Oleh : Marhamdi 2307.100.054
Edwin Prasetyo Nugroho 2307.100.049
LABORATORIUM TEKNOLOGI BIOKIMIA JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI - INSTITUT TEKNOLOGI SEPULUH NOPEMBER SURABAYA - 2011
Tujuan Penelitian: • Meningkatkan produktivitas etanol dengan proses fermentasi kontinyu menggunakan Z. mobilis termutasi yang terimmobilisasi, dengan metode penjebakan (entrapment) dalam matriks berpori. • Mempelajari pengaruh dilution rate dalam immobilisasi sel terhadap kinerja produksi etanol pada Packed Bed Bioreactor.
Manfaat Penelitian: Mengetahui
kinerja
Z.
mobilis
termutasi
yang
selnya
diimmobilisasi pada κ-karaginan pada reaktor kontinyu dan mempelajari pengaruh dilution rate terhadap produksi etanol yang dihasilkan.
Batasan Masalah Yang akan dikerjakan dalam tugas akhir ini adalah pembuatan etanol dengan bahan baku molases. Bakteri yang digunakan adalah Z. Mobilis termutasi dan diseleksi pada media asam sehingga membentuk karakteristik tahan terhadap asam.
Fermentor yang digunakan pada proses pembuatan etanol adalah reaktor kontinyu. Immobilisasi Sel menggunakan κ-karaginan sebagai supporting matrice.
Karakteristik bioetanol
• mengurangi emisi gas CO (sekitar 20 %) • mempunyai bilangan oktan yang tinggi b.o etanol = 96 -113 b.o bensin = 85-96
Teknik Immobilisasi Sel Sel yang ditahan pada tempat tertentu dalam suatu ruang reaksi menggunakan metode entrapping (sel mikroba dijebak di dalam matriks polimer yaitu karaginan). Keunggulan: oMikroorganisme yang dijebak dalam bead dapat disimpan dan digunakan kembali untuk fermentasi berikutnya oKekurangan nutrisi serta munculnya senyawa inhibitor dapat diminimalisir
Kelebihan Immobilisasi dibandingkan free cells relatif lebih mudah dalam memisahkan produk, penggunaan kembali biokatalis, mampu memperbaiki kontrol proses dan mudah mengurangi sel dari kontaminasi Pada teknik immobilisasi sel, penjebakan di dalam gel Ca-alginat/KKaraginan menjadi sederhana dan mempunyai karakter tidak beracun Penjebakan di dalam bead Ca-alginat/K-Karaginan telah diaplikasikan untuk sel-sel seperti bakteri, cyanobakteri, alga, jamur, yeast, plant protoplast dan sel-sel tumbuhan serta hewan
(Goksungur dan Zorlu, 2001)
Ekstraksi cair-cair • Ekstraksi cair-cair merupakan proses pemisahan satu atau lebih zat terlarut dari larutannya dengan menggunakan pelarut lain. • Kelebihan ekstraksi cair-cair kontinyu: 1. Kehilangan pelarut kecil 2. Waktu total ekstraksi pendek • Mekanisme: 1. Proses kontak liquid dengan komponen yang akan diekstrak dengan liquid lain yang tidak melarutkan liquid kedua. 2. Broth dan solvent di alirkan secara counter-current dalam packed colum ekstraktor.
Variabel Penelitian •Konsentrasi glukosa dalam substrat : 165 g/L (17%) •Konsentrasi immobilisasi dalam larutan (% w/v) = 2%
Keterangan
Fermentasi Kontinyu (0,8 jam-1)
Dilution Rate
(1,6 jam-1) (2,4 jam-1) (3,2 jam-1)
Jenis solvent Ekstraksi
amyl alcohol n-dodecanol
Hasil dan Pembahasan Konsentrasi glukosa sisa ( g/L )
160 140 120 100 80 60
40
20 0 0 6 12 18 24 30 36 42 48 54 60 66 72 78 84 90 96 102108114120
Jam pengambilan sampel
Gambar 3. Konsentrasi glukosa sisa pada dilution rate 2,4 jam-1
80
160
70
140
60
120
50
100 80
40
60
30
40
20
20
10
0
0 0
20
40
60
80
100
Konsentrasi Etanol (g/L)
Konsentrasi Glukosa (g/L)
Hasil dan Pembahasan
120
Waktu Pengambilan Sampel (jam) Konsentrasi Glukosa (g/L) Konsentrasi Etanol (g/L)
Gambar 4. Konsentrasi etanol dan konsentrasi glukosa sisa sebagai fungsi Waktu pengampilan sampel
Hasil dan Pembahasan Pengaruh dilution rate terhadap konsentrasi etanol Konsentrasi Etanol (g/L)
80
73,89
70 60
56,26
50
49,16
50,59
2.4
3.2
40 30
20
10 0 0.8
1.6
Dilution
Rate(jam-1)
Gambar 5. Konsentrasi etanol (g/L) pada dilution rate 0,8 jam-1, 1,6 jam-1 , 2,4 jam-1 dan 3,2 jam-1
Hasil dan Pembahasan Pengaruh dilution rate terhadap yield etanol 100 90
87,58
Yield (%)
80 70 60
66,69 58,28
59,97
2.4
3.2
50 40 30 20 10 0 0.8
1.6
Dilution
Rate(jam-1)
Gambar 6. Yield etanol (%) pada dilution rate 0,8 jam-1, 1,6 jam-1 , 2,4 jam-1 dan 3,2 jam-1
Hasil dan Pembahasan Pengaruh dilution rate terhadap produktifitas etanol Produktifitas (g/L.jam)
180
161,90
160 140 120
118,22
117,99
1.6
2.4
100 80 60
45,01
40 20 0 0.8
Dilution
3.2
Rate(jam-1)
Gambar 7. Produktifitas etanol (g/L.jam) pada dilution rate 0,8 jam-1, 1,6 jam-1 , 2,4 jam-1 dan 3,2 jam-1
% Recovery (%)
Pengaruh Jenis solvent terhadap % recovery ekstraksi 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0
97,538 % 73,489 %
amyl-alcohol
n-dodecanol
Jenis Solvent
Gambar 8 Perbandingan Jenis SolventTerhadap % Recovery
Kesimpulan Perubahan dilution rate akan berpengaruh terhadap konsentrasi etanol, yield etanol dan produktifitas etanol. Hasil maksimal proses fermentasi kontinyu untuk konsentrasi etanol dan yield etanol dicapai pada dilution rate 1,6 jam1 : • konsentrasi etanol = 73,89 g/L • yield etanol = 87,58 %
Hasil maksimal proses fermentasi kontinyu untuk produktifitas etanol dicapai pada dilution rate 3,2 jam-1 : • produktifitas etanol = 161,90 g/L.jam Pada proses ekstraksi didapatkan hasil bahwa penggunaan solvent n-dodecanol menghasilkan % recovery etanol yang lebih besar dibandingkan solvent amyl-alcohol yaitu sebesar 97,54%
