti tepung ubi, tepung ubi ganyong, rendahnya alkohol aktivitas akhamir sorgum biji, jagung, cantel, sagu, ubi ditentukan kayu, ubi jalar, dan lain–lain, dan dengan bahan berselulosa/lignoselulosa terfermentasi. Menurut Fessenden dan (tanaman yang mengandung selulosa Fessenden (1997), dari satu molekul /serat seperti kayu, jerami, batang glukosa akan terbentuk dua molekul pisang, dan lain-lain. Dari ketiga jenis alkohol dan karbondioksida. Namun bahan baku tersebut, bahan berselulosa konsentrasi glukosa yang terlalu tinggi merupakan akan bahan yang jarang oleh substrat gula menghambat yang pembentukan digunakan dan cukup sulit untuk alkohol, sebab glukosa dengan kadar dilakukan. Hal ini karena adanya lignin yang tinggi menyebabkan pertumbuhan yang sulit dicerna sehingga proses khamir pembentukan glukosa menjadi lebih alkohol yang dihasilkan sedikit. Berdasarkan sulit dan sedikit (Anonim, 2007). Menurut Rama terhambat Prihandana sehingga hasil kadar penelitian Ariani (2007), bahwa konsentrasi ragi (2007), Bioetanol adalah ethanol yang dan diperoleh dari proses fermentasi bahan terhadap kadar alkohol dan glukosa baku yang mengandung pati atau gula tape biji nangka (Artocarpus integra). seperti singkong dan tetes tebu. Bahan Kadar alkohol dan glukosa dihasilkan bakar nabati (BBN) ini digunakan paling tinggi pada fermentasi selama 4 sebagai pengganti premium (gasoline). hari dengan konsentrasi ragi 3g/0,5kg Ethanol yang dapat digunakan sebagai biji bahan bakar nabati adalah alkohol disebabkan karena produsen utama murni yang bebas air (Anhydrous alkohol adalah ragi, sehingga banyak alkohol) dan berkadar lebih dari 99,5 % konsentrasi ragi yang diberikan dan atau lama fermentasi maka semakin tinggi disebut dengan Fuel Grade Ethanol (FGE). Campuran premium menghasilkan emisi gas buang yang lebih ramah terhadap lingkungan lama fermentasi nangka. Hal berpengaruh tersebut dapat pula kadar alkohol yang dihasilkan. Menurut sofyadi (2011) tanaman sorgum sudah dapat dipanen Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 2 tergantung seperangkat alat destilasi, dan varietas. Pada varietas numbu sudah tiang spatis, GC MS, alat inject. dapat dipanen pada umur 100-105 hari. 2. Bahan pada umur 3-4 bulan yang digunakan Penentuan saat panen sorgum dapat dalam penelitian ini adalah: dilakukan dengan berpedoman pada batang umur setelah biji terbentuk atau dengan Yeast atau fermipan, NPK, melihat ciri-ciri visual biji. Pemanenan Urea, Gula. juga dapat dilakukan setelah terlihat ciri-ciri daun-daun berwarna kuning Sweet sorghum, C. Metode Pengumpulan Data 1. Metode eksperimen dan mengering, biji-biji bernas dan Metode eksperimen dilakukan keras serta berkadar tepung maksimal. dengan melaksanakan penelitian secara langsung dapat memperoleh METODE PENELITIAN hasil A. Tempat dan waktu penelitian yang pengaruh 1. Tempat Penelitian Penelitian sendiri, dilaksanakan di jelas waktu yang tentang fermentasi menggunakan laboratorium Farmasi UMS dan Saccharomyces di laboratorium Pusat MIPA dengan dosis fernipan yang UNS. berbeda Penelitian dilaksanakan pada bulan April-Agustus 2011. B. Alat dan Bahan Penelitian 1. Alat yang digunakan dalam penelitian ini terhadap bioethanol 2. Waktu Penelitian meliputi: cerevisiae hasil kadar fermentasi batang Sweet sorghum varietas Numbu umur 60 hari. 2. Metode Observasi Adalah memperoleh metode untuk data secara dengan jelas timbangan analitik. Timbangan langsung kasar, toples, karet, baskom, pencatatan selama percobaan. sendok, pisau, kompor, panci, Tujuan utama untuk label, penyaring, plastik, pipet, dan gelas ukur, spektrofotometer, percobaan. erlenmeyer, waterbath, melihat mengamati hasil 3. Metode Kepustakaan Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 3 dengan bantuan program komputer SPSS.15 membaca buku yang dapat untuk mengetahui nilai F dan nilai mendukung probabilitas. Adalah metode dan ada hubunganya dengan penelitian dari sumber yang dikutip baik HASIL DAN PEMBAHASAN langsung HASIL maupun tidak langsung, penulis menggunakan buku, A. Hasil karya Berdasarkan ilmiah dan lain sebagainya penelitian refrensi dan literatur yang kualitas bioetanol dari batang Sweet menunjang. sorghum mengetahui dilakukan dengan tentang perlakuan lama fermentasi dan dosis ragi yang berbeda, D. Metode Analisis Data Untuk yang hasil pengaruh data dapat disajikan sebagai berikut: dosis ragi dan lama fermentasi batang sweet sorghum varietas numbu umur 60 hari terhadap kualitas bioetanol, analisis ini menggunakan metode Anova Dua Jalur dengan menggunakan Tabel 4.1 Data Pengamatan Volume Nira Sweet sorghum Setelah Difermentasi dan Hasil Destilasi. No. 1. 2. 3. 4. 5. 6. Perlakuan W1D1 W1D2 W2D1 W2D2 W3D1 W3D2 I 80 85 86 89 90 89 Volume nira Sweet sorghum Hasil fermentasi (ml) Ulangan Rata-rata (ml) II III IV 86 90 85 85,25 88 95 90 89,5 90 96 98 92,5 95 96 98 94,5 93 94 95 93 80 90 80 84,75 I 41,5 41 41,25 43,75 40,5 40,25 Volume nira Sweet sorghum Hasil destilasi pada suhu 600C (ml) Ulangan Jumlah (ml) II III VI 41,5 41,5 41,5 166 41 41 41 164 41,25 41,25 41,25 165 43,75 43,75 43,75 175 40,5 40,5 40,5 162 40,25 40,25 40,25 161 Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 4 Tabel 4.2 Kadar Etanol Setelah GC-MS. Perlakuan ULANGAN (%) I II 5,61 6,09 5,47 5,41 5,81 5,73 * kadar etanol terendah W1D1 W1D2 W2D1 W2D2 W3D1 W3D2 5,01 5,88 5,62 5,82 5,60 5,71 Jumlah (%) 10,62 11,97 11,09 11,23 11,41 11,44 Rata-rata (%) 5,31* 5,98** 5,55 5,62 5,70 5,72 **kadar etanol tertinggi Keterangan : 1. W1D1 = Lama fermentasi 2 hari dengan dosis ragi 0,50 gr. 2. W1D2 = Lama fermentasi 2 hari dengan dosis ragi 0,70 gr. 3. W2D1 = Lama fermentasi 3 hari dengan dosis ragi 0,50 gr. 4. W2D2 = Lama fermentasi 3 hari dengan dosis ragi 0,70 gr. 5. W3D1 = Lama fermentasi 4 hari dengan dosis ragi 0,50 gr. 6. W3D2 = Lama fermentasi 4 hari dengan dosis ragi 0,70 gr. Setelah data dianalisis dengan uji analisis varians anova dua jalur dengan menggunakan bantuan program komputer yaitu SPSS.15. Tabel 4.3 Hasil Uji anova Dua Jalur dengan Menggunakan Bantuan SPSS.15. Dependent Variable: Kadar bioetanol Type III Sum Mean Source of Squares Df Square Corrected .496(a) 5 .099 Model Intercept 382.618 1 382.618 Fermentasi .035 2 .018 Dosis .193 1 .193 Fermentasi * .268 2 .134 Dosis Error .320 6 .053 Total 383.434 12 Corrected .815 11 Total a R Squared = .608 (Adjusted R Squared = .281) F Sig. 1.862 .235 7183.069 .330 3.615 .000 .731 .106 2.518 .161 Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 5 Keputusan uji anova dua jalur PEMBAHASAN Berdasarkan adalah: pengujian yang 1. Nilai probabilitas fermentasi > dilakukan terhadap kadar alkohol pada 0,05 (0,731>0,05) maka H0 hasil fermentasi nira batang Sweet diterima, yang berarti tidak ada sorghum dengan penambahan dosis pengaruh ragi terhadap yang signifikan penggunaan lama dan berbeda, waktu fermentasi menunjukkan bahwa yang ada fermentasi dengan kadar etanol perbedaan yang didapat. fermentasi 2, 3 dan 4 hari. Hasil kadar alkohol pada 2. Nilai probabilitas dosis ragi > penelitian pada tabel 4.2 menunjukkan 0,05 (0,106>0,05) maka H0 bahwa kadar alkohol tertinggi terdapat diterima, yang berarti tidak ada pada perlakuan W1D2 lama fermentasi pengaruh signifikan 2 hari dengan dosis ragi 0,70gr dengan terhadap penggunaan dosis ragi kadar alkohol mencapai 5,98%. Hal ini dengan disebabkan selama proses fermentasi yang kadar etanol yang didapat. berlangsung, 3. Nilai probabilitas interaksi > terjadi biokimiawi akibat aktivitas perubahan mikroba 0,05 (0,161>0,05) maka H0 tape, yaitu perubahan kadar gula, kadar diterima, yang berarti tidak ada air dan jumlah mikroorganisme karena pengaruh pengaruh dari ragi (Astawan, 2004). terhadap yang signifikan penggunaan lama Sedangkan kadar alkohol terendah fermentasi dan pemberian dosis terdapat pada W1D1 lama fermentasi 2 ragi dengan kadar etanol yang hari dengan dosis ragi 0,50gr dengan didapat. kadar alkohol mencapai 5,31%. Berdasarkan Karena pada interaksi tidak menunjukkan adanya pengaruh, hasil penelitian tersebut dapat disajikan dalam Gambar maka tidak dilanjutkan pada analisis lanjut. 4.4: Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 6 kadar etanol tertinggi diperoleh pada 6.2 5.98 Kadar Alkohol % 6 lama fermentasi 4 hari yaitu 5,72%, 5.72 5.62 5.7 5.55 5.8 5.6 untuk kadar etanol terendah dari dosis dosis ragi 0.5gr 5.4 5.31 5.2 dosis ragi 0.7gr 5 ragi 0,50gr terjadi pada lama fermentasi 2 hari yaitu sebesar 5,31%. Hal ini dikarenakan jumlah ragi yang digunakan harus tepat karena jika ragi 4.8 yang digunakan untuk mengkonversi 2 hari 3 hari 4 hari glukosa menjadi alkohol sedikit maka waktu fermentasi kemampuan Gambar 4.4 Grafik Kadar Alkohol Hasil Fermentasi Nira Batang Sweet sorghum. ragi untuk fermentasi menjadi berkurang. Jika ragi yang digunakan berlebihan akan menghambat proses fermentasi akan Dari Gambar 4.4 dapat terjadi fase pertumbuhan lag (lambat). diketahui bahwa kadar etanol tertinggi Disamping pada biomasa. Penambahan biomasa ini dosis ragi 0,70gr dengan lama itu terjadi perubahan fermentasi 2 hari yaitu sebesar 5,98%, dimungkinkan sedangkan kadar etanol terendah dari fermentasi tidak tertutup rapat jadi dosis ragi 0,70gr terjadi pada lama udara masuk ke dalam botol dan fermentasi 3 hari yaitu sebesar 5,62%. mengakibatkan pertumbuhan biomasa Dari grafik 4.4 menunjukkan bahwa yang dengan penambahan dosis ragi maka kadar alkohol. Fermentasi harus dalam kadar etanol akan meningkat. Menurut keadaan anaerob sehingga biomasa Schlegal tinggi tidak bertambah tetapi mengkonversi konsentrasi ragi yang diberikan pada glukosa menjadi etanol. Dapat juga bahan pembuatan tape maka semakin penurunan tersebut diakibatkan karena tinggi perubahan alkohol menjadi senyawa (1994), pula semakin kadar etanol yang dihasilkan. Hal tersebut terjadi karena produsen utama dalam suatu fermentasi adalah Saccharomyces cerevisiae. Sedangkan pada dosis ragi 0,50gr karena mengakibatkan botol untuk berkurangnya lain (senyawa asam) (Ratna, 2004). Berdasarkan kadar alkoholnya etanol terbagi menjadi tiga grade sebagai berikut: Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 7 alkohol 90%-94%. b) Netral dengan kadar alkohol 96%-99,5% umumnya digunakan minuman keras atau bahan baku farmasi. Kadar Alkohol % a) Grade industri dengan kadar 6.1 6 5.9 5.8 5.7 5.6 5.5 5.4 alkohol diatas 99,5% (Hambali, 5.62 dosis ragi 0.7gr waktu fermentasi 2007). dapat dipakai sebagai bahan substitusi 5.72 2 3 4 hari hari hari c) Grade bahan bakar dengan kadar Bioetanol dengan kadar 95-99% 5.98 Gambar 4.5 Grafik Kadar Etanol untuk Dosis Ragi 0,7gr. premium (bensin), sedangkan kadar 40% dipakai sebagai bahan substitusi bahwa semakin lama fermentasi yang minyak tanah (Nurianti, 2007). Dengan bioetanol yang demikian kadar dihasilkan dengan substrat batang sweet sorghum secara fermentasi termasuk etanol dalam kadar yang rendah, hal ini sesuai dengan penelitian Pratama (2009), bioetanol hasil fermentasi memiliki tingkat kemurnian yang rendah yaitu sekitar 5-20%. Dari Grafik 4.5 menunjukkan diberikan semakin kecil kadar etanolnya yang dihasilkan. Kandungan etanol tertinggi diperoleh dari lama fermentasi 2 hari yaitu sebesar 5,98%, sementara pada lama fermentasi 3 hari diperoleh kadar etanol sebesar 5.62%, pada fermentasi yang terakhir dari dosis ragi 0,70gr yaitu selama 4 hari menunjukkan kenaikan sedikit yaitu 5.72% tetapi masih jauh dibawah dari hasil lama fermentasi 2hari. Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 8 Kadar Alkohol % 5.8 5.7 5.6 5.5 5.4 5.3 5.2 5.1 fermentasi dan dosis ragi yang berbeda 5.7 serta interaksi antara lama fermentasi 5.55 dengan 5.31 dosis ragi adalah tidak signifikan. Hal ini berarti ketiga faktor dosis ragi 0.5gr ini tidak ada pengaruh terhadap kadar etanol batang sweet sorghum. 2 3 4 hari hari hari Perbedaan kadar bioetanol sangat berkaitan dengan kinetika sel waktu fermentasi ragi yang diinginkan bahan, untuk Gambar 4.6 Grafik Kadar Etanol untuk memfermentasi sedangkan Dosis Ragi 0,5gr. pertumbuhan dari sel ragi/khamir itu Dari Grafik 4.6 menunjukkan sendiri juga dipengaruhi oleh media bahwa semakin lama fermentasi yang dan kondisi media, pemilihan khamir, diberikan maka akan semakin tinggi nutrien, kandungan gula, keasaman pula (pH), oksigen dan suhu. Adapun suhu kadar etanol yang didapat. Adapun etanol yang tertinggi 5,7% yang dengan hari, bioetanol adalah kisaran antara 26oC- sedangkan pada lama fermentasi 3 hari 28oC, di atas 30oC produktivitasnya didapat menjadi menurun (Budiyanto, 2002). lama fermentasi kandungan etanol 4 sebesar optimum Semakin 5,55% dan yang terakhir dari dosis ragi pada tinggi fermentasi kadar gula 0,5gr pada lama fermentasi yang terlarut maka semakin tinggi pula kadar diberikan yaitu 2 hari menunjukkan alkohol hasil kadar etanol sebesar 5,31%. semakin banyak gula yang harus yang dihasilkan, karena hasil diubah menjadi alkohol oleh khamir. tidak semakin lama fermentasi kadar glukosa signifikan, maka diadakan uji anova semakin rendah dan kadar alkoholnya dua jalur dengan bantuan program semakin tinggi. Keadaan seperti ini komputer yaitu SPSS.15. Berdasarkan terjadi uji anova dua jalur dengan taraf glukosa yang terdapat dalam substrat signifikan (bahan) akan diubah oleh enzim zimase Untuk penelitian mengetahui signifikan 5% pada atau Tabel 4.3 menunjukkan bahwa pemberian lama karena selama fermentasi menjadi alkohol (Gumbiro, 1987). Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 9 Suhu yang digunakan selama 1. Tidak ada pengaruh dosis ragi proses fermentasi akan mempengaruhi terhadap kualitas bioetanol dari mikroba yang berperan dalam proses batang sweet sorghum varietas fermentsi. Suhu yang baik untuk numbu umur 60 hari. fermentasi maksimum adalah 30oC. 2. Tidak ada pengaruh Makin rendah suhu fermentasi makin fermentasi banyak alkohol yang dihasilkan, karena bioetanol pada suhu rendah fermentasi akan lebih sorghum varietas numbu umur 60 kompleks dan kehilangan alkohol yang hari. dibawa gas CO2 akan lebih sedikit, dosis mikroba dan menghentikan proses fermentasi fermentasi (Desrosier, 1988). bioetanol menghambat faktor lain pertumbuhan yang khamir adalah kebersihan media, alat dan cara pengolahan fermentasi. Hal tersebut dari batang kualitas sweet 3. Tidak terjadi interaksi antara pada suhu yang tinggi akan mematikan Adapun terhadap lama ragi dan lama terhadap dari batang waktu kualitas sweet sorghum varietas numbu umur 60 hari. B. SARAN Berdasarkan kesimpulan didukung oleh Heyne (1987), bahwa di atas, dapat diberikan saran pencampuran ragi harus dilakukan sebagai berikut: dengan sendok kayu. Oleh karena itu 1. Perlu adanya sosialisasi tentang jika tersentuh tangan akan menjadi pemanfaatan nira batang Sweet masam sorghum sebagai bahan bakar dan berwarna kemerah- pengganti di masa depan. merahan. 2. Perlu diadakan penelitian lebih lanjut tentang fermentasi alkohol KESIMPULAN DAN SARAN dengan metode dan penambahan A. KESIMPULAN Berdasarkan hasil penelitian dan pembahasan, penelitian ini dapat dalam diambil inokulum yang berbeda agar lebih mendapatkan hasil yang optimal. kesimpulan sebagai berikut: Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 10 DAFTAR PUSTAKA Anonim. 2007. Pelatihan Produksi Bio-Ethanol. Bogor: Gusmailina. Ariani, D. 2007. Pengaruh lama Pemeraman dan Konsentrasi Ragi terhadap Kadar Glukosa dan Alkohol Tape Biji Nangka (Artocarpus integra). Skripsi FKIP jurusan Biologi. Surakarta : Universitas Muhammadiyah Surakarta. Astawan, M. 2004. Tetap Sehat Dengan Produk Makanan Olahan. Surakarta: PT. Tiga Serangkai. Budiyanto, Agus. 2002. Mikrobiologi Terapan, Malang: UMM. Desrosier, N. W. 1988. Teknologi Pengawetan Pengan. Terjemahan Muchfi Mulyoharjo. Jakarta : UI Press. Fessenden dan Fessenden. 1991. Kimia Organik Jilid 1. Jakarta: Erlangga. Gumbiro. Said. 1987. Bio Industri Penerapan Teknologi Fermentasi. Jakarta: Mediatama Putra. Hambali, E., S. Mujdalipah, A. H. Tambunan, A. W. Pattiwiri, dan R. Hendroko. 2007. Teknologi Bioenergi. Jakarta : Agromedia. Hayne, K. 1987. Tumbuhan Berguna Indonesia. Jilid I. Jakarta: Yayasan Sasaran Wina Jaya. Nurianti, Y. 2007. Pasok Langsung ke Pertamina. http://www.trubus-online.com (14 juni 2012). Ratnaningsih. 2004. Efktivitas Fermentasi Tebu (Molase) Dengan Saccaromyces Cerevisiae. Skripsi. Fakultas Keguruan Dan Ilmu Pendidikan. Jurusan Biologi. Surakarta: UMS. Schlegel, H, G. 1994. Mikrobiologi Umum. Yogyakarta: Gama University Press. Sofyadi, Edy. 2011. Aspek Budidaya, Prospek, Kendala, dan Solusi Pengembangan Sorgum di Indonesia. http://edysof.wordpress.com. (12 Juni 2011). Pengaruh Dosis Ragi Dan Lama Fermentasi Batang Sweet Sorghum Var...... 11