Kajian Pemanfaatan Biji Kopi (Arabika) Sebagai Bahan Baku Pembuatan Metil Ester

KAJIAN PEMANFAATAN BIJI KOPI (ARABIKA)
SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN
METIL ESTER

SKRIPSI

Oleh

BELLA SIMBOLON
080405034

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2013

Universitas Sumatera Utara

KAJIAN PEMANFAATAN BIJI KOPI (ARABIKA)
SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN
METIL ESTER


SKRIPSI
Oleh

BELLA SIMBOLON
080405034

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
DESEMBER 2013

Universitas Sumatera Utara

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :


KAJIAN PEMANFAATAN BIJI KOPI (ARABIKA)
SEBAGAI BAHAN BAKU PEMBUATAN
METIL ESTER
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima
sanksi sesuai dengan peraturan yang berlaku

Medan,

2013

Bella Simbolon
NIM. 080405034

Universitas Sumatera Utara


Universitas Sumatera Utara

PRAKATA
Segala puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha
Kuasa atas segala berkat dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan.
Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul “Kajian Pemanfaatan Biji Kopi
(Arabika) Sebagai Bahan Baku Pembuatan Metil Ester,” berdasarkan hasil
penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakulatas Teknik
Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
sarjana teknik.
Melalui penelitian ini diketahui bahwa minyak biji kopi yang diperoleh
melalui tahap ekstraksi memiliki karakteristik yang baik untuk digunakan sebagai
bahan pembuatan biodiesel . Sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan,
khususnya dalam pembuatan metil ester. Manfaat lain yang diperoleh, yaitu dapat
meningkatkan nilai ekonomis dari biji kopi.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak
mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis, untuk itu
secara khusus penulis mengucapakan terima kasih kepada Dra. Siswarni MZ, MS
yang telah banyak membantu.

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.

Universitas Sumatera Utara

DEDIKASI
Rasa terima kasih dan hormat penulis ucapkan kepada kedua orang tua
penulis, F. Tampubolon yang selalu mendukung penulis dalam melaksanakan
studi dan dalam proses pengerjaan skripsi ini.

Dedikasi skripsi ini penulis tujukan kepada :
1. Kedua orang tua penulis, T.H Simbolon, dan F. Tampubolon.
2. Kakak dan adik penulis.
3. Keluarga penulis.
4. Bapak dan Ibu dosen Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.
5. Para pegawai administrasi Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara.

6. Kartini Pakpahan atas kerjasamanya yang sangat baik selama melakukan
penelitian dan penulisan skripsi ini.
7. Sahabat-sahabat terbaik di Teknik Kimia, khususnya semua stambuk 2008
yang memberikan banyak dukungan dan semangat kepada penulis.
8. Seluruh teman-teman, adik-adik dan abang kakak yang turut memberikan
bantuan kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi ini.
9. Paduan suara Consolatio yang selalu memberikan dukungan dan semangat
kepada penulis.

Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Bella Simbolon
NIM : 080405034
Tempat/tgl lahir : Sumbul 19 Juli 1990
Nama orang tua : F. Tampubolon
Alamat orang tua :
Jl. Sisingamangaraja, Kec. Sumbul, Kab. Dairi

Asal Sekolah

 SD Negeri No. 030332 Sumbul 1996-2002
 SMP Negeri. 3 Sumbul 2002-2005
 SMA Negeri. 1 Sumbul 2005-2008
Beasiswa yang diperoleh :
Beasiswa Bantuan Mahasiswa (BBM) tahun 2008-2011
Pengalaman Organisasi :
1. HIMATEK periode 2011/2012 sebagai anggota Bidang Hubungan
Masyarakat
2. Paduan Suara Consolatio USU sebagai ketua Badan Pengurus Harian
Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal :
Bella Simbolon, “Kajian Pemanfaatan Biji Kopi (Arabika) Sebagai Bahan
Baku Pembuatan Biodiesel,” Jurnal Teknik Kimia (2013).

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK
Penelitian ini bertujuan untuk memanfaatkan minyak biji kopi sebagai bahan baku
pembuatan metil ester dengan proses esterifikasi kemudian dilanjutkan
transesterifikasi dan mempelajari pengaruh variasi perbandingan berat pelarut :
biji kopi bubuk pada proses ekstraksi minyak biji kopi rusak. Metodologi

penelitian meliputi proses penyiapan bahan baku,ekstraksi, dan pengujian. Tahap
ekstraksi dilakukan dengan variasi jenis pelarut n-heksana (C6H14) dan toluena
(C7H8(C6H5CH3)) dan variasi jumlah pelarut melalui perbandingan 1:5, 1:6, 1:7
dan 1:8 terhadap massa sampel tiap run, yakni 40 gram. Variabel tetap lain adalah
waktu ekstraksi 2 jam dan suhu ekstraksi dengan pelarut n-heksana (C6H14) (titik
didih 690C) adalah 70-750C dan pelarut toluena (C7H8(C6H5CH3)) (titik didih
1100C) adalah 110-1150C. Tahap pengujian pemanfaatan minyak kopi dilakukan
dengan proses esterifikasi pada perbandingan molar metanol:asam lemak bebas =
3:1 dengan katalis H2SO4 1% v/v selama 1 jam dengan pengadukan 600 rpm dan
proses transesterifikasi pada perbandingan molar metanol:minyak kopi = 9:1
dengan katalis NaOH 1,75% selama 2 jam dengan pengadukan 600 rpm. Proses
esterifikasi sebagai pendahuluan dilakukan karena tingginya kadar asam lemak
bebas minyak kopi, yakni 22,2%. Hasil ekstraksi yang diperoleh meliputi
rendemen minyak kopi maksimum yang diperoleh 17,73% pada perbandingan
berat toluena:bubuk kopi = 6:1, dan data minyak kopi berupa densitas 93,75
gr/ml, viskositas 59,326 cP dan komposisi asam lemak tertinggi adalah asam
linoleat sebesar 40,8765% dan asam palmitat 37,4492%. Hasil esterifikasi dan
transesterifikasi yang diperoleh berupa metil ester sebesar 39,63% dengan densitas
0,915 gr/ml, viskositas kinematik 22,5498 cSt dan titik nyala 1300C.
Kata kunci : minyak kopi, ekstraksi, esterifikasi, transesterifikasi, yield


Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT
This research aims to exploit the coffee seed oil as raw material for metyl ester by
esterification process, then followed by transesterification process and studied the
influence of variations in the weight ratio of solvent: ground coffee beans in the
coffee bean oil extraction process. The methodologies of this research are
conducted on the process of preparation of raw materials,extraction, and testing
phase. Extraction is done with a variety of types of solvent n-hexane (C6H14) and
toluene (C7H8 (C6H5CH3)) and a variety of solvents through a ratio of 1:5, 1:6, 1:7
and 1:8 against the mass of each run, which is 40 gram. Another variable is still 2
hours extraction time and temperature solvent extraction with n-hexane (C6H14)
(boiling point 690C) is 70-750c and the solvent toluene (C7H8 (C6H5CH3)) (boiling
point 1100C) is 110-1150C. Testing phase is done by the use of coffee oil
esterification process in the molar ratio of methanol: free fatty acid catalyst H2SO4
= 3:1 with 1% v / v for 1 hour with stirring 600 rpm and transesterification
process at a molar ratio of methanol: oil = 9:1 coffee with 1.75% NaOH catalyst
for 2 hours with stirring 600 rpm. Esterification process as conducted preliminary
due to high levels of free fatty acids coffee oils, which is 22.2%. Extraction results

include the maximum yield of the coffee oils 17.73% in toluene weight ratio:
coffee powder = 6:1, and coffee oil data in the form of the density 93.75 g / ml,
viscosity 59.326 cP and fatty acid composition of the highest linoleic acid
40.8765% and palmitic acid 37.4492%. The results of esterification and
transesterification obtained by the methyl ester equal to 39.63% with density
0.915 g / ml, 22.5498 cSt kinematic viscosity and flash point 1300C.
Keywords: coffee oil, extraction, esterification, transesterification, yield

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

Halam
an
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI

i

PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI


ii

PRAKATA

iii

DEDIKASI

iv

RIWAYAT HIDUP

v

ABSTRAK

vi

ABSTRACT


vii

DAFTAR ISI

viii

DAFTAR GAMBAR

xi

DAFTAR TABEL

xiii

DAFTAR LAMPIRAN

xiv

DAFTAR SINGKATAN

xv

BAB I PENDAHULUAN

1

1.1 LATAR BELAKANG

1

1.2 PERUMUSAN MASALAH

2

1.3 TUJUAN PENELITIAN

3

1.4 MANFAAT PENELITIAN

3

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

3

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

5

2.1 BIODIESEL

5

2.2 BIJI KOPI

8

Universitas Sumatera Utara

2.2.1 Minyak Biji Kopi

11

2.2.2 Biji Kopi Rusak

12

2.3 EKTRAKSI

13

2.3.1 Ekstraktor Soxhlet

14

2.3.2 Ekstraktor Butt

14

2.4 ESTERIFIKASI

15

2.5 TRANSESTERIFIKASI

16

2.6 ANALISA BIAYA PRODUKSI BIODIESEL

17

BAB III METODOLOGI PENELITIAN

19

3.1 TEMPAT DAN WAKTU PENELITIAN

19

3.2 BAHAN DAN PERALATAN

19

3.3 DIAGRAM KERJA

19

3.4 PROSEDUR KERJA

20

3.4.1 Penyiapan Bahan Baku

20

3.4.2 Ekstraksi

20

3.4.3 Destilasi

21

3.4.4 Esterifikasi

22

3.4.5 Transesterifikasi

22

3.5 ANALISA MINYAK BIJI KOPI DAN BIODIESEL (METIL ESTER)

23

3.5.1 Penentuan Densitas / Spesific Gravity

23

3.5.2 Penentuan Viskositas

23

3.5.3 Penentuan Kadar Asam Lemak Bebas (Free Fatty Acid)

24

3.5.4 Penentuan Titik Nyala

24

3.5.5 Penentuan Komposisi Asam Lemak dan Asam Lemak Bebas dengan
Gas Chromatography (GC)
3.6 FLOWCHART PROSEDUR KERJA

24
25

Universitas Sumatera Utara

3.6.1 Flowchart Penyiapan Bahan Baku

25

3.6.2 Flowchart Ekstraksi

26

3.6.3 Flowchart Destilasi

28

3.6.4 Flowchart Esterifikasi

29

3.6.5 Flowchart Transesterifikasi

30

3.7 FLOWCHART ANALISA

31

3.7.1 Flowchart Analisa Densitas

31

3.7.2 Flowchart Analisa Viskositas

32

3.7.3 Flowchart Analisa Kadar Asam Lemak Bebas (Free Fatty Acid)

33

3.7.4 Flowchart Analisa Titik Nyala

34

3.8 ANALISA TEKNIK SAM PLING DAN PENGOLAHAN DATA

35

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

36

4.1 PENGARUH JUMLAH PELARUT TERHADAP
RENDEMEN MINYAK

36

4.2 PENGARUH JENIS PELARUT TERHADAP RENDEMEN MINYAK

38

4.3 PENGUJIAN PEMANFAATAN MINYAK KOPI

39

4.3.1 Analisa Pendahuluan

39

4.3.2 Esterifikasi dan Transesterifikasi

40

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

44

5.1 KESIMPULAN

44

5.2 SARAN

44

DAFTAR PUSTAKA

45

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Struktur Buah dan Biji Kopi

8

Gambar 3.1 Diagram Kerja Pembuatan Biodiesel Dari Minyak Biji Kopi

19

Gambar 3.2 Rangkaian Peralatan Soxhlet Extraction

21

Gambar 3.3 Rangkaian Peralatan Destilasi

21

Gambar 3.4 Rangkaian Peralatan Untuk Proses Esterifikasi

22

Gambar 3.5 Flowchart Penyiapan Bahan Baku

25

Gambar 3.6 Flowchart Ekstraksi

27

Gambar 3.7 Flowchart Destilasi

28

Gambar 3.8 Flowchart Esterifikasi

29

Gambar 3.9 Flowchart Transesterifikasi

30

Gambar 3.10 Flowchart Analisa Densitas

31

Gambar 3.11 Flowchart Analisa Viskositas

32

Gambar 3.12 Flowchart Analisa Kadar Asam Lemak Bebas (Free Fatty Acid) 33
Gambar 3.13 Flowchart Analisa Titik Nyala

34

Gambar 4.1 Grafik Pengaruh Jumlah Pelarut terhadap Rendemen dengan
Jenis Pelarut n-Heksana

36

Gambar 4.2 Grafik Pengaruh Jumlah Pelarut Terhadap Rendemen dengan
Jenis Pelarut Toluena

37

Gambar 4.3 Grafik Pengaruh Jenis Pelarut terhadap Rendemen Minyak

38

Gambar 4.4 Kromatogram Minyak kopi

40

Gambar 4.5 Kromatogram Campuran Metil Ester dari Minyak Kopi

42

Gambar L.3.1 Limbah Biji Kopi Kering Setelah Ditumbuk

57

Gambar L.3.2 Biji Kopi Rusak Dipisahkan Dari Kulit Dengan Cara Ditampi

57

Gambar L.3.3 Biji Kopi Rusak Disangrai Hingga Berwarna Cokelat Kehitaman 57

Universitas Sumatera Utara

Gambar L.3.4 Sebagian Biji Kopi Sangrai Dihaluskan Dengan Blender

58

Gambar L.3.5 Rangkaian Alat Ekstraksi

58

Gambar L.3.6 Rangkaian Alat Destilasi

59

Gambar L.3.7 Minyak Biji Kopi Hasil Ekstraksi

59

Gambar L.3.8 Bubuk Kopi Sebelum dan Sesudah Diekstraksi

59

Gambar L.3.9 100 ml Minyak Kopi Yang Menjadi Sampel Esterifikasi

60

Gambar L.3.10 Rangkaian Peralatan Esterifikasi dan Transesterifikasi

60

Gambar L.3.11 Metil Ester Yang Dihasilkan

61

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Standarisasi Mutu Biodiesel Indonesia (RSNI EB 020551)

6

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Biji Kopi Arabika (% Berat Kering)

8

Tabel 2.3 Karakteristik Minyak Biji Kopi Arabika

9

Tabel 2.4 Komposisi Kimia Biji Kopi Robusta (% Berat Kering)

10

Tabel 2.5 Komposisi Kimia Lemak Kopi

11

Tabel 4.1 Data Hasil Proses Ekstraksi

36

Tabel 4.2 Data Puncak-Puncak Utama Kromatogram Minyak Kopi

40

Tabel 4.3 Perbandingan Karakteristik Metil Ester Praktek Dengan Standarisasi
Mutu Biodiesel Indonesia (RSNI EB 020551)

41

Tabel 4.4 Data Puncak-Puncak Utama Kromatogram Campuran Metil Ester
Dari Minyak Kopi

42

Tabel L.1 Data Rendemen Minyak kopi

49

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1 Data Percobaan

49

Lampiran 2 Contoh Perhitungan

50

Lampiran 3 Foto Percobaan

57

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR SINGKATAN

FAME

Fatty Acid Metil Ester

FFA

Free Fatty Acid

GC

Gas Chromatography

Universitas Sumatera Utara