Optimasi Proses Hidrolisis Tandan Kosong Kelapa Sawit dengan Energi Gelombang Mikro

Abstract

Proses hidrolisis mengubah selulosa dan hemiselulosa menjadi gula yang layak difermentasi lebih lanjut menjadi bioetanol. Kualitas hidrolisat yang dihasilkan menjadi penentu dalam keberhasilan produksi bioetanol. Optimasi proses hidrolisis diperlukan untuk mencari kondisi optimum agar menghasilkan kualitas hidrolisat yang baik. Optimasi dilakukan menggunakan metode Response Surface Methodology (RSM) dengan rancangan Central Composite Design (CCD). Dalam penelitian ini, hidrolisis dilakukan menggunakan tandan kosong kelapa sawit (TKKS) sebagai bahan baku dengan metode pemanasan energi gelombang mikro. Variabel bebas yang diperkirakan memberikan pengaruh terhadap parameter yang diukur adalah rasio TKKS terhadap pelarut (X1: 1:20-4:20 g/ml), konsentrasi pelarut (X2: 0,5-1,5%) dan waktu hidrolisis (X3: 5-15 menit). Parameter yang diukur adalah temperatur dalam reaktor hidrolisis (Y1), konsentrasi glukosa (Y2), konsentrasi fruktosa (Y3) dan konsentrasi gula total (Y4). Koefisien determinasi (R2) menunjukkan bahwa rasio TKKS terhadap pelarut, konsentrasi asam sulfat dan waktu hidrolisis memberikan pengaruh sebesar 53,25% terhadap temperatur dan berpengaruh sebesar 86,42% terhadap konsentrasi gula (glukosa, fruktosa dan gula total) sedangkan sisanya dipengaruhi oleh variabel lain. Kondisi optimum yang diperoleh adalah rasio TKKS terhadap pelarut 4:20 g/ml, konsentrasi asam sulfat 0,50% dan waktu hidrolisis 10 menit. Kondisi tersebut diprediksi akan menghasilkan glukosa, fruktosa dan gula total sebesar 315,51; 258,24; 573,85 ppm. Validasi kondisi optimum yang disarankan menghasilkan glukosa, fruktosa dan gula total sebesar 300,40; 245,44; 545,84 ppm. Nilai aktual dianggap sesuai dengan nilai prediksi karena kesalahannya lebih kecil dari 5%. Pada penelitian ini, parameter temperatur tidak dapat dioptimasi karena persamaan model yang diperoleh tidak dapat digunakan untuk memprediksi nilai respon.

Hydrolysis process converts cellulose and hemicellulose into fermented sugars for further processing into bioethanol. The quality of hydrolyzate produced is decisive in the success of bioethanol production. Optimization of the hydrolysis process is required to obtain the optimum conditions in producing high quality hydrolyzate. Optimization of the hydrolysis process is carried out using the Response Surface Methodology (RSM) method with Central Composite Design (CCD). Hydrolysis utilizes oil palm empty fruit bunches (OPEFB) as raw material and microwave energy as source of energy. The independent variables which are estimated to influence the measured parameters are ratio of OPEFB to solvent (X1: 1:20-4:20 g/ml), sulfuric acid concentration (X2: 0,5-1,5%) and time (X3: 5-15 minutes). The parameters measured are temperature inside reactor (Y1), glucose concentration (Y2), fructose concentration (Y3) and total sugar concentration (Y4). The coefficient of determination (R2) shows that ratio of OPEFB to solvent, sulfuric acid concentration and time have an effect of 53,25% on temperature and 86,42% on sugar concentration (glucose, fructose and total sugar) while the rest is influenced by other variables. The optimum conditions obtained are ratio of OPEFB to solvent 4:20 g/ml, sulfuric acid concentration 0,50% and hydrolysis time of 10 minutes. The condition is predicted to produce glucose, fructose and total sugar of 315,51; 258,24; 573,85 ppm, respectively. Validation of the recommended optimum conditions results in glucose, fructose and total sugar are 300,40; 245,44; 545,84 ppm, respectively. The actual value is considered according to the predicted value because the error is smaller than 5%. In this study, the temperature parameter can not be optimized because the equation of the model obtained can not be used to predict the response value.