|
PENGARUH
LAMA FERMENTASI LEGEN
TERHADAP
KADAR ETANOL YANG DIHASILKAN
BIDANG ILMU : KIMIA
Disusun Oleh :
Dwi Ayu Setyaningrum
DINAS PENDIDIKAN
KABUPATEN REMBANG
Jalan Raya Sulang Pamotan Kabupaten
Rembang
2012
PENGESAHAN
Karya ilmiah
berjudul ”Pengaruh Lama Fermentasi Legen
terhadap Kadar Etanol yang Dihasilkan ” yang disusun oleh Dwi Ayu Setyaningrum, telah
disahkan pada tanggal September 2012.
Mengetahui:
|
Kepala Sekolah
M. Djupri, M.Pd
NIP. 19620503 19860 1
004
|
Guru Pembimbing
Rahayu Pujiastuti,
Ssi
NIP. 19781015 200604 2
006
|
PERNYATAAN KEASLIAN TULISAN
Saya yang bertanda
tangan di bawah ini:
Nama : Dwi Ayu
Setyaningrum
Kelas : XI IPA
2
Menyatakan
dengan sebenarnya bahwa karya ilmiah ini benar-benar merupakan hasil saya
sendiri, bukan merupakan pengambilan tulisan atau pikiran orang lain yang saya
akui sebagai hasil tulisan atau pikiran saya sendiri.
Rembang, September 2012
Dwi Ayu Setyaningrum
KATA PENGANTAR
Segala keberhasilan dan kesuksesan
manusia sebagai makhluk yang diciptakan tidak terlepas dari Sang Kholiq, maka
puji syukur kehadirat Allah SWT dengan segala taufiq dan hidayah-Nya serta
inayah-Nya yang senantiasa terlimpahkan kepada hamba-Nya, sehingga penelitian
dengan judul “Pengaruh Lama Fermentasi Legen terhadap Kadar Etanol yang Dihasilkan” dapat
terselesaikan.
Sholawat dan salam semoga selalu
tercurah limpahkan kepada pelita hati umat Islam, Nabi Muhammad SAW, yang
dengan jiwa sucinya penuh pengorbanan dan keihklasan telah membimbing dan
menuntun umatnya ke jalan yang benar dan di Ridhoi oleh Allah SWT.
Karya tulis ini disusun untuk mengikuti
Lomba Penelitian Ilmiah Remaja yang diseleggarakan oleh Dinas Pendidikan
Provinsi Jawa Tengah.
Selesainya karya tulis ini tidak
terlepas dari bimbingan dari berbagai pihak, baik secara langsung maupun tidak
langsung, untuk itu penulis mengucapkan terima kasih yang tak hingga kepada:
1.
Bapak M. Djupri, M.Pd
selaku Kepala Sekolah SMA Negeri 1 Sulang.
2.
Bapak/ ibu guru
pembimbing lomba Karya Tulis SMA Negeri 1 Sulang.
3.
Teman- teman yang telah
membantu dalam penelitian ini.
Teriring doa semoga amal yang telah
diberikan oleh seluruh pihak tersebut, menjadikan amal yang tiada putus
pahalanya. Amien. Penulis menyadari bahwa penyusunan karya tulis ini
jauh dari kesempurnaan dan banyak kekurangan, untuk itu Penulis mengharapkan
kritik dan saran dari segenap pembaca dan pemerhati guna penyempurnaan karya
tulis ini. Penulis berharap semoga karya tulis ini dapat bermanfaat bagi
penulis khususnya dan pembaca pada umumnya.
Rembang, September
2012
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman
Judul................................................................................................................ ......... i
Halaman
Pengesahan...................................................................................................... ......... ii
Halaman
Pernyataan................................................................................................................. iii
Kata
Pengantar............................................................................................................... ......... iv
Daftar
Isi......................................................................................................................... ......... v
Halaman
Abstrak............................................................................................................ ......... vii
BAB
I PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang.......................................................................................................... 1
B. Rumusan
Masalah..................................................................................................... 2
C. Tujuan
Penelitian....................................................................................................... 2
D. Manfaat
Penelitian.................................................................................................... 2
BAB
II TINJAUAN PUSTAKA
A. Pohon
Siwalan........................................................................................................... 3
B. Legen
(Nira Siwalan)................................................................................................ 4
C. Fermentasi................................................................................................................. 5
D. Destilasi..................................................................................................................... 8
E. Bioetanol................................................................................................................... 9
BAB
III METODOLOGI
A. Waktu
Dan Tempat Penelitian......................................................................... ......... 11
B. Populasi
Dan Sampel....................................................................................... ......... 11
C. Variabel............................................................................................................ ......... 11
D. Rancangan
Penelitian....................................................................................... ......... 11
E. Prosedur
Penelitian.......................................................................................... ......... 11
1. Persiapan.............................................................................................. ......... 11
2. Pelaksanaan.......................................................................................... ......... 11
a. Alat.......................................................................................... ......... 11
b. Bahan....................................................................................... ......... 12
c. Cara
Kerja Fermentasi............................................................. ......... 12
d. Cara
Kerja Destilasi................................................................. ......... 12
3. Pengamatan.......................................................................................... ......... 12
F. Metode
Pengumpulan Data............................................................................. ......... 12
G. Metode
Analisis Data...................................................................................... ......... 12
BAB
IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Persiapan.......................................................................................................... ......... 13
B. Pelaksanaan...................................................................................................... ......... 13
1. Fermentasi
Legen................................................................................. ......... 13
2. Destilasi
Legen.................................................................................... ......... 14
C. Analisis
Kadar Etanol...................................................................................... ......... 15
D. Pengaruh
Lama Fermentasi Legen terhadap Kadar Etanol yang Dihasilkan.. ......... 15
BAB
V PENUTUP
A. Simpulan.......................................................................................................... ......... 16
B. Saran................................................................................................................ ......... 16
DAFTAR
PUSTAKA.......................................................................... ....... 17
LAMPIRAN......................................................................................... ....... 18
ABSTRAK
Ayu, Dwi S. 2012. Pengaruh Lama Fermentasi Legen terhadap Kadar
Etanol yang Dihasilkan. Karya Ilmiah, SMA N 1
Sulang.
Pohon
Siwalan atau Pohon Lontar (Borassus
flabellifer) adalah sejenis palmae
(pinang-pinangan) bisa menghasilkan air nira atau legen yang dapat dikonsumsi
sebagai minuman, difermentasi menjadi tuak ataupun
diolah menjadi gula siwalan (sejenis gula merah). Di Kecamatan Sulang, sisa
legen yang dijual penduduk biasanya hanya dibuang sia-sia. Padahal legen yang difermentasi akan menghasilkan
etanol yang bernilai ekonomi tinggi. Tujuan dari karya tulis ini yaitu untuk
mengetahui pengaruh lama fermentasi legen terhadap kadar etanol.
Penelitian ini
dilaksanakan pada
tanggal 22 Agustus–9 September 2012 di SMA N 1 Sulang.
Populasi dalam penelitian ini adalah legen yang
dihasilkan di kecamatan Sulang. Sampel diambil secara acak,
dan dilakukan dengan eksperimen. Legen
difermentasi, dilanjutkan proses destilasi untuk memisahkan kadar etanol dengan
air. Hasil destilat akan diukur dengan hydrometer alkohol.
Hasil penelitian
menunjukkan bahwa pada hari ke-5 kadar etanol
mencapai hasil tertinggi sedangkan
setelah hari ke-5 kadar etanolnya menurun. Simpulan
dari penelitian ini adalah waktu optimum
fermentasi gula dalam legen menjadi etanol adalah pada hari ke-5 (5 X 24 jam).
Kata Kunci: Fermentasi, Legen,
Destilasi, Kadar Etanol.
BAB
I
PENDAHULUAN
A. Latar
Belakang Penelitian
Pohon Siwalan atau Pohon Lontar (Borassus flabellifer) adalah sejenis
palmae (pinang-pinangan) yang tidak asing lagi
di telinga masyarakat terutama masyarakat Sulang. Tumbuhan ini kaya akan
manfaat. Daun pohon Siwalan bisa dimanfaatkan sebagai bahan untuk membuat
berbagai macam kerajinan seperti tas, topi, kipas dan sebagainya. Buahnya yang
masih muda memiliki cita rasa yang bisa menggugah minat setiap orang untuk
mengkonsumsinya. Selain itu, air nira (legen) juga dapat dikonsumsi sebagai
minuman, difermentasi menjadi tuak ataupun diolah menjadi
gula siwalan (sejenis gula merah).
Kecamatan Sulang merupakan wilayah yang sangat
kering, oleh sebab itu banyak tumbuh pohon siwalan di wilayah ini. Petani
siwalan akan mengambil hasil legennya setiap pagi atau sore hari, kemudian
menjualnya di pinggir-pinggir jalan. Pekerjaan ini dijadikan oleh para petani sebagai
pekerjaan sampingan.
Di
beberapa desa di Kecamatan Sulang, legen hanya dimanfaatkan untuk bahan membuat
gula merah atau sekadar sebagai minuman.
Legen yang tidak habis terjual oleh para pedagang biasanya hanya akan
dimasak menjadi gula atau dibuang sia-sia. Disini kami akan memanfaatkan air
legen yang dibuang sia-sia itu menjadi lebih bernilai ekonomi tinggi, dengan
cara difermentasi menjadi Bioetanol.
Bioetanol (C2H5OH) adalah
etanol yang dibuat dari proses fermentasi aerob
(proses respirasi), yaitu disimilasi bahan-bahan yang disertai dengan
pengambilan oksigen. Alkohol terutama dalam bentuk etil alkohol (etanol) dibakar untuk menghasilkan karbon
dioksida dan air; sebagai pelarut
(solvent), misalnya pada parfum, perasa, pewarna makanan, dan obat-obatan; sebagai
bahan sintesis (feedstock) untuk menghasilkan bahan kimia lain, contohnya
sebagai feedstock dalam pembuatan asam asetat (sebagaimana yang terdapat dalam
cuka); sebagai bahan bakar alternatif; sebagai penangkal racun (antidote); sebagai
antiseptik (penangkal infeksi); sebagai deodorant (penghilang bau tidak enak
atau bau busuk).
Berdasarkan uraian di atas peneliti melakukan penelitian yang berjudul Pengaruh Lama Fermentasi Legen terhadap
Kadar Etanol yang Dihasilkan.
B. Rumusan
Masalah
Rumusan masalah dari karya tulis ini yaitu: Adakah
pengaruh lama fermentasi legen terhadap kadar etanol yang dihasilkan?
C. Tujuan
Penelitian
Tujuan
penilitian dari karya tulis ini
adalah untuk mengetahui pengaruh lama fermentasi legen terhadap kadar etanol yang dihasilkan.
D. Manfaat
Penelitian
1.
Untuk
Pemerintah
Sebagai sumber informasi untuk mengembangkan
potensi pohon siwalan di daerah.
2.
Untuk
Peneliti
a. Menambah
pengalaman dan pengetahuan.
b. Dapat
mengetahui pengaruh jangka fermentasi terhadap kadar etanol pada legen.
3.
Untuk
Sekolah
Menambah
ilmu pengetahuan dan kajian pustaka.
4.
Untuk
Masyarakat
a.
Dapat mengetahui waktu
yang tepat untuk melakukan fermentasi legen agar mendapatkan kadar etanol yang
baik.
b.
Sebagai masukan
sehingga nantinya hasil penulisan ini bisa digunakan sebagai bahan untuk
membuka usaha kecil.
BAB
II
TINJAUAN
PUSTAKA
A. Pohon
Siwalan
Siwalan (Borassus flabellifer), juga dikenal dengan nama lontar atau tal
adalah sejenis palma (pinang-pinangan) yang tumbuh di Asia Selatan dan Asia Tenggara.
Di berbagai daerah pohon ini juga dikenal dengan nama-nama yang mirip seperti
lonta (Minangkabau), ental (Sunda, Jawa, Bali), taal (Manado), jun tal
(Sumbawa), tala (Sulsel), lontara (Toraja), lontoir (Ambon), manggita, manggitu
(Sumba) dan tua (Timor) (Wikipedia). Daunnya digunakan sebagai bahan kerajinan
dan media penulisan naskah lontar. Barang-barang kerajinan yang
dibuat dari daun lontar antara lain adalah kipas, tikar, topi, aneka keranjang, tenunan
untuk pakaian dan sasando, alat musik tradisional di Timor.
Kayu dari batang lontar bagian luar
bermutu baik, berat, keras dan berwarna kehitaman. Kayu ini kerap digunakan
orang sebagai bahan bangunan atau untuk membuat perkakas dan barang kerajinan. Dari
karangan bunganya (terutama tongkol bunga betina) disadap orang nira lontar. Nira siwalan (legen) adalah
cairan yang disadap dari bunga pohon siwalan, cairan ini mengandung gula antara
10-15 %. Nira dapat dimasak menjadi gula atau difermentasi menjadi legen atau tuak, semacam minuman beralkohol buatan
rakyat, sirup, gula aren dan nata de
arenga (Wikipedia).
Pohon ini terutama tumbuh
didaerah-daerah kering. Di Indonesia, Pohon Siwalan tumbuh di Jawa Timur
dan Jawa Tengah bagian timur, Madura, Bali, Nusa Tenggara Barat, Nusa Tenggara
Timur, dan Sulawesi.
Klasifikasi tanaman siwalan menurut Anonim (2006g)
adalah:
Tabel 1: Klasifikasi
tanaman siwalan adalah:
|
Kingdom
|
Plantae
|
|
Divisio
|
Magnoliophyta
|
|
Kelas
|
Liliopsida
|
|
Ordo
|
Arecales
|
|
Famili
|
Arecaceae
|
|
Genus
|
Borassus
|
|
Spesies
|
Borrasus flabellifer L.
|
B. Legen (Nira
Siwalan)
Legen adalah nama minuman
tradisional yang banyak ditemukan di sekitar wilayah Jawa Tengah dan Jawa Timur, Indonesia. Minuman ini diambil dari bagian
pohon siwalan. Kata legen ini berasal dari kata
dasar legi (bahasa Jawa) yang artinya manis. Legen kebanyakan dibuat dari bunga
pohon siwalan jenis perempuan yang bunganya
berbentuk sulur. Sulur bunga ini dipotong sedikit demi sedikit untuk disadap
getahnya yang ditampung pada sebuah tabung yang biasanya terbuat dari potongan
batang bambu satu ruas. Lama penyadapan ini
biasanya semalam, pada sore hari tabung bambu ini (disebut bumbung) diletakkan
sebagai penampung, maka pada pagi harinya sudah memuat penuh satu tabung. Satu
manggar bunga biasanya menghasilkan sekitar tiga hingga enam tabung legen (Wikipedia).
Untuk mengurangi rasa asam, biasanya
pada dasar bumbung ditaburi sedikit air kapur. Air legen ini dalam bahasa Indonesia
disebut nira. Tapi legen ada juga yang dihasilkan dari manggar bunga kelapa atau dari manggar bunga pohon aren, tapi secara khusus legen hanya
dibuat dari pohon siwalan. Jenis pohon siwalan ada dua macam, yang satu bunganya
manggar seperti kelapa dan menghasilkan buah yang disebut buah siwalan. Isinya
seperti kolang-kaling yang empuk, kenyal dan manis.
Sedang pohon jenis lainnya hanya berbunga berbentuk sulur dan khusus
dimanfaatkan untuk disadap getahnya menjadi legen. Dua pohon jenis ini saling
membutuhkan sehingga dapat berlangsung penyerbukan menghasilkan buah siwalan
yang kelak dapat ditanam menjadi pohon serupa (Wikipedia).
Legen (nira siwalan) yang disimpan
pada suhu kamar akan mengalami proses fermentasi atau peragian gula karena
adanya proses enzimatis. Bahan baku energi yang paling banyak digunakan adalah
glukosa. Metabolisme tipe anaerobik menghasilkan sejumlah kecil energi,
karbondioksida, air, dan produk akhir metabolik organik lain, seperti asam
laktat, asam asetat, dan etanol. Glukosa yang terkandung dalam nira menunjang
pertumbuhan aktif organisme-organisme fermentatif. Nira siwalan yang sudah
mengalami fermentasi ini biasa disebut dengan tuak.
Komposisi nira
siwalan dapat dilihat pada Tabel 2 berikut ini.
Tabel
2: Komposisi Nira Siwalan
|
Komponen
|
Jumlah
|
|
Total gula (g/100 cc)
|
10,93
|
|
Gula reduksi (g/100
cc)
|
0,96
|
|
Protein (g/100 cc)
|
0,35
|
|
Nitrogen (g/100 cc)
|
0,056
|
|
pH (g/100 cc)
|
6,7-6,9
|
|
Specific gravity
|
1,07
|
|
Mineral sebagai abu
(g/100 cc)
|
0,54
|
|
Kalsium (g/100 cc)
|
Sedikit
|
|
Fosfor (g/100 cc)
|
0,14
|
|
Besi (g/100 cc)
|
0,4
|
|
Vitamin C (mg/100 cc)
|
13,25
|
|
Vitamin B1
(IU)
|
3,9
|
|
Vitamin B komplek
|
Diabaikan
|
Sumber:
Davis and Johnson (1987)
C.
Fermentasi
Fermentasi
berasal dari bahasa latin ferfere yang artinya mendidihkan, yaitu
berdasarkan ilmu kimia terbentuknya gas-gas dari suatu cairan kimia yang
pengertiannya berbeda dengan air mendidih. Gas yang terbentuk tersebut di antaranya
karbondioksida (CO2)
(Afrianti, H. L., 2004).
Fermentasi
merupakan salah satu proses pengolahan dan pengawetan bahan makanan yang cukup
tua, yang juga memiliki tujuan memperpanjang daya simpan suatu produk pangan (Parker,
2003). Produk minuman beralkohol merupakan salah satu bentuk pangan hasil
proses fermentasi. Menurut Steinkraus (2002) ditinjau dari segi keamanan pangan,
produk minuman beralkohol merupakan pangan yang aman dikonsumsi. Produk ini
pada umumnya merupakan hasil fermentasi khamir, walaupun kapang seperti Amylomyces Rouxii dan bakteri seperti Zymomonas mobilis dapat juga melakukan fermentasi
alkohol. Substrat umumnya kaya akan kandungan gula, yang kemudian didestilasi menjadi
alkohol dan CO2 oleh mikroorganisme yang berperan di dalam proses
fermentasi (Steinkraus, 2002).
Menurut Leni Herliani Afrianti (2004) fermentasi
berdasarkan kebutuhan O2, dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
1. Fermentasi
aerob (proses respirasi)
Fermentasi
aerob yaitu disimilasi bahan-bahan yang disertai dengan pengambilan oksigen.
Semua organisme untuk hidupnya memerlukan
sumber energi yang diperoleh dari hasil metabolisme bahan pangan, di mana
organisme itu berada. Bahan energi yang paling banyak digunakan mikroorganisme
untuk tumbuh adalah glukosa. Dengan adanya oksigen maka mikroorganisme
dapat mencerna glukosa menghasilkan air, karbondioksida dan sejumlah besar
energi. Contoh : fermentasi asam asetat, asam nitrat, dan sebagainya.
2. Fermentasi
anaerob
Fermentasi
anaerob yaitu fermentasi yang tidak membutuhkan adanya oksigen, Beberapa mikroorganisme
dapat mencerna bahan energinya tanpa adanya oksigen. Jadi hanya sebagian bahan
energi itu dipecah, yang dihasilkan adalah sebagian dari energi, karbondioksida
dan air, termasuk sejumlah asam laktat, asetat, etanol, asam volatil, alkohol
dan ester. Biasanya dalam fermentasi ini menggunkan mikroba yeart, jamur
dan bakteri.
Kemampuan
mikroorganisme untuk tumbuh dan tetap hidup merupakan hal yang sangat penting
dalam ekosistem pangan. Beberapa faktor utama yang mempengaruhi sistem
fermentasi alkohol oleh mikroorganisme meliputi: macam bahan (substrat),
mikroba, derajat keasaman (pH), suhu, suplai makanan, waktu, air (H2O),
dan kesediaan oksigen (O2).
a.
Macam Bahan (substrat)
Menurut
Buckle et.all (1987) mikroorganisme membutuhkan suplai makanan yang menjadi
sumber energi dan menyediakan unsur kimia dasar untuk pertumbuhan sel. Unsur
dasar tersebut adalah karbon, oksigen, sulfur, fosfor, magnesium, zat besi dan
sejumlah kecil logam lainnya.
Menurut
Said dalam Ratri (2003) karbon dan nitrogen merupakan unsur yang dibutuhkan
untuk pertumbuhan mikroorganisme. Karbon dibutuhkan untuk pertumbuhan dan
sebagai sumber energi. Senyawa ini tersedia dalam bentuk gula, garam dari
beberapa asam organik, gliserol, sterol dan sebagainya. Biasanya sebagai
golongan karbohidrat yang digunakan adalah glukosa, fruktosa, galaktosa,
sukrosa, laktosa, dan refinosa. Nitrogen diperoleh dalam bentuk amonium, gram
amonia, peptida, pepton atau derivat protein lainnya, urea dan nitrat. Di
antara sumber nitrogen tersebut yang umum digunakan adalah ammonium dan garam
amonia. Sebagai sumber fosfor biasanya ditambahkan amonium fosfat. Asam klorida
ditambahkan pada proses fermentasi yang berfungsi untuk menguraikan semua pati
menjadi gula monosakarida.
b.
Mikroba
Mikroba
memegang kunci berhasil tidaknya dalam fermentasi alkohol. Dalam hal ini
terdapat 3 karakteristik penting yang harus dimiliki oleh mikroba yang akan
digunakan dalam prose fermentasi, yaitu:
1. Mikroba
harus mampu tumbuh dengan cepat dalam suatu substrat dan lingkungan yang cocok
dan mudah untuk dibudidayakan dalam jumlah besar.
2. Organisme
harus dapat menghasilkan enzim-enzim esensial dengan mudah dan dalam jumlah
yang besar agar perubahan-perubahan kimia yang dikehendaki dapat terjadi.
3. Kondisi
lingkungan yang diperlukan bagi pertumbuhan dan produksi maksimum secara
komparatif harus sederhana
c.
Derajat Keasaman (pH)
pH
dari substrat atau media fermentasi merupakan salah satu faktor yang menentukan
kehidupan khamir. Salah satu dari sifat khamir adalah bahwa pertumbuhannya
dapat berlangsung baik pada suasana asam. Pada umumnya khamir lebih baik tumbuh
pada suasana asam dengan pH 4,0 – 4,5 (Fardiaz, S., 1992).
d.
Suhu
Suhu
adalah salah satu faktor lingkungan yang mempengaruhi kehidupan dan pertumbuhan
organisme. Menurut Moat dalam Fardiaz (1992) suhu dibagi menjadi 3 golongan.
Pertama adalah mikroba spikofilig adalah mikroba yang tumbuh pada
temperatur minimum 0-5 0C, optimum 5-15 0C dan maksimum
15-20 0C. Kedua adalah mikroba misfofilig adalah mikroba yang
dapat tumbuh pada temperatur minimum 25-45 0C, optimum 45-60 0C
dan maksimum 60-80 0C. Pada umumnya kisaran suhu pertumbuhan untuk
khamir adalah sama dengan suhu optimum pada kapang sekitar 25-30 0C
dan suhu maksimum kirakira 35-47 0C (Fardiaz, S., 1992).
e.
Suplai
Makanan
Bahan
dasar yang dapat digunakan untuk fermentasi alkohol adalah bahan yang
mengandung pati atau gula dalam jumlah tinggi.
f.
Waktu
Menurut
Sebagyo dalam Maimuna, S (2004) fermentasi biasanya dilakukan selama 30-70 jam
tergantung pada suhu fermentasi, pH, dan konsentrasi gula. Keberhasilan
fermentasi biasanya ditandai terbentuknya alkohol setelah 12 jam.
g.
Air
(H2O)
Menurut
Buckle et.all (1985) Suatu organisme membutuhkan air untuk hidup. Air
berperan dalam reaksi metabolik dalam sel dan merupakan alat pengangkut zat
gizi atau bahan limbah kedalam dan luar sel. Jumlah air yang terdapat dalam
bahan pangan dikenal aktivitas air (aw). Bakteri tumbuh dalam perkembangbiakan
hanya dalam media dengan nilai aw tinggi (0,91), pada khamir (0,87-0,91), dan
kapang (0,80-0,87).
h.
Kesedian
Oksigen (O2)
Derajat
anaerobiosis merupakan faktor utama pengendali fermentasi. Bila tersedia
oksigen dalam jumlah besar, maka produksi sel-sel khamir terpacu. Akan tetapi
bila produksi alkohol yang dikendaki, maka diperlukan penyediaan oksigen yang
sangat terbatas (Desrosier dalam Maimuna, S, 2004).
D.
Destilasi
Dalam larutan terdapat dua komponen
yaitu solute dan solvent, sehingga larutan didefinisikan sebagai campuran
homogen solute dan solvent. Terbentuknya larutan karena adanya gaya tarik
antara molekul solute dan solvent dalam proses kelarutan. Apabila solvent berupa
air maka disebut proses hidrasi.
Dalam
kimia, sering dihadapi masalah yang berhubungan dengan cara memisahkan solute
atau solvent dari larutannya. Jika solute bukan volatil atau kurang volatil
dibandingkan solventnya maka, solvent dapat dipisahkan dengan destilasi.
Dasar
pemisahan destilasi adalah perbedaan dua titik didih dua cairan atau lebih.
Jika campuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya lebih rendah akan
menguap lebih dulu. Dengan mengatur suhu secara cermat komponen larutan akan
menguap dan mengembunkan komponen demi komponen secara bertahap. Proses
pengembunan terjadi dengan mengalirkan uap ke tabung pendingin (S, Sukri.,
1999).
Alat-alat
yang digunakan dalam destilasi cukup sederhana. Pertama tempat sampel, berupa
reservoar biasanya dipilih labu alas bulat, kondensor untuk mengembunkan uap
dan tempat destilat. Pemanas yang digunakan dapat berupa kompor listrik atau heating
mantle yang dapat diatur suhunya. Untuk mengontrol suhu uap, pada salah
satu ujung labu dipasang termometer (S, Sukri, 1999).
Beberapa
hal penting yang harus diperhatikan dalam destilasi adalah kondisi saat
pemanasan labu didih. Dalam keadaan suhu dan tekanan tinggi, labu dapat
mengalami ledakan yang dikenal sebagai super heated. Secara teknis, sebelum
proses pemanasan, di dalam labu didih disertakan agen anti bumping seperti
pecahan porcelain. Pori-pori porcelain dapat menyerap panas dan meratakan panas
ke seluruh sistem. Metode destilasi digunakan pada larutan yang mempunyai titik
didih moderat sekitar 100 OC. Apabila terdapat sampel dengan titik
didih sangat tinggi, tidak disarankan menggunakan teknik pemisahan destilasi karena
dua hal yaitu suhu dan tekanan tinggi rawan ledakan dan pada suhu tinggi senyawa
dapat mengalami dekomposisi atau rusak.
E.
Bioetanol
Bioetanol atau etanol
(C2H5OH) yang nama
lainnya aethanolum, etil alcohol, adalah cairan yang bening, tidak berwarna,
larut dalam air, eter,
aseton, benzene, dan semua pelarut organik, serta memiliki bau khas alkohol. Sifat-sifat
kimia dan fisis etanol sangat tergantung pada gugus hidroksil. Pada tekanan>0,114
bar (11,5 kPa) etanol dan air dapat membentuk larutan azeotrop (larutan yang
mendidih seperti campuran murni; komposisi uap dan cairan sama). Penyimpanan pada suhu 8 -15 °C, jauh dari api dalam wadah kedap
udara dan dilindungi dari cahaya. Bahan ini dapat memabukkan jika diminum.
Tabel 3 Sifat kimia dan fisika Alkohol
|
Sifat Kimia dan Fisika
|
Keterangan
|
|
Berat molekul
|
46
|
|
Kepadatan
|
0.791 gram/ml
|
|
Titik lebur
|
- 117.3 0C
|
|
Titik Didih
|
78.3 0C
|
|
Titik bakar
|
21 0C
|
|
Titik nyala
|
372 0C
|
|
Batas ledak atas
|
19 % v/v
|
|
Batas ledak bawah
|
3.5 % v/v
|
Sumber : Soebagyo, 1980
Etanol dapat dibuat dengan beberapa cara sebagai berikut:
1.
Etanol
untuk konsumsi umumnya dihasilkan dengan proses fermentasi atau peragian bahan
makanan yang mengandung pati atau karbohidrat seperti beras, dan umbi. Alkohol
yang dihasilkan dari proses fermentasi biasanya berkadar rendah. Untuk
mendapatkan alkohol dengan kadar yang lebih tinggi diperlukan proses pemurnian
melalui penyulingan atau destilasi. Etanol untuk keperluan industri dalam skala
lebih besar dihasilkan dari fermentasi tetes, yaitu hasil samping dalam
industri gula tebu atau gula bit.
2.
Melalui
sintesa kimia yaitu antara reaksi gas etilen dan uap air dengan asam sebagai
katalis. Katalis yang dipakai misalnya asam fosfat. Asam sulfat dapat juga
dipakai sebagai katalis, namun dewasa ini sudah jarang dipakai.
Penggunaan etanol sebagai minuman atau untuk penyalahgunaan sudah dikenal
luas. Karena jumlah pemakaian etanol dalam minuman amat banyak, maka tidak
mengherankan keracunan akut maupun kronis akibat etanol sering terjadi.
BAB
III
METODOLOGI
A. Waktu
dan Tempat Penelitian
Penelitian dilakukan pada tanggal 22 Agustus–9 September
2012, di SMA Negeri 1 Sulang.
B. Populasi
dan Sampel
Populasi
legen yang dihasilkan di Kecamatan Sulang yang dihasilkan sekitar 2.460
liter perharinya. Sampel kami ambil dari populasi secara acak.
C.
Variabel
1. Variabel
bebas : Waktu fermentasi
2. Variabel
Terikat : Kadar Etanol
D.
Rancangan Penelitian
Rancangan
penelitian ini adalah Experimental Design
(penelitian eksperimen).
E. Prosedur
Penelitian
Penelitian
ini dilakukan dalam tiga tahap yaitu persiapan, pelaksanaan dan analisa.
1. Persiapan
Melakukan
observasi awal dan menyiapkan alat dan bahan serta cara kerja.
a.
Alat
:
1) Kompor
Listrik
2) Labu
destilasi
3) Pendingin
leibeg
4) Selang
5) Clam
6) Termometer
7) Statif
8) Plastisin
9) Pecahan
kaca
b.
Bahan
:
1) Legen
c.
Cara
kerja fermentasi :
1) Mengambil
air nira siwalan sebanyak 200 mL x 4 ditempatkan pada botol dan ditutup.
2) Memberi
label pada setiap botol sesuai dengan waktu yang ditentukan yaitu 72 jam, 120
jam, 168 jam, dan 216 jam.
3) Membuka
tutup setiap 5-6 jam, untuk mengeluarkan gas yang bertujuan menghindari
ledakan.
4) Fermentasi
dilakukan sesuai waktu yang telah ditentukan pada setiap masing-masing label.
d.
Cara
Kerja destilasi :
1) Merangkai
alat destilasi
2) Memasukan
sampel sesuai label.
3) Memasukkan
pecahan kaca ke dalam labu destilasi, sebagai pengganti batu didih.
4) Melakukan
pemanasan.
5) Mengambil
fraksi destilat pada suhu 700 C- 800 C
2. Pelaksanaan
Melakukan
percobaan dengan alat dan bahan yang sudah dipersiapkan.
3. Pengamatan
Mengamati
kadar etanol dengan metode hydrometer.
F. Metode
Pengumpulan Data
Metode pengumpulan data dalam
karya tulis ini, adalah dari hasil percobaan yang telah dilakukan.
G. Metode
Analisis Data
Metode analisis
data dalam karya tulis ini, adalah data yang telah
diperoleh dalam penelitian ini meliputi data yang didasarkan pada analisa
menggunakan alat hydrometer yang dihasilkan dari proses destilasi yang berupa
kadar etanol.
BAB
IV
HASIL
DAN PEMBAHASAN
Dalam
penelitian ini terdapat beberapa tahap perlakuan, diantaranya melakukan
persiapan, pelaksanaan dan analisis kadar etanol legen dengan menggunakan
metode hydrometer.
A. Persiapan
Sampel yang telah diambil dari
pohon siwalan dimasukan ke dalam botol ditutup dan didiamkan. Proses pendiaman
pada peneltian ini berlangsung selama 72 jam, 120 jam, 168 jam, dan 216 jam.
Pada waktu yang telah ditentukan sampel didestilasi 200 mL.
B. Pelaksanaan
1.
Fermentasi
Legen
Fermentasi
legen dilakukan secara alami selama 72 jam, 120 jam, 168 jam, dan 216 jam.
Dalam fermentasi tersebut menunjukkan pertumbuhan mikroflora pada legen. Golongan
khamir mendominasi pada awal fermentasi sampai waktu fermentasi mencapai 48
jam. Saat fermentasi 24 sampai 36 jam, sel-sel khamir melakukan pembelahan (budding). Setelah 48 jam fermentasi
berlangsung pertumbuhan khamir tidak lagi mendominasi, akan tetapi mulai muncul
mikroflora selain khamir yang kemudian meningkat selama fermentasi berlangsung
selama 60 jam sampai 72 jam.
Pola
pertumbuhan khamir dan bakteri tersebut menunjukkan adanya perubahan struktur
spesies yang tumbuh dalam komunitas mikroflora legen. Perubahan pertumbuhan
disebabkan oleh adanya perubahan lingkungan fisik yaitu perubahan komposisi
kimiawi legen itu akan berubah pada saat fermentasi berlangsung. Perubahan
komposisi kimiawi legen mengakibatkan mikroorganisme yang tidak lagi tercukupi
kebutuhan nutrisinya akan mati, digantikan oleh mikroorganisme lain yang dapat
mempergunakan nutrisi yang ada pada legen. Pada tahap awal proses fermentasi
kadar gula dalam legen sangat cocok untuk pertumbuhan khamir dan bakteri yang
dapat mendegradasi gula, yaitu bakteri golongan laktobasilus heterofermentatif (Burrows, 1959). Khamir membentuk
etil alkohol yang semakin banyak akan memacu pertumbuhan bakteri asam asetat
yang dapat mempergunakan alkohol sebagai sumber nutrisinya untuk diubah menjadi
asam asetat dan air.
Selama
proses fermentasi akan terjadi penurunan pH legen yang disebabkan adanya
asam-asam organik yang terbentuk selama proses fermentasi akibat aktivitas
enzimitas mikroflora dalam legen (Banwart, 1981).
Selama
proses fermentasi berlangsung terjadi penurunan kadar gula reduksi. Penurunan
kadar gula reduksi ini karena gula-gula reduksi yang ada dalam legen
dipergunakan sebagai substrat oleh mikroorganisme untuk melakukan aktivitasnya.
Gula-gula reduksi yang ada akan diubah menjadi alkohol oleh khamir dan diubah
menjadi alkohol dan asam asetat oleh bakteri asam laktat.
2.
Destilasi
Legen
Sampel
legen yang telah difermentasi dimasukan ke dalam labu destilasi yang telah
terisi pecahan kaca kemudian ditutup menggunakan penutup karet dan dipasang
penutup karet dan dipasang termometer pada penutup karet tersebut. Tujuan
dimasukannya pecahan kaca yaitu sebagai pengganti batu didih sebagai anti bumping serta untuk meratakan panas ke seluruh
sistem labu. Kemudian ditutup dengan penutup karet bertujuan agar sampel yang
memiliki senyawa volatile di dalamnya tidak dapat keluar. Termometer dipasang
mempunyai tujuan untuk mengetahui suhu uap yang ada pada sampel tersebut, dalam
hal ini suhu uap yaitu 700C- 800C.
Labu alas bulat yang telah diset disambungkan ke
kondensor dan posisi labu di atas kompor listrik dengan pemanasan yang telah
diatur, dengan adanya pemanasan inilah maka terjadi penguapan pada
sampel yang kemudian uap tersebut masuk ke
kondensor
sehingga terjadi pengembunan, proses terjadinya pengembunan disebabkan
adanya
pendinginan air yang mengalir pada kondensor yang di dalamnya ada uapnya. Setelah
terjadi pendinginan dan pengembunan, embun tersebut menetes dan tetesan itu dinamakan
hasil destilat yang ditampung pada Erlenmeyer 250 mL.
Proses
destilasi
diawali dengan pemanasan, sehingga zat yang memiliki titik didih lebih rendah
akan menguap. Uap akan bergerak menuju kondenser yaitu pendingin, proses
pendinginan terjadi karena kita mengalirkan air ke dalam dinding (bagian luar
kondenser), sehingga uap yang dihasilkan akan kembali cair. Proses ini berjalan
terus menerus dan akhirnya kita dapat memisahkan seluruh senyawa-senyawa yang
ada dalam campuran homogen tersebut.
Hasil
fermentasi adalah alkohol dan tentunya masih bercampur secara homogen dengan air.
Perbedaan titik didih air (100o C)
dan titik didih alkohol
(70o C) menyebabkan yang akan
menguap terlebih dahulu adalah alkohol. Dengan menjaga destilasi maka
hanya komponen alkohol saja yang akan menguap. Uap
tersebut akan melalui pendingin dan akan kembali
cair, proses destilasi alkohol merupakan destilasi yang
sederhana.
3.
Analisis
Kadar Etanol
Analisis
etanol hasil destilasi legen menggunakan hydrometer alkohol. Pertama masukkan
etanol hasil destilasi ke dalam gelas ukur atau tabung atau botol yang
tingginya lebih panjang dari panjang alkohol meter. Kemudian masukkan batang
alkohol meter ke dalam gelas ukur. Alkohol meter akan tenggelam dan batas
airnya akan menunjukkan berapa kandungan alkohol di dalam larutan tersebut.
Tabel 4: Hasil Percobaan
|
No
|
Lama
Fermentasi
|
Rata-
Rata Kadar Etanol (%)
|
|
1
|
3 hari
|
13
|
|
2
|
5 hari
|
23
|
|
3
|
7 hari
|
18
|
|
4
|
9 hari
|
16
|
4.
Pengaruh
Lama Fermentasi Legen terhadap Kadar
Etanol yang Dihasilkan
Berdasarkan
hasil analisis sampel legen dengan parameter lama, hasil fermentasi dengan kadar
etanol tertinggi terjadi pada hari ke 5 yakni 23 %. Setelah hari ke-5 kadar
etanolnya turun. Hal ini disebabkan pada hari ke-5 mikroorganisme yang hidup
tidak tercukupi nutrisinya kemudian mikroorganisme itu mati, dan digantikan
oleh organisme lain yang dapat mempergunakan nutrisi pada legen.
BAB V
PENUTUP
A. Simpulan
Berdasarkan
hasil pembahasan dapat disimpulkan bahwa lamanya fermentasi berpengaruh
terhadap hasil kadar etanol. Hari ke-5 merupakan
waktu optimum fermentasi gula dalam legen untuk kadar etanol tertinggi. Setelah
itu kadar etanol akan menurun dan akan berubah menjadi asam asetat, hal itu terjadi
karena mikroorganisme pembentuk alkohol akan mati dan digantikan oleh mikroorganisme
pembentuk asam asetat.
B. Saran
Untuk melengkapi
dan menyempurnakan penelitian ini disarankan untuk melakukan penelitian
lanjutan sebagai berikut:
1. Bagi
penelitian selanjutnya, disarankan untuk memakai alat ukur yang tingkat
ketelitiannya lebih tinggi misalkan GC.
2. Bagi
petani siwalan yang ingin melakukan fermentasi legen, untuk mendapatkan kadar
etanol yang lebih tinggi dilakukan selama 5 hari.
3. Untuk
mendapatkan hasil destilat yang lebih banyak, peneliti bisa menyiapkan
rangkaian peralatan destilat yang lebih memadai.
DAFTAR PUSTAKA
Afrianti,
H. L., 2004, Fermentasi, Online
at http://www.forumsains.com/index.php/topic,783.msg2697.html diakses 22
oktober 2007.
Banwart,
G.J., 1981. Basic Food Microbiology.
Abridged Ed. AVI Pub. Comp., Inc., Westport, Connecticut.
Buckle,
K.A., et.all, 1985, Ilmu Pangan, Jakarta: UI-Press, hal 31, 92,
93, dan 96.
Burrows, W., 1959. Textbook of Microbiology, 17th
ed. W.B. Sounders Com., Philadelphia and London.
Fardiaz,
S., 1992, Mikrobiologi Pangan 1, Jakarta: PT. Gramedia Utama Pustaka,
hal 62, 105, 110, 245, 246, dan 235.
Soebagyo,
A., 1980, Dasar-Dasar Mikrobiologi Industri, Jakarta: Departemen
Pendidikan dan Kebudayaan Direktorat Pendidikan Menengah Kejuruan.
Maimuna,
S., 2004, Pengaruh Interaksi Variasi Suhu dan Lama Fermentasi Terhadap Kadar
Glukosa dan Kadar Alkohol Tape Ketan Hitam, Malang: Skripsi tidak
diterbitkan. Jurusan Biologi Fakultas Sains dan Teknologi Universitas Islam
Negeri Malang.
Ningsih,
Eko Lya. 2010. Perbaikan fermentasi nira tradisional dengan Inokulasi khamir dan
Tindalisasi. Online at
http://www.google.co.id/url?sa=t&rct=j&q=fermentasi%20legen&source=web&cd=4&cad=rja&ved=0CC8QFjAD&url=http%3A%2F%2Fisjd.pdii.lipi.go.id%2Fadmin%2Fjurnal%2F51104553.pdf&ei=72BFUNuNDsrNrQfgiIHIBw&usg=AFQjCNH3H3cX043-Du4uBNimTVs0OvC3EQ [diakses tanggal 4
september 2012]
Parker, R. 2003. Introduction to
Food Science. Delmar, Thomson Learning, New York.
Ratri,
Ratnaningtiyas, 2003, Pengaruh Lama Fermentasi Terhadap Produksi Etanol Dari
Kulit Pisang Ambon Oleh Zymononas Mobilis. Jember: Skripsi tidak
diterbitkan. Politeknik Negeri Jember.
Steinkraus.
K.H. 2002. Fermentations in World Food Processing. Comprehensive Review.
Institute of Food Technologist.Vol 1, 23 -32.
LAMPIRAN
Keterangan Gambar 1 :
Rangkaian Alat Destilasi
Keterangan Gambar 2 : Proses Destilasi
