BAB I PENDAHULUAN 1.1 LATAR BELAKANG Pisang merupakan buah yang tumbuh di daerah-daerah di Indonesia. Menurut data Direktorat Jendral Hortikultura produksi pisang pada tahun 2010 adalah sebanyak 5.755.073 ton [1]. Pisang-pisang ini sebagian besar dikonsumsi oleh dalam negeri. Besarnya konsumsi ini menandakan tingginya kebutuhan masyarakat Indonesia akan buah dan serat. Di sisi lain, hal ini menimbulkan dampak baru, yaitu banyaknya limbah kulit pisang. Kulit pisang dapat dimanfaatkan secara langsung sebagai makanan ternak. Akan tetapi, limbah kulit pisang ini berpotensi untuk diolah menjadi bahan baku yang berguna dan mempunyai nilai lebih. Adapun berat kulit pisang dari berat keseluruhan buah pisang mencapai 30-40% dari total berat seluruh buah pisang [2]. Kulit pisang mengandung komponen yang bernilai, seperti karbohidrat, vitamin C, kalsium dan nutrien lainnya. Berdasarkan sifat fisik dan kimianya, limbah kulit pisang sangat berpotensi untuk digunakan sebagai sumber karbon dalam pembuatan alkohol [3]. Proses fermentasi merupakan salah satu cara yang banyak dilakukan untuk mendapatkan etanol dalam dunia industri dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme. Mikroorganisme yang digunakan untuk memproduksi etanol dalam penelitian ini adalah khamir Saccharomices cerevisiae. Etanol yang dihasilkan dari cara fermentasi disebut dengan bioetanol. Saat ini penggunaan bioetanol sebagai produk intermediet masih jarang dilakukan. Biasanya dalam proses industri lebih banyak digunakan etanol teknis dibandingkan bioetanol. Berikut merupakan tabel penelitian terdahulu mengenai pembuatan bioetanol dari kulit pisang: 1
Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Mengenai Hidrolisis No Peneliti Tahun Judul dan Variabel 1. Wahyudi, dkk. [4] 2011 "Pengaruh Suhu Terhadap Kadar Glukosa Terbentuk dan Konstanta Kecepatan Reaksi pada Hidrolisa Kulit Pisang" Variabel berubah: - Suhu hidrolisis: 29 o C, 60 o C, 101 o C Variabel tetap: - Waktu hidrolisis: 180 menit - Bahan baku : air = 1: 10 - Katalis: asam klorida Optimum suhu hidrolisis 60 o C dengan konsentrasi glukosa 0,292 mol/l 2. Yusak [5] 2004 "Pengaruh Variasi Volume HCl 0,5 N Dan Waktu Hidrolisa Terhadap Mutu Sirup Pada Pembuatan Sirup Glukosa Dari Pati Ubi Jalar (Ipomoea Babatas L, Sin Babatas Edulis Choisy)" Variabel berubah : - Volume HCl : 5, 10, 15, 20, 25 ml - Waktu hidrolisi : 2, 4, 6, 8 jam Variabel tetap: - HCl 0,5 N Optimum pada penambahan HCl sebanyak 25 ml, waktu hidrolisis 2 jam dan kadar gula yang dihasilkan 44,5% 3. Gusmarwani, dkk. [6] 2010 "Pengaruh Perbandingan Berat Padatan Dan Waktu Reaksi Terhadap Gula Pereduksi Terbentuk Pada Hidrolisis Bonggol Pisang" Variabel berubah: - Padatan : air = 1:6,25, 1:5,88, 1:5,55, 1:5,25, 1:5, 1:4,75, 1:4,54, dan 1:4,375 - Waktu hiidrolisis = 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 menit Variabel tetap : - Volume asam sulfat 10 ml - Suhu hidrolisis 120 o C 2
4. Putri dan Sukan dar [7] 5. Apriliani dan Agusti nus [3] Optimum: waktu hidrolisisi 80 menit, padatan : air = 1: 5, glukosa yg dihasilkan sebanyak 13,08 g/ 100 ml 2008 "Konversi Pati Ganyong (Canna edulis Ker.) Menjadi Bioetanol melalui Hidrolisis Asam dan Fermentasi" Variabel berubah : - Jenis asam : HCl, H 2 SO 4, HNO 3 - Konsetrasi asam : 3, 4, 5, 6, 7 % Variabel tetap : - Suhu hidrolisis 120 o C - Waktu hidrolisis 1 jam Optimum: asam nitrat dengan konsentrasi 7% jumlah gula 48090 ppm 2013 "Pembuatan Etanol Dari Kulit Pisang Secara Fermentasi" Variabel berubah: - Suhu hidrolisis: 50 o C, 60 o C, 70 o C, 80 o C - Jumlah nutrisi : 10 gr/l, 20 g/l, 30 gr/l Variabel tetap : - Waktu hidrolisis : 1 jam - ph hidrolisis: 1 - Waktu fermentasi: 12 hari - Katalis: asam klorida Optimum: suhu hidrolisis 70 o C dengan gula sebanyak 83,021 gr/l dan jumlah nutrisi 30 gr/l dang etanol sebanyak 314,46 gr etanol/ kg kulit pisang kering pada hari ke 8 fermentasi 3
Etil asetat merupakan senyawa yang dihasilkan dari pertukaran gugus hidroksil pada asam karboksilat dengan gugus hidrokarbon yang terdapat pada etanol. Etil asetat seringkali disintesis dengan mengunakan katalisator cair berupa asam sulfat. Penggunaan katalisator asam sulfat dapat menghasilkan konversi yang cukup tinggi yaitu dapat mencapai 98% [8]. Pembuatan etil asetat biasanya dilakukan dengan esterifikasi. Esterifikasi, atau reaksi pembentukan ester, dapat dilakukan dengan mereaksikan asam dan alkohol dengan adanya asam mineral sebagai katalis (metode Esterifikasi Fischer). Prosesnya adalah sebuah keseimbangan. Pencapaian keseimbangan tersebut dipercepat oleh ion hidrogen [9]. Selain itu terdapat beberapa cara lain untuk memproduksi etil asetat. Armstrong et al memproduksi etil asetat dari larutan etanol encer oleh Candida utilis [10]. Horan et al memproduksi etil asetat dengan cara mereaksikan asam asetat dan etanol dengan katalis asam kuat selanjutnya uap yang dihasilkan dilewatkan melalui zona distilasi, didinginkan dan dikondensasikan dan kemudian didistilasi untuk kedua kalinya untuk menghasilkan asam asetat dengan sedikit pengotor [11]. Urit et al memproduksi etil asetat oleh Kluyveromyces marxianus pada whey dengan mengkonversi laktosa pada whey menjadi asam asetat [12]. Gadewar memproduksi etil asetat dari etanol menggunakan kolom distilasi reaktif dengan penghilangan hidrogen [13]. Atas dasar pemikiran tersebut, maka penulis ingin memanfaatkan limbah kulit pisang sebagai bahan baku pembuatan etil asetat melalui proses biologi dan kimia. Sehingga dapat meningkatkan nilai ekonomis dari kulit pisang yang merupakan limbah menjadi bahan baku yang sangat berpotensi yang digunakan untuk menghasilkan etil asetat melalui hidrolisis dan fermentasi oleh Saccharomyces cereviseae dilanjutkan esterifikasi. 1.2 PERUMUSAN MASALAH Proses hidrolisis merupakan salah satu tahapan penting bagi keberhasilan produksi etil asetat dari kulit pisang. Perbaikan pada proses hidrolis mempengaruhi hasil akhir yang berupa etil asetat. Dalam penelitian ini dilakukan 4
bebererapa variasi dalam proses hidrolisis yaitu variasi pada perlakuan awal kulit pisang, temperatur hidrolisis dan perbandingan jumlah bahan baku dan air. 1.3 TUJUAN PENELITIAN Adapun tujuan dari penelitian ini adalah : 1. Menghasilkan etil asetat dari dari bahan baku kulit pisang raja (Musa Paradisiaca L.) melalui proses fermentasi dan dilanjutkan dengan reaksi esterifikasi. 2. Mengetahui pengaruh rasio bahan baku : air dan suhu hidrolisis terhadap etil asetat yang dihasilkan dari kulit pisang raja (Musa Paradisiaca L.). 1.4 MANFAAT PENELITIAN Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan etil asetat yang memiliki banyak kegunaan di bidang industri. Selain itu juga dapat mengurangi limbah kulit pisang dan meningkatkan nilai ekonomis dari kulit pisang raja (Musa paradisiaca L.) yang merupakan limbah padat. 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah : 1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Mikrobiologi Teknik dan Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Medan serta Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi,, Medan. 2. Penelitian ini terdiri dari tiga tahap: hidrolisis, fermentasi dan esterifikasi. 3. Bahan baku untuk tahap hidrolisis adalah kulit pisang raja (Musa paradisiaca L.) yang diperoleh secara acak dari penjual goreng pisang di Medan, air dan asam klorida (HCl). Reaksi hidrolisis kulit pisang raja (Musa paradisiaca L.) dilangsungkan selama 180 menit. Proses dilakukan dalam labu leher tiga yang dilengkapi dengan magnetic 5
stirer dengan kecepatan 350 rpm dengan memvariasikan tiga variabel seperti berikut : - Perlakuan awal kulit pisang: semua kulit pisang [3], bagian dalam kulit pisang [14] - Rasio bahan baku: air = 1:4 [15]; 1:7; 1:10 [4] - Suhu hidrolisis: 50 C, 60 C [4] dan 70 C [3] Sedangkan variabel tetap nya adalah : - Waktu hidrolisis 180 menit. - Asam klorida (HCl) 0,15 N dengan perbandingan asam klorida : air = 1: 5 [4] 4. Pada tahap fermentasi bahan yang digunakan hidrolisat hasil hidrolisis kulit pisang dan Saccharomyses cerevisiae. Fermentasi pati hasil kulit pisang raja (Musa paradisiaca L.) dilangsungkan pada suhu ruangan selama 24 jam dengan kondisi anerobik. Jumlah ragi instan Fermipan yang ditambahkan adalah sebanyak 14,29 % dari berat bahan baku [16]. 5. Pada tahap esterifikasi bahan yang digunakan adalah etanol hasil fermentasi, asam asetat (CH 3 COOH) dan asam klorida (HCl) sebagai katalis. Reaksi esterifikasi etanol dari proses fermentasi dilangsungkan pada suhu 60 C selama 15 menit dengan perbandingan mol etanol : mol asam asetat = 1:1,02 dan katalis 32% [17]. Analisis yang dilakukan adalah : 1. Analisis kadar tepung kulit pisang raja. 2. Analisis kadar etil asetat dengan menggunakan kromatografi gas 3. Analisis untuk etil asetat terbaik: a. Analisis kadar glukosa hasil hidrolisis b. Analisis kadar bioetanol hasil fermentasi c. Analisis densitas d. Analisis viskositas 6