BAB
I
PENDAHULUAN
A.
Latar Belakang
Ethanol atau etil alkohol C2H5OH, merupakan cairan
yang tidak berwarna, larut dalam air, eter, aseton, benzene, dan semua pelarut
organik, serta memiliki bau khas alkohol. Salah satu pembuatan ethanol yang
paling terkenal adalah fermentasi. Bioethanol dapat diperoleh salah satunya
dengan cara memfermentasi singkong.
Singkong merupakan jenis umbi yang mudah di dapat
di Negara Indonesia sehingga memudahkan dibuatnya ethanol. Apalagi di zaman
sekarang ini ethanol bisa digunakan sebagai bahan bakar pengganti bensi.
Ethanol lebih ramah terhadap lingkungan.
Salah
satu energi alternatif yang menjanjikan adalah bioetanol. Bioethanol adalah
ethanol yang bahan utamanya dari tumbuhan dan umumnya menggunakan proses
farmentasi. Ethanol atau ethyl alkohol C2H5OH berupa cairan bening
tak berwarna, terurai secara biologis (biodegradable), toksisitas rendah
dan tidak menimbulkan polusi udara yg besar bila bocor. Ethanol yg terbakar
menghasilkan karbondioksida (CO2) dan air. Ethanol adalah bahan bakar
beroktan tinggi dan dapat menggantikan timbal sebagai peningkat nilai oktan
dalam bensin. Dengan mencampur ethanol dengan bensin, akan mengoksigenasi
campuran bahan bakar sehingga dapat terbakar lebih sempurna dan mengurangi
emisi gas buang (seperti karbonmonoksida/CO).
Bioethanol
dapat dibuat dari singkong. Singkong (Manihot utilissima) sering juga disebut
sebagai ubi kayu atau ketela pohon, merupakan tanaman yang sangat populer di
seluruh dunia, khususnya di negara-negara tropis. Di Indonesia, singkong
memiliki arti ekonomi terpenting dibandingkan dengan jenis umbi-umbian yang
lain Selain itu kandungan pati dalam singkong yang tinggi sekitar 25-30% sangat
cocok untuk pembuatan energi alternatif. Dengan demikian, singkong adalah jenis
umbi-umbian daerah tropis yang merupakan sumber energi paling murah sedunia.
Potensi singkong di Indonesia cukup besar maka dipilihlah singkong sebagai
bahan baku utama.
Melihat
potensi tersebut penulis membahas pembuatan bioethanol dari singkong secara
farmentasi menggunakan ragi tape. Digunakan ragi tape karena ragi tape sangat
komersil dan mudah didapat. Jasad renik yang terisolasi oleh para ilmuwan dari
berbagai ragi tape merek-merek dari tempat-tempat yang berbeda dan pasar-pasar
di Indonesia adalah suatu kombinasi Amylomyces rouxii, Rhizopus oryzae,
Endomycopsis burtonii, Mucor sp., Candida utilis, Saccharomycopsis fibuligera,
Sacharomyces cerevisiae, dan beberapa bakteri :Pediococcus sp., Baksil sp
(Gandjar et. al., 1983; Gandjar &Evrard, 2002; Ko, 1972; Ko 1977; Ko 1986;
Saono et. al., 1974; Saono et. al., 1982; Basuki l985; Steinkraus, 1996).
B.
Rumusan Masalah
1.
Apa
yang dimaksud dengan singkong?
2.
Apa
yang dimaksud bioethanol?
3.
Bagaimana
pembuatan bioethanol dari singkong?
C.
Tujuan Penulisan
1.
Mengetahui
apa itu singkong.
2.
Mengetahui
apa itu bioethanol.
3.
Engetahui
bagaimana pembauatn bioethanol dari singkong.
D.
Metode Penulisan
Metode yang saya gunakan pada penulisan makalah ini
adalah dengan kajian pustaka dan pengalaman ketika melakukan langsung pembuatan
ethanol di rumah.
BAB II
PEMBAHASAN
PEMBUATAN BIOETHANOL DARI SINGKONG SECARA FERMENTASI
MENGGUNAKAN RAGI TAPE
A. TINJAUAN PUSTAKA
1.
Singkong
Ketela
pohon/singkong ( Manihot utilissima Pohl
) merupakan
tanaman pangan berupa perdu
dengan nama lain ubi kayu, singkong atau kasape. Ketela pohon berasal dari
benua Amerika, tepatnya dari negara Brazil. Penyebarannya hampir ke seluruh
dunia, antara lain: Afrika, Madagaskar, India, Tiongkok. Ketela pohon
berkembang di negara-negara yang terkenal wilayah pertaniannya dan masuk ke
Indonesia pada tahun 1852.
Ø Klasifikasi
tanaman ketela pohon adalah sebagai berikut:
Kingdom : Plantae atau tumbuh-tumbuhan
Divisi : Spermatophyta atau
tumbuhan berbiji
Sub
Divisi : Angiospermae atau
berbiji tertutup
Kelas : Dicotyledoneae atau biji
berkeping dua
Ordo : Euphorbiales
Famili : Euphorbiaceae
Genus : Manihot
Spesies : Manihot utilissima Pohl.;
Manihot esculenta Crantz sin.
Varietas-varietas ketela pohon unggul
yang biasa ditanam, antara lain: Valenca, Mangi, Betawi, Basiorao, Bogor, SPP,
Muara, Mentega, Andira 1, Gading, Andira 2, Malang 1, Malang 2, dan Andira 4.
Ø Manpaat Tanaman
Di Indonesia, ketela pohon menjadi
makanan bahan pangan pokok setelah beras dan jagung. Manfaat daun ketela pohon
sebagai bahan sayuran memiliki protein cukup tinggi, atau untuk keperluan yang
lain seperti bahan obat-obatan. Kayunya bisa digunakan sebagai pagar kebun atau
di desa-desa sering digunakan sebagai kayu bakar untuk memasak. Dengan
perkembangan teknologi, ketela pohon dijadikan bahan dasar pada industri
makanan dan bahan baku industri pakan. Selain itu digunakan pula pada industri
obat-obatan.
Ø Sentra Penanaman
Di dunia, ketela pohon merupakan
komoditi perdagangan yang potensial. Negaranegara sentra ketela pohon adalah
Thailand dan Suriname. Sedangkan sentra utama ketela pohon di Indonesia di Jawa
Tengah dan Jawa Timur.
Ø Syrat Pertumbuhan
a.
Iklim
o
Curah hujan yang sesuai untuk tanaman
ketela pohon antara 1.500-2.500 mm/tahun.
o
Suhu udara minimal bagi tumbuhnya ketela
kohon sekitar 10 derajat C. Bila suhunya di bawah 10 derajat C menyebabkan
pertumbuhan tanaman sedikit terhambat, menjadi kerdil karena pertumbuhan bunga
yang kurang sempurna.
o
Kelembaban udara optimal untuk tanaman
ketela pohon antara 60-65%.
o Sinar
matahari yang dibutuhkan bagi tanaman ketela pohon sekitar 10 jam/hari.
terutama untuk kesuburan daun dan perkembangan umbinya.
b.
Media Tanam
o
Tanah yang paling sesuai untuk ketela
pohon adalah tanah yang berstruktur remah, gembur, tidak terlalu liat dan tidak
terlalu poros serta kaya bahan organik.
o
Tanah dengan struktur remah mempunyai
tata udara yang baik, unsur hara lebih mudah tersedia dan mudah diolah. Untuk
pertumbuhan tanaman ketela pohon yang lebih baik, tanah harus subur dan kaya
bahan organik baik unsur makro maupun mikronya.
o
Jenis tanah yang sesuai untuk tanaman
ketela pohon adalah jenis aluvial latosol, podsolik merah kuning, mediteran,
grumosol dan andosol.
o
Derajat keasaman (pH) tanah yang sesuai
untuk budidaya ketela pohon berkisar antara 4,5-8,0 dengan pH ideal 5,8. Pada
umumnya tanah di Indonesia ber-pH rendah (asam), yaitu berkisar 4,0-5,5,
sehingga seringkali dikatakan cukup netral bagi suburnya tanaman ketela pohon.
Ø Ketinggian Tempat
Ketinggian tempat yang baik dan ideal
untuk tanaman ketela pohon antara 10–700 m dpl, sedangkan toleransinya antara
10–1.500 m dpl. Jenis ketela pohon tertentu dapat ditanam pada ketinggian
tempat tertentu untuk dapat tumbuh optimal.
Ø Kandungan
Gizi Singkong
Khasiat singkong diantaranya menyehatkan
jantung dan mengendalikan darah Cegah Kebutaan. Ubi hidup liar menjalar, Ada
tiga jenis ubi jalar, yaitu ubi berumbi putih, kuning kemarahan (jingga), dan
ungu. Yang lebih baik adalah yang berwarna kuning jingga karena kaya kandungan
bakarotennya. Betakaroten merupakan provitamin A dan bersifat anitoksidan.
Konsumsi ubi jalar yang kaya provitamin A tersebut dilaporkan sebagai faktor
pencegah kebutaan akibat kurang vitamin A pada balita di darah lembah Balim,
provinsi Irian Jaya. Kandungan kimia pada ubi jalar cukup kaya, antara lain protein,
lemak, karbohidrat, kalori, serat, abu, kalsiu, fosfor, zat besi, karoten,
vitamin B1, B2, C, dan asam nikotinat.
Menurut pakar tanaman obat Prof. Hmbing
Wijakusumaya, ubi jalar memiliki sifat kimia manis dan dingin. Efek
farmakologisnya berkhasiat sebagai tonik (meningkatkan stamina) dan
menghentikan pendarahan. Bagian yang bisa dimanfaatkan adalah umbi dan daun.Ubi
jalar dapat digunakan sebagai obat penyakit kuning, pengbengkakan, rematik,
asam urat, pegal linu, dan rabun senja. Semua penyakit ini dapat diatasi dengan
meminum air rebuasan ubi jalar merah dicampur bahan-bahan lain. Khusus untuk
rematik, asam urat, dan pegal linu, slain air rebusannya yang diminum, ubi
rebusnya juga di makan. Khusus untuk rabun senja, bukan air rebusannya yang
diminum, melainkan ubinya yang dimakan. Anti penyumbatan Singkong sama
populernya denga ubi. Bukan hanya umbinya yang memiliki rasa unik, namun daun
singkong pun bisa disulap menjadi sayuran yang sangat nikmat. Menurut pakar
tanaman obat Prof. Hembing Wijayakusuma,efek farmalogis dari singkong adalah
sebagai antioksidan, antikangker, antitumor, dan menambah nafsu makan. Bagian
yang biasa dipakai pada tanaman ini adalah daun dan umbi. Umbi singkong
memiliki kandungan kalori, protein, lemak, hidrat arang, kalsium, fosfor, zat
besi, vitamin B dan C, dan amilum. Daun maengandung vitamin A, B1, dan C,
kalsium, kalori, fosfor, protein, lemak, hidrat arang, dan zat besi.
Sementara kulit batang, mengandung
tannin, enzim peroksidase, glikosida, dan kalsium oksalat. Penyakit
aterosklerosis atau timbunan lemak di dinding pembuluh darah dapat diceagah
dengan hanya makan daun singkong. Akibat tersumbatnya aorta (saluran darah
besar), darah tidak bisa disalurkan ke jantung dan penderita menjadi anfal.
Pada penelitian daun singkong mengandung cuprofilin yang mampu menurunkan
kolesterol, trigliserida, lipida serum darah secara nyata. Cuprfilin pada daun
singkong terdapat pada klorofilnya. Klorofil dan beberapa turunannya memiliki
daya antioksidan dan antikangker.
Singkong mengandung senyawa sianogenik
yang dikenal dengan linamarin (93%) dan lotaustralin (7%) (Okigbo, 1980). Kadar
senyawa sianogenik tersebut dapat berbeda-beda tergantung pada jenis tanaman,
umur tanaman, dan kondisi lingkungan seperti kondisi tanah, kelembaban, suhu,
dan yang lainnya. Berdasarkan perbedaan kandungan sianogenik, singkong terbagi
menjadi dua, yaitu singkong manis dan singkong pahit. Pada singkong manis
mengandung senyawa sianogenik sekitar 20 mg HCN/kg singkong, sedangkan pada
singkong pahit kadar sianogenik 50 kali lipat lebih banyak dibandingkan
singkong manis, yaitu sekitar 1 g HCN/kg singkong Singkong pahit mempunyai
batang cukup besar, dengan kulit batang, daun, tangkai daun, dan pucuk tanaman
berwarna hijau gelap (hijau tua). Singkong jenis ini dapat memperoleh hasil
singkong yang tinggi dengan kandungan pati yang juga tinggi.
Ø Sifat-Sifat Pati
Pati termasuk karbohidrat jenis
polisakarida. Polisakarida ini banyak terdapat di alam yang sebagian besar
terdapat di dalam tumbuhan (Poedjiadi dan Titin S., 2007). Pada tumbuhan, pati
merupakan simpanan karbohidrat yang dihasilkan dari proses fotosintesis. Bagi
hewan dan manusia, pati merupakan sumber karbohidrat utama yang banyak
dikonsumsi sebagai sumber energi yang penting. Pati atau amilum bersifat tidak larut
dalam air pada suhu kamar, berwujud bubuk putih, tidak berasa dan tidak berbau.
Di dalam tumbuhan, pati disimpan dalam sel sebagai granula kecil yang dapat
dilihat di bawah mikroskop. Bentuk granula pati berbeda-beda tergantung dari
tumbuhan sumber patinya. Pati singkong memiliki granula dengan ukuran 5-35 μm
dengan rata-rata ukurannya di atas 17 μm (Samsuri, 2008).
Apabila pati dilarutkan di dalam air dingin, maka pati akan menyerap air dan
membengkak. Namun, jumlah air yang terserap dan pembengkakan yang terjadi
terbatas. Air yang terserap tersebut hanya dapat mencapai kadar 30%.
Peningkatan volum granula pati yang
terjadi di dalam air pada suhu antara 55-65 °C merupakan pembengkakan
sesungguhnya, dan setelah pembengkakan ini granula pati dapat kembali pada
kondisi semula. Granula pati dapat membengkak luar biasa, tetapi bersifat tidak
dapat kembali pada kondisi semula. Perubahan ini disebut gelatinasi (Winarno,
1984).
Bila suspensi pati dalam air dipanaskan,
maka dapat diamati beberapa perubahan yang terjadi selama proses gelatinasi.
Mula-mula, suspensi pati yang keruh seperti susu akan menjadi jernih pada suhu
tertentu tergantung pada jenis pati yang digunakan. Terjadinya perubahan
tersebut biasanya diikuti dengan pembengkakan granula. Bila energi kinetik
molekul-molekul air menjadi lebih kecil daripada gaya tarik menarik antara
molekul pati di dalam granula, maka air dapat masuk ke dalam granula pati.
Karena jumlah gugus hidroksil dalam molekul pati sangat besar, maka kemampuan
menyerap air pun sangat besar. Proses gelatinasi pada pati terjadi pada suhu
yang berbeda-beda tergantung pada sumber patinya. Dengan visikosimeter, suhu
gelatinasi dapat ditentukan, misalnya pada jagung 62-70 °C, beras 68-78 °C,
kentang 58-60 °C, dan tapioca 52-64 °C (Winarno, 1984). Pati yang berasal dari
singkong memiliki suhu gelatinasi yang lebih rendah dibandingkan dengan pati
yang berasal dari tumbuhan yang lainnya. Suhu gelatinasi pati singkong berkisar
antara 49-64 °C sampai 62-73 °C. Tatapi menurut Kofler (dalam Winarno, 1984)
suhu gelatinasi pati singkong adalah 68-92 °C. Pati singkong memiliki
viskositas paling tinggi bila dibandingkan dengan pati-pati yang lainnya.
Karakteristik viskositas ini dipengaruhi oleh perbedaan varietas, faktor
lingkungan, laju pemanasan, dan bahan-bahan lain yang terdapat di dalam sistem
(Samsuri, 2008).
Pati yang merupakan suatu polisakarida
yang tersusun dari monomer glukosa. Glukosa yang terdapat pada pati berikatan
melalui ikatan α-1,4 dan α-1,6 glikosidik. Karena
adanya kedua ikatan tersebut, terdapat kemungkinan perbedaan struktur dari
molekul pati. Ikatan tunggal polimer yang terdiri dari 500 sampai dengan 2000
monomer glukosa dengan hanya terdapat ikatan α-1,4 glikosidik
dinamakan amilosa. Di sisi lain, adanya ikatan α-1,6 glikosidik menghasilkan
polimer glukosa bercabang yang dinamakan amilopektin.
Secara alamiah pati merupakan campuran
dari amilosa dan amilopektin. Komposisi amilosa dan amilopektin berbeda-beda
pada tiap tumbuhan. Untuk pati yang berasal dari jagung memiliki kadar amilosa
28% dan kadar amilopektin 72%, sedangkan pati yang berasal dari singkong dan
beras memiliki kandungan amilosa dan amilopektin yang sama, yaitu secara
berturut-turut 17% dan 83% (Wicaksono, 2008).
Adanya perbedaan kadar amilosa dan
amilopektin menyebabkan sifat pati dari berbagai tumbuhan berbeda-beda. Amilosa
memberikan sifat keras (pera) dan memberikan warna biru tua pada tes
iodin, sedangkan amilopektin menyebabkan sifat lengket dan tidak menimbulkan
reaksi pada tes iodin. Amilosa terdiri dari D-glukosa yang terikat dengan
ikatan α-1,4
glikosidik sehingga molekulnya merupakan rantai terbuka. Amilopektin juga
terdiri atas molekul D-glukosa yang sebagian besar mempunyai ikatan α-1,4
glikosidik dan sebagian lagi ikatan α-1,6 glikosidik. Adanya
ikatan α-1,6
glikosidik menyebabkan molekul amilopektin memiliki cabang.
Untuk memecahkan ikatan yang terdapat
dalam pati dan menghasilkan glukosa dapat menggunakan asam atau enzim. Namun,
enzim akan memecah pati dengan lebih baik daripada asam karena dapat memotong
ikatan secara spesifik. Enzim amilosa dapat memecahkan ikatan 1,4 glikosidik,
sedangkan untuk memecahkan ikatan 1,6 glikosidik pada amilopektin dapat
menggunakan enzim glukoamilase.
c.
Bioethanol
Bioethanol adalah ethanol
yang bahan utamanya dari tumbuhan dan umumnya menggunakan proses farmentasi.
Ethanol atau ethyl alkohol C2H5OH berupa cairan bening tak
berwarna, terurai secara biologis (biodegradable), toksisitas rendah dan
tidak menimbulkan polusi udara yg besar bila bocor. Ethanol yg terbakar menghasilkan
karbondioksida (CO2) dan air. Ethanol adalah bahan bakar beroktan tinggi dan
dapat menggantikan timbal sebagai peningkat nilai oktan dalam bensin. Dengan
mencampur ethanol dengan bensin, akan mengoksigenasi campuran bahan bakar
sehingga dapat terbakar lebih sempurna dan mengurangi emisi gas buang (seperti
karbonmonoksida/CO).
Bioethanol dapat dibuat dari
singkong. Singkong (Manihot utilissima) sering juga disebut sebagai ubi kayu
atau ketela pohon, merupakan tanaman yang sangat populer di seluruh dunia,
khususnya di negara-negara tropis. Di Indonesia, singkong memiliki arti ekonomi
terpenting dibandingkan dengan jenis umbi-umbian yang lain Selain itu kandungan
pati dalam singkong yang tinggi sekitar 25-30% sangat cocok untuk pembuatan
energi alternatif. Dengan demikian, singkong adalah jenis umbi-umbian daerah
tropis yang merupakan sumber energi paling murah sedunia. Potensi singkong di
Indonesia cukup besar maka dipilihlah singkong sebagai bahan baku utama.
Bioethanol selain untuk bahan baku kimia
juga dapat dipergunakan sebagai bahan bakar kendaraan pengganti bensin atau
premium. Dengan produksi ethanol di daerah, maka diharapkan daerah dapat
mengganti atau mengurangi konsumsi premium yang untuk sebagian besar wilayah di
Indonesia didatangkan dari daerah lain. Berkaitan dengan hal tersebut, dalam
bab ini diperhitungkan potensi sumber bio-ethanol dengan melihat potensi
ketersediaan bahan baku untuk pembuatan ethanol.
Selain tetes atau mollase, tanaman lain
yang dapat dipergunakan sebagai bahan baku produksi ethanol (bio-ethanol)
adalah ubi kayu, ubi jalar, jagung, dan sagu. Dari semua jenis bahan baku
tersebut, di Indonesia ubi kayu mempunyai potensi lebih besar sebagai bahan
baku pembuatan ethanol. Hal ini disebabkan ubi kayu dapat ditanam hampir di
semua jenis tanah mulai dari lahan yang subur sampai ke lahan kering, bahkan
lahan kritis sekalipun.
Bahan
Baku Bioetanol
Menurut Dubey (2006), beberapa bahan
yang dapat digunakan untuk memproduksi bioetanol ialah gula, pati, dan
lignoselulosa.
·
Bahan gula: seperti tebu yang diperoleh
dari buangan atau sisa (molasses/bagasse) dan gula bit, tapioka, ubi,
sari buah, sweet sorghum, dan lain-lain. Gula tebu banyak digunakan oleh
beberapa negara dalam memproduksi etanol.
·
Bahan pati: tapioka, maize,
gandum, barley, oat, sorghum, padi, dan kentang. Tetapi, jagung
dan tapioka merupakan dua bahan yang paling disukai. Diperkirakan 11,7 Kg kanji
jagung dapat dikonversi menjadi 7 liter etanol.
·
Bahan lignoselulosa: sisa atau buangan
pertanian dan kayu. Bagaimanapun, etanol yang dihasilkan dari bahan
lignoselulosa rendah karena kurangnya teknologi yang cocok dan kegagalan dalam
konversi pentosa menjadi etanol.
Proses
Produksi Bioetanol
Proses produksi bioetanol pada dasarnya
sama untuk semua jenis bahan baku, seperti hidrolisis, fermentasi, dan
destilasi. Namun, pada pengolahan awal sebelum difermentasi setiap bahan baku
mengalami proses yang berbeda-beda. Sebagai contoh, proses produksi bioetanol
yang berasal dari bahan yang mengandung pati dapat dibagi menjadi empat tahap,
yaitu:
·
Gelatinisasi: dalam proses gelatinasi,
bahan baku seperti ubi kayu, ubi jalar atau jagung dihancurkan dan dicampur air
sehingga menjadi bubur yang diperkirakan mengandung pati 27-30 %.
·
Hidrolisis: proses ini bertujuan untuk
memecah molekul karbohidrat polimer menjadi bentuk gula sederhana seperti
glukosa. Proses ini dilakukan untuk bahan baku yang mengandung pati dan
selulosa. Pati dan selulosa merupakan suatu polisakarida, sehingga untuk
memperoleh gula yang dapat digunakan pada proses fermentasi harus melalui tahap
hidrolisis dengan menggunakan asam atau enzim. Namun, biasanya enzim lebih
banyak digunakan.
·
Fermentasi: proses fermentasi bertujuan
untuk mengubah glukosa menjadi etanol dengan menggunakan ragi. Alkohol yang
diperoleh dari proses fermentasi biasanya mengandung kadar alkohol sebesar 8-10
% volume.
·
Destilasi: proses destilasi bertujuan
untuk memperoleh etanol dengan kemurnian yang lebih tinggi, biasanya dapat
mencapai 95%. Untuk dapat digunakan sebagai bahan bakar, etanol harus mempunyai
kemurnian paling tidak 99%, yaitu dengan cara menggunakan zeolit untuk
memisahkan air dan etanol.
Reaksi Pembentukan Bioetanol
Pembentukan bioetanol merupakan hasil
dari proses fermentasi dengan bantuan mikroorganisme. Oleh karena itu, jalur pembentukan
etanol juga mengikuti jalur fermentasi. Jalur fermentasi yang terjadi biasanya
mengikuti jalur glikolisis (EMP Pathway) dengan terbentuknya piruvat.
Pembentukan piruvat dari glukosa
merupakan tahap awal dari proses fermentasi. Pada tahap berikutnya, terjadi
perubahan dari piruvat menjadi etanol. Menurut Schlegel (1994), perubahan
piruvat menjadi etanol mencakup dua tahap. Pada tahap pertama, piruvat
didekarboksilasi menjadi asetaldehida oleh piruvat dekarboksilase dengan adanya
tiamin piroposfat. Pada tahap kedua, asetaldehida oleh alcohol dehidrogenase
direduksi dengan NADPH2 menjadi etanol.
Piruvat + asetaldehida → etanol
Pemanfaatan Bio-Ethanol di Indonesia
Sebagaimana diketahui bahwa
ethanol/bio-ethanol mempunyai nilai oktan yang lebih tinggi dibandingkan dengan
premium. Ethanol/bio-ethanol apabila dicampur dengan premium dapat meningkatkan
nilai oktan, dimana nilai oktan untuk ethanol/bio-ethanol 98% adalah sebesar
115, selain itu mengingat ethanol/bio-ethanol mengandung 30% oksigen, sehingga
campuran ethanol/bio-ethanol dengan gasoline dapat masuk katagorikan high
octane gasoline (HOG), dimana campuran sebanyak 15% bioethanol setara dengan
pertamax (RON 92) dan campuran sebanyak 24% bioethanol setara dengan pertamax
plus (RON 95). Hal itu menunjukkan bahwa bio-ethanol dapat dimanfaatkan sebagai
aditif pengganti MTBE untuk meningkatkan efisiensi pembakaran dan menghasilkan
gas buang yang lebih bersih. Pada tahun 2003, pasar HOG menurut Pertamina
adalah sebesar 1750 kl/hari, dimana 1400 kl/hari berasal dari pertamax (RON 92)
dan 350 kl/hari berasal dari pertamax plus (RON 95). Pada tahun yang sama
ethanol diperkirakan dapat memasok 294 kl/hari, dimana 210 kl/hari ethanol yang
dipasok setara dengan pertamax (RON 92) dan 84 kl/hari ethanol yang dipasok
setara dengan pertamax plus (RON 95).
Walaupun ethanol/bio-ethanol mempunyai
nilai oktan (octane rating) lebih tinggi dan emisi yang lebih bersih
dibanding premium, namun ethanol/bioethanol juga mempunyai sifat korosif dan
membuat mesin lebih sulit distarter. Sifat korosif ini menyebabkan
diperlukannya material yang tahan korosif pada peralatan-peralatan tertentu
seperti, tanki bahan bakar, karburator, pipa-pipa, karet-karet penyekat dan
lain-lain peralatan. Sedangkan kesulitan dalam starter ini memang sulit
dihindari, karena temperatur pembakaran sendiri/flash point ethanol yang tinggi
sehingga pembakaran secara homogen akan sulit tercapai pada tekanan kompresi di
ruang bakar, khususnya pada mobil lama yang menggunakan karburator
konvensionil. Oleh karena itu, penggunaan campuran Bioethanol dalam premium
dibatasi antara 5–25% agar kinerja mesin tidak terlalu berbeda, sedangkan
pemakaian campuran yang lebih besar harus menggunakan mesin yang sudah
dimodifikasi atau mesin yang khusus untuk pemakaian ethanol. Penggunaan
Bio-ethanol sebagai pengganti atau substitusi Premium telah dilaksanakan di
berbagai negara, seperti Amerika Serikat, Jerman, Belanda, New Zaeland,
Brazilia serta banyak negara lain, tetapi hanya Brazilia dan Amerika Serikat
yang telah menerapkan teknologi mesin kendaraan untuk ethanol 85% (E85) secara
komersial. Di Amerika Serikat.sejumlah 3 juta.
d. Ethanol
Etanol,
disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan
yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang
paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Senyawa ini merupakan obat psikoaktif
dan dapat ditemukan pada minuman beralkohol
dan termometer
modern. Etanol adalah salah satu obat rekreasi yang paling tua.
Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai
tunggal, dengan rumus kimia C2H5OH
dan rumus empiris
C2H6O.
Ia merupakan isomer
konstitusional dari dimetil eter.
Etanol sering disingkat menjadi EtOH,
dengan "Et" merupakan singkatan dari gugus etil (C2H5).
Fermentasi gula menjadi etanol
merupakan salah satu reaksi organik
paling awal yang pernah dilakukan manusia. Efek dari konsumsi etanol yang
memabukkan juga telah diketahui sejak dulu. Pada zaman modern, etanol yang
ditujukan untuk kegunaan industri dihasilkan dari produk sampingan pengilangan
minyak bumi.
Etanol banyak digunakan sebagai pelarut
berbagai bahan-bahan kimia yang ditujukan untuk konsumsi dan kegunaan manusia.
Contohnya adalah pada parfum, perasa, pewarna makanan, dan obat-obatan. Dalam
kimia, etanol adalah pelarut yang penting sekaligus sebagai stok umpan untuk
sintesis senyawa kimia lainnya. Dalam sejarahnya etanol telah lama digunakan
sebagai bahan bakar.
Etanol merupakan jenis alkohol yang
paling banyak digunakan untuk pembuatan minuman keras, sebagai pelarut
obat-obatan, sebagai obat antiseptik untuk luka, untuk bahan bakar spiritus,
pembuatan parfum dan lain-lain.
Bioetanol adalah pembuatan etanol dengan
proses fermentasi singkong dengan bantuan ragi.
Sifat-sifat kimia Ethanol:
a.
Etanol termasuk dalam alkohol primer,
yang berarti bahwa karbon yang berikatan dengan gugus hidroksil paling tidak
memiliki dua hidrogen atom yang terikat dengannya juga. Reaksi kimia yang
dijalankan oleh etanol kebanyakan berkutat pada gugus hidroksilnya.
b.
Reaksi
asam-basa
Gugus hidroksil etanol membuat molekul
ini sedikit basa. Ia hampir netral dalam air, dengan pH
100% etanol adalah 7,33, berbanding dengan pH air murni yang sebesar 7,00.
Etanol dapat diubah menjadi konjugat basanya,
ion etoksida
(CH3CH2O−), dengan mereaksikannya dengan logam
alkali seperti natrium:
ataupun
dengan basa kuat seperti natrium hidrida:
Reaksi seperti ini tidak dapat dilakukan
dalam larutan akuatik, karena air lebih asam daripada etanol, sehingga
pembentukan hidroksida lebih difavoritkan daripada pembentuk etoksida.
c.
Halogenasi
Etanol bereaksi dengan hidrogen halida
dan menghasilkan etil halida
seperti etil klorida
dan etil bromida:
Reaksi
dengan HCl memerlukan katalis seperti seng klorida.
Hidrogen klorida dengan keberadaan seng klorida dikenal sebagai reagen Lucas.
Etil
halida juga dapat dihasilkan dengan mereaksikan alkohol dengan agen halogenasi
yang khusus, seperti tionil klorida
untuk pembuatan etil klorida, ataupun fosforus
tribromida untuk pembuatan etil bromida.
CH3CH2OH
+ SOCl2 → CH3CH2Cl + SO2 + HCl
d.
Pembentukan
ester
Dengan kondisi di bawah katalis asam,
etanol bereaksi dengan asam
karboksilat dan menghasilkan senyawa etil eter
dan air:
Agar reaksi ini menghasilkan rendemen
yang cukup tinggi, air perlu dipisahkan dari campuran reaksi seketika ia
terbentuk.
Etanol
juga dapat membentuk senyawa ester dengan asam anorganik. Dietil sulfat
dan trietil fosfat
dihasilkan dengan mereaksikan etanol dengan asam
sulfat dan asam fosfat.
Senyawa yang dihasilkan oleh reaksi ini sangat berguna sebagai agen etilasi
dalam sintesis organik.
e.
Dehidrasi
Asam kuat yang sangat higroskopis
seperti asam sulfat akan menyebabkan dehidrasi etanol dan menghasilkan etilena
maupun dietil eter:
f.
Oksidasi
Etanol dapat dioksidasi menjadi asetaldehida,
yang kemudian dapat dioksidasi lebih lanjut menjadi asam
asetat. Dalam tubuh manusia, reaksi oksidasi ini
dikatalisis oleh enzim
tubuh. Pada laboratorium, larutan akuatik oksidator seperti asam
kromat ataupun kalium permanganat
digunakan untuk mengoksidasi etanol menjadi asam asetat. Proses ini akan sangat
sulit menghasilkan asetaldehida oleh karena terjadinya overoksidasi. Etanol
dapat dioksidasi menjadi asetaldehida tanpa oksidasi lebih lanjut menjadi asam
asetat menggunakan piridinium
kloro kromat (Pyridinium chloro chromate, PCC).
C2H5OH
+ 2[O] → CH3COOH + H2O
Produk oksidasi etanol, asam asetat,
digunakan sebagai nutrien oleh tubuh manusia sebagai asetil-koA.
g.
Pembakaran
C2H5OH(g)
+ 3 O2(g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l);(ΔHr
= −1409 kJ/mol.
h.
Pembuatan
94% etanol terdenaturasi dalam sebuah
botol untuk kegunaan rumah tangga Etanol dapat diproduksi secara petrokimia
melalui hidrasi etilena
ataupun secara biologis
melalaui fermentasi gula dengan ragi.
i.
Hidrasi
etilena
Etanol yang digunakan untuk kebutuhan
industri sering kali dibuat dari senyawa petrokimia,
utamanya adalah melalui hidrasi etilena:
Katalisa yang digunakan umumnya adalah asam fosfat[18].
Katalis ini digunakan pertama kali untuk produksi skala besar etanol oleh Shell Oil Company
pada tahun 1947. Reaksi ini dijalankan dengan tekanan uap berlebih pada suhu
300 °C. Proses lama yang pernah digunakan pada tahun 1930 oleh Union
Carbide adalah dengan menghidrasi etilena secara tidak langsung dengan
mereaksikannya dengan asam sulfat pekat untuk
mendapatkan etil sulfat.
Etil sulfat kemudian dihidrolisis dan menghasilkan
etanol:
j.
Fermentasi
Etanol untuk kegunaan konsumsi manusia
(seperti minuman beralkohol)
dan kegunaan bahan bakar diproduksi dengan cara fermentasi. Spesies ragi
tertentu (misalnya Saccharomyces cerevisiae)
mencerna gula
dan menghasilkan etanol dan karbon
dioksida:
Proses membiakkan ragi untuk mendapatkan
alkohol disebut sebagai fermentasi. Konsentrasi etanol
yang tinggi akan beracun bagi ragi. Pada jenis ragi yang paling toleran
terhadap etanol, ragi tersebut hanya dapat bertahan pada lingkungan 15% etanol
berdasarkan volume.
Untuk menghasilkan etanol dari
bahan-bahan pati, misalnya serealia,
pati
tersebut haruslah diubah terlebih dahulu menjadi gula. Dalam pembuatan bir,
ini dapat dilakukan dengan merendam biji gandum dalam air dan membiarkannya
berkecambah. Biji gandum yang beru berkecambah tersebut akan menghasilkan enzim
amilase.
Biji kecambah gandum ditumbuk, dan amilase yang ada akan mengubah pati menjadi
gula.
Untuk etanol bahan bakar, hidrolisis
pati menjadi glukosa dapat dilakukan dengan lebih cepat menggunakan asam sulfat
encer, menambahkan fungi penghasil amilase, atapun kombinasi dua cara tersebut.
e. Ragi
Ragi adalah suatu inokulum atau starter
untuk melakukan proses fermentasi dalam menghasilkan produk tertentu. Ragi
merupakan organisme bersel tunggal dan termasuk ke dalam golongan eukarotik.
Ragi berkembang biak dengan cara membelah diri. Berbeda halnya dengan bakteri,
ragi memiliki ukuran sel yang lebih besar (sekitar 10x), memilki organ-organ,
inti sel, dan DNA terlokalisasi dalam kromosom yang terdapat dalam inti sel.
Hal ini menyebabkan ragi dapat melakukan fungsi sel yang berbeda-beda.
Ragi
atau fermen merupakan zat yang
menyebabkan fermentasi. Ragi biasanya mengandung mikroorganisme yang melakukan fermentasi dan media biakan bagi
mikroorganisme tersebut. Media biakan ini dapat berbentuk butiran-butiran kecil
atau cairan nutrien. Ragi umumnya digunakan dalam industri makanan untuk
membuat makanan dan minuman hasil fermentasi seperti acar, tempe, tape, roti, dan bir.
Mikroorganisme
yang digunakan di dalam ragi umumnya terdiri atas berbagai bakteri dan fungi (khamir dan kapang), yaitu Rhizopus, Aspergillus, Mucor, Amylomyces, Endomycopsis, Saccharomyces, Hansenula
anomala,, Lactobacillus, Acetobacter, dan sebagainya.
Ragi secara alami mengandung mikoflora
seperti kapang, khamir, dan bakteri yang berfungsi sebagai starter dalam proses
fermentasi (Simbolon, 2008; Sujaya, 2002). Selain itu, ragi kaya akan protein,
yakni sekitar 40-50%. Jumlah protein ragi tersebut tergantung dari jenis bahan
penyusunnya. Ragi tape Berbagai
jenis ragi yang digunakan di berbagai negara dan kebudayaan di dunia dibuat
menggunakan media biakan tertentu dan campuran tertentu galur fungi dan bakteri.
umumnya
berbentuk bulat pipih dengan diameter 4-6 cm dan ketebalan 0,5 cm. Tidak
diperlukan peralatan khusus untuk memproduksi ragi, tetapi formulasi bahan yang
digunakan pada umumnya tetap menjadi rahasia setiap perusahaan ragi (Hidayat,
2006).
Dalam ragi tape terdapat 3 isolat kapang
dan 1 jenis isolat khamir. Isolat kapang terdiri dari Mucor racemosis, Amylomyces
rouxii, dan Aspergillus oryzae, sedangkan isolat khamir yang
terdapat dalam ragi ialah Endomycopsis burtonii. Ragi tape mengandung
jamur amilolitik, Amylomyces rouxii dan yeast Accharomycopsis
fibuliger, dimana mikroorganisme ini yang bertanggung jawab dalam
fermentasi tape (Djien, 1972; Cronk et al, 1979 dalam Sujaya, 2002).
Pembuatan ragi secara tradisional dapat
dilakukan dengan menggunakan alat dan bahan yang mudah diperoleh. Bahan-bahan
yang digunakan dalam pembuatan ragi diantaranya laos, bawang putih, tebu kuning
atau gula pasir, ubi kayu, jeruk nipis dicampur dengan tepung beras lalu
ditambah sedikit air sampai terbentuk adonan. Adonan ini kemudian didiamkan
dalam suhu kamar selama 3 hari dalam keadaan terbuka, sehingga ditumbuhi khamir
dan kapang secara alami. Setelah itu, adonan yang telah ditumbuhi mikroba
diperas untuk mengurangi airnya dan dibuat bulatan-bulatan yang kemudian
dikeringkan. Ragi digunakan untuk pembuatan roti, minuman keras, beberapa jenis
makanan tradisional seperti tape, tahu, tempe. Ragi juga digunakan dalam produksi
etanol baik dalam skala industri besar maupun kecil.
Berikut
adalah sebutan untuk ragi dalam berbagai kebudayaan:
f. Fermentasi
Fermentasi adalah proses produksi energi
dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). 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.
Gula adalah bahan yang umum dalam
fermentasi. Beberapa contoh hasil fermentasi adalah etanol, asam laktat, dan
hidrogen. Akan tetapi beberapa komponen lain dapat juga dihasilkan dari
fermentasi seperti asam butirat dan aseton. Ragi dikenal sebagai bahan yang
umum digunakan dalam fermentasi untuk menghasilkan etanol dalam bir, anggur dan
minuman beralkohol lainnya. Respirasi anaerobik dalam otot mamalia selama kerja
yang keras (yang tidak memiliki akseptor elektron eksternal), dapat
dikategorikan sebagai bentuk fermentasi.
B. METODOLOGI
1. Bahan
§ Singkong
§ Ragi
§ Air
§ Sedikit
gula
§ daun
2.
Alat
§ Pisau.
§ Ember.
§ Baskom.
§ Wadah
tertutup.
§ Alat
untuk merebus.
3.
Prsedur
§ Singkong
dikupas terlebih dahulu. Singkong yang bagus digunakan adalah singkong yang
empuk (pulen dalam bahasa sundanya).
§ kemudian
di cuci dan dipotong dengan panjang 10 cm agar tidak terlalu panjang dan tidak
terlalu besar.
§ Mengukus
singkong hingga matang, kemudian dinginkan pada suhu kamar, karena bakteri yang
ada di dalam ragi tidak dapat hidup jika dalam suhu yang besar. Jadi proses
pendinginan dimaksudkan agar proses fermentasi maksimal.
§ Setelah
dingin, singkong di tata dalam wadah bertutup yang telah dialasi daun pisang. Kemudin
menaburi singkong dengan ragi tape hingga rata.
§ Tutup
kembali dengan daun pisang lalu tutup dengan tutup wadahnya. Diamkan di tempat
hangat selama 2-3 hari.
§ Setelah
singkong menjadi tape, ambil cairan yang ada diatas bubur singkong di sedot
dengan pompa vakum. Bisa juga tafe yang sudah jadi ditumbuk kemudian di saring
dan dipisahkan antara cairan dan ampasnya. (cairannya tersebut merupakan
alkohol).
4.
Proses
Fermentasi
Pada hari pertama akan tumbuh kapang dan
khamir bermiselia terutama organisme yang mampu merombak pati menjadi gula.
sehingga pada hari pertama tape akan berasa manis namun masih keras dan tedapat
miselia semu keputih-putihan di permukaan bahan. Pada hari kedua, dengan adanya
gula maka khamir akan tumbuh dan menghasilkan alkohol karena oksigen telah
berkurang. pada hari ektiga alkohol ini akan dioksidasi oleh bakteri lainnya
menjadi asam organik terutama asam asetat.
5.
Diagram
Alur Pembuatan Tape
 |
|
 |
|
 |
|
 |
C. PEMBAHASAN
Pembuatan tape dimaksudkan untuk menghasilkan
ethanol. Sebagaimana yang kita ketahui bahwa tape merupakan makanan hail dari
fermentasi. Fermentasi adalah proses produksi energi dalam sel
dalam keadaan anaerobik (tanpa oksigen). Fermentasi dilakukan dengan
menggunakan ragi. Ragi merupakan
zat yang menyebabkan fermentasi Mikroorganisme yang digunakan di
dalam ragi umumnya terdiri atas berbagai bakteri dan fungi (khamir dan kapang), yaitu Rhizopus, Aspergillus, Mucor, Amylomyces, Endomycopsis, Saccharomyces, Hansenula
anomala,, Lactobacillus, Acetobacter, dan sebagainya.
Sebelum
singkong direbus, terlebih dahulu tafe dikupas, dibersihkan dan dip tong
sepanjang 10 cm. setelah itu baru direbus. Pada proses perebusan singkong
hendaknya tidak terlalu matang karena jika terlalu matang maka tape yang
dihasilkan tidak akan bagus. Setelah di rebus kemudian singkong dirapikan di
temapta yang tertutup dan ditaburi ragi. Kemudian singkong yang sudah rapid an
sudah ditaburi ragi secara merata ditutup kembali agar tidak masuk udara dan
didiamkan 2-3 hari. Setelah jadi tape, kemudian tape tersebut dibubukan dan
cairan yang berada diatas tape disedot dengan menggunakan vakum. Atau bisa juga
proses pengambilan ethanol dengan cara diperas memakai saringan, sehingga
terpisah antara ethanol dengan singkong. Untuk mendapatkan ethanol yang murni,
cairan ethanol yang telah didapat tadi bisa di destilasi. Prinsip dari
destilasi adalah dengan memisahkan suatu cairan berdasarkan titik didihnya.
Semakin
lama waktu fermentasi ethanol, maka ethanol yang dihasilkan semakin banyak.
Tempat permentasi harus tertutup agar supaya bakterinya bisa hidup dan
memfermentasi singkong. Rasa masam pada singkong menunjukan adanya kandungan
alkohol pada tape. Proses destilasi bertujuan untuk mendapatkan etanol murni.
Produksi etanol dilakukan secara in
vitro dalam industri kimia maupun secara in vivo oleh mikroba dalam
industri bioteknologi. Bakteri yang banyak digunakan dalam produksi bioetanol
adalah Z. mobilis. Keunggulan pembuatan etanol dengan cara penggunaan
mikroba adalah rendahnya biaya produksi, prosentase rendemen yang tinggi,
proses lebih cepat dan penanganannya lebih sederhana dengan hasil samping yang
relatif lebih sedikit.
Mikroorganisme yang terdapat di dalam
ragi tape adalah kapang Amylomyces rouxii, Mucor sp, dan Rhizopus
sp. khamir Saccharomycopsis fibuligera, Saccharomycopsis malanga,
Pichia burtonii, Saccharomyces cerevisiae, dan Candida utilis;
serta bakteri Pediococcus sp dan Bacillus sp. Kedua kelompok
mikroorganisme tersebut bekerja sama dalam menghasilkan tape.
Mikroorganisme dari kelompok kapang akan
menghasilkan enzim-enzim amilolitik yang akan memecahkan amilum pada bahan
dasar menjadi gula-gula yang lebih sederhana (disakarida dan monosakarida).
Proses tersebut sering dinamakan sakarifikasi (saccharification).
Kemudian khamir akan merubah sebagian gula-gula sederhana tersebut menjadi
alkohol. Inilah yang menyebabkan aroma alkoholis pada tape. Semakin lama tape
tersebut dibuat, semakin kuat alkoholnya. Pada beberapa daerah, seperti Bali
dan Sumatera Utara, cairan yang terbentuk dari pembuatan tape tersebut diambil
dan diminum sebagai minuman beralkohol.
Tape bisa langsung dikonsumsi atau bisa
juga digoreng terlebih dahulu, bisa juga tape ini diambil alkoholnya. Kadar
etanol dalam tape tidak begitu besar sehingga tidak berbahaya jika dikonsumsi
manusia.
Ethanol banyak mafaatnya bagi kehidupan
manusia diantaranya sebagai pelarut obat. Akan tetapi banyak sekali orang yang
menyalahgunakannya. Sehingga ethanol ini berbahaya apabila disalahgunakan.
BAB III
KESIMPULAN
1. Fermentasi
adalah proses produksi energi dalam sel dalam keadaan anaerobik (tanpa
oksigen).
2. Ketela pohon/singkong ( Manihot utilissima Pohl ) merupakan tanaman pangan berupa perdu dengan
nama lain ubi kayu, singkong atau kasape.
3. Ragi atau fermen merupakan zat yang menyebabkan fermentasi. Ragi biasanya mengandung mikroorganisme yang melakukan fermentasi dan media biakan bagi
mikroorganisme tersebut.
4. Mikroorganisme
yang terdapat di dalam ragi tape adalah kapang Amylomyces rouxii, Mucor
sp, dan Rhizopus sp, khamir Saccharomycopsis fibuligera, Saccharomycopsis
malanga, Pichia burtonii, Saccharomyces cerevisiae, dan Candida
utilis serta bakteri Pediococcus sp dan Bacillus sp.
5. Etanol, disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol
absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah
menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering
digunakan dalam kehidupan sehari-hari.
6. Bioetanol
adalah pembuatan etanol dengan proses fermentasi dari tumbuhan misalnya singkong
dengan bantuan ragi.
7. Fermentasi dari singkong dimaksudkan
untuk mendapatkan ethanol dari singkong.
8. Ethanol dapat dijadikan bahan bakar
yang ramah lingkungan.
DAFTAR PUSTAKA
Amien,
Muhammad. 1985 Pegangan Umum Bioteknologi 3. Jakarta: Departemen Pendidikan dan
Kebudayaan.
Dwiari, S. R. 2008. Teknologi Pangan. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen
Pendidikan Nasional.
http://id.shvoong.com/medicine-and-health/1675679-ubi-singkong-sehatkan-jantung-darah/#ixzz1wsD3FVAW
Maggy,
Themawidjaja. 1990. Bioteknologi. Jakarta: Erlangga.
LAMPIRAN
Gambar singkong sebelum dikupas Gambar
: Ragi
Gambar
: Tape
