Pembuatan Alkohol Dari Fermentasi Dengan Alat Destilasi Sederhana

Senin, 17 september 2012
I. Tujuan
- Untuk memperoleh alkohol dari fermentasi tape.
- Untuk mengetahui kandungan alkohol dalam tape tersebut.

II. Dasar Teori
Tapai (sering dieja sebagai tape) adalah salah satu makanan tradisional Indonesia yang dihasilkan dari proses peragian (fermentasi) bahan pangan berkarbohidrat, seperti singkong dan ketan. Tapai bisa dibuat dari singkong (ubi kayu) dan hasilnya dinamakan tapai singkong. Bila dibuat dari ketan hitam maupun ketan putih, hasilnya disebut "tapai pulut" atau "tapai ketan".Dalam proses fermentasi tapai, digunakan beberapa jenis mikroorganisme seperti Saccharomyces cerevisiae, Rhizopus oryzae, Endomycopsis burtonii, Mucor sp., Candida utilis, Saccharomycopsis fibuligera, Pediococcus sp., dan lain-lain. Tapai hasil fermentasi dari S. cerevisiae umumnya berbentuk semi-cair, berasa manis keasaman, mengandung alkohol, dan memiliki tekstur lengket^. Umumnya, tapai diproduksi oleh industri kecil dan menengah sebagai kudapan atau hidangan pencuci mulut.
Alkohol (etanol) adalah cairan transparan, tidak berwarna, cairan yang mudah bergerak, mudah menguap, dapat bercampur dengan air, eter, dan kloroform, diperoleh melalui fermentasi karbohidrat dari ragi. Alkohol biasanya diartikan sebagai etil alkohol (CH₃CH₂OH/ C₂H₅OH), mempunyai densitas 0,78506 g/ml pada 25°C, titik didih yaitu 78,4°C, tidak berwarna, dan mempunyai bau serta rasa yang spesifik. 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 dapat diproduksi secara petrokimia melalui hidrasi etilena ataupun secara biologis melalaui fermentasigula dengan ragi. Etanol untuk kegunaan konsumsi manusia (seperti minuman beralkohol) dan kegunaan bahan bakar diproduksi dengan cara fermentasi. Spesies ragi tertentu (misalnya Saccharomyces cerevisiae) mencernagula dan menghasilkan etanol dan karbon dioksida:

C₆H₁₂O₆ → 2 CH₃CH₂OH + 2 CO₂.

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.

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.

Alkohol juga terjadi dalam proses peragian beras ketan yang menghasilkan produk tape. Ketan (atau beras ketan), berwarna hitam, tidak transparan, seluruh atau hampir seluruh patinya merupakan amilopektin. Proses pembuatan tape ketan melibatkan peran mikroba dalam bentuk ragi. Ragi adalah suatu inokulum padat yang mengandung berbagai jenis kapang, khamir, dan bakteri yang berfungsi sebagai starter dalam fermentasi tape. Ragi juga dapat diartikan sebagai zat pembentuk kalor atau panas yang terjadi pada pembuatan tape, karena diolah dari bahan-bahan yang mengandung panas atau setidak-tidaknya dapat menimbulkan panas pada tubuh makhluk hidup.

III. Alat dan Bahan

Alat :

-  Destilasi sederhana

- Panci.

- Kompor.

- Pengaduk.

- Wadah.

- Dandang.

- Kain.

Bahan :

- Ketan putih.

- Ragi.

IV. Prosedur Kerja

1. Dicuci bersih semua peralatan yang ingin digunakan.

2. Dicuci bersih ketan yang akan digunakan.

3. Direndam ketan tersebut selama 12 jam.

4. Setelah 12 jam, nilas ketan dengan ari bersih.

5. Dikukus ketan tersebut sampai matang.

6. Setelah matang. letakkan dalam tampah lalu didiamkan beberapa saat sampai ketan tersebut

    dingin.

7. Setelah dingin campurkan ragi yang telah dihaluskan secara merata.

8. Masukkan kedalam wadah/rantang besar lalu lapisi dengan kain lalu ditutup dengan rapat.

9. Disimpan selama 2-3 hari.

V. Hasil Pengamatan

1. Perasan tape yang digunakan 400 ml.

2. Alkohol yang dihasilkan 25 ml.

VI. Pembahasan

Pada percobaan kali ini, praktikan melakukan percobaan menganalisa alkohol. percobaan dimulai dengan pembuatan tape denagn bahan dasar ketan putih, ketan putih yang telah dibersihkan lalu direndam selama 12 jam agar melunak dan dikukus selama kurang lebih 30 menit sampai ketan tersebut matang. sebelum menuju tahap peragian ketan yantelah dikukus didinginkan terlebih dahulu, jika sudah benar-benar dingin diberikan 2 keping ragi yang telah dihaluskan sampai merata. kemudian ketan putih disimpan dalam wadah yang tertutup rapat agar tidak ada bakteri lain yang masuk dan fermentasi dapat berlangsung dengan baik. setelah disimpan dan dibiarkan selama kurang lebih 3 hari. 

Analisa alkohol menggunakan alat destilasi sederhana yang sudah dibuat sedemikian rupa. air perasan tape dituang sebanyak 400 ml kedalam kaleng lalu dipanaskan dengan penangas air. setelah beberapa menit, uap keluar menuju selang yang kemudian uap tersebut melewati kondensor sehingga melewati kondensor sehingga menjadi uap alkohol dengan presentasinya yang lebih tinggi dari perasan tape sebelum proses destilasi. alkohol yang dihasilkan adalah sebanyak 25 ml dengan proses destilasi selama kurang lebih 2 jam. 

Sangat sulit untuk mendapatkan alkohol dalam jumlah volume yang banyak dari alat destilasi sederhana karena ada kendala yang terjadi pada proses percobaan destilasi perasan tape ini. yaitu kendala pada alat destilasi sederhana yang dibuat sendiri pada saat proses destilasi uap alkohol tidak kuat naik damn memasuki kondensor karena posisi kondensor lebih tinggi dari pada kaleng pemanas sehingga uap tidak kuat untuk memasuki kondensor sehingga diperlukan perlakuan khusus agar uap tersebut dapat naik dan memasuki kondensor. setelah itu, air perasan tape pun keluar sebanyak 25 ml. namun air yang 25 ml itu belum dilakukan pengujian analisis kadar alkohol. selain itu hasil destilat pun belum sepenuhnya sempurna karena hanya menghasilkan destilat 25 ml dari 400 ml. faktor penyebabnya adalah kemungkinan besar pada alat destilasinya yang kurang sempurna atau memang cairan tapenya memiliki kandungan alkohol yang sedikit. 

VII. Kesimpulan

- Fermentasi tape ketan pada percobaan ini terjad selama 3 hari.

- Hal yang perlu diperhatikan dalam proses pembuatan tape adalah kebersihan peralatan yang 

   digunakan (steril).

- Alkohol yang didapatkan dari air tape ketan putih yang didestilasi dengan alat destilasi sederhana 

  yaitu 25 ml dari 400 ml. 

VIII. Daftar Pustaka 

 http://syahronie.blogspot.com/2008/05/pembuatan-tape-ketan.html

http://scribd.com/pembuatan-fermentasi-tape-ketan.html

http://megavalen.blogspot.com/2012/04/laporan-fermentasi-tape-ketan-atau.html

 

Teori Azeotrop

Azeotrop merupakan campuran 2 atau lebih komponen pada komposisi tertentu dimana komposisi tersebut tidak bisa berubah hanya melalui distilasi biasa. Ketika campuran azeotrop dididihkan, fasa uap yang dihasilkan memiliki komposisi yang sama dengan fasa cairnya. Campuran azeotrop ini sering disebut juga constant boiling mixture karena komposisinya yang senantiasa tetap jika campuran tersebut dididihkan. Untuk lebih jelasnya, perhatikan ilustrasi berikut :

Titik A pada pada kurva merupakan boiling point campuran pada kondisi sebelum mencapai azeotrop. Campuran kemudian dididihkan dan uapnya dipisahkan dari sistem kesetimbangan uap cair (titik B). Uap ini kemudian didinginkan dan terkondensasi (titik C). Kondensat kemudian dididihkan, didinginkan, dan seterusnya hingga mencapai titik azeotrop. Pada titik azeotrop, proses tidak dapat diteruskan karena komposisi campuran akan selalu tetap. Pada gambar di atas, titik azeotrop digambarkan sebagai pertemuan antara kurva saturated vapor dan saturated liquid. (ditandai dengan garis vertikal putus-putus)

Bagaimana? Cukup jelas bukan? Secara logis, hasil distilasi biasa tidak akan pernah bisa melebihi komposisi azeotropnya. Lalu, adakah trik engineering tertentu yang dapat dilakukan untuk mengakali keadaan alamiah tersebut? Nah, kita akan membahas contoh kasus pemisahan campuran azeotrop propanol-ethyl acetate.

PFD Diagram: Simulasi distilasi biner campuran azeotrop propanol-ethyl acetate dengan menggunakan HYSYS.

Dalam pemisahan campuran propanol-athyl acetate, digunakan metode pressure swing distillation. Prinsip yang digunakan pada metode ini yaitu pada tekanan yang berbeda, komposisi azeotrop suatu campuran akan berbeda pula. Berdasarkan prinsip tersebut, distilasi dilakukan bertahap menggunakan 2 kolom distilasi yang beroperasi pada tekanan yang berbeda. Kolom distilasi pertama memiliki tekanan operasi yang lebih tinggi dari kolom distilasi kedua. Produk bawah kolom pertama menghasilkan ethyl acetate murni sedangkan produk atasnya ialah campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Produk atas kolom pertama tersebut kemudian didistilasi kembali pada kolom yang bertekanan lebih rendah (kolom kedua). Produk bawah kolom kedua menghasilkan propanol murni sedangkan produk atasnya merupakan campuran propanol-ethyl acetate yang komposisinya mendekati komposisi azeotropnya. Berikut ini gambar kurva kesetimbangan uap cair campuran propanol-ethyl acetate pada tekanan tinggi dan rendah.

Dari gambar pertama dapat dilihat bahwa feed masuk kolom pada temperatur 108,2 C dengan komposisi propanol 0,33. Pada kolom pertama (P=2,8 atm), komposisi azeotrop yaitu sebesar 0,5 sehingga distilat yang diperoleh berkisar pada nilai tersebut sedangkan bottom yang diperoleh berupa ethyl acetate murni.

Untuk memperoleh propanol murni, distilat kemudian didistilasi lagi pada kolom kedua (P=1,25 atm). Distilat ini memasuki kolom kedua pada temperatur 82,6 C. Komposisi azeotrop pada kolom kedua yaitu 0,38 sehingga kandungan propanol pada distilat berkisar pada nilai tersebut. Bottom yang diperoleh pada kolom kedua ini berupa propanol murni.

Uji kualitatif dan kuantitatif alkohol

Uji kualitatif pada alkohol

1.   Mereaksikan hasil destilasi (destilat) dengan FeCl3 yang bertujuan untuk mengetahui alkohol yang terkandung pada destilat berupa alkohol aromatik atau alkohol alifataik. Jika dari hasil percobaan menyatakan bahwa reaksi yang terjadi pada penambahan FeCl3 pada destilat adalah reaksi negatif, tidak adanya perubahan warna pada larutan menyatakan alkohol yang terkandung pada destilat bukan merupakan alkohol aromatik melainkan alkohol alifatik.

2.    Mereaksikan destilat dengan K2Cr2O7 yang kemudian ditambahkan H2SO4 pekat menyatakan reaksi yang terjadi adalah reaksi positif. Dimana pengujian ini bertujuan untuk mengetahui alkohol yang terkandung pada destilat adalah alkohol primer, sekunder, atau tersier. Reaksi positif ditandai dengan perubahan warna jingga (warna K2Cr2O7) menjadi hijau. Hal ini menyatakan bahwa alkohol yang terkandung pada destilat merupakan alkohol primer atau sekunder.

Uji kuantitatif

Untuk penentuan kadar alkohol pada destilat digunakan metode piknometer. Langkah pertama penentuan kadar yaitu dengan menghitung densitas dari larutan tersebut.

W1 = Berat piknometer kosong

W2 = Berat piknometer + campuran

W3 = Berat piknometer + destilat

d = W3-W1W2-W1

kemudian dihitung bobot jenis destilat

ρ = massa sampel (W3-W1)volume

Setelah mendapatkan densitas dan bobot jenisnya maka dapat dihitung volume alcohol sebenernya dengan volume campuran sebelum destilasi.

% Kadar Alkohol = Volume alkohol volume campuran x 100%

Dari perhitungan dapat ditemukan persentasi alkohol.

Prosedur Penggunaan Distilasi

Prosedur Distilasi

Menggunakan alat distilasi sederhana, adapun urutan penggerjaannya adalah sebagai berikut :

1. Rangkai alat distilasi sederhana.

2.  Masukkan cairan hasil fermentasi tape ketan kedalam kaleng distilasi.

3. Masukan air es atau es batu kedalam kondensor yang telah di buat.

4. Panaskan dengan menggunakan kompor listrik atau yang lainnya.

Pembuatan Alat Destilasi Sederhana

A.Teori Singkat Distilasi

 

Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya.

Alat destilasi sederhana menggunakan pipa paralon sebagai pengganti kondensor leibig, kaleng bekas sebagai pengganti labu destilasi.

 

B. Pembuatan Alat Destilasi

 

1. Alat / Bahan

    a.kaleng bekas

    b.pipa / selang kaca diameter ± 1 cm, panjang 30 cm

    c. teko atau ember.

    d.sumbat gabus/karet

    e.kayu

    f.pipa paralon ½ inci ± 20 cm

    g.obeng

    h.pelubang busa / karet

2. Pembuatan 

   a. Lubangi bagian atas kaleng diameter diatas 1,5 cm.

   b. Masukan gabus berlubang pada kaleng.

   c. Masukan ujung pipa kedalam kaleng yang sudah di bolongi dan di beri gabus  

       sebagai perapat.

   d. Buatlah kondeksor (pendingin) dari teko atau ember, yang di dalamnya di beri 

       selang dililitkan kaku sebagai penguatnya.. 

   e. Lalu beri lubang di bawah teko atau ember tersebut. kemudian keluarkan selang 

       yang sisa dililitkan tersebut.

  

Pembuatan Alkohol dari Fermentasi Tape Ketan

I. Tujuan 

Untuk memperoleh alkohol dari hasil fermentasi tape ketan

II. Landasan Teori

 Ragi tape merupakan medium yang baik bagi jamur amiloletik (pemecah pati) membentuk alkohol seperti Chlamudomucor oryzae, Mucor sp, Rhyzopus Oryzae, Hansenula sp, Saccharomyces cereviseae dan candida sp.

Fermentasi yang terjadi yaitu perubahan pati menjadi gula dan oleh ragi gula diubah menjadi alkohol sehingga ketan menjadi lunak, berair, manis dan berbau alkohol.

Reaksi:

2(C₆H₁₀O₅)n + nH₂O → n C₁₂H₂₂O₁₁

Amilum/pati amilase maltosa

C₁₂H₂₂O₁₁ + H₂O → 2 C₆H₁₂O₆

Maltosa maltase glukosa

C₆H₁₂O₆ → 2 C₂H₅OH + CO₂

Glukosa alkohol

III. Alat dan Bahan Bahan yang digunakan :
1.  Beras ketan putih
2.  Ragi tape
3,  Air bersih
Alat yang digunakan :
1. Dandang
2. Panci
3. Pengaduk
4. Blender
5. Wadah
6. Kompor
7. Alat bantu (daun pisang dan Kantong Plastik)

8.Tampah

IV. Prosedur Kerja

1. Beras ketan yang telah dibersihkan dari kotoran dicuci dengan air bersih dan direndam dalam air    selama satu malam (tiap 1 kg ketan hitam dibutuhkan 1,5 liter air untuk merendam).

2. Beras ketan yang telah direndam satu malam dikukus selama 15 menit lalu dibasahkan dengan

200-250 ml air untuk tiap kg beras ketan dan dikukus kembali selama 15 menit.

3. Beras ketan yang telah masak dipindahkan secara aseptik ke atas tampah yang dialasi plastik/daun

pisang sambil ditebarkan dan dibiarkan hingga dingin.

4. Setelah dingin ditaburi ragi tape yang telah digerus menggunakan saringan teh. Untuk 1 kg beras

ketan dibutuhkan 1 butir ragi tape.

5. Dimasukkan ke dalam wadah (jangan terlalu penuh), ditutup dan disimpan pada suhu kamar.

6. Setelah tiga sampai empat malam diperiksa isinya, bila sudah berbau alkohol dan mengeluarkan air

berarti fermentasi sudah berlangsung.

CARA KERJA  BIOETHANOL DARI RUMPUT GAJAH SECARA KIMIA

1. Prosedur proses Hidrolisis 

- Menimbang rumput gajah seberat variabelyang telah dijalankan
- Mencampur rumput gajah ke dalam 7 L H2O
- Menyaring larutan tersebut dan mengambil filtratnya.
- Menganalisa kadar glukosa pada filtrat hasil hidrolisa dan mencari kondisi terbaik untuk dilakukan
  fermentasi.
- Menambahkan Asam Sitrat ke dalam filtrat hasil hidrolisa yang akan difermentasi hingga
   mencapai pH fermentasi yang telah ditetapkan 4,5
- Kemudian dianalisa kadar glukosa


2.  Prosedur proses Fermentasi

- Hasil glukosa terbaik yang diperoleh dari proses hidrolisis, yaitu glukosa yang diperoleh dari
   hidrolisis rumput gajah sebanyak 200 gr dengan HCl 20 ml.
- Menambahkan Asam Sitrat ke dalam filtrat hasil hidrolisa yang akan difermentasi hingga mencapai
  pH fermentasi yang telah ditetapkan ( 4,5 ).
- Memasukkan starter ke dalam larutan tersebut dalam kondisi anaerobik.
- Menutup rapat botol dan mengamati selama waktu tertentu
- Kemudian dianalisa kadar ethanol.

3. Prosedur proses Distilasi

Hasil dari fermentasi yang didapat dimasukkan kedalam labu distilasi untuk mendapatkan alkohol dari glukosa, Proses distilasi ini dijalankan pada suhu 70 -80oC, setelah volume larutan bottom tinggal 10 % distilasi dihentikan, kemudian dianalisa kadar ethanolnya.