PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG KEPOK (Musa paradisiaca L.) SKRIPSI

Transkripsi

1 PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG KEPOK (Musa paradisiaca L.) SKRIPSI Oleh RENI SUTRI DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN DESEMBER 2014

2 PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG KEPOK (Musa paradisiaca L.) SKRIPSI Oleh RENI SUTRI SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN DESEMBER 2014

3

4 PENGESAHAN Skripsi dengan judul: PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG KEPOK (Musa paradisiaca L.) dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 22 Desember 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Medan, Dosen Pembimbing Dosen Penguji I Dosen Penguji II ii

5

6 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1. Kedua orang tua penulis, Kapten Inf. Suherman dan Fitri Agusmainur S.Pd yang tak hentinya memberikan doa dan dukungan baik moral maupun materil kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. 2. Seluruh keluarga besar penulis terutama adikku, Ridwan Sutri serta Amak, Nenek dan Kakek yang tak hentinya memberikan doa kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. 3. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, dan motivasi yang luar biasa dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. 4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku koordinator penelitian dan dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini. 5. Bapak M. Hendra S. Ginting, ST, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini. 6. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia USU. 7. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU. 8. Ibu Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan MT sebagai Dosen Pembimbing Akademik. 9. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga dan bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan. 10. Sari Liza Azura Nst sebagai partner atas kerjasamanya yang luar biasa selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini. 11. Sahabat terbaikku Sari Andhika Putri, Najla Annisa, Rahmadia Pratiwi dan Fitri Istislaam Zafmi yang telah banyak memberikan doa dan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi. 12. Sahabat sekaligus keluarga terbaik selama di Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara, khususnya semua 58 orang stambuk 2010 tanpa terkecuali iv

7 yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, doa, pembelajaran hidup, dan kenangan tak terlupakan kepada penulis. 13. Seluruh mahasiswa Teknik Kimia baik junior maupun senior yang telah banyak memberi sokongan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini. 14. Teman-teman dari Ikatan Mahasiswa Payakumbuh Limapuluh Kota (IMAPALIKO) yang telah memberikan dukungan moril dan semangat kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini. v

8 .RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Reni Sutri NIM : Tempat, tanggal lahir :Tanjung Pati, 30 Januari 1993 Nama orang tua : Suherman dan Fitri Agusmainur Alamat orang tua : Kompleks SMAN 1 Harau, Tanjung Pati, Kec. Harau, Kab. Limapuluh Kota, Sumatera Barat Asal Sekolah: SDN 01 Koto Tuo tahun SMP Islam Raudhatul Jannah tahun SMAN 1 Payakumbuh Beasiswa yang diperoleh: Beasiswa PPA tahun 2012 Beasiswa PPA tahun 2013 Beasiswa PT. Gas Negara tahun 2013/2014 Pengalaman Organisasi: 1. Pemerintahan Mahasiswa (PEMA) FT USU periode 2010/2011 sebagai Staff Internal 2. Klub Kegiatan Kreatifitas Mahasiswa Islam (K3MI) Al-Hadiid FT USU periode 2011/2012 sebagai Bendahara Umum 3. Unit Kegiatan Mahasiswa Islam (UKMI) Ad-Dakwah Universitas Sumatera Utara periode 2012 sebagai Staff Lembaga Mentoring Agama Islam (L-MAI) 4. Komisi Pemilihan Umum (KPU) FT USU periode 2012 sebagai Sekretaris Umum 5. Klub Kegiatan Kreatifitas Mahasiswa Islam (K3MI) Al-Hadiid FT USU periode 2012/2013 sebagai Sekretaris Departemen Kaderisasi 6. Covalen Study Grup (CSG) periode 2012/2013 sebagai Ketua Bidang Keputrian 7. Ikatan Mahasiswa Payakumbuh Limapuluh Kota (IMAPALIKO) periode 2012/2013 sebagai Sekretaris Bidang Keanggotaan 8. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013/2014 sebagai Staff Hubungan Masyarakat 9. Ikatan Mahasiswa Payakumbuh Limapuluh Kota (IMAPALIKO) tahun 2010-sekarang sebagai anggota 10. Forum Silaturahmi Lembaga Dakwah Kampus Teknik (FSLDKT) tahun 2012-sekarang sebagai anggota vi

9 ABSTRAK Etil asetat merupakan bahan baku dalam pembuatan essence yang umumnya diperoleh dari hasil reaksi esterifikasi antara etanol dan asam asetat. Etanol dapat dibuat dari kulit pisang yang merupakan limbah melalui proses hidrolisis dan fermentasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memanfaatkan limbah kulit kepok pisang untuk menghasilkan etil asetat. Variasi yang dilakukan dalam percobaan ini adalah perbandingan bahan baku dan air 1:4; 1:7; 1:10 dan suhu hidrolisis 50 o C, 60 o C, 70 o C. Limbah kulit pisang ini dikerok, dikeringkan dan dihaluskan untuk membuat tepung kulit pisang. Tepung kulit pisang kepok mempunyai kadar karbohidrat sebesar 84,71% (b/b). Tepung kulit pisang dihidrolisis dengan air dan katalis asam klorida selama 180 menit. Hasil hidrolisis difermentasi pada suhu ruangan dengan menggunakan ragi instan Fermipan selama 24 jam dan selanjutnya didistilasi. Hasil distilasi diesterifikasi dengan asam asetat dan katalis asam klorida selama 15 menit pada suhu 60 o C. Pada kondisi terbaik diperoleh yield maksimum dari etil asetat adalah 82,7% yang didapat dengan menggunakan perbandingan bahan baku dan air = 1:10 dan suhu hidrolisis 60 o C. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini menunjukkan bahwa kulit pisang kepok dapat digunakan sebagai bahan baku berbiaya murah untuk memproduksi etil asetat. Kata kunci: etil asetat, kulit pisang kapok, hidrolisis, fermentasi, esterifikasi vii

10 ABSTRACT Ethyl acetate is a raw material in essence making which is obtained from esterification reaction between ethanol and acetic acid. Ethanol can be produced from banana peel waste through hydrolysis and fermentation process. The objective of the study was to use kepok banana peel waste to produce ethyl acetate. The variation in this experiment were the ratio of banana powder and water 1:4 ; 1: 7 ; 1:10 and hydrolysis temperature 50, 60 and 70 o C. The banana peel waste was scraped, dried and mashed to produce banana peel powder. The contain of Kepok banana peel powder is 84,71% carbohydrate. The banana peel powder was hydrolyzed by water and chloride acid as catalyst for 180 minutes. The hydrolysis product was fermented in room temperature using instant yeast Fermipan for 24 hours and then was distilled. The distillation product was esterified with acetic acid and chloride acid as catalyst within 15 minutes with temperature 60 o C. In the best condition, the maximum yield was obtained 74.21% from the ratio of banana powder and water 1:10 and hydrolysis temperature 60 o C. The result from this experiments show that kepok banana waste can be used as low cost raw material to produce ethyl acetate. Keywords: ethyl acetate, kepok banana peel, hydrolisys, fermentation, esterification viii

11 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI iv RIWAYAT HIDUP PENULIS vi ABSTRAK vii ABSTRACT viii DAFTAR ISI ix DAFTAR GAMBAR xi DAFTAR TABEL xiv DAFTAR LAMPIRAN xv DAFTAR SINGKATAN xvii DAFTAR SIMBOL xviii BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA KULIT PISANG KEPOK (Musa paradisiacal L.) ETIL ASETAT (CH 3 COOC 2 H 5 ) Karakteristik Asam Asetat Kegunaan Etil Asetat Pembuatan Etil Asetat ETANOL Karakteristik Etanol Hidrolisis Fermentasi 15 ix

12 2.4 ANALISIS EKONOMI 18 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN BAHAN PERALATAN PROSEDUR Prosedur Penelitian Prosedur Analisis FLOWCHART Flowchart Penelitian Flowchart Analisis 30 BAB IV HASIL PEMBAHASAN ANALISIS KARBOHIDRAT TEPUNG KULIT PISANG KEPOK PENGARUH VARIABEL PERCOBAAN Pengaruh Perbandingan Bahan Baku Terhadap Kadar Etil Asetat Terbentuk Pengaruh Perbandingan Bahan Baku Terhadap Yield Etil Asetat Terbentuk Pengaruh Suhu Hidrolisis Terhadap Yield Etil Asetat Terbentuk ETIL ASETAT TERBANYAK 38 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 39 DAFTAR PUSTAKA 40 x

13 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Pisang Kepok 8 Gambar 2.2 Reaksi Esterfikasi 10 Gambar 2.3 Diagram Alir Proses Dehidrogenasi Hidrogen 12 Gambar 2.4 Reaksi Hidrolisis Pati 14 Gambar 2.5 Reaksi Proses Fermentasi 15 Gambar 2.6 Saccharomyces Cerevisiae 17 Gambar 2.7 Reaksi Penguraian Glukosa 17 Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku Tepung Kulit Pisang 26 Gambar 3.2 Flowchart Hidrolisis Tepung Kulit Pisang 27 Gambar 3.3 Flowchart Proses Fermentasi 28 Gambar 3.4 Flowchart Proses Esterifikasi 29 Gambar 3.5 Flowchart Analisis Kandungan Karbohidrat dalam Tepung Kulit Pisang Kepok 30 Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas 31 Gambar 3.7 Flowchart Analisis Viskositas 32 Gambar 4.1 Hubungan Perbandingan Bahan Baku Terhadap Kadar Etil Asetat yang Terbentuk 34 Gambar 4.2 Hubungan Perbandingan Bahan Baku Terhadap Yield Etil Asetat yang Terbentuk 35 Gambar 4.3 Reaksi Hidrolisis Pati dengan Air 36 Gambar 4.4 Hubungan Suhu Terhadap Yield Etil Asetat yang Terbentuk 36 Gambar L2.1 Hasil Analisis Pati Kulit Pisang Kepok 46 Gambar L2.2 Hasil Analisis Glukosa Pada Hidrolisat 46 Gambar L2.3 Hasil Analisa GC Etanol Pada Distilat Dengan Kondisi Suhu Hidrolisis 60 o C dan Perbandingan Bahan Baku 47 1:10 Gambar L2.4 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu 47 xi

14 Hidrolisis 50 o C dan Perbandingan Bahan Baku 1:4 Gambar L2.5 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu Hidrolisis 60 o C dan Perbandingan Bahan Baku 1:4 48 Gambar L2.6 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu Hidrolisis 70 o C dan Perbandingan Bahan Baku 1:4 48 Gambar L2.7 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu Hidrolisis 50 o C dan Perbandingan Bahan Baku 1:7 49 Gambar L2.8 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu Hidrolisis 60 o C dan Perbandingan Bahan Baku 1:7 49 Gambar L2.9 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu Hidrolisis 70 o C dan Perbandingan Bahan Baku 1:7 50 Gambar L2.10 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu Hidrolisis 50 o C dan Perbandingan Bahan Baku 1:10 50 Gambar L2.11 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu Hidrolisis 60 o C dan Perbandingan Bahan Baku 1:10 51 Gambar L2.12 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu Hidrolisis 70 o C dan Perbandingan Bahan Baku 1:10 51 Gambar L2.13 Hasil Analisis GC Etil Asetat Standard 52 Gambar L4.1 Foto Kulit Pisang Kepok 57 Gambar L4.2 Foto Kulit Pisang Setelah Dikerok 57 Gambar L4.3 Foto Kulit Pisang Setelah Dikeringkan 57 Gambar L4.4 Foto Kulit Pisang Setelah Diblender 58 Gambar L4.5 Foto Kulit Pisang Setelah Diayak 58 Gambar L4.6 Foto Rangkaian Alat Hidrolisis 58 Gambar L4.7 Foto Proses Penyaringan 59 Gambar L4.8 Foto Hidrolisat Hasil Saringan 59 Gambar L4.9 Foto Pengaturan ph Hidrolisat dengan NaOH 59 Gambar L4.10 Foto Penambahan Ragi Pada Hidrolisat 60 Gambar L4.11 Foto Proses Pengadukan 60 Gambar L4.12 Foto Setelah Proses Pengadukan 60 Gambar L4.13 Foto Rangkaian Alat Esterifikasi 61 Gambar L4.14 Foto Hasil Esterifikasi 61 xii

15 Gambar L4.15 Foto Analisis Densitas 62 Gambar L4.16 Foto Analisis Viskositas 62 Gambar L4.17 Foto Etil Asetat 62 xiii

16 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Mengenai Hidrolisis 2 Tabel 2.1 Komposisi Kulit Pisan Kepok 8 Tabel 2.2 Perbandingan Penggunaan Katalis Asam dan Enzim Dalam Hidolisis 14 Tabel 2.3 Perhitungan Biaya Pembelian Bahan Baku 18 Tabel 2.4 Perhitungan Biaya Kebutuhan Listrik 19 Tabel 3.1 Rancangan Percobaan 20 Tabel 3.2 Program Pengatur GC 23 Tabel L1.1 Data Kemurnian Etil Asetat 44 Tabel L1.2 Data Volume Etil Asetat 44 Tabel L1.3 Data Yield Etil Asetat 45 Tabel L3.1 Jumlah Asam Klorida Sebagai Katalis 53 xiv

17 DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA PERCOBAAN L1.1 DATA KEMURNIAN ETIL ASETAT 44 L1.2 DATA VOLUME ETIL ASETAT 44 L1.3 DATA YIELD ETIL ASETAT 45 LAMPIRAN 2 HASIL ANALISISI 46 L2.1 HASIL ANALISIS PATI TEPUNG KULIT PISANG KEPOK 46 L2.2 HASIL ANALISIS GLUKOSA PADA HIDROLISAT 46 L2.3 HASIL ANALISIS ETANOL PADA DISTILAT 47 L2.4 HASIL ANALISIS ETIL ASETAT 47 L2.5 HASIL ANALISIS ETIL ASETAT STANDARD 52 LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 53 L3.1 PERHITUNGAN KEBUTUHAN AIR 53 L3.1.1 Untuk Hidrolisis 53 L3.1.2 Untuk Pembuatan Larutan NaOH 53 L3.2 PERHITUNGAN ASAM KLORIDA 53 L3.2.1 Sebagai Katalis Proses Hidrolisis 53 L3.2.2 Sebagai Katalis Proses Esterifikasi 53 L3.3 PERHITUNGAN NATRIUM HIDROKSIDA 54 L3.4 PERHITUNGAN ASAM ASETAT 54 L3.5 PERHITUNGAN VOLUME ETIL ASETAT 55 L3.6 PERHITUNGAN YIELD ETIL ASETAT 55 L3.7 PERHITUNGAN DENSITAS 55 L3.8 PERHITUNGAN VISKOSITAS 56 xv

18 LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 57 L4.1 FOTO PERLAKUAN AWAL BAHAN BAKU 57 L4.2 FOTO PROSES HIDROLISIS 58 L4.3 FOTO PROSES FERMENTASI 60 L4.4 FOTO PROSES ESTERIFIKASI 61 L4.5 FOTO ANALISIS ETIL ASETAT 62 xvi

19 DAFTAR SINGKATAN BM BPOM cp dkk GC HPLC ph PPKS ppm rpm SNI Berat Molekul Balai Pengawasan Obat dan Makanan Centipoise Dan Kawan-Kawan Gas Chromatography High Performance Liquid Chromatography Power Of Hydrogen Pusat Penelitian Kelapa Sawit Part Per Million rotary per minute Standar Nasional Indonesia xvii

20 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi T Suhu M Molaritas Mol/L V Volume ml m Berat sampel gram ρ Massa jenis gr/cm 3 µ Viskositas cp sg Spesific gravity t Waktu alir s k Konstanta alir cp/s k Konstanta laju reaksi L/jam Ea Energi Aktivasi Joule o C xviii