HIDROLISA ENZIMATIK PADA CRUDE PALM OIL PENENTUAN KONDISI OPERASI,PERMODELAN,DAN PENENTUAN KOEFISIEN KAPASITAS

  HIDROLISA ENZIMATIK PADA CRUDE PALM OIL PENENTUAN KONDISI OPERASI,PERMODELAN,DAN PENENTUAN KOEFISIEN KAPASITAS Dr.Ir Syaiful.DEA, Wella Hekmuseta , Amrina Hoesadha Jurusan Teknik Kimia Universitas Sriwijaya

  ABSTRAK Peningkatan nilai guna dan nilai ekonomis dari pengolahan kelapa sawit lebih lanjut berupa produk-produk oleokimia. Dalam penelitian ini proses hidrolisis minyak menjadi asam lemak mengunakan variasi temperatur,agitasi,waktu,dan jumlah enzim yang digunakan. Penelitian ini bertujuan mendapatakan informasi mengenai faktor yang mempengaruhi kondisi operasi,persen hidrolisa,serta permodelan matematika yang menghubungkan variabel-variabel yang digunakan dengan persen hidrolisa. Hasil penelitian menunjukan suhu optimum yang diperoleh untuk hidrolisis

  40 C,semakian tinggi kecepatan pengadukan,maka daerah luar antar fase akan lebih besar yang memperbesar peluang enzim dan subtrat untuk bersatu lebih besar. Pengaruh konsetrasi enzim sangat berpengaruh pada massa subrat yang akan dihidrolisa. Kata Kunci : Hidrolisa enzimatik,Hidrolisa, permodelan

1. PENDAHULUAN

  Kelapa sawit merupakan komoditi nonmigas dengan kuantitas produksi terbesar di Indonesia. Produksi kelapa sawit mengalami peningkatan setiap tahunnya, sehingga saat ini menempati peringkat kedua di dunia. Hal ini memberikan dampak positif yang sangat berarti bagi perekonomian Indonesia, jika peningkatan tersebut diikuti dengan peningkatan nilai ekonomis melalui peningkatan nilai daya guna sehingga menghasilkan produk bernilai jual tinggi. Untuk itu sudah selayaknya perlu diupayakan kajian teknologi yang tepat, cepat, dan dengan tingkat konversi yang tinggi. Alternatif yang dapat dikembangkan untuk menyiasati masalah di atas salah satunya adalah dengan pengolahan kelapa sawit lebih lanjut menjadi produk-produk oleokimia.

  Produksi oleokimia yang telah dilakukan dalam industri oleokimia adalah melalui proses termik (menggunakan suhu 250°C dan tekanan sekitar 50 atm), yaitu melalui proses pemecahan lemak (fat splitting), esterifikasi, transesterifikasi, dan hidrogenasi. Proses tersebut memerlukan energi yang tinggi, investasi peralatan yang mahal, serta mutu produk yang dihasilkan tidak terlalu baik,.

  Alternatif lain untuk proses termik tersebut adalah reaksi enzimatik yang memanfaatkan enzim lipase dari mikroorganisme sebagai biokatalisator bagi reaksi penguraian minyak atau lemak. Lemak dihidrolisis menjadi gliserin dan asam-asam lemak murni, dimana asam lemak hasil hidrolisis difraksinasi dengan cara destilasi. Adapun kelebihan dari proses enzimatik ini adalah tidak diperlukannya energi tinggi, dan investasi peralatan tidak mahal. Dewasa ini penggunaan enzim sebagai biokatalis dalam proses industri telah banyak dikomersilkan karena tidak diperlukan energi tinggi, investasi peralatan tidak mahal, lebih aman terhadap lingkungan dan produk yang dihasilkan lebih baik mutunya.

  II. FUNDAMENTAL

  2.1 Crude Palm Oil

  Minyak sawit (crude palm oil) adalah salah satu jenis trigliserida yang banyak digunakan sebagai bahan baku pembuatan  Water batch shaker gliserin dan fatty acid, disamping minyak  Neraca analitis sawit inti (crude palm hemel oil) dan minyak  Waterbath kelapa kopra (crude coconut oil). Masing-  stirrer masing trigliserida memiliki spesifikasi yang  Piknometer berbeda dan dapat dipilih sebagai bahan baku b.

  Bahan-bahan sesuai dengan produk asam lemak yang ingin dihasilkan.

   Aquadest  KOH

2.2 Enzim Lipase

   Minyak kelapa sawit Menurut Judoamidjojo et al  Indikator PP (1989),Enzim merupakan katalis biologis yang  alcohol 97% dapat melaksanakan berbagai konversi kimia.  HCl 0,5 N 

  Enzim adalah polipeptida (protein) yang tersusun atas serangkaian asam amino dalam

  3.2. Prosedur Penelitian Pendahuluan komposisi yang teratur dan tetap.

  Lipase merupakan kelompok enzim Densitas yang secara umum berfungsi dalam hidrolisis Piknometer dibersihkan kemudian lemak, mono-, di-, dan trigliserida untuk dipanaskan dalam oven selama 1 jam pada

  1 o

  menghasilkan asam lemak bebas dan gliserol . suhu 100 C setelah didinginkan dalam

  Lipase berfungsi pada interfase air dan minyak desikator selama 15 menit piknometer ini untuk menghidrolisa lemak menjadi fatty acid. ditimbang. Bahan dimasukkan dalam

  Enzim ini juga digunakan dalam hidrolisis piknometer dalam hal ini bahan tersebut triasilgliserol (TAG) menghasilkan adalah CPO . Kemudian ditimbang

  2 diasilgliserol (DAG) dan asam lemak bebas .

  beratnya. DAG adalah ester gliserol dengan dua molekul

  3.3. Prosedur Hidrolisis

  asam lemak. DAG digunakan sebagai bahan A.

  Prosedur kerja untuk hidrolisis tanpa pengemulsi dan penstabil produk-produk enzim (t=0). makanan, kosmetik,dan farmasi. Lipase 1.

  10 ml CPO dimasukan ke dalam terbukti dapat digunakan sebagai biokatalis erlenmeyer, tambahkan 30 ml air. untuk meningkatkan kualitas crude palm oil 2.

  Sampel harus diaduk merata dan (CPO). dalam keadaan cair. Tambahkan

  Metode penggunaan enzim dalam alkohol dengan perbandingan 50 industri secara umum terbagi dua : ml akohol panas untuk 28,2 gram

   Enzim terlarut atau free enzyme minyak dan 2 ml indikator

   Enzim tak gerak atau immobilized phenolphthalein.

  enzyme 3.

  Titrasi dengan KOH 0,081 N atau konsntrasi yang telah ditentukan.

III. METODOLOGI PENELITIAN

  B. Prosedur kerja untuk hidrolisis dengan

3.1. Alat dan Bahan enzim.

  A.

  1.

  10 ml CPO dimasukan ke dalam Peralatan hidrolisis dan analisis erlenmeyer, tambahkan 30 ml air

   Buret, statif, klem dan 10 ml larutan enzim.  Erlenmeyer 50 ml, 200 ml 2.

  Campuran tadi dishaker dengan  Beker gelas 10 ml kecepatan

  ω rpm di dalam  Pipet tetes , pipet ukur

  waterbatch shaker dengan

   Gelas ukur 100 ml, 50ml temperature T (°C) dan selama t jam.

  3. menggunakan indikator PP sampai untuk menjaga reaksi tetap kekanan maka dilakukan penambahan air 1 tepat warna merah jambu. ml setiap 1 jam

  IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

  C. Prosedur kerja untuk pelarutan enzim

  Pembahasan 1.

  Panaskan air sampai mencapai suhu

  4.1. Pengaruh Temperatur

  40 -50 ˚C 2.

  Variasi temperatur yng digunakan larutkan sejumlah enzim pada air lalu aduk hingga seluruh enzim

  30 C, 40 C,50

  C. Temperatur optimum untuk larut. reaksi hidrolisa enzimatik adalah 40 ˚C. Hal ini sesuai dengan titik leleh CPO yaitu 32,3

  ˚C

• – 39,0

  ˚C (Int. Dept. Palm Oil Proc. Malaysia

  3. 4.Prosedur Analisa Hasil

  Int Sym. Palm Oil Proses Mark 291- 297),dimana pada suhu tersebut CPO meleleh a. Persen Hidrolisis atau Konversi sehingga reaksi hidrrolisa enzimatik berada fraksional (fennyy subarkah,hal 68) pada kondisi yang lebih homogen dan banyak

  Persen Hidrolisis didasarkan oleh produk yang terbentuk. jumlah asam lemak bebas yang terbentuk selama reaksi hidrolisis berlangsung.

  b.

  Angka penyabunan Langkah analisanya : a.

  Minyak ditimbang 1,5 -5 gram di dalam erlenmeyer b.

  Tambahkan 50 ml KOH 0,5 N kemudian didihkan sampai minyak tersabun secara sempurna (30 menit) ditandai dengan tidak terlihatnya butir – butir minyak didalam larutan.

  c.

  Titrasi dengan HCl 0,5 N dan tambahkan indikator PP. titik titrasi ditandai dengan tepat hilangnya warna merah muda misalnya ts ml.

  d.

  Dibuat perlakuan blanko, KOH mula – mula yang digunakan dalam reaksi penyabunan.

  Konsentrasi maksimum asam lemak dapat Misalnya tb ml. dilihat pada saat kesetimbangan yaitu 8 jam. Pengaruh temperatur akan terlihat jelas pada c. setiap selang waktu terutama saat

  Angka Asam kesetimbangan. Langkah analisanya :

  Minyak sebanyak 10 – 20 gr

  4.2. Pengaruh Kecepatan Agitasi

  ditambahkan 50 ml alkohol netral Pengaruh kecepatan agitasi ini dipelajari pada

  95%. Kemudian dipanaskan selama 3 taraf kecepatan pengadukan yaitu 100.200 10 menit sambil diaduk di penangas dan 300 rpm pada suhu,massa enzim dan air. Dinginkan, kemudian titarsi waktu hidrolisa yang sama. Kecepatan dengan KOH 0,1 N dengan pengadukan ini dapat mempengaruhi

  %hidrolisa secara teori. Kecepatan 300 hidrolisanya berkisar pada 31,86 % - 84,15 %,pada 100 rpm persen hidrolisa maksimum tercapai 57,25 %p sementara 200 rpm tercapai hingga 63,88 %. Hal ini menunjukan bahwa Persen Hidrolisa terbaik berada pada kecepatan agitasi 300 rpm. yaitu daerah antar fase,yang merupakan daerah dimana lipase bekerja. Semakin tinggi kecepatan pengadukan,maka dihasilkan daerah luas antar fase yang lebih besar

  4.4 Waktu Hidrolisa

  Waktu atau lamanya hidrolisa amat penting untuk dipelajari,karena pada suatu reaksi kimia akan sangat diinginkan pencapaian produk sebanyak mungkin namun dengan waktu yang seminimum mungkin.

  Pada kenyataannya waktu 8 jam belum cukup untuk mencapai kesetimbangan,karena pada penelitian ini % hidrolisa tertinggi

4.3 Pengaruh Konsentrasi Enzim Terhadap

  sebesar 87,339 % secara teori dan 84,15 %

  Parameter Kinetika

  pada percobaan yaitu pada suhu 40 ˚C,300 rpm dan massa enzim 0,06 gr.

  Bila dikaitkan dengan Fenomena di atas,bahwa semakin sedikit konsentrasi enzim,maka kemungkinan substrat untuk

   V. KESIMPULAN DAN SARAN

  terikat dengan enzim semakin kecil,begitu pula sebaliknya.

  V.I. Kesimpulan

  Pada penambahan enzim dengan  Suhu optimum untuk hidrolisa adalah 40 konsentrasi 0,09 gr,ternyata tidak memberikan

  ˚C. Dimana pada suhu tersebut CPO kenaikan % hidrolisis,bahkan menurun melelh sehingga reaksi hidrolisa enzimatik dibandingkan dengan massa enzim 0,06 gr. berada pada kondisi yang lebih homogeny

  Hal ini berarti bahwa penambahan konsentrasi dan produk yang yang banyak terbentuk enzim diatas 0,06 gr tidak efektif lagi. Karena

   Semakin tinggi maka nilai DAB semakin pada konsentrasi tersebut,jumlah enzim telah bertambah. Namun kenaikan temperature mencukupi. Fenomena ini dapat diperjelas dapat menurunkan nilai Schmidt number, dengan melihat laju awal hidrolisis terhadap konsentrasi enzim pada grafik. hal ini disebabkan oleh turunnya harga Erliza Hambali, Siti Mujdalipah ,dkk. 2007. viskositas minyak. Teknologi Bioenergi. Jakarta : Agromedia.  Semakin tinggi kecepatan agitasi maka

  Griffin, R.C.1955. Technical Method of harga Reynold number semakin bertambah. Berdasakan persamaan dan Analysis, Second Edition. Mc.Graw Hill Book

  Company. Inc New York kenaikan harga kecepatan agitasi akan berbanding lurus dengan koefisien

  Groggins. Unit Process in Organic Synthesis, perpindahan massa (KL) dan koefisien kapasitas (KL.a) Fifth Edition. Mc.Graw Hill Book Company, New York.  Semakin lama waktu hidrolisis maka akan semakin banyak produk asam lemak yang

  Indartono, Y.S. “Mengenal Biodiesel : dihasilkan karena reaksi semakin

  Karakteristik Produksi”, http : // www.

  mendekati kesetimbanagan. indeni.org

   Sebagai katalis massa enzim sangat berpengaruh pada laju reaksi, karena Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak semakin tinggi jumlah substrat maka akan

  dan lemak Pangan. Jakarta : Universitas

  semakin cepat reaksi mencapai kecepatan Indonesia. yang tetap.

   Model matematika yang mempelajari Levenspiel, Octave.1972. Chemical Reaction hubungan waktu, laju kecepatan reaksi,

  Engineering, Second Edition. John Wiley

  dan koefisien kapasitas terhadap and Sons. Inc Oregon. konsentrasi produk adalah : Mulyantara, Tri dan Koes Sulistiadji.2006.

   t k a  

   L 

  C 1  e A  

  Biodiesel, Bahan Bakar Campuran Ramah  C 

  A  t k a    L  Lingkungan. www.Balipost.com, 2006.

  2  e

  Pasaribu, Nurhida 2004. Minyak Buah Kelapa _o

V.2. Saran

  Sawit dalam www. Article.co.id

  Penelitian selanjutnya yang berhubungan dengan reaksi enzimatik, diharapkan meneliti pengaruh ratio pemakaian substrta _o terhadap massa enzim yang digunakan

  Penelitian selanjutnya diharapkan dapat menghitung laju reaksi dengan persamaan _o michaelis menten Disarankan melanjutkan penelitian ini dengan permodelan yang sama namun dengan menggunakan metode imobilisasi enzim.

DAFTAR PUSTAKA

  Direktorat Jenderal Listrik dan Pemanfaatan Energi, 2006. Ketersediaan Energi Fosil di Indonesia. Jakarta.

  Edo Sumarendra, Roy Hendroko. 2006.

  .

  Menghasilkan Biodiesel Murah

  Jakarta : Agromedia