Erliana, Rr Whiny Hardiyati (2020) Pengaruh Mikroorganisme Pada Proses Produksi Asam Laktat Sebagai Bahan Baku Poly Lactic Acid Dari Limbah Ampas Industri Tepung Aren (Arenga pinnata). Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.
Preview |
Text
02211750012003-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Download (2MB) | Preview |
Abstract
Meningkatnya masalah energi global dan lingkungan merupakan alasan utama untuk mengembangkan teknik baru yang menghasilkan produk melalui metode hijau. Diantaranya asam laktat, sebagai satu produk yang paling diminati karena penerapannya yang luas. Selain itu, asam laktat memiliki potensi besar untuk bahan baku dalam produksi polimer poly lactic acid (PLA). Namun pada skala industri, PLA dengan bahan baku asam laktat dibandingkan dengan bahan baku petrokimia dianggap sebagai teknologi yang relatif belum matang, terutama karena tingginya biaya produksi asam laktat. Di Indonesia, potensi limbah pertanian sangat menjanjikan karena ketersediaannya yang melimpah. Pada penelitian ini digunakan limbah pertanian, yaitu ampas industri tepung aren yang ketersediaannya melimpah dan belum digunakan secara optimal.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh variasi mikroorganisme untuk meningkatkan produksi asam laktat dengan mengontrol kondisi pH dan suhu pada proses fermentasi. Limbah ampas aren mengandung 43,88% selulosa, 7,24% hemiselulosa, 33,24% lignin, 1,01% Ash dan 2,73% Extractive. Kandungan lignin di Limbah ampas aren dapat menghambat produksi asam laktat. Maka dari itu harus dihilangkan dengan proses pretreatment untuk mendegradasi kandungan lignin. Proses pretreatment terdiri dari two-stage pretreatment yaitu asam-organosolv. Pada tahap pretreatment asam menggunakan 0,2M H2SO4 pada 120 oC selama 40 menit dan pada tahap pretreatment organosolv menggunakan etanol 30 %(v/v) dengan NaOH 3 %(v/v) sebagai katalis pada 107 oC selama 33 menit dapat meningkatkan kandungan selulosa sebesar 56,33% dan penurunan kandungan lignin sebesar 27,09%. Dilanjutkan pada proses hidrolisis enzimatik. Langkah pertama dalam hidrolisa selulosa adalah meningkatkan kerja enzim menjadi substrat dengan adsorpsi. Fraksi terikat seperti endoglucanase dan exoglucanase mengubah selulosa menjadi selobiosa. Pada tahap inilah kerja enzim selulase dari Trichoderma reesei dibutuhkan. Kemudian, untuk fraksi yang tidak terikat seperti β-glukosidase mengubah selobiosa menjadi glukosa dengan enzim selulase dari Aspergillus niger. Penggunaan kombinasi enzim selulase murni dari Aspergillus niger (AN) dan Trichoderma reesei (TR) diharapkan mampu meningkatkan hidrolitik enzim dan gula reduksi dengan variasi (0:1; 1:0; 1:1; 1:2; 2:1) pada suhu 60 oC dan 125 rpm dengan incubator shaker selama 24 jam diperoleh hasil gula reduksi terbaik dari hasil hidrolisa pada variasi AN:TR dengan ratio 1:2. Kemudian dilanjutkan dengan proses fermentasi asam laktat dilakukan pada suhu 37 oC dan dilakukan kontrol pada pH 6 serta diinkubasi selama 48 jam dengan pengambilan sampel setiap 6 jam menggunakan variasi mikroorganisme single culture (Lactobacillus acidophilus (LA), Lactobacillus brevis (LB), Lactobacillus casei (LC), dan Lactobacillus rhamnosus (LR)) dan mikroorganisme mixed-culture ( L. acidophilus + L. brevis (LAB), L. casei + L. brevis (LCB), dan L. rhamnosus + L. brevis (LRB)) diperoleh konsentrasi asam laktat sebesar 10, 422 g/L (LA); 15,444 g/L (LB); 11,093 g/L (LC); 15,493 g/L (LR); 17,207 g/L (LAB); 11,708 g/L (LCB) dan 33,293 g/L (LRB). Konsentrasi asam laktat terbaik diperoleh dengan menggunakan mikroorganisme co-culture menggunakan Lactobacillus rhamnosus + Lactobacillus brevis. Dengan % yield(p/s) gram konsentrasi asam laktat per gram ampas aren adalah 4,27 g/g (LA); 5,07 g/g (LB); 4,55 g/g (LC); 5,08 g/g (LR); 5,65 g/g (LAB); 3,84 g/g (LCB) dan 6,83 g/g (LRB). Penggunaan mikroorganisme mixed-culture dalam produksi asam laktat dapat meningkatkan efisiensi konversi dari substrat.
===================================================================================================================================
The increasing problems of global energy and the environment are the main reasons for developing products with new techniques through green methods. Lactic acid is one of the most popular products because of its wide application. In addition, lactic acid has a great potential for raw materials in the production of poly lactic acid (PLA) polymers. However, in industrial scale, PLA with lactic acid raw material compared to petrochemical raw material is considered a relatively immature technology, mainly because of the high cost of producing lactic acid. In Indonesia, Sugar palm trunk waste (SPTW) has potential as agricultural waste because of its abundant availability, but it is not used optimally.
This study aims to determine the effect of various microorganisms on increasing lactic acid production by controlling pH and temperature conditions in the fermentation process. SPTW contains cellulose (43.88%), hemicellulose (7.24%), lignin (33.24%), ash (1.01%) and extractive (2.73%). The lignin content in SPTW can inhibit reducing sugar formation. Therefore, lignin has to be removed in the pretreatment process. The pretreatment process consists of two-stage pretreatment, namely acid-organosolv. At the acid pretreatment stage using 0.2M H2SO4 at 120 oC for 40 minutes and at the pretreatment stage organosolv using 30% ethanol (v/v) with 3% NaOH (v/v) as a catalyst at 107 oC for 33 minutes can increase cellulose content by 56.33% and a decrease in lignin content by 27.09%. Continued on the enzymatic hydrolysis process. The first step in cellulose hydrolysis is to increase the action of enzymes into substrates by adsorption. Bound fractions such as endoglucanase and exoglucanase converted cellulose to cellobiose. It was at this stage that the cellulase enzyme from Trichoderma reesei was needed. Then, for unbonded fractions like β-glucosidase converted cellobiose to glucose with the cellulase enzyme from Aspergillus niger. The use of a combination of pure cellulase enzymes from Aspergillus niger (AN) and Trichoderma reesei (TR) was expected to increase the enzymes hydrolysis and reducing sugars with variations (0:1; 1:0; 1:1; 1:2; 2:1) at temperatures 60oC and 125 rpm with a shaker incubator for 24 hours. The best reducing sugar results was obtained using variation of AN:TR (1:2). Then, proceed with the process of lactic acid fermentation. It was carried out at 37 °C and controlled at pH 6 and incubated for 48 hours by sampling every 6 hours using a variety of single culture microorganisms (Lactobacillus acidophilus (LA), Lactobacillus brevis (LB), Lactobacillus casei (LC), and Lactobacillus rhamnosus (LR)) and mixed-culture microorganisms (L. acidophilus + L. brevis (LAB), L. casei + L. brevis (LCB), and L. rhamnosus + L. brevis (LRB)) lactic acid concentration was obtained at 10.422 g/L (LA); 15.444 g/L (LB); 11.093 g/L (LC); 15.493 g / L (LR); 17.207 g / L (LAB); 11.708 g / L (LCB) and 33.293 g / L (LRB). The best concentration of lactic acid was obtained by using co-culture microorganisms using Lactobacillus rhamnosus + Lactobacillus brevis. % yield (p/s) gram the concentration of lactic acid per gram of sugar palm pulp was 4.27 g/g (LA); 5.07 g/g (LB); 4.55 g/g (LC); 5.08 g/g (LR); 5.65 g/g (LAB); 3.84 g/g (LCB) and 6.83 g/g (LRB). The use of mixed-culture microorganisms in the production of lactic acid can increase the conversion efficiency of the substrate.
| Item Type: | Thesis (Masters) |
|---|---|
| Additional Information: | 3100020084932 RTK 541.395 Erl p-1 |
| Uncontrolled Keywords: | asam laktat, bakteri asam laktat, enzim selulase, fermentasi, limbah ampas tepung aren, pretreatment asam-organosolv. |
| Subjects: | Q Science > QD Chemistry > QD501 Catalysis. Catalysts. T Technology > TP Chemical technology > TP248.3 Biochemical engineering. Bioprocess engineering |
| Divisions: | Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis |
| Depositing User: | Rr Whiny Hardiyati Erliana |
| Date Deposited: | 23 Dec 2022 03:51 |
| Last Modified: | 23 Dec 2022 03:51 |
| URI: | http://repository.its.ac.id/id/eprint/73819 |
Actions (login required)
 |
View Item |