BAB III METODE PENELITIAN

Transkripsi

1 BAB III METODE PENELITIAN 3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian Penelitian tentang konversi biomassa kulit durian menjadi HMF dalam larutan ZnCl 2 berlangsung selama 7 bulan, Januari-Agustus 2014, yang berlokasi di Laboratorium Riset Kimia Material dan Laboratorium Riset Kimia Makanan Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA B Universitas Pendidikan Indonesia. sampel menggunakan High Performance Liquid Chromatography (HPLC), Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), dan Atomic Absorption Spectroscopy (AAS) dilakukan di Laboratorium Kimia Instrumen Jurusan Pendidikan Kimia FPMIPA Universitas Pendidikan Indonesia. 3.2 Alat dan Bahan Alat Alat yang digunakan pada proses delignifikasi kulit durian adalah oven, blender, saringan 100 mesh, set neraca analitik, gelas kimia 100 ml, gelas kimia 250 ml, ph indikator, gelas ukur 100 ml, termometer 100 o C, pemanas listrik, kaca arloji, spatula, batang pengaduk, corong buchner, erlenmeyer vakum, kertas saring, batu didih, set alat refluks, labu dasar bulat leher tiga serta statif dan klem. Alat yang digunakan pada proses konversi selulosa dari kulit durian menjadi HMF adalah set neraca analitik, kaca arloji, spatula, batang pengaduk, set alat refluks, labu dasar bulat leher tiga, gelas kimia 50 ml, termometer 300 o C, gelas ukur 10 ml, magnetic strirer, pemanas listrik beserta stirrer, statif dan klem. Alat yang digunakan pada proses pemisahan adalah gelas kimia 50 ml, gelas ukur 5 ml, pipet makro, pipet mikro, dan set alat evaporator Bahan Kulit durian palembang dari daerah Surapati, Bandung. Selulosa mikrokristalin, ZnCl 2, CrCl 3.6H 2 O, NaOH, Na 2 CO 3, Na 2 SO 4 anhidrat, dan etil

2 16 asetat dari CV. Agung Menara Abadi, 5-Hidroksimetilfurfural (HMF) dengan kemurnian 99% dari Sigma Aldrich, etanol 96% dari PT. Brataco, H 2 O 2 dari CV. Prima Medicha, dan akuades Instrumen sampel kulit durian dan selulosa mikrokristalin menggunakan FTIR-8400 SHIMADZU. kualitatif dan kuantitatif HMF menggunakan HPLC-D700 HITACHI. kandungan Zn menggunakan AAS-Analyst100 PERKIN ELMER. 3.3 Metode Penelitian Secara umum penelitian ini terdiri dari tiga tahapan utama, yaitu delignifikasi kulit durian, konversi kulit durian menjadi HMF, dan pemisahan produk HMF dari pelarut. Alur penelitian secara umum ditunjukkan pada Gambar 3.1. Delignifikasi kulit durian FTIR Konversi kulit durian menjadi HMF HPLC dan AAS Pemisahan produk HMF dari pelarut Gambar 3.1. Desain penelitian secara umum.

3 Delignifikasi Kulit Durian Kulit durian -Dibersihkan -Dipotong kecil -Dikeringkan dalam oven -Dihaluskan -Disaring menggunakan saringan 100 mesh Kulit durian halus FTIR -Diambil 20 g -Dimasukkan kedalam gelas kimia -Ditambahkan 60 ml akuades -Dipanaskan sampai mendidih -Disaring Residu -Ditambahkan 100 ml larutan NaOH 25% -Dipanaskan selama 2 jam pada suhu 92 o C -Disaring Residu -Dicuci dengan akuades sampai netral -Dikeringkan dalam oven Residu yang sudah kering -Ditambahkan larutan H 2 O 2 5% -Direfluks pada suhu 60 o C selama 2 jam -Disaring Filtrat Filtrat Residu Filtrat -Dicuci dengan akuades hingga netral -Dikeringkan dalam oven pada suhu sekitar 60 o C Kulit durian setelah delignifikasi FTIR Filtrat

4 18 Gambar 3.2. Bagan alir delignifikasi kulit durian. Proses delignifikasi kulit durian diawali dengan pembersihan, pengeringan, dan penghalusan. Kulit durian dibersihkan dari kotoran yang menempel di permukaan dan dipotong kecil 1-2 cm. Kemudian kulit durian yang sudah bersih dikeringkan menggunakan oven dengan suhu pemanasan 60 o C. Setelah kering, kulit durian dihaluskan menggunakan blender dan disaring menggunakan saringan 100 mesh. Kulit durian yang sudah halus ditimbang sebanyak 20 gram, dicampurkan dengan 200 ml akuades dalam gelas kimia, dan dipanaksan sampai mendidih. Kemudian disaring menggunakan corong buchner. Kulit durian hasil prahidrolisis dimasukkan kedalam labu dasar bulat dan dicampurkan dengan 200 ml larutan NaOH 25%, direfluks pada suhu 92 o C selama 2 jam. Kemudian dilakukan penyaringan menggunakan corong Buchner dan dilakukan pencucian sampel yang terdapat dalam corong dengan akuades hingga netral dengan ph sekitar 7, lalu dikeringkan dalam oven. Selanjutnya sampel kulit durian yang sudah kering dicampurkan larutan H 2 O 2 5% dalam labu dasar bulat dan direfluks pada suhu 60 o C selama 2 jam. Kemudian dilakukan penyaringan menggunakan corong Buchner dan dilakukan pencucian sampel yang terdapat dalam corong dengan akuades hingga netral dengan ph sekitar 7, lalu dikeringkan dalam oven. Hasil dari proses delignifikasi ini selanjutnya dianalisis menggunakan FTIR. Proses delignifikasi kulit durian meliputi prahidrolisis, refluks menggunakan larutan NaOH 25%, dan refluks menggunakan H 2 O 2 5% ditunjukkan pada Gambar 3.3.

5 19 Gambar 3.3. Delignifikasi kulit durian (a) prahidrolisis menggunakan pelarut air, (b) refluks menggunakan larutan NaOH 25% pada suhu 92 o C, dan (c) refluks menggunakan H 2 O 2 5% pada suhu 60 o C Konversi Selulosa dari Kulit Durian menjadi HMF Larutan ZnCl 2 67% Suhu reaksi mencapai 120 o C Hasil reaksi -Dimasukkan kedalam labu sebanyak 15 g -Dipanaskan hingga mencapai suhu 120 o C -Ditambahkan 0,5 g substrat (kulit durian sebelum atau setelah delignifikasi) -Suhu dijaga konstan pada suhu 120 o C selama 40 menit sembari dilakukan pengadukan HPLC Gambar 3.4. Bagan alir konversi biomassa kulit durian menjadi HMF. Metode yang digunakan pada konversi selulosa menjadi HMF adalah refluks. Substrat (selulosa mikrokristalin, kulit durian sebelum dan setelah preparasi) ditimbang sebanyak 0,5 gram dicampurkan dengan 15 gram ZnCl 2 67% dengan dan tanpa penambahan katalis CrCl 3.6H 2 O dalam labu dasar bulat, direfluks menggunakan penangas minyak diikuti dengan pengadukan menggunkan magnetic stirrer secara terus menerus selama 40 menit pada suhu 120 o C. Hasil reaksi akan dianalisis menggunakan HPLC dan dikuantisasi menggunakan kurva kalibrasi HMF standar. Konversi selulosa dari kulit durian menjadi HMF dalam larutan ZnCl 2 dengan metode refluks ditunjukkan pada Gambar 3.5.

6 20 Gambar 3.5. Konversi selulosa dari kulit durian menjadi HMF dalam larutan ZnCl 2 pada suhu 120 o C selama 40 menit dengan metode refluks Pemisahan Produk HMF dari Pelarut Uji Coba Metode Pemisahan pada HMF Standar HMF standar dalam larutan ZnCl 2 AAS dan HPLC -Diambil 5 ml kedalam gelas kimia -Ditambahkan 15 ml etil asetat -Ditambahkan 30 ml larutan Na 2 CO 3 Jenuh -Didiamkan selama 30 menit Cairan Endapan garam -Diambil kedalam gelas kimia -Ditambahkan Na 2 SO 4 anhidrat Cairan bebas air -Dievaporasi Cairan setelah evaporasi HPLC Endapan AAS Gambar 3.6. Bagan alir uji coba metode pemisahan pada HMF standar. Sebanyak 0,2 ml HMF standar dicampurkan dengan 15 g larutan ZnCl 2 67%, kemudian dipanaskan pada suhu 120 o C selama 10 menit sambil diaduk menggunakan magnetic stirrer, lalu diambil dan didinginkan. HMF standar dalam larutan ZnCl 2 tersebut diambil sebanyak 5 ml, dimasukkan kedalam gelas kimia lalu ditambahkan 15 ml etil asetat (1:3) dan 30 ml larutan Na 2 CO 3 jenuh (1:6). Kemudian diaduk menggunakan batang pengaduk dan didiamkan selama 30 menit, terbentuk endapan garam di bagian bawah dan cairan (fasa organik) di

7 21 bagian atas. Fasa organik dipisahkan dari endapan garam dan dimasukkan kedalam gelas kimia, lalu ditambhakan Na 2 SO 4 anhidrat. Selanjutnya fasa organik dievaporasi pada suhu 40 o C. HMF standar dalam larutan ZnCl 2 sebelum dan setelah pemisahan dianalisis menggunakan HPLC dan AAS Penerapan Metode Pemisahan pada Hasil Reaksi Hasil reaksi AAS -Diambil 1 ml -Dimasukkan kedalam gelas kimia -Ditambahkan 3 ml etil asetat -Ditambahkan 6 ml larutan Na 2 CO 3 jenuh -Didiamkan 30 menit Cairan Endapan garam -Diambil kedalam gelas kimia -Dimasukkan Na 2 SO 4 anhidrat -Dipisahkan Cairan bebas air Endapan -Dievaporasi HPLC Cairan setelah evaporasi AAS Gambar 3.7. Bagan alir pemisahan HMF standar. Sebanyak 1 ml hasil reaksi dimasukkan kedalam gelas kimia lalu ditambahkan 3 ml etil asetat (1:3) dan 6 ml larutan Na 2 CO 3 jenuh (1:6). Kemudian diaduk menggunakan batang pengaduk dan didiamkan selama 30 menit, terbentuk endapan garam di bagian bawah dan cairan (fasa organik) di bagian atas. Fasa organik dipisahkan dari endapan garam dan dimasukkan

8 22 kedalam gelas kimia, lalu ditambhakan Na 2 SO 4 anhidrat. Selanjutnya fasa organik dievaporasi pada suhu 40 o C. HMF standar dalam larutan ZnCl 2 sebelum dan setelah pemisahan dianalisis menggunakan HPLC dan AAS. 3.4 Metode FTIR Sampel (selulosa mikrokristalin, kulit durian sebelum dan setelah delignifikasi) diambil sebanyak 0,001g dan ditambahkan KBr sebanyak 0,1 g kemudian dihomogenkan menggunakan lumpang alu. Setelah homogen sampel dibuat menjadi pelet. Setelah itu sampel dianalisis menggunakan FTIR (SHIMADZU, FTIR-8400) HPLC Sampel (hasil reaksi) diambil 1 ml kedalam labu ukur 10 ml dan ditambahkan etanol 96%. Kemudian larutan tersebut disentrifugasi dan disaring. Setelah itu sampel dianalisis menggunakan HPLC D700 HITACHI dengan parameter pengukuran sebagai berikut: Kolom : C18 reversed phase (250 mm x 4,6 mm x 5,0 µm) Detektor : UV Fasa gerak : Asetonitril:air (10:90) Laju alir : 1,0 ml/menit Suhu kolom : 30 o C Panjang gelombang : 280 nm Volume injek : 10 µl Kemudian untuk mengeahui jumlah produk HMF yang terbentuk dari proses konversi tersebut dikuantisasi dengan kurva kalibrasi standar HMF dalam etanol.

9 AAS Sampel (hasil reaksi sebelum dan setelah pemisahan) diambil sebanyak 0,5 ml dan diencerkan menggunakan akuades. Kemudian sampel dianalisis menggunakan AAS untuk mengetahui keberadaan Zn dalam sampel secara kuantitatif yang selanjutnya akan dikuantisasi dengan kurva kalibrasi standar Zn. AAS dilakukan dengan parameter pengukuran sebagai berikut: Bahan bakar : Asetilen-udara Laju alir : 2:5 Lamp. Current : 7 ma Slit : 0,7 nm Panjang gelombang : 213,9 nm Energi : 64% Int. Time : 0,7 sec Replikasi : 3 (triplo)