REVIEW JURNAL PEMBUATAN BIOETHANOL DARI LIMBAH KEJU (WHEY)

RIHLAH NOVIYANTI

Rihlah.noviyanti@gmail.com

1112096000039

Mahasiswa semester 3 jurusan Kimia Fakultas Sains Dan Teknologi

UIN Syarifhidayatulloh

ABSTRACK

Development of bioiethanol production as a rewnable energy must be supported with research about finding sources of raw materials that can be converted to bioethanol product. Cheese whey is one of these raw materials. One of the raw material is waste cheese (whey). This review compares the existing methods in the journal bioethanol substituted with leather pineapple and tapioca liquid waste and is not in any subtitusikan with. The results obtained have obvious differences. Batch feeding method turns out to have disadvantages compared to conventional methods.

ABSTRAK

Pengembangan bioetanol sebagai salah satu energi terbarukan harus didukung dengan adanya penelitian mengenai sumber- sumber bahan baku yang dapat dikonversi menjadi bioetanol. Salah satu bahan baku tersebut adalah limbah keju (whey). Review ini membandingkan metode yang ada pada jurnal bioetanol yang disubstitusikan dengan kulit nanas dan limbah cair tapioka dan yang tidak di subtitusikan dengan apapun. Hasil yang didapatkan mempunyai perbedaan jelas. Metode batch feeding ternyata mempunyai kelemahan dibandingkan dengan metode konvensional.

Kata kunci; whey, bioetanol, S. cerevisiae, kadar alcohol, batch feeding

PENDAHULUAN

Ketersediaan  minyak bumi semakin lama semakin menipis. Kelangkaan minyak bumi menjadi perhatian banyak peneliti untuk mencari alternative penggantinya. Minat peneliti untuk mengkonversi produk pertanian menjadi bahan bakar atau disebut juga biofuel kembali intensif (Foda.dkk.,2010). Namun terjadi kekhawatiran mengenai hal ini karena jika semakin banyak produk pertanian yang digunakan untuk bahan baku pembuatan bioetanol, maka keter4sediaan pangan juga akan terancam. Sehingga dibutuhkan alternative bahan baku lain untuk produksi bioetanol. Salah satu bahan baku yang bisa digunakan adalah whey dari limbah industry keju (Shahani dan Friend, 1980 ;Athanasiadis, dkk.,2002; Toyoda dan Kazuhisa, 2008; Foda,dkk.,2010).Indonesia memiliki sekitar sebelas industry keju, yakni tersebar did aerah DKI Jakarta, Jawa Barat, Jawa tengah dan Jawa Timur. Rata- rata produksi industry keju yang ada di Indonesia adalah 50 Kg perhari. Dengan bahan dasar susu segar yang diambil dari pertenakan local sebanyak 500 liter. Industri keju dan kasein meng hasilkan whey dalam jumlah banyak. Whey adalah serum susu yang dihasilkan dari industry pembuatan keju setelah proses pemisahan kasein dan lemak selama pengendapan susu. Whey dikenal sebagai limbah industry pangan, khususnya dari pembuatan produk susu keju.

Whey tersebut merupakan polutan terbesar dari air limbah produksi keju. Setiap kilogram keju yang diproduksi akanmenghasilkan 8-­‐9 liter whey cair (Jenie dan Rahayu, 1993). Berdasarkan mekanisme koagulasi kasein, Spreer (1998) membedakan whey menjadi dua, yaitu whey manis (rennet whey) dan whey asam (quark whey). Whey  diperoleh dari koagulasi prorein secara enzimatik dan umumnya bebas dari kalsium, sedangkan whey diperoleh dari koagulasi kasein dengan asam (proses pengasaman ) dan umumnya mengandung kalsium laktat. Jenie dan Rahayu (1993), menyebutkan whey sebagai limbah cair dari produksi keju natural dan keju olahan seperti cheddar,,mozzarella,gouda dan swiss yang menggunakan susu penuh sebaga ibahan bakunya .Susu skim yang digunakan untuk produksi keju cottage dan quark akan menghasilkan whey disebut whey asam. Whey manis mempunyai PH sekitar 5-7 Sedangkan whey sekitar 4-5 serta mengandung laktosa (4-7%) dan protein (0,6-1,0%) limbah whey memiliki ptensi untuk dijadikan sebagai bahan alternative pembuatan bioethanol. Boiethanol adalah sejenis alcohol yang berasal dari biomassa yang mengandung komponen pati atau selulosa,disisi lain banyaknya limbah dari sebuah industry yang banyak di buang begitu saja hal itu tentunya dapat berimplikasi negative pada lingkungan. Limbah tersebut memiliki potensi untuk dijadikan bahan alternative penghasil bioetanol, whey merupakan salah satu limbah yang terbuang.PT.Kraft Indonesia, konsumsi keju di Indonesia tahun 2002 mencapai 5.127,58 ton naik 5,99% dari tahun 2001.Whey merupakan hasil samping pembuatan keju, tentunya seiring dengan peningkatan konsumsi keju akan menyebabkan peningkatan jumlah whey. Menurut Guemaraes et al. (2010),whey merupakan salah satu penyebab masalah lingkungan di sisi lain, nutrisi yang tinggi termasuk protein,peptide  fungsional, lipid, mineral, dan laktosa, oleh sebab itu whey memiliki potensi besar untuk diubah sebagai sesutatu yang bernilai tambah terutama kandungan laktosa yang sebesar 5 % yang bisa dimanfaatkan menjadi bioetanol. Review ini akan membahas mengenai cara yang paling efektif menghasilkan kadar etanol yang tinggi dari beberapa jurnal yang akan dibahas yaitu pengaruh lama fermentasi terhadap kadar alcohol,Ph, produksi gas pada proses fermentaSi bioetanol dari whey dengan subtitusi kulit nanas, volume gas, Ph dan kadar alcohol pada proses bioetanol dari acid whey yang difermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae, dan produksi alcohol dari hasi sampingan pembuatan keju (whey) yang disubtitusi dengan limbah cair tapioca yang difermentasikan oleh S. cerevisiae.

1.      Proses Fermentasi Bioetanol Dari Whey Dengan Subtitusi Kulit Nanas

jurnal ini membahas mengenai pengaruh lama fermentasi bioetanol dari whey yang disubtitusikan oleh kulit nanas terhadap kadar alcohol, Ph, dan produksi gas. Penelitian menggunakan rancangan acak lengkap dengan 5 perlakuan yaitu T1, T2, T3, T4, dan T5, yang masing-masing adalah lama fermentasi 12, 24, 36, 48, dan 60 jam. Ulangan dilakukan sebanyak 4 kali untuk masing- masing perlakuan. Data diolah dengan menggunakan ANOVA, apabila ada pengaruh dilanjutkan dengan Uji Wilayah Ganda Duncan.  Hasil Penelitian menunjukkan lama fermentasi berpengaruh nyata (P<0,05) terhadap pH tetapi tidak menunjukkan pengaruh (P>0,05) terhadap kadar alcohol dan produksi gas. Kesimpulan, lama fermentasi berpengaruh menurunkan nilai pH, tetapi tidak berpengaruh meningkatkan kadar alcohol dan produksi gas. Dengan menggunakan substrat nanas kemudian difermentasi dengan ragi roti (Saccharomyces cerevisiae) selama 4 hari pada suhu 24--‐33°C menghasilkan kadar alcohol yang berkisar antara 4,18-5,49 %. Hal ini menunjukkan bahwa, lama fermentasi pada penelitian ini belum mencapai waktu yang optimal. Di sisi lain Sari et al. (2008), menyatakan bahwa lama fermentasi yang paling optimal untuk proses pembuatan bioetanol adalah 3 alkoholnya dapat berkurang. Berkurangnya kadar alcohol disebabkan karena alcohol telah dikonversi menjadi  senyawa lain,misalnya ester. Lama fermentasi dipengaruhi oleh faktor--‐faktor yang secara langsung maupun tidak

langsung berpengaruh terhadap proses fermentasi menurut Kunaepah (2008). Ada banyak factor yang mempengaruhi fermentasi antara lain substrat, suhu, Ph, oksigen, dan mikroba yang digunakan.

2.      Volume Gas, Ph Dan Kadar Alcohol Pada Proses Bioetanol Dari Acid Whey Yang Difermentasi Oleh Saccharomyces Cerevisiae

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kadar alcohol, Ph dan produksi gas pada whey yang difermentasikan oleh  Saccharomyces cerevisiae. Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) dengan 5 perlakuan dan 4 ulangan. Perlakuan yang diterapkan dalam penelitian ini adalah lama fermentasi yang meliputi: T1 = lama fermentasi 12 jam, T2 = lama fermentasi 24 jam, dan T3 = lama fermentasi 36 jam, T4 = lama fermentasi 48 jam dan T5 = lama fermentasi 60 jam. Variabel yang diuji adalah kadar alkohol, pH dan  produksi gas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa perlakuan lama fermentasi (12,24,36,48 dan 60 jam) pada whey yang difermentasi oleh Saccharomyces cerevisiae berpengaruh nyata (P<0,05) terhadap kadar alkohol, pH dan produksi gas. Alkohol yangdihasilkan  berturut-­‐turut yaitu: 5,10; 1,37; 1,85; 2,16, 1,02, untuk T1, T2, T3, T4, T5. Nilai pH yang dihasilkan berturut-­‐turut yaitu 3,50; 3,54; 3,67; 3,69; 3,89.Gas yang dihasilkan berturut-turut yaitu 13,75; 13,75; 17,50; 17,50; 35,00. Kadar alcohol dan produksi gas maksimal terjadi pada lama fermentasi 12 jam sedangkan pH terendah dihasilkan pada lama fermentasi 60 jam. Saran dari penelitian ini adalah proses produksi alcohol dengan menggunakan metode ini dapat dilakukan secara cepat sehingga proses produksinya perlu segera diselesaikan pada Fermentasi jam 1 ke- 12.

pada proses fermentasi laktosa pada whey yang digunakan Saccharomyces cereviseae kultur murni, menurut  Chritensen (2011), Saccharomyces cerivisiae yang menunggu untuk diaktifkan. Saccharomyces cerivisiae memiliki kemampuan merubah komponen gula menjadi alcohol apabila proses pembuatan bioetnaol terdapat gula reduksi yang cukup maka akan memaksimalkan pertumbuhan saccharomyces cerivisiae. Semakin besar aktivitas khamir maka diharapkan semakin banyak alcohol yang bisa dihasilkan oleh karena itu, diperlukan penelitian tentang produksi etanol dari whey menggunakan

Saccharomyces cereviseae kultur murni sebagai bahan utama fermentasi. Lama fermentasi pada proses produksi bioetnaol berpengaruh pada kadar kadar alcohol yang dihasilkan. Semakin lama waktu fermentasi maka semakin tinggi kadar alcohol yang dihasilkan namun akan berhenti disuatu titik dimana alcohol akan menjadi racun bagi khamir oleh karena itu dibutuhkan lama fermentasi yang tepat untuk proses fermentasi agar diperoleh kadar alcohol dalam jumlah yang tinggi. Alcohol yang dihasilkan berbanding terbalik dengan Ph substrat, semakin tinggi kadar alcohol maka Ph subsrtat akan semakin rendah (asam) dan begitu pula sebaliknya, lama fermentasi juga akan mempengarihu produksi gas pada proses produksi alcohol. Proses fermnetasi akan menjadi perubahan 1 molekul gula sederhana (heksosa) menjadi 2 molekul etanol dan 2 molekul CO2, oleh karena itu semakin lama fermentasi maka akan semakin banyak pula yang dikonverrsi menjadi etanolll gas CO2 yang dihasilkan.

3.      Produksi Alcohol Dari Hasi Sampingan Pembuatan Keju (Whey) Yang Disubtitusi Dengan Limbah Cair Tapioca Yang Difermentasikan Oleh S. Cerevisiae.

Penelitian Pada Jurnal Ini Bertujuan Untuk Mengetahui Kadar Alcohol, Ph Dan Rpduksi Gas Pada Whey Yang Disubtitusi Dengan Limbah Cair Tapioca Yang Difermentasi Oleh S. Cerevisiae . Bahan Yang Digunakan Dalam Penelitian Ini Adalah Whey Dan Limbah Cair Tapioca. Rancangan Percobaan Yang Digunakan Dalam Percobaan Ini Adalah Rancangan Acak Lengkap (RAL) Dengan 5 Perlakuna Dan 4 Ulangan. Perlakuan Yang Diterapkan Dalam Penelitian Ini Adalah Lama Fermetsi Yang Meliputi T1= 12 Jam , T2= 24 Jam, T3=36 Jam, T4= 48 Jam Dan T5= 60 Jam. Variable Yang Diuji Adalah Kadar Alcohol, Ph Dan Produksi Gs. Hasil Penelitian Menunjukkan Bahwa Perlakuan Lama Fermentasi Berpengaruh Nyata Terhadap Kadar Alcohol, Ph, Dan Produksi Gas. Alcohol Yang Dihasilkan Berturut- Turut Yaitu : 0,42; 0,96; 1,05; 1,42; 1,3. Ph Substrat Yang Dihasilkan Berturut Turut Yaitu Itu 4,18;3,72;3,60;3,61;3,56. Gas Yang Dihasilkan Berturut- Turut  Yaitu 1,75;1,75; 11,75; 3,25; 1,75. Kadar Alcohol Dan Produksi Gas Maksimal Terjadi Pada Lama Fermentasi 48 Jam Sedangkan Ph Terendah Dihasilkan Pada Lama Fermentasi 60 Jam.

PEMBAHASAN

Dari ketiga jurnal menggunakan bahan utama yang sama untuk produksi bioetanol yaitu menggunakan whey metode penelitian yang digunakan pun tidak memiliki perbedaan yang pasti, yaitu memfermentasikan whey dengan bakteri S. cerevisiae, namun ada dua jurnal yang mensubtitusikan bahan utama dengan kulit nanas dan limbah cair tapioca, dari ketiiganya memiliki hasil yang berbeda, pada jurnal yang tidak menambahkan bahan subtitusi pada prosesnya  kadar alcohol yang paling tinggi yaitu dengan waktu fermentasi selama 12 jam yaitu kadar yang dihasilkan adalah 5,10 % .inkubasi ke-12 diduga merupakan puncak proses metabolisme yang akhirnya akan menghasilkan alcohol yang relative tinggi Kadar alcohol yang dihasilkan bisa dipengaruhi dari metode fermentasi yang diigunakan dalam penelitin ini.Pada kondisi aerob,Saccharomycescerevisiae menghidrolisis  gula menjadi airdan CO2,tetapi dalam keadaan anaerob gula akan diubah oleh Saccharomyces cerevisiae menjadi alcohol dan CO2. Itulah sebabnya kadar alcohol yang dapat dicapai dalam penelitian ini masi lebih rendah dibandingkan dengan penelitian Silva et al.(2012). Richana (2011), menambahkan jika tujuan penggunaan Saccharomyces cerevisiae adalah untuk menghasilkan alcohol mak dibutuhkan kondisi anaerob tetapi untuk pembuatan starter (biakan awal) diperlukan kondisi aerob. Whey dengan subtitusi kulit nanas data rerata kadar alcohol dari bioetanol didapatkan hasil bahawa lama fermentasi tidak berpengaruh nyata rerhadap kadar alcohol, fermentasi selama 60 jam menghasilkan kadar antara 1,21-2,25%, dan pada jurnal pembuatan etanol dengan subtitusi limbah cair tapioca menghasilkan bioetanol dengan kadar 1,42 % dengan waktu fermentasi selama 48 jam, substrat yang digunakan adalah kombinasi whey dengan limbah cair tapioca dengan perbandingan 1:1. Hasil uji lab menunjukkan bahwa total gula pada whey sebesar 4,21% dan pada limbah cair tapioca sebesar 2,34 % , gula dari kedua substrat yang digunakan S. cerevisiae untuk hidup menghasilkan alcohol. Pada jurnal yang disubtitusi limbah cair tapioca maupun yang tanpa subtitusi kadar yang dihasilkan bisa dipengaruhi dari fermentor yang digunakan, fermentor menggunakan model  batch feeding dengan penangkap gas system tetap (fixed) sederhana sehingga masih ada udara di dalam fermentor, padahal untuk menghasilkan alcohol S.cerevisiae harus dalam keadaan anaerob. Sedangkan yang sibustitusikan dengan kulit nanas pada fase stasioner, menunjukkan jumlah bakteri fermentasi yang mati sebanding dengan yang hidup, namun terjadi penurunan drastir sehingga akhirnya jumlah yang mati lebih banyak dibandingkan dengan yang hidup sampai akhirnya semua bakteri fermetasi mati semua.

KESIMPULAN

Dari ketiga jurnal yang dibandingkan dapat dikatakan bahwa yang menghasilkan kadar bioetanol paling tinggi dan waktu yang paling cepat adalah 12 jam dengan kadar 5,10 % yang dilakukan tanpa metode batch feeding , dan S. cerevisiae dapat tumbuh optimal. sedangkan yang di subtitusikan dengan kulit nanas maupun limbah cair tapioca masih dibawah kadar tersebut, Karen Ametode yang mereka gunakan yaitu batch feeding, sehingga S.cerevisiae tidak dapat tumbuh secara optimal.

DAFTAR PUSTAKA

Guemaraes, P. M. R.,. Silva, A.C., P.M.R. Guimarae

J.A.Texeira and L. Domingues. 2010. Fermentation Lactose to Bioethanol by Yeasts as Part of Integrated Solutions for The Valorisation of Cheese Whey. Research Review Paper JBA 06293, 1, 1 -­‐ 10.

J.A.Teixeiraand L. Domingues. 2010 Fermentation of Deproteinized Cheese Whey Powder Solutions Ethanol by Engineered Saccharomyces cerevisiae: Effect of Supplementation with Corn Steep Liquor and Repeated Batch Operation with Biomass Recyling by Flocculation. J. Ind. Microbiol. Biotechnology 37 (1): 973-­‐982.

Kumalasari,I.J. 2011. Pengaruh Variasi Suhu Inkubasi terhadap Kadar Etanol Hasil Fermentasi Kulit dan Bonggol Nanas (Ananas sativus) Skripsi.Universitas Muhammadiyah Semarang, Semarang.

 Kunaepah, U.2008 .Pengaruh Lama Fermentasi dan Konsentrasi Glukosa terhadap Aktivitas Antibakteri, Polifenol Total dan Mutu Kimia Kefir Susu Kacang Merah. Tesis.Universitas Diponegoro, Semarang.

O'Leary V. S., R. Green, B. C. Sullivan, V.H.Holsinger.2004.Alcoholproduction by selected yeast strains in lactase-‐hydrolyzed acid whey. Biotechnol Bioeng 19 (10):19–35.

Richana, N. 2011. Bioetanol: Bahan baku, produksi dan pengendalian mutu. Penerbit Nuansa, Bandung.

Richana,N.2011. Bioetanol: Bahan baku,produksi dan pengendalian mutu. Penerbit Nuansa, Bandung. Jenie, B. L. S.,Ridawati dan W.P.Rahayu.1993.Produksi Angkak oleh Monasscus purpureus dalam Medium Limbah Cair Tapioka. Ampas Tapioka dan Ampas Tahu. Buletin Teknologi dan Industri Pangan 5, 1–5.

Sari,I.M.,Noverita dan Yulneriwarni. 2008 Pemanfaatan jerami padi dan alang--‐alang dalam fermentasi etanol menggunakan kapang Trichoderma viride dan khamir Saccharomycess cerevisiae. Vis Vitalis. 5 (2): 55--‐62.