SINTESIS METIL ESTER ASAM LEMAK DARI MINYAK INTI SAWIT MENGGUNAKAN KATALIS KALSIUM OKSIDA (CaO) SKRIPSI RONALD WILLIAM SAMUEL 080802043 DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
SINTESIS METIL ESTER ASAM LEMAK DARI MINYAK INTI SAWIT MENGGUNAKAN KATALIS KALSIUM OKSIDA (CaO) SKRIPSI Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains RONALD WILLIAM SAMUEL 080802043 DEPARTEMEN KIMIA FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN 2013
PERSETUJUAN Judul : SINTESIS METIL ESTER ASAM LEMAK DARI MINYAK INTI SAWIT MENGGUNAKAN KATALIS KALSIUM OKSIDA (CaO) Kategori : SKRIPSI Nama : RONALD WILLIAM SAMUEL Nomor Induk Mahasiswa : 080802043 Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA Departemen Fakultas : KIMIA : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA Komisi Pembimbing : Disetujui di Medan, 2013 Pembimbing II, Pembimbing I, Dr. Juliati br Tarigan, M.Si Dr. Adil Ginting, M.Sc NIP : 197205031999032001 NIP : 195307041980031002 Disetujui oleh Departemen Kimia FMIPA USU Ketua, Dr. Rumondang Bulan, M.S. NIP : 195408301985032001
PERNYATAAN SINTESIS METIL ESTER ASAM LEMAK DARI MINYAK INTI SAWIT MENGGUNAKAN KATALIS KALSIUM OKSIDA (CaO) SKRIPSI Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya. Medan, Januari 2013 Ronald William Samuel 080802043
PENGHARGAAN Segala puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yesus Kristus atas berkat, kasih karunia, dan penyertaannya sehingga penulis dapat menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi ini sesuai dengan rancangannya. Dengan segala hormat penulis mengucapkan terima kasih banyak kepada Bapak Dr. Adil Ginting, M.Sc selaku pembimbing I serta Ibu Dr. Juliati br. Tarigan S.Si, M.Si selaku pembimbing II yang telah memberikan arahan serta dukungannya selama melakukan penelitian dan penyusunan skripsi ini hingga selesai. Terima kasih kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan M.S. dan Bapak Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku ketua dan sekertaris Departemen Kimia FMIPA - USU Medan, kepada Bapak Lamek Marpaung, M.Sc, Ph.D selaku Pembimbing Akademik dan kepada Kepala Laboratorium dan seluruh staff pengajar di laboratorium organik, serta seluruh staf dan dosen FMIPA - USU yang telah membimbing penulis dalam menyelesaikan perkuliahan, dan kepada Bapak Eko K. Sitepu, M.Si., Gusti Rahmat, C.K. S.Si dan bang Roy M. Silalahi yang banyak membantu dalam penelitian dan penyusunan skripsi ini. Penulis juga mengucapkan terima kasih yang tak terhingga untuk ibunda tercinta B. Br Tobing dan kepada seluruh keluarga besar Tobing yang selalu mendoakan, mendukung, menyemangati dan membiayai perkuliahan, penelitian serta penyusunan skripsi hingga selesai. Tidak lupa juga penulis mengucapkan terima kasih kepada adinda tersayang Dorli Hutagalung, kepada asisten Laboratorium Kimia Organik: Bang Cristy, Denny, Sion, Mutiara, Bayu, Despita, Rimenda, Egi, Naomi, Yabes, Sopia, Dian, dan abang serta kakak alumni asisten, serta kepada Rizal, Paulus, Cristou, Ivo, Okta dan seluruh sahabat-sahabatqu di angkata 2008, abang dan kakak angkatan 2007, 2006, dan adikadik angkatan 2009, 2010, 2011 yang tidak dapat penulis sebutkan namanya satu per satu yang terus memberi dukungan kepada penulis. Penulis menyadari betul bahwa tidak dapat membalas seluruh budi baik yang diberikan dari seluruh pihak kepada penulis untuk penyelesaian tugas akhir ini, semoga Tuhan Yang Maha Esa yang akan membalaskan seluruh budi baik yang diberikan oleh seluruh pihak Penulis juga merasa bahwa skripsi ini jauh dari kesempurnaan karena keterbatasan penulis. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi penelitian dan kemajuan Ilmu Pengetahuan Alam demi pengembangan Bangsa dan Negara. Medan, Januari 2013 Penulis Ronald William Samuel
ABSTRAK Telah dilakukan penelitian transesterifikasi secara kimiawi antara minyak inti sawit dengan metanol menghasilkan metil ester minyak inti sawit menggunakan katalis Kalsium Oksida (CaO) dengan perbandingan mol minyak : metanol adalah 1:5, 1:10, 1:15; variasi waktu refluks yang digunakan 3 jam, 4 jam, dan 5 jam; dan variasi berat katalis 0,05 gram, 0,10 gram, 0,15 gram. Kondisi optimum untuk persentase metil ester adalah pada kondisi perbandingan mol minyak : metanol 1: 10, waktu refluks 3 jam dan berat katalis 0,05 gram, yaitu 85,75%. Untuk membuktikkan terbentuknya metil ester inti sawit dibuktikan dengan spektrum FT-IR, dimana puncak karbonil (C = O) pada bilangan gelombang 1742,26 cm -1 dan C O dari -C-O-CH 3 terdapat 3 puncak berdekatan pada daerah bilangan gelombang 1275 cm -1-1100 cm -1, dan puncak tertinggi terdapat pada bilangan gelombang paling kecil (1171,46 cm -1 ). O
ABSTRACT Research of transesterification between palm cernel oil with methanol to produce palm cernel oil methyl ester by using Calsium oxide (CaO) as catalyst with comparison of oil: methanol were 1:5, 1:10, 1:15; variation time of reflux 3 hours, 4 hours, and 5 hours; and variation of catalyst used 0.05 gram, 0.10 gram, 0.15 gram. Optimum condition for methyl ester by adding comparison of oil: methanol were 1:10, 3 hours of reflux time, and 0.05 gram of catalys is 85.75%. To prove the formation of palm cernel oil methyl ester by using FT-IR spectrum, where the peak of carbonyl (C = O) at 1742.26 cm -1 and C-O from have 3 peaks at 1275 cm -1 - -C-O-CH 3 1100 cm -1, where the third peak is smallest (1171.46 cm -1 ). O
DAFTAR ISI Halaman Persetujuan Pernyataan Penghargaan Abstrak Abstract Daftar Isi Daftar Tabel Daftar Gambar ii iii v vi vii vii x xi Bab 1. Pendahuluan 1 1.1. Latar Belakang 1 1.2. Permasalahan 3 1.3. Pembatasan Masalah 3 1.4. Tujuan Penelitian 3 1.5. Manfaat Penelitian 4 1.6. Lokasi Penelitian 4 1.7. Metodologi Penelitian 4 Bab 2. Tinjauan Pustaka 6 2.1. Oleokimia 6 2.1.1. Asam Lemak 8 2.1.2. Metil Ester Asam Lemak 9 2.2. Lemak dan Minyak 10 2.3. Inti Sawit 12 2.4. Katalis 14 2.4.1. Katalis Homogen 14 2.4.1.1. Katalis Asam Homogen 14 2.4.1.2. Katalis Basa Homogen 15 2.4.2. Katalis Heterogen 15 2.4.3. Perbandingan Katalis Homogen dengan Katalis Heterogen 16 2.4.4. Katalis Heterogen Logam Alkali Tanah Oksida 17 2.4.5. Katalis CaO 19 2.5.Transesterifikasi 21 Bab 3. Metodologi Percobaan 23 3.1. Alat 23 3.2. Bahan 24 3.3. Prosedur Penelitian 24 3.3.1. Ekstraksi Minyak Inti Sawit 24 3.3.2. Kalsinasi Katalis CaO 24 3.3.3. Pembuatan Metanol Kering 25
3.3.4. Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas 25 3.3.5. Pembuatan Metil Ester Asam Lemak dengan Variasi volume 25 Metanol 3.3.6. Pembuatan Metil Ester Asam Lemak dengan Variasi waktu 26 Refluks 3.3.7. Pembuatan Metil Ester Asam Lemak dengan Variasi Berat 26 Katalis 3.4. Bagan Penelitian 27 3.4.1. Ekstraksi Minyak Inti Sawit 27 3.4.2. Kalsinasi Katalis CaO 28 3.4.3. Pembuatan Metanol Kering 28 3.4.4. Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas 29 3.4.5. Pembuatan Metil Ester Asam Lemak dengan Variasi volume 30 Metanol 3.4.6. Pembuatan Metil Ester Asam Lemak dengan Variasi waktu 31 Refluks 3.4.7. Pembuatan Metil Ester Asam Lemak dengan Variasi Berat 32 Katalis Bab 4. Hasil dan Pembahasan 33 4.1. Hasil 33 4.1.1. Hasil Ekstraksi Minyak Inti Sawit 33 4.1.2. Analisis Komposisi Asam Lemak Minyak Inti Sawit 34 4.1.3. Analisis Hasil Metil Ester Asam Lemak Minyak Inti Sawit 34 4.2. Pembahasan 36 4.2.1. Hasil Ekstraksi Minyak Inti Sawit 36 4.2.2. Komponen Asam Lemak Minyak Inti Sawit 37 4.2.3. Hasil Metil Ester Minyak Inti Sawit 37 Bab 5. Kesimpulan dan Saran 46 5.1. Kesimpulan 46 5.2. Saran 46 Daftar Pustaka 47 Lampiran 52
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1. Tabel Bidang Aplikasi Minyak Dan Lemak Pada Industri Kimia 7 Tabel 2.2. Perbedaan Umum Antara Asam Lemak Nabati dengan Hewani 11 Tabel 2.3. Komposisi Rata-Rata Inti Sawit 13 Tabel 2.4. Perbandingan Komposisi Asam Lemak dan Minyak Kelapa Sawit 13 dengan Minyak Inti Sawit Tabel 2.5. Contoh-Contoh Katalis Heterogen Asam dan Heterogen Basa 16 Tabel 2.6. Perbandingan Antara Katalis Homogen dengan katalis Heterogen 16 Tabel 2.7. Karakteristik dari Katalis Heterogen Logam Alkali Tanah Oksida 18 Tabel 2.8. Ciri-Ciri Kalsium Oksida (CaO) 20 Tabel 4.1. Tabel Hasil Ekstraksi Minyak Inti Sawit 33 Tabel 4.2. Hasil Analisis FT-IR Minyak Inti Sawit 33 Tabel 4.3. Komposisi Asam Lemak dalam Minyak Inti Sawit 34 Tabel 4.4. Hasil Metil Ester Inti Sawit yang Diperoleh dari Variasi Volume 34 Metanol Tabel 4.5. Hasil Metil Ester Inti Sawit yang Diperoleh dari Variasi Waktu 35 Refluks Tabel 4.6. Hasil Metil Ester Inti Sawit yang Diperoleh dari Variasi Berat 35 Katalis Tabel 4.7. Hasil Analisis dengan Spektroskopi FT-IR MEAL 35
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1. Diagram Alur Proses Oleokimia Dari Bahan Baku Menjadi 8 Oleokimia Dan Turunan Oleokimia Gambar 2.2. Grafik Perbandingan Yield Metil Ester Asam Lemak dengan 17 Menggunakan Katalis MgO, CaO, dan SrO Gambar 4.1. Mekanisme Reaksi Katalis CaO dengan Metanol 38 Gambar 4.2. Mekanisme Reaksi Katalis CaO dengan Trigliserida 41 Gambar 4.3. Diagram MEAL pada Perbandingan Volume Metanol 42 Gambar 4.4. Diagram MEAL pada Perbandingan Waktu Refluks 43 Gambar 4.5. Diagram MEAL pada Perbandingan Berat Katalis 44 Gambar 4.6. Puncak Vibrasi Stretching Ester dalam Spektrum FT-IR 45 Metil Ester Inti Sawit Gambar 4.7. Puncak Vibrasi Stretching Ester dalam Spektrum FT-IR 45 Minyak Inti Sawit