Pembuatan etil Asetat Dari Hasil Hidrolisis, Fermentasi Dan Esterifikasi Kulit Pisang Raja ( Musa Paradisiaca L.)
PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG RAJA (Musa paradisiaca L.) SKRIPSI Oleh Sari Liza Azura Nst 100405070 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA DESEMBER 2014
PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG RAJA (Musa paradisiaca L.) SKRIPSI Oleh Sari Liza Azura Nst 100405070 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA DESEMBER 2014
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul:
PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI
DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG RAJA (Musa paradisiaca L.)
yang dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, sejauh yang saya ketahui bukan merupakan tiruan atau duplikasi dari skripsi yang sudah dipublikasikan dan atau pernah dipakai untuk mendapatkan gelar kesarjanaan di lingkungan Universitas Sumatera Utara maupun di Perguruan Tinggi atau instansi manapun, kecuali bagian yang sumber informasinya dicantumkan sebagaimana mestinya.
Medan, Januari 2015 Sari Liza Azura Nst
NIM 100405070
NGESAHAN
Skripsi PENGESAHAN
Skripsi dengan judul:
PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI
DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG RAJA (Musa paradisiaca L.)
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah diujikan pada sidang sarjana pada tanggal 22 Desember 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat/ sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002
Dosen Penguji I Dosen Penguji II
Ir. Renita Manurung, MT Mhd. Hendra S. Ginting, ST MT NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19700919 199903 1 001
PRAKATA
Puji dan syukur kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Pembuatan Etil Asetat Dari Hasil Hidrolisis, Fermentasi Dan Esterifikasi Kulit Pisang Raja (Musa paradisiaca L.)
”, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik. Melalui penelitian ini diperoleh hasil etil asetat dari kulit pisang raja (Musa
paradisiaca L. ) dengan melalui serangkaian proses dimulai dari hidrolisis,
fermentasi dan esterifikasi tepung kulit pisang, sehingga hasil yang diperoleh dapat menambah nilai ekonomis dari kulit pisang raja.
Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasih dan penghargaan yang sebesar- besarnya kepada Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Januari 2015 Penulis, Sari Liza Azura Nst
DEDIKASI
Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : 1.
Ibu penulis tercinta Almarhumah Hj. Hafzi Azizah yang selalu menjadi inspirasi dan penyemangat bagi penulis.
2. Kedua orang tua penulis, Rusli Nasution dan Dra. Dahniar serta adik tersayang Juli Ratna Sari yang telah banyak mendukung dan memberikan semangat kepada penulis sampai saat ini.
3. Dr. Ir. Iriany, M.Si selaku dosen pembimbing yang telah memberikan bimbingan, arahan serta masukan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.
4. Ir. Renita Manurung, MT dan Mhd. Hendra S. Ginting, ST. MT yang telah memberikan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
5. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Departemen Teknik Kimia USU.
6. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Departemen Jurusan Teknik Kimia USU.
7. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga kepada penulis.
8. Reni Sutri atas kerjasamanya yang baik hingga akhir selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.
9. Ricky Afrianto serta sahabat-sahabat terhebat di Teknik Kimia, DJLAWR (Dwimas, Winda, Ayu, Juli) yang selalu memberikan dukungan dan semangat tiada henti kepada penulis.
10. Teman-teman stambuk 2010 dan senior-senior yang telah memberikan dukungan dan semangat kepada penulis.
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Sari Liza Azura Nst NIM : 100405070 Tempat, tanggal lahir : Medan, 22 Juli 1992 Nama orang tua : Rusli Nasution dan
Almh. Hj. Hafzi Azizah Alamat orang tua : Jl. Beringin Gg. Pokat No.4 Tembung
Asal Sekolah: SD Swasta Sabilina tahun 1998-2004 SMP Negeri 1 P. S.Tuan tahun 2004 – 2007 SMA Negeri 7 Medan tahun 2007 – 2010 Beasiswa yang diperoleh: Beasiswa PPA tahun 2011, 2012, 2013 Universitas Sumatera Utara Pengalaman Kerja dan Organisasi: 1.
Covalen Study Group (CSG) periode 2012-2013 sebagai Wakil Bendahara Umum 2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode
2012/2013 sebagai Anggota Bidang Penelitian dan Pengembangan (Litbang) 3. Asisten Laboratorium Kimia Analisa Departemen Teknik Kimia FT
USU tahun 2012-2014 modul Titrasi Permanganometri, Titrasi Asidi Alkalimetri dan Kromatografi Kertas
Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal:
ABSTRAK
Etil asetat adalah cairan jernih, tak berwarna, berbau khas yang biasa digunakan sebagai penambah cita rasa. Etil asetat dapat disintesis dengan mereaksikan etanol dan asam asetat melalui reaksi esterifikasi. Kulit pisang mengandung komponen yang bernilai, seperti karbohidrat, vitamin C, kalsium dan nutrien lainnya yang dapat dimanfaatkan dalam sintesis etil asetat sehingga meningkatkan nilai ekonomisnya. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memanfaatkan limbah kulit pisang raja (Musa paradisiaca L.) dalam pembuatan etil asetat. Limbah kulit pisang dikerok bagian dalamnya kemudian dikeringkan dan dihaluskan hingga menjadi tepung kulit pisang. Tepung kulit pisang sebanyak 50 gram selanjutnya dihidrolisis dengan menggunakan katalis asam (HCl) hingga pH=1 selama 180 menit dengan magnetic stirrer, selanjutnya disaring dan diperoleh hidrolisat, hidrolisat ditambahkan NaOH 0,1 M hingga pH nya 4,5. Hidrolisat kemudian difermentasi dengan menambahkan ragi instan ‘Fermipan’ sebanyak 14,29 % dari berat bahan baku dan dihomogenkan dengan shaker selama 15 menit dengan kecepatan 150 rpm, campuran selanjutnya difermentasi selama 24 jam. Etanol hasil fermentasi selanjutnya diesterifikasi dengan asam asetat dengan bantuan katalis asam klorida dengan perbandingan mol etanol dan mol asam asetat = 1 : 1,02 dan asam klorida 32%. Pengaruh dari berbagai variabel proses seperti perbandingan jumlah bahan baku dan air serta suhu hidrolisis diamati dalam percobaan ini. Spesifikasi etil asetat optimum yang diamati adalah kadar glukosa, kadar etanol, kadar etil asetat, densitas, dan viskositas etil asetat. Yield maksimum yang diperoleh pada penelitian ini adalah 70,377 % dengan kondisi perbandingan bahan baku dan air 1 : 10 dan suhu 50°C. Adapun kadar glukosa, etanol, densitas dan viskositas etil asetat terbaik ini secara berurutan adalah 29,37 %, 99,715 %, 1,0079 gr/ml dan 1,5084 cP. Hasil yang diperoleh pada penelitian menunjukkan bahwa kulit pisang raja dapat digunakan sebagai bahan baku alternatif yang murah dan mudah didapat dalam memproduksi etil asetat. Kata Kunci : Etil Asetat, Hidrolisis, Fermentasi, Esterifikasi, Ragi Instan, Yield
ABSTRACT
Ethyl acetate is a clear liquid, colorless, distinctive smell that is commonly used as a flavor enhancer. Ethyl acetate can be synthesized with ethanol and acetic acid through esterification reaction. The banana peel contains valuable components, such as carbohydrates, vitamin C, calcium and other nutrients that can be utilized in the synthesis of ethyl acetate thus increasing its economic value. The purpose of this study was to utilize waste banana peel (Musa paradisiaca L.) in the manufacture of ethyl acetate. Scraped the inside of a banana skin then dried and ground up into flour banana peel. 50 grams of flour banana peel subsequently hydrolyzed using an acid catalyst (HCl) to pH = 1 for 180 minutes with a magnetic stirrer, then filtered and obtained hydrolyzate, the hydrolyzate was added 0.1 M NaOH until pH 4.5. The hydrolyzate was then fermented by adding yeast 'Fermipan' 14.29% of the weight of raw materials and homogenized with a shaker for 15 minutes at 150 rpm, the mixture is fermented for 24 hours later. Ethanol fermentation results further esterified with acetic acid in the presence of hydrochloric acid in the mol ratio of ethanol and acetic acid is 1 : 1,02 and hydrochloric acid 32%. The effect of various process variables such as the ratio of the amount of raw materials and water as well as hydrolysis temperature observed in this experiment. Specifications ethyl acetate is observed optimum levels of glucose, ethanol, ethyl acetate content, density, and viscosity of ethyl acetate. The maximum yield obtained in this study was 70,377 % with the condition of raw materials and water ratio of 1: 10 and a temperature of 50°C. The levels of glucose, ethanol, density and viscosity of ethyl acetate sequentially best is 29.37%, 99.715%, 1.0079 g / ml and 1.5084 cP. The results obtained in the study showed that the skin of waste banana peel can be used as alternative are cheap and easily in the manufacture of ethyl acetat. Keywords: Ethyl Acetate, Hydrolysis, Fermentation, Esterification, Instant Yeast, YieldDAFTAR ISI
12
7
2.1 KULIT PISANG RAJA (Musa paradisiacal L.)
7
2.2 ETIL ASETAT
9
2.2.1 Pembuatan Etil Asetat
9
2.3 BIOETANOL
2.3.1 Hidrolisa
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
13
2.3.2 Fermentasi
16
2.4 SACCHAROMYCES CEREVESIAE
17
2.5 POTENSI EKONOMI
19 BAB III METODOLOGI PENELITIAN
22
5 BAB II TINJAUAN PUSTAKA
Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DAFTAR SINGKATAN xvi
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS v
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR TABEL xiii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
DAFTAR SIMBOL xvii
1.4 MANFAAT PENELITIAN
BAB I PENDAHULUAN
1
1.1 LATAR BELAKANG
1
1.2 PERUMUSAN MASALAH
4
1.3 TUJUAN PENELITIAN
5
5
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN
4.2.3 Pengaruh Suhu Hidrolisis Terhadap Yield Etil Asetat
4.2 PENGARUH VARIABEL PENELITIAN TERHADAP HASIL PROSES ESTERIFIKASI
36
4.2.1 Pengaruh Perbandingan Bahan Baku Dan Air Terhadap Kadar Etil Asetat
36
4.2.2 Pengaruh Perbandingan Bahan Baku Dan Air Terhadap Yield Etil Asetat
37
39
4.1 ANALISIS KARBOHIDRAT KULIT PISANG RAJA
4.3 ETIL ASETAT TERBAIK
40 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
43
5.1 KESIMPULAN
43
5.2 SARAN
43 DAFTAR PUSTAKA
35
35
22
3.4.1 Prosedur Penelitian
3.2 BAHAN
22
3.3 PERALATAN
22
3.4 PROSEDUR
23
23
32 BAB IV HASIL PEMBAHASAN
3.4.2 Prosedur Analisa
25
3.5 FLOWCHART
28
3.5.1 Flowchart Penelitian
28
3.5.2 Flowchart Analisis Etil Asetat Terbaik
44
DAFTAR GAMBAR
35 Gambar 4.2 Pengaruh Perbandingan Bahan Baku dan Air Terhadap Kadar Etil Asetat
52 Gambar L2.4 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 4 dan Suhu 50°C
51 Gambar L2.3 Hasil Analisis GC Komposisi Etanol Pada Distilat Etil Asetat Optimum
51 Gambar L2.2 Hasil Analisis HPLC Komposisi Glukosa Pada Hidrolisat Etil Asetat Optimum
paradisiaca L. )
41 Gambar L2.1 Hasil Analisis Pati Tepung Kulit Pisang Raja (Musa
39 Gambar 4.5 Produk Samping Hasil Degredasi Lanjut Monosakarida
37 Gambar 4.4 Pengaruh Perbandingan Suhu Hidrolisis Terhadap Yield Etil Asetat
Yield Etil Asetat
36 Gambar 4.3 Pengaruh Perbandingan Bahan Baku dan Air Terhadap
34 Gambar 4.1 Tepung Kulit Pisang
Halaman
33 Gambar 3.7 Flowchart Analisis Viskositas
32 Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas
31 Gambar 3.5 Flowchart Analisis Kandungan Karbohidrat dalam Tepung Kulit Pisang
30 Gambar 3.4 Flowchart Proses Esterifikasi
29 Gambar 3.3 Flowchart Proses Fermentasi Hidrolisat
28 Gambar 3.2 Flowchart Hidrolisis Tepung Kulit Pisang
18 Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku Tepung Kulit Pisang
12 Gambar 2.3 Saccharomyces cerevisiae
8 Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Dehidrogenasi Hidrogen
Gambar 2.1 Pisang Raja (Musa Paradisiaca L.)52 Gambar L2.5 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 4 dan Suhu 60°C
53 Gambar L2.6 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 4 dan Suhu 70°C
53 Gambar L2.7 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 7 dan Suhu 50°C
54 Gambar L2.8 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 7 dan Suhu 60°C
54 Gambar L2.9 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 7 dan Suhu 70°C
55 Gambar L2.10 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 10 dan Suhu 50°C
55 Gambar L2.11 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 10 dan Suhu 60°C
56 Gambar L2.12 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 10 dan Suhu 70°C
56 Gambar L4.1 Foto Kulit Pisang Utuh
62 Gambar L4.2 Foto Kulit Pisang Setelah Dikerok
62 Gambar L4.3 Foto Kulit Pisang Setelah Dikeringkan
62 Gambar L4.4 Foto Kulit Pisang Setelah Diblender
63 Gambar L4.5 Foto Kulit Pisang Setelah Diayak
63 Gambar L4.6 Foto Rangkaian Alat Hidrolisis
63 Gambar L4.7 Foto Proses Penyaringan
64 Gambar L4.8 Foto Hidrolisat Hasil Saringan
64 Gambar L4.9 Foto Pengaturan pH Hidrolisat dengan NaOH
65 Gambar L4.10 Foto Penambahan Ragi Pada Hidrolisat
65 Gambar L4.11 Foto Proses Pengadukan
65 Gambar L4.12 Foto Setelah Proses Pengadukan
66 Gambar L4.13 Foto Rangkaian Alat Esterifikasi
66 Gambar L4.14 Foto Hasil Esterifikasi
66 Gambar L4.15 Foto Analisa Densitas Etil asetat Terbaik
67 Gambar L4.16 Foto Analisa Viskositas Etil asetat Terbaik
67
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Mengenai Hidrolisis2 Tabel 2.1 Tabel Produksi Pisang (dalam ton)
7 Tabel 2.2 Komposisi Kulit Pisang Raja (Musa Pradisiaca L.)
9 Tabel 2.3 Sifat Fisika Etil Asetat
9 Tabel 2.4 Sifat-Sifat Bioetanol
12 Tabel 3.1 Program Pengatur GC
26 Tabel 3.2 Program Pengatur HPLC
26 Tabel 4.1 Hasil Analisa Tepung Kulit Pisang Raja
36 Tabel 4.2 Data Analisa Terhadap Etil Asetat Terbaik
40 Tabel L1.1 Data Kemurnian Etil Asetat
49 Tabel L1.2 Data Volume Etil Asetat
49 Tabel L1.3 Data Yield Etil Asetat
50 Tabel L3.1 Jumlah Asam Klorida Sebagai Katalis Hidrolisis
57