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
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