HIDROLISA MINYAK JAGUNG (CORN OIL) SECARA ENZIMATIK, PENENTUAN KONDISI OPERASI OPTIMUM, PERMODELAN MATEMATIK DAN PENENTUAN KONSTANTA KAPASITAS

  

HIDROLISA MINYAK JAGUNG (CORN OIL) SECARA

ENZIMATIK, PENENTUAN KONDISI OPERASI OPTIMUM,

PERMODELAN MATEMATIK DAN PENENTUAN

KONSTANTA KAPASITAS

  

Syaiful, Setriyana Amelia, Achmad Zulkarnain

Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik universitas Sriwijaya

  

Abstrak

Salah satu produk oleokimia yang dapat diperoleh dari minyak jagung adalah asam lemak. Asam

lemak banyak digunakan dalam berbagai industri seperti industri kosmetik, plastik, cat, farmasi dan sabun.

Asam lemak didapat dari proses hidrolisa minyak nabati (minyak jagung/corn oil) secara enzimatik dengan

enzim lipase.

  Untuk mendapatkan %Hidrolisa untuk asam lemak minyak jagung dapat dilakukan dengan proses

hidrolisa enzimatik menggunakan enzim lipase sebagai biokatalisator yang menghidrolisa trigliserida

menjadi asam lemak.. o o o

  Variable yang digunakan pada penelitian ini adalah temperatur (30

  C, 40

  C, 50

  C,), Agitasi (100

rpm, 200 rpm, 300 rpm), konsentrasi enzim (0,03 gr, 0,06 gr, 0,09 gr) dan juga lamanya waktu hidrolisa (1

jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 5 jam, 6 jam, 7 jam, dan 8 jam).

  Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin meningkat konsentrasi enzim, maka % hidrolisa yang

dihasilkan semakin meningkat. Hasil % Hidrolisa terbesar (73,67 %) diperoleh pada waktu hidrolisa 5 jam,

o agitasi 300 rpm dan temperatur 40 C.

  Dari analisa hasil penelitian didapatkan permodelan matematik yang mengarah pada penentuan koefisien kapasitas., yang digunakan untuk mencari % hidrolisa secara teori. Kata kunci : minyak jagung, hidrolisa, enzim lipase, model matematik.

I. PENDAHULUAN 2)

  Enzim lipase

  

1.1. Latar Belakang 3) Hidrolisis corn oil menggunakan enzim lipase

  Minyak jagung atau corn oil merupakan sebagai biokatalis, dilakukan dalam berbagai salah satu sumber minyak nabati yang sangat kondisi operasi: _o potensial khususnya sebagai bahan oleopangan dan _o perubahan temperatur oleokimia. _o lamanya hidrolisis Salah satu produk oleokimia yang dapat _o konsentrasi Enzim lipase diperoleh dari minyak jagung adalah asam lemak. kecepatan pengadukan

  Asam lemak ini banyak dipakai pada berbagai industri seperti industri ban, kosmetik, plastik, cat,

  1.3. Rumusan Masalah

  farmasi, deterjen dan sabun. 1) Pengaruh variasi temperatur, waktu, agitasi

  Selama ini produksi asam lemak dari dan konsentrasi enzim terhadap % hidrolisa minyak nabati diperoleh dengan cara hidrolisa enzim lipase pada Minyak Jagung (Corn Oil). minyak nabati dengan menggunakan air pada suhu 2) Kondisi operasi yang optimal pada reaksi

  o o hidrolisa enzimatik.

  sekitar 240 C – 260 C dan tekanan 45 –50 bar.

  3) Permodelan matematika yang dapat diketahui Cara lain yang digunakan adalah dengan dari analisa proses hidrolisa enzimatik. menghidrolisa minyak nabati secara enzimatik, yaitu dengan menggunakan enzim lipase.

  1.4. Tujuan Penelitian

  1) Mengetahui pengaruh variasi temperatur,

  1.2. Ruang Lingkup Penelitian

  waktu, dan konsentrasi enzim terhadap 1)

  Minyak jagung (corn oil) hidrolisa Corn Oil dengan menggunakan enzim lipase . 2)

  Mengetahui ketepatan pengadukan (agitasi) dan mengetahui kondisi operasi optimum terhadap hidrolisa Corn oil dengan enzim lipase. 3) Mengetahui permodelan matematika dari hidrolisa Corn Oil dengan enzim lipase. 4) Mengetahui Link and Match antara hasil penelitian dan hasil studi model matematika pada hidrolisa Corn Oil dengan enzim lipase.

  1.5. Manfaat Penelitian

  Kecepatan reaksi suatu enzim secara langsung dapat dipengaruhi oleh konsentrasi enzim. Jika konsentrasi enzim lebih banyak

  2. Konsentrasi enzim

  Jika konsentasi substrat kecil, maka reaksinya ditentukan oleh substratnya, sehingga tercapai keseimbangan antara kecepatan reaksi dan konsentrasi substrat. Tetapi jika substratnya dalam keadaan berlebih, maka reaksinya tergantung pada jumlah enzim yang ada. Kecepatan reaksi enzim tidak tergantung pada konsentrasi substrat yang ada.

  1. Kadar (konsentrasi) dan jenis substrat

  5. Oxidase Aktifitas enzim tergantung pada :

  4. Karbohydrase

  3. Amidase

  2. Proteinase dan Peptidase

  1. Esterase

  Enzim atau disebut juga fermen merupakan suatu golongan biologis yang sangat penting dari protein. Enzim disebut biokatalisator karena semua perombakan zat makanan dalam organisme hanya dapat terjadi jika didalamnya terdapat enzim. Zat-zat yang diuraikan oleh enzim digolongkan sebagai substrat. Fungsi enzim pada umumnya dapat merombak sesuatu zat dalam bentuk yang lebih kecil untuk kemudian diuraikan menjadi zat-zat yang siap diresorpsi. Enzim dapat diklasifikasikan atas beberapa bagian, antara lain :

  2.2. Enzim Lipase

  1 Palmitic (saturated) 11 - 13 Stearic(saturated) 2 - 3 Oleic (monosaturated) 25 - 31

  Thypical fatty acid profile gram/100 g oil Linoleic (polysaturated) 54 - 60 Linolenic (polysaturated)

Tabel 2.1. Thypical fatty acid profile data for refined corn oil

  Corn oil sekarang juga digunakan dalam industi biodiesel. Karena industri biodiesel dapat berfungsi sebagai jalur diversifikasi pemanfaatan apabila pasar sektor pangan mengalami kelebihan pasokan minyak lemak pangan. Dengan corn oil refining teknologi, dapat menjadi sumber biodiesel yang lebih baik. Selain digunakan dalam industri biodiese, minyak jagung juga digunakan dalam industri sabun, cat, tinta, tekstil, dan insectisida.

  Pemanfaatan jagung yang dilakukan salah satunya sekarang adalah minyak jagung yang digunakan sebagai minyak makan (goreng). Minyak jagung (corn oil) mengandung asam lemak tak jenuh yang tinggi.

  Pengadukan sangat berpengaruh terhadap proses hidrolisa karena akan membantu terjadinya kontak antara enzim dan minyak (substrat). 3) Asam lemak bebas akan terbentuk seiring dengan berjalannya waktu, baik karena aktifitas mikroba maupun karena hidrolisa dengan bantuan katalis enzim lipase. 4) Kecepatan reaksi bergantung kepada konsentrasi enzim lipase.

  1) Proses enzimatis pada dasarnya adalah serangkaian reaksi kimia sehingga kenaikan suhu akan meningkatkan kecepatan reaksi. 2)

  1.6. Hipotesis

  5) Menjadi informasi untuk diaplikasikan pada skala yang lebih besar. 6) Mendapat model matematika dan konstanta perpindahan massa sebagai fungsi parameter operasi dari sistem proses hidrolisa enzimatik pada minyak nabati.

  4) Memberikan nilai tambah yang ekonomis terhadap penggunaan free enzim pada hidrolisa minyak nabati agar persentase produk yang dihasilkan lebih besar dari pada metode yang lainya.

  3) Memberikan nilai tambah kepada minyak jagung dengan metode Free Enzim, sehingga produk ini mempunyai nilai ekonomis, daya saing, serta daya guna yang tinggi.

  2) Mengetahui kondisi optimum dalam proses hidrolisa enzimatik minyak nabati.

  1) Memahami pengetahuan dasar tentang aplikasi free enzim pada hidrolisa minyak nabati.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Minyak Jagung

  2.3.1. Sumber dan Penggunaan

  o

• pH optimum : 4,7 – 5,0
• Dapat bekerja secara aerob maupun anaerob

  Asam lemak diperoleh dari hewan dan tumbuh-tumbuhan seperti kelapa sawit, kelapa, jagung, kedelai, biji jarak dan biji bunga matahari. Sedangkan asam lemak sintetik dapat diperoleh dari industri petrochemical. Dalam penggunaannya, asam lemak memegang peranan penting pada industri oleochemical, seperti pada industri ban, sabun, detergent, alkohol lemak, polimer, amina lemak, kosmetik dan farmasi.

  maka reaksi akan berjalan lebih cepat. Jadi banyaknya substrat yang diubah menjadi produk sesuai dengan tingginya konsentrasi enzim yang digunakan.

• Temperatur optimum: 35

  3. Temperatur

  Reaksi–reaksi enzim sangat tergantung kuat pada temperatur. Temperatur dapat menentukan aktifitas maksimum dari enzim. Temperatur optimum tergantung pula pada macamnya enzim, susunan cairan, dan lamanya percobaan. Pada umumnya setiap kenaikan 10

  o

  C, kecepatan reaksi dapat meningkat menjadi 2 atau 3 kali lipat. Tetapi pada suhu di atas 50

  o

  C, umumnya enzim sudah mengalami kerusakan.

  2.3. Asam Lemak

  o C enzim sebagian besar sudah rusak.

  C, pada suhu 60

• + )

2.2.1. Enzim pada Proses Hidrolisa Trigliserida

  2 RCOO CH

  β-karoten mengalami kerusakan.

  C dan tekanan 45 – 50 bar. Pada proses ini derajat pemisahan mampu mencapai 99%. Hal yang membuat proses ini kurang efisien adalah karena proses ini memerlukan energi yang cukup besar dan komponen-komponen minor yang ada di dalamnya seperti

  o

  C

  o

  Trigliserida air gliserol asam lemak Reaksi ini dilakukan pada suhu 240

  2 OH

  2 RCOO CH

  CH

  2 O CHOH +3 RCOOH

  CHRCOO + 3 H

  2 OH

• – 260

  o C.

  2.2.2. Proses Hidrolisa Trigliserida dengan Enzim

  2 O merupakan

  Hidrolisa dengan H

  2 O

  2.3.2.1. Hidrolisa dengan H

  2.3.2. Proses Pembuatan Asam Lemak

  Asam lemak, bersama-sama dengan gliserol, merupakan penyusun utama minyak nabati atau lemak dan merupakan bahan baku untuk semua lipida pada makhluk hidup. Asam ini mudah dijumpai dalam minyak masak (goreng), margarin, atau lemak hewan dan menentukan nilai gizinya. Secara alami, asam lemak bisa berbentuk bebas (karena lemak yang terhidrolisis) maupun terikat sebagai gliserida. Asam lemak merupakan unsur utama dari lemak (lipid).

  4. Konsentrasi ion-hidrogen (H

  pH optimum tergantung pada masing- masing enzim. pH ini juga tergantung pada macam dan konsentrasi substrat yang dipakai dan syarat- syarat percobaan lainnya. Pada umumnya pH optimum untuk beberapa enzim adalah sekitar larutan netral atau asam lemah.

  5. Pengaruh dari efektor Substansi-substansi yang mempertinggi aktifitas suatu enzim disebut aktivator dan yang menghambat disebut inhibitor. Tiap percobaan dengan enzim mempunyai aktivator dan inhibitor dalam jumlah dan macam yang berbeda.

  Enzim yang sangat berpengaruh dalam pembentukan asam lemak dan gliserol adalah enzim lipase. Enzim lipase banyak terdapat pada biji-bijian yang mengandung minyak, seperti kacang kedelai, biji jarak, kelapa sawit, kelapa, biji bunga matahari, biji jagung dan juga terdapat dalam daging hewan dan dalam beberapa jenis bakteri. Enzim lipase bertindak sebagai biokatalisator yang menghidrolisa trigliserida menjadi asam lemak bebas dan gliserol.

  Indikasi dari aktifitas enzim lipase ini dapat diketahui dengan mengukur kenaikan bilangan asam. Enzim lipase ini sangat aktif, bahkan pada kondisi yang baik, minyak nabati jarang diproduksi dengan kandungan asam lemak bebas dibawah 2 % atau 3 %, dan pada kondisi yang optimum, kandungan asam lemak pada minyak bisa mencapai 60 % atau lebih. Enzim lipase akan mengalami kerusakan pada suhu 60

  Pada saat ini enzim lipase yang sudah dapat digunakan secara komersil antara lain adalah Immobilize lipase. Sifat-sifat enzim lipase adalah sebagai berikut :

  metoda yang umum dipakai untuk menghasilkan asam lemak. Reaksi ini akan menghasilkan gliserol sebagai produk samping. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut : CH

2 O

  A

  Secara umum ada dua cara yang digunakan untuk meningkatkan laju reaksi kimia : 1.

  Menaikkan suhu untuk meningkatkan bagian (fraksi) molekul menuju bentuk reaktif. Laju reaksi meningkat sampai dua kali dengan kenaiikan suhu 10

  o C.

  2. Menambahkan katalis untuk meningkatkan laju reaksi kimia dengan cara menurunkan energi pengaktivan.

  2.4.Model Matematika Perpindahan Massa pada Proses Hidrolisa Menggunakan Kolom Berpengaduk

  Pada proses perpindahan massa secara konveksi, maka fluks massa (N

  ) akan diperoleh dengan persamaan:

  C

  ) ( AL A L A

  C C k N  

  .................... (1)

  (Persamaan 29.11, Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty, chapter 29 hal. 594)

  Untuk reaksi yang menggunakan enzim, maka kecepatan reaksi (R

  A

  ) dapat ditentukan berdasarkan Model Michaelis-Menten (Teknik Bioproses). Dikarenakan adanya pencampuran dan pengadukan secara kontinu, maka daerah

  Manfaat lainnya dari penggunaan enzim dalam suatu reaksi yakni bahwa enzim dapat meningkatkan laju reaksi sehingga mempercepat terbentuknya produk. Peranan enzim tersebut untuk menurunkan energi pengaktivan. Energi pengaktivan diartikan sebagai jumlah energi dalam kalori yang dibutuhkan oleh satu mol zat pada suhu tertentu untuk membawa semua molekul ke eadaan aktifnya.

  o

  2.3.2.2. Hidrolisa Secara Enzimatik Dengan Immobilized Enzim Lipase

  Jika hasil penelitian ini dihubungkan dengan penelitian Loncin, maka dapat disimpulkan bahwa hidrolisa karena adanya aktifitas mikroba dapat terjadi secara berdampingan dengan hidrolisa secara autokatalitik. Hal ini kemungkinan dapat terjadi terutama jika kondisi optimum dari mikroba dan enzim lipase dapat dipertahankan, seperti :

  Hidrolisa secara enzimatik dilakukan dengan cara immobilized enzim lipase. Pada proses ini, kebutuhan energi yang diperlukan relatif kecil jika dibandingkan dengan proses hidrolisa dengan H

  pada suhu dan tekanan tinggi. Pada proses ini, pemakaian enzim lipase dilakukan dengan cara berulang-ulang (reuse), karena harga enzim lipase yang sangat mahal. Reaksi yang terjadi pada proses hidrolisa secara enzimatik adalah sebagai berikut : CH

  2 RCOO CH

  2 OH

  CHRCOO + 3 H

• temperatur harus dibawah 50
• adanya nutrien yang cocok untuk mikroorganisma

  Trigliserida air gliserol asam lemak Reaksi ini dilakukan pada kondisi optimum aktifitas enzim lipase yaitu pada suhu 35

  o

  2 RCOO CH

  CH

  2 O CHOH +3 RCOOH

  C dan pH 4,7-5. Derajat pemisahan pada proses ini mampu mencapai 90%.

  2.3.2.3. Hidrolisa Secara Enzimatik Dengan Free Enzim Lipase

  Hidrolisa secara langsung dengan mengaktifkan enzim lipase sebagai biokatalisator pada minyak jagung merupakan suatu alternatif proses yang dapat dilakukan untuk memperoleh asam lemak. Enzim lipase yang terdapat pada minyak jagung akan membantu air dalam menghidrolisa trigliserida menjadi asam lemak dan gliserol.

  Jika proses ketiga dibandingkan dengan proses pertama dan kedua, dimiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain :  Hidrolisa dengan air pada suhu dan tekanan tinggi mampu menghasilkan pemisahan asam lemak dengan gliserol sampai 99%, proses ini memerlukan energi yang cukup besar dan komponen-komponen minor yang ada di dalamnya seperti

  β-karoten mengalami kerusakan.  Pada proses hidrolisa secara enzimatik dengan imobilized enzim lipase, kebutuhan energi relatif kecil. Kekurangan dari proses ini adalah harga enzim lipase yang sangat mahal. Pemakaian enzim lipase secara berulang-ulang dapat dilakukan, tetapi hal ini memerlukan tambahan proses untuk mendapatkan enzim lipase yang mempunyai kemampuan yang sama seperti semula. Disamping itu, karena sifat enzim yang sangat sensitif terhadap temperatur dan pH, maka kemungkinan kerusakan pada enzim lipase secara tiba-tiba tentu saja dapat terjadi, sementara pemenuhan enzim lipase ini relatif sulit dilakukan karena faktor biaya dan supplier enzim lipase yang terbatas di pasaran.

  2 OH

  interfasial untuk perpindahan massa sangat sulit control volume)–(rate of chemical production of ditentukan. Oleh karena itu, koefisien perpindahan A within control volume) = 0 massa dalam proses hidrolisis minyak (Persamaan 25.1, Fundamental of Momentum, menggunakan kolom berpengaduk dapat Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty, hal. dinyatakan sebagai koefisien kapasitas, K .a: 458)

  L

  Sehingga diperoleh neraca massa:

  A i areauntukp erpindahan massa

  = ........(2)

  a  ₃ V volumelig m ( )

  A dC _{i A}

  .................... (6) .  

  N R _{A A}

  Koefisien kapasitas berdasarkan pada

  V dt

  koefisien perpindahan massa untuk ”Concentration Substitusi pers. (1) dan (3) ke pers. (6): Driving Force” berbanding terbalik dengan waktu. ₂

   C  C   R  A AL A

  A m  m  _{i }   ¹

  ....... (7)

  ln  t k a  k a  k    s _{L . L .   3    } L

    V s m

    C  C C  C     A A A AL

     

  Oleh karena itu, koefisien tidak dapat digunakan untuk menghitung fluks N secara

  A Kondisi Batas

  langsung. Namun digunakan untuk menghitung 1. tertentu

  Pada t = 0, C A laju total interfase, W .

  A  C  C  _{A AL}

  A ............... (3)  ln   t k . a  R _i  

    L A W  N . . _{A A L A AL} V  k . a . V ( C  C ) C  C _{A A}

   

  V Persamaan adalah hasil substitusi persamaan (1)  C C  _{A A}  ln   t k . a  R

    _{L A}   dan (2) ke dalam perhitungan (W ).

  A C  C _{A AL}

    (Persamaan 30.27, Fundamental of Momentum,

   C  C    _{A A t  k L a R A } Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty, chapter

   e .......... .......... ( 10 )   C C _{A AL}

     30 hal. 622)

  Keterangan: k koefisien perpindahan massa secara konveksi

  L :  t  k a  R  _{L A}

  N fluks massa zat A, dalam hal ini adalah

  A : C  C . e

  A AL

  .................... (9)

  C 

  A

  minyak

   t  k a  R  _{L A} 1 e 

   

  C konsentrasi minyak pada daerah interfase

  A :

  Masukkan kondisi batas ke pers.(9), (berdifusi) sehingga diperoleh :

  C konsentrasi akhir minyak

  AL :

  C = C - C

  A Ao AL

  .....................(10) Persamaan Umum Perpindahan Massa

   C _A

  ............... (4) .

  V N   R  _{A A}

  2. = C -C Pada t = t, C A A0 AL

   t

  Substitusikan persamaan (10) ke persamaan (8)

  (Persamaan 25.11, Fundamental of Momentum, C  C  C _{A AL A  t  k a  R  L A}

  Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty)  e

  C  C  C

  Pada koordinat silinder (beker glass), A AL AL persamaan di atas menjadi: Misalkan , maka akan diperoleh model

    R A

     

  1

  1 N .  N C

  A Az A matematika sebagai berikut:

  ..... (5)       

  . r . N R

    Ar A

   

  C r  r    A r  z t

  .................... (11)  

  C  _AL  t k a  

    _L   e

  (Persamaan 25.28, Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty)

  Substitusi persamaan (9) ke persamaan (10) Asumsi: _{t k a }

      _L C _A

  1  e

  1. terjadi reaksi kimia, maka R A ≠ 0   .................... (12)

  C  _A  t  k a    _L

  2. proses unsteady state

    e 3.

  tidak ada kecepatan keluar untuk zat Persamaan (12) adalah hasil penyelesaian 4. difusi hanya terjadi pada arah z model matematika dalam penelitian ini yang 5. kontrol volume (V) digunakan dalam perhitungan secara teoritis.

  Neraca Massa

  Permasalahan Model Matematik Mengarah (net rate of mass efflux of A from control pada Pencarian Nilai K :

  L

  volume)+(net rate of accumutantion of A within

• water batch shaker - corong gelas
• neraca analitis - pipet tetes
• erlenmeyer - gelas ukur
• thermometer - labu ukur
• pH meter - waterbath
• alat itrasi - stirer
• beker gelas
• – R
• – K
• minyak jagung - larutan KOH
• alcohol 97% - indikator pp
• aquadest - HCl
• 8

  L dipengaruhi oleh bilangan Reynold.

  dimana nilai Re memerlukan jenis aliran. ω = putaran atau agitasi (rpm)

     ² d R _e 

   Dimana nilai

  .

  S R D K d . . 023 .

  Hubungan keduanya dijelaskan dengan : _{c e B A L}

  Nilai K

  L .

   

    AL A L A C C K N

  Karena perpindahan massa terjadi secara konveksi, maka kita melihat ke persamaan 29.11, James R Welty. Dimana :

  A .

  , t, a, R

  AL

  Maka nilai ω berbanding lurus dengan Re dan Re berbanding lurus dengan K

    . _AB ^c D

  A

  Kerja Hidrolisa Minyak Jagung

  Larutan Enzim

  Aquadest Analisa Hasil

  Shaker Titrasi 30 ml

  Homogenisasi Water Batch

  10 ml Corn Oil

  3.3.1. Prosedur hidrolisa  Prosedur Hidrolisa Tanpa Enzim (t=0)

Gambar 3.1 Blok Diagram Prosedur

  S 

  ω Variasi t

  Variasi T Variasai

  3.3. Prosedur Kerja Erlenmeyer

  3.2. Bahan Penelitian

  3.1. Peralatan Penelitian

  Metode penelitian ini adalah metode eksperimental, yaitu dengan cara proses hidrolisis secara enzimatik dengan free enzim lipase. Pada percobaan utama ini dilakukan beberapa variabel proses yang sangat berpengaruh terhadap perolehan asam lemak seperti pengaruh suhu, konsentrasi enzim, pengadukan, penambahan air, lama waktu penyimpanan.

  , C

  secara praktek didapat dengan mensubstitusi nilai C

  A

  L

     

      

   AL A A L A A AL A C C R

  K a t C C C C

  . ln

  ..... (7) Untuk mencari nilai K

  L

  maka komponen pers.(7) harus diketahui semua. Nilai C

  A

  , C

  Ao

  , C

  AL

  didapat dari hasil praktek (titrasi). 1. – t diketahui

  didapat dari data praktek yang ditabulasi

       

  L

  secara teori,

  D D S R K ^{AB c e} _L 023 .

  

  Dimana : _{B A AB}

  V T K D  .

  . _{3 / 1} 

  K = 17,5 x 10

  (solven organik)

     . ² d R _e

    

  . _AB ^c D S 

  2. Setelah semua ini dari pers.(9) didapat, maka persamaan teoritis telah didapat. Nilai Kla teori sama dengan praktek.

  3. Mencari nilai K

      

• 10 ml Minyak Jagung dimasukkan ke dalam erlenmeyer dan ditambahkan 30 ml aquadest.
• Sampel diaduk merata dalam keadaan cair, kemudian tambahkan alkohol dengan perbandingan 50 ml alkohol panas untuk 28,2 gr minyak dan 2 ml indikator phenolphthalein.
• Titrasi sampel dengan larutan KOH 0,08 N  Prosedur Hidrolisa dengan Enzim - 10 ml Minyak Jagung dimasukkan ke dalam erlenmeyer, ditambahkan 30 ml aquadest dan 10 ml larutan enzim.

III. METODOLOGI PENELITIAN

• AV  AV _{t t}

  (rpm) minyak. Shaker campuran dengan kecepatan 

  di dalam waterbatch shaker dengan temperatur % Hidrolisa  x 100 %

  o SV

  T( C) dan selama t (jam).

   Konsentrasi Asam Lemak Tambahkan aquadest 10 ml pada t = 2 jam - untuk menjaga reaksi tetap ke kanan.

  IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

  Tambahkan alkohol dengan perbandingan 50 - ml alkohol panas untuk 28,2 gr minyak dan 2 Proses hidrolisa minyak jagung (Corn ml indikator phenolphthalein. Oil) untuk menghasilkan asam lemak (Fatty

• acid) dan gliserol dengan menggunakan katalis

  Titrasi sampel dengan larutan KOH 0,08 N

  Perhitungan konsentrasi fatty acid, untuk - yang dikenal dengan metode free enzim dengan minyak jagung dinyatakan sebagai lonoleat. enzim lipase. Dalam proses tersebut parameter

  Lakukan Prosedur di atas untuk semua variasi -

• – parameter yang diamati adalah variasi variabel selanjutnya.

  temperatur, perubahan waktu, pengadukan atau agitasi, dan konsentrasi enzim yang digunakan.

  3.3.2. Metode Analisa Sample Untuk mengetahui pengaruh parameter

   Bilangan Asam – parameter tersebut maka dilakukan penelitian. Bilangan asam (AV) adalah jumlah mg KOH

  Data hasil hidrolisa yang didapat dari hasil yang dibutuhkan untuk menetralkan 1 gr sample titrasi berupa volume NaOH, massa sampel, minyak. Bilangan asam dapat ditentukan dengan bilangan asam dan % hidrolisa dapat dilihat formula : pada lampiran.

  ( vol NaOH ) ( n NaOH ) ( BM NaOH )  AV m sample

  4.1. Pengaruh Temperatur

   Angka Penyabunan Temperatur merupakan salah satu Angka penyabunan (SV) dinyatakan sebagai parameter yang digunakan karena dari data hasil banyaknya mg KOH yang dibutuhkan untuk terlihat bahwa temperatur sangat mempengaruhi menyabunkan lemak secara sempurna dari 1 gr besarnya % hidrolisa. Variasi temperatur yang minyak.

  o o o

  dipakai adalah 30

  C, 40

  C, dan 50 C. Angka penyabunan dapat dihitung dengan formula :

  80 Timbang minyak antara 1,5-5 gr dengan -

  70

  erlenmeyer 20 ml. Tambahkan 50 ml larutan _a

  60 KOH yang dibuat dari 40 gr KOH dalam 1 L _{is ol}

  50 alkohol. Didihkan selama 30 menit. _idr

  40 _H T = 30 C

  Selanjutnya dinginkan dan tambahkan beberapa - _%

  30 T = 40 C

  20

  tetes indikator PP dan titrasilah kelebihan KOH

  T = 50 C

  10

  ini dengan larutan standard 0,5 HCl.Untuk mengetahui kelebihan KOH ini perlu dibuat

  2

  4

  6

  8

  10

  titrasi blanco, yaitu dengan prosedur yang sama _{Waktu (Jam)} kecuali tanpa minyak.

  Grafik 4.1.1. Hubungan % hidrolisa dengan Angka penyabunan dinyatakan sebagai - waktu pada berbagai temperatur untuk agitasi banyaknya mg KOH yang dibutuhkan untuk

  300 rpm dan 0.09 g enzim menyabunkan lemak secara sempurna dari 1 gr sample.

  Dari hasil penelitian yang telah 28 .

  05 x ( titrasi blanko  titrasi contoh ) SV 

  dilakukan, diperoleh bahwa % hidrolisa paling

  berat sample o

  tinggi didapat pada suhu 40

  C. Hal ini sesuai  Persen Hidrolisa dengan teori yang menyatakan bahwa enzim

  Persentase hidrolisa didapat dengan lipase sudah tidak aktif pada suhu pendinginan membagi bilangan asam (AV) terhadap bilangan

  o o

  8 C dan pemanasan pada suhu 51 C. penyabunan (SV).

  Secara umum suhu sangat berpengaruh Bilangan penyabunan (SV) dinyatakan sebagai pada reaksi kimia, dimana kenaikan suhu akan massa NaOH (mg) yang dibutuhkan untuk menaikkan kecepatan reaksi. Proses enzimatis menetralisir asam lemak bebas dan untuk pada dasarnya adalah serangkaian reaksi kimia mensaponifikasikan ester yang terkandung dalam sehingga kenaikan suhu akan meningkatkan kecepatan reaksi. Tetapi karena sifat enzim yang inaktif pada suhu tinggi, maka pada proses enzimatis ada batasan suhu supaya enzim dapat bekerja secara optimal. Penurunan aktifitas enzim pada suhu tinggi diduga diakibatkan oleh denaturasi protein. Begitu juga pada suhu rendah, aktifitas enzim juga menurun yang diakibatkan oleh denaturasi enzim.

  4.2. Pengaruh Pengadukan (Agitasi)

  o C.

  o

  C, agitasi 300 rpm dan waktu selama 8 jam sebesar 99,148 %. Dari hasil yang didapat, pada praktek maupun secara teori, % Hidrolisa dicapai maksimum pada temperatur 40

  o

  C, agitasi 300 rpm dan selama 5 jam sebesar 73,67 %, tetapi pada perhitungan dengan permodelan matematika (teori) % Hidrolisa dicapai maksimum pada temperatur 40

  o

  Secara praktek % Hidrolisa dicapai maksimum pada temperatur 40

  C (Grafik 4.5.1. s/d 4.5.9). % Hidrolisa secara teori diperoleh dari perhitungan dengan menggunakan Permodelan Matematika Proses Hidrolisis Menggunakan Kolom Berpengaduk.

  o

  C, dan 50

  o

  C, 40

  o

  Seperti diketahui secara umum, dibandingkan dengan praktek, nilai presentase hidrolisa secara teori jauh lebih besar pada berbagai variabel. Baik pada berbagai temperatur yaitu pada 30

  5.5. Perbandingan Hidrolisa Minyak Jagung dengan Enzim Lipase secara Praktek dan Teori.

  Grafik 4.4.1. Hubungan % hidrolisa dengan waktu pada berbagai konsentrasi enzim untuk agitasi 300 rpm dan temperatur 40

  Pengadukan sangat berpengaruh terhadap proses hidrolisa karena akan membantu terjadinya kontak antara enzim dan minyak (substrat).

  10 ^{20 30 40 50 60 70 80} _{2 4 6 8} ^% _{10 Waktu (Jam)} ^{H idr ol is 0.03 g enzim 0.06 g enzim 0.09 g enzim}

  Hubungan % hidrolisa dengan waktu untuk tiap penggunaan pada berbagai temperatur dapat dilihat pada grafik :

  Pada proses ini variasi konsentrasi enzim lipase yang digunakan yaitu sebanyak 0.03 gr, 0.06 gr, dan 0.09 gr.

  Pada proses ini, kecepatan reaksi lebih tinggi jika penambahan kadar enzim lipase terhadap campuran antara air dan minyak semakin meningkat. Hal ini dapat terjadi karena bila kadar enzim lipase yang lebih sedikit berada pada campuran sudah jenuh atau jumlahnya terbatas, sementara jumlah substrat sudah berlebih. Jadi dalam proses ini, kecepatan reaksi bergantung kepada konsentrasi enzim lipase, bukan pada konsentrasi substrat.

  5.4. Pengaruh Konsentrasi Enzim

  % Hidrolisa meningkat cepat pada 1 jam pertama. Untuk setiap kenaikkan waktu, % Hidrolisa cenderung menigkat secara teratur sampai 5 atau 6 jam yang merupakan waktu optimum untuk proses hidrolisa. Setelah waktu optimum, % Hidrolisa cenderung akan menurun, hal ini terjadi karena setelah dicapainya waktu optimum sebagian besar trigliserida di dalam minyak telah menjadi fatty acid.

  Secara alami asam lemak bebas akan terbentuk seiring dengan berjalannya waktu, baik karena aktifitas mikroba maupun karena hidrolisa dengan bantuan katalis enzim lipase.

  5.3. Pengaruh Lamanya Waktu

  Dari grafik % hidrolisa mencapai kondisi optimum pada pengadukan (agitasi) 300 rpm.

  C dan 0.06 g enzim

  o

  Grafik 4.2.1 Hubungan % hidrolisa dengan waktu pada berbagai agitasi untuk temperatur 40

  10 ^{20 30 40 50 60 70 80} _{2 4 6 8} ^{% H} _{10 Waktu (Jam)} ^{id ro lis a 100 rpm 200 rpm 300 rpm}

  Pengaturan kecepatan pengadukan pada reaksi ini perlu dilakukan, karena pada proses ini pengadukan berpengaruh kepada waktu kontak antara air, minyak (substrat) dan enzim. Disamping itu, karena yang diaduk adalah campuran air dan minyak, maka pemilihan rancangan pengaduk sangat perlu untuk diperhatikan. Hubungan % hidrolisa dengan waktu untuk tiap penggunaan pada berbagai temperatur dapat dilihat pada grafik :

  C, hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa temperatur optimal untuk hidrolisa enzimatik adalah 40

  o

   a k t a k t

      

     

     

    AL A

  A L A A AL A C C R K a t C C

  C C . ln

     

     

        

  A A _L ^L e C e

  AB c D S 

  C

  1

  , dimana K

  L

  a merupakan koefisien kapasitas. 5). Dari Permodelan Matematik Perpindahan

  Massa pada Hidrolisa Minyak Jagung didapatkan tingkat hidrolisa secara teori menncapai 99,148 % dalam waktu 8 jam, pada suhu 40

  o

  C dengan konsentrasi enzim 0.09 gram pada agitasi 300 rpm.

  5.2. Saran

  1). Disarankan untuk melanjutkan penelitian ini dengan menggunakan bahan baku (minyak nabati) yang lain, jenis katalis lain selain enzim, dan juga metode jenis lain. 2). Dalam penelitian selanjutnya disarankan untuk menggunakan parameter – parameter lain yang belum digunakkan dalam penelitian ini. 3). Mencari Model Matematika untuk menentukkan konstanta lainnya.

       

    .

  C . Selain itu, % Hidrolisa maksimum dicapai pada agitasi 300 rpm baik secara praktek maupun teori, karena dengan adanya pengadukan akan membantu terjadinya kontak antara minyak dan enzim. Sebagaimana diketahui enzim lipase aktif pada permukaan (interface) antara lapisan minyak dan air.

  ,

  Kecuali untuk lamanya waktu hidrolisa, pada praktek % Hidrolisa dicapai maksimum pada 5 jam, sedangkan menurut teori dari permodelan matematik % Hidrolisa dicapai maksimum pada waktu 8 jam. Seperti diketahui, asam lemak akan terbentuk seiring berjalannya waktu, tetapi mungkin pada praktek enzim lipase pada proses hidrolisa sudah jenuh setelah waktu 5 jam, sementara minyak masih berlebih.

  20 ^{40 60 120 80 100} _{2 4 6 8} ^% _{10 Waktu (Jam)} ^{H idrol is a T = 30 C Praktek T = 40 C Praktek T = 50 C Praktek T = 30 C Teori T = 40 C Teori T = 50 C Teori}

  Grafik 4.5.1. Hubungan % hidrolisa dengan waktu pada berbagai konsentrasi enzim untuk agitasi 300 rpm dan temperatur 40 C

  1). Hidrolisa minyak jagung secara enzimatik dengan menggunakan enzim lipase dapat menghasilkan tingkat hidrolisa sampai 73,67 % dalam waktu 5 jam. Hasil ini dicapai pada suhu 40

  o

  C dan dengan konsentrasi enzim 0,09 gram pada agitasi 300 rpm. 2). Enzim lipase sebagai biokatalis untuk meningkatkan kecepatan reaksi hidrolisa

  Minyak Jagung. 3). Variabel yang berpengaruh pada penelitian ini adalah : a. Temperatur, dengan kenaikkan temperatur maka akan meningkatkan kecepatan reaksi, pada peneltian ini temperatur optimum pada 40

  o

  C

  b. Agitasi, berpengaruh untuk membantu terjadinya kontak antara enzim dan minyak jagung, pada penelitian ini agitasi optimum pada 300 rpm.

  c. Waktu, seiring dengan berjalannya waktu asam lemak akan tebentuk, berdasarkan penelitian waktu optimum pada 5 jam.

  d. Konsentrasi enzim yang digunakan, kecepatan reaksi lebih tinggi jika penambahan kadar enzim lipase terhadap campuran antara air dan minyak semakin meningkat, berdasarkan penelitian konsentrasi yang optimum dengan penggunaan enzim 0,09 gr. 4). Dari analisa hasil penelitian didapatkan

  Permodelan Matematik Perpindahan Massa pada Hidrolisa Minyak Nabati. Menghasilkan persamaan :

  B A AB

  V T K D  .

  .

  3 /

  1 

  ,

     .

  2 d R e

  

V. KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan

  DAFTAR PUSTAKA Frank. P. Incropera, David. P. Dewitt.

  “Fundamental of Heat and Mass Transfer”. Fifth Edition. John Wiley & Sons, Inc. New York. 2002.

  Welty, James R..” Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer”. 3 th ed. J.H. Perry (ed). Chemical Engineers’ Handbook . 5 th ed. Octave Levenspiel. “ Chemical Reaction

  Engineering”. Second Edition. John Wiley & Sons, Inc. New York 1972. Abraham White dkk.. “Principles of

  Biochemistry”. Second Edition. Mc. Graw Hill Company, Inc. New York. 1959. Ketaren, S, “Minyak dan Pangan”, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta, 1986. Groggins, P.H. 1958. Unit processis in organic synthesis. New York: McGraw-Hill.