Proses Delignifikasi dan Hidrolisis Lignoselulosa Ampas Tebu Menggunakan Sistem Cairan Ionik Kolin Klorida

PROSES DELIGNIFIKASI DAN HIDROLISIS
LIGNOSELULOSA AMPAS TEBU MENGGUNAKAN SISTEM
CAIRAN IONIK KOLIN KLORIDA

SKRIPSI
Oleh
WAHYU SATRIA
130425025

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
SEPTEMBER 2016

Universitas Sumatera Utara

PROSES DELIGNIFIKASI DAN HIDROLISIS
LIGNOSELULOSA AMPAS TEBU MENGGUNAKAN SISTEM
CAIRAN IONIK KOLIN KLORIDA

SKRIPSI

Oleh

WAHYU SATRIA
130425025

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
SEPTEMBER 2016

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan
rahmat dankarunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini
merupakan skripsidengan judul “Proses Delignifikasi dan Hidrolisis
Lignoselulosa Ampas Tebu Menggunakan Sistem Cairan Ionik Kolin
Klorida” berdasarkan hasil penelitianyang penulis lakukan di Departemen
Teknik Kimia Fakultas Teknik UniversitasSumatera Utara. Skripsi ini
merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik.
Melalui penelitian ini diperoleh selulosa dari proses delignifikasi Ampas
Tebu menggunakan cairan Ionik Kolin Klorida. Sehingga hasil yang
diperoleh dapat dimanfaatkan, untuk mendapatkan gula sederhana. Manfaat
lain yang diperoleh, yaitu dapat meningkatkan nilai ekonomis dari Tandan
Ampas Tebu dan mengurangi masalah limbah Ampas Tebu.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu penulis mengucapakan
terimakasih dan penghargaan sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku Dosen Pembimbing dan
Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik,
Universitas Sumatera Utara yang telah memberikan ilmu dan arahan

dalam pelaksanaan penelitian.
2. Dr. Eng.

Ir.

Irvan, Msi. Sebagai

Ketua

Departemen Teknik

Kimia,Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Dra. Siswarni MZ, M.S dan Ibu Dr. Erni Misran, ST, MT selaku
Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk
kesempurnaan skripsi ini.
4. Ibu Dr.Ir. Fatimah MT Selaku Dosen Pembimbing Akademik. Dan
sekertaris Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara.

Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

Dedikasi

Skripsi ini kupersembahkan kepada Ayahanda M. Yasin
dan Ibunda Mardhiah tercinta yang telah
melahirkan, membesarkan, mendidik dan membimbing serta
melimpahkan curahan kasih sayangnya kepadaku.
Pencapaian ke tahap ini berkat doa, dukungan baik materil
maupun spirituil dengan sabar dan restumu. Terima kasih
kuucapkan kepada kedua orang tua tercinta yang senantiasa
membantu dan memberikan semangat juga disertai doanya
dalam mewujudkan cita-cita yang kuinginkan.

Universitas Sumatera Utara

RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Wahyu Satria

NIM : 130425025
Tempat/tgl lahir : Lhokseumawe, 24
September 1991
Nama orang tua : M. Yasin

Alamat orang tua :
Jl. Medan-B.aceh No.73
Lhokseumawe Aceh Utara
Asal Sekolah :
 TK Darul Bahar Batuphat Timur, Lhokseumawe tahun 1998-1999
 MIN Blang Mane II Lhokseumawe tahun 1999 – 2004
 SMP Negeri 1 Lhokseumawe tahun 2004-2006
 SMA Negeri 2 Lhokseumawe tahun 2006-2009
 D3 Politeknik Negeri Lhokseumawe tahun 2009-2012
Pengalaman Organisasi: - Himpunan Mahasiswa Kimia Politeknik Negeri
Lhokseumawe

Universitas Sumatera Utara

ABSTRAK

Ampas Tebu merupakan limbah perkebunan yang memiliki kandungan
lignoselulosa yang cukup tinggi dan belum dimanfaatkan secara maksimal.
Dengan kandungan selulosa sebesar 30%-35%, maka Ampas Tebu
berpotensi untuk digunakan untuk menjadi gula sederhana. Dalam proses
pembuatan gula sederhana dari Ampas Tebu, delignifikasi lignoselulosa
adalah tahap pertama yang dilakukan untuk memutuskan ikatan antara
selulosa, hemiselulosa, dan lignin. Pada penelitian ini dilakukan proses
delignifikasi menggunakan NaOH dalam sistem cairan ionik dan tanpa
cairan ionik. Penelitian ini bertujuan untuk memperoleh kadar selulosa
tertinggi yang terdapat pada Ampas Tebu. Proses delignifikasi yang
dilakukan menggunakan cairan ionik kolin klorida (ChCl) dalam berbagai
waktu pemasakan dengan jumlah ChCl yang berbeda. Penelitian ini
menggunakan Ampas Tebu yang dikeringkan pada suhu 105 °C dengan
variasi waktu pemasakan 30, 60, dan 90 menit dan variasi penambahan
ChCl sebesar 10%, 20%, dan 30% dari berat Ampas Tebu. Hasil penelitian
delignifikasi menggunakan ChCl diperoleh kadar selulosa tertinggi yaitu
39,80%, pada waktu 90 menit dan penambahan ChCl 20%. Sedangkan
delignifikasi tanpa ChCl diperoleh kadar selulosa tertinggi sebesar 24,98%,
pada waktu 90 menit. Hasil penelitian hidrolisis glukosa tertinggi sebesar

39,4% di peroleh dalam kondisi waktu 90 menit dengan ChCl 15%.
Sedangkan tanpa ChCl diperoleh kadar glukosa sebesar 30,87% pada waktu
90 menit.
Kata Kunci: Ampas Tebu, Lignoselulosa, Delignifikasi, Hidrolisis, Kolin
Klorida, Cairan Ionik, Selulosa, Hemiselulosa, Glukosa

Universitas Sumatera Utara

ABSTRACT

Pulp cane is a waste which has a fairly high content of lignocelluloses.
Mean while, Pulp cane has not been utilized optimally. With acellulose
content of 30% - 35%, Pulp cane then potentially be used as raw material
for bioethanol. In the process of bioethanol production from Pulp cane,
delignification of lignocellulose the first stage to decide ligament between
cellulose, hemicellulose and lignin. In this research, delignification process
was carried out using NaOH in the ionic liquid system and without ionic
liquids. The purpose of this research was to find out the highest content of
cellulose which contained inthe Pulp cane. Delignification process were
performed using ionic liquids choline chloride (ChCl) in variety of heating

time with amount of different ChCl. This research used Pulp cane powder
heated at a temperature 130 °C with a variety of heating time 30, 60, and 90
minutes and the variation addition of ChCl at 10% ,15% and 20% weight
of Pulp cane. Delignification research results used ChCl obtained highest
content of cellulose is 39,80%, treatment 90 minutes and the addition of
20% ChCl. While delignification without ChCl obtained highest content of
cellulose is 24,98 %, treatment 90 minutes. Hydrolysis research results used
ChCl obtained highest content of cellulose is 39,4%, treatment 90 minutes
and the addition of 15% ChCl. While hydrolisys without ChCl obtained
highest content of glucose is 30,87 %, treatment 90 minutes.

Keywords:

Pulp cane,

Lignocellulose, Delignification,

Hydrolisys,

CholineChloride, Ioniq Liquid, Cellulose, Hemicellulose, Glucose

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR ISI

PERNYATAAN KEASLIAN LAPORAN HASIL PENELITIAN…........... i
PENGESAHAN UNTUK UJIAN SKRIPSI…………………………….… ii
PRAKATA ………………………………………………………………...iii
DEDIKASI….………………………………………………………………v
RIWAYAT HIDUP PENULIS…………….……………………………….vi
ABSTRAK………………………………………………………………...vii
ABSTRAK………………………………………………………………..viii
DAFTAR ISI ................................................................................................. ix
DAFTAR GAMBAR ..................................................................................... x
DAFTAR TABEL ......................................................................................... xi
BAB IPENDAHULUAN ............................................................................... 1
1.1 Latar Belakang ......................................................................................... 1
1.2 Perumusan Masalah ................................................................................. 7
1.3 Tujuan Penelitian ..................................................................................... 8
1.4Manfaat Penelitan...................................................................................... 8

1.5 Ruang Lingkup Penelitian ........................................................................ 8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA .................................................................... 9
2.1 Tebu.......................................................................................................... 9
2.2 Ampas Tebu ........................................................................................... 10
2.3 Delignifikasi ........................................................................................... 12
2.4 Selulosa .................................................................................................. 13
2.5 Hemiselulosa .......................................................................................... 14
2.6 Lignin ..................................................................................................... 15
2.7 Hidrolisis ................................................................................................ 16
2.8 Cairan Ionik (Ionic Liquid) ................................................................... 17
2.8.1 Sifat Fisika dan kimia................................................................. 18

Universitas Sumatera Utara

2.8.2 Klorid (Trimethyl(2- hydroxyethyl) ammonium chloride) ........ 19
BAB III METODOLOGI PENELITIAN..................................................... 20
3.1 Waktu dan Tempat ................................................................................. 20
3.2 Alat dan Bahan ....................................................................................... 20
3.2.1 Alat dan Bahan untuk Delignifikasi ........................................ 20
3.2.2 Alat dan Bahan untuk Hidrolisa .............................................. 20

3.3 Rancangan Penelitian ............................................................................. 20
3.4 Persiapan Bahan Baku............................................................................ 22
3.5 Prosedur Penelitian Delignifikasi........................................................... 23
3.6 Analisa selulosa, hemiselulosa, dan lignin............................................. 23
3.7 Prosedur Penelitian Hidrolisis ................................................................ 24
3.8 Analisa Kadar Glukosa .......................................................................... 25
BAB IV HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN ............................. 35
4.1 Proses Delignifikasi terhadap Ampas Tebu ........................................... 35
4.1.1

Perbandingan Kadar Lignin yang Tertinggal didalam
Holoselulosa Hasil Proses Delignifikasi Tanpa ChCl dan
Menggunakan ChCl ............................................................. 36

4.1.2

Perbandingan Proses Delignifikasi Tanpa ChCl dan
Menggunakan ChCl Terhadap Kadar Selulosa .................... 37

4.1.3

Perbandingan Proses Delignifikasi Tanpa ChCl dan
Menggunakan ChCl Terhadap Kadar Hemiselulosa ............ 38

4.1.4

Pengaruh Jumlah Kolin Klorida (ChCl) dan Waktu
Delignifikasi Terhadap Kadar Lignin yang Tertinggal di
Dalam Holoselulosa Hasil Delignifikasi .............................. 39

4.1.5

Pengaruh Jumlah Kolin Klorida (ChCl) dan Waktu
Delignifikasi Terhadap Kadar Selulosa ............................... 41

4.1.6

Pengaruh Jumlah Kolin Klorida (ChCl) dan Waktu
Delignifikasi Terhadap Kadar Hemiselulosa ....................... 42

4.2 Proses Hidrolisa terhadap Ampas Tebu ................................................. 43
4.2.1

Pengaruh Perubahan Waktu Reaksi Dan Konsentrasi Kolin
Klorida Terhadap Kadar Glukosa ....................................... 43

Universitas Sumatera Utara

4.2.2

Perbandingan Proses Hidrolisis Tanpa Menggunakan Cairan
Ionik Dengan Menggunakan Cairan Ionik .......................... 45

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ....................................................... 47
5.1 Kesimpulan ............................................................................................ 47
5.2 Saran....................................................................................................... 47
DAFTAR PUSTAKA .................................................................................. 48
LAMPIRAN 1 .............................................................................................. 51
LAMPIRAN 2 .............................................................................................. 59

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR GAMBAR

Gambar 2.1 Tanaman Tebu ........................................................................... 9
Gambar 2.2 Ampas Tebu ............................................................................. 10
Gambar 2.3 Struktur Selulosa .................................................................... 14
Gambar 2.4 Struktur Hemiselulosa ............................................................. 15
Gambar 2.5 Struktur Molekul Lignin........................................................... 15
Gambar 2.6 Struktur Kolin Klorid ............................................................... 19
Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku ........................................... 27
Gambar 3.2 Flowchart Proses Delignifikasi ............................................... 29
Gambar 3.3 Flowchart Analisa Selulosa, Hemiselulosa, dan Lignin .......... 32
Gambar 3.4 Flowchart Pembuatan Kurva Standar Glukosa ....................... 34
Gambar 3.5 Flowchart Proses Hidrolisa ..................................................... 32
Gambar 3.6 Flowchart Analisa Kadar Glukosa .......................................... 34
Gambar 4.1 Perbandingan Kadar Lignin yang Tertinggal didalam
Holoselulosa Hasil Proses Delignifikasi Tanpa ChCl dan
Menggunakan ChCl .................................................................. 36
Gambar 4.2 Perbandingan Kadar Selulosa Hasil Proses Delignifikasi Tanpa
ChCl dan dengan Menggunakan ChCl ....................................... 37
Gambar 4.3 Perbandingan Kadar Hemiselulosa Hasil Proses Delignifikasi
Tanpa ChCl dan Menggunakan ChCl ........................................ 38
Gambar 4.4 Pengaruh Jumlah Kolin Klorida (ChCl) dan Waktu
Delignifikasi Terhadap Kadar Lignin yang Tertinggal di Dalam
Holoselulosa Hasil Delignifikasi................................................ 40
Gambar 4.5 Pengaruh Jumlah ChCl dan Waktu Delignifikasi Terhadap
Kadar Selulosa ........................................................................... 41
Gambar 4.6 Pengaruh Jumlah ChCl dan Waktu Delignifikasi Terhadap
Jumlah Kadar Hemiselulosa ....................................................... 43
Gambar 4.7 Pengaruh Waktu Reaksi Dan Konsentrasi Kolin Klorida
Terhadap Kadar Glukosa............................................................ 45
Gambar 4.8 Perbandingan Kadar Glukosa Proses Hidrolisis Dengan
Menggunakan Cairan Ionik dan Tanpa Menggunakan Cairan
Ionik ........................................................................................... 45

Universitas Sumatera Utara

Gambar L2.1 Penghancuran (penggilingan) Ampas Tebu Menggunakan Ball
Mill..................................................................................................... 59
Gambar L2.2 Pengayakan Serbuk Ampas Tebu Menggunakan Ayakan 60
mesh ............................................................................................................. 59
Gambar L2.3 Serbuk Ampas Tebu yang Sudah Diayak .............................. 60
Gambar L2.4 Hasil Proses Pemasakan Menggunakan ChCl ....................... 60
Gambar L2.5 Proses Penyaringan Serbuk Ampas Tebu Hasil Pemasakan
Menggunakan Kertas Saring ................................................... 60
Gambar L2.6 Proses Pemasakan Menggunakan Oven ................................ 61
Gambar L2.7 Hasil Delignifikasi Menggunakan ChCl ................................ 61
Gambar L2.8 Hasil Delignifikasi Tanpa ChCl ............................................. 61

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR TABEL

Tabel 1.1 Data Hasil Penelitian Tentang Delignifikasi Menggunakan
Cairan Ionik ................................................................................... 2
Tabel 1.2 Data Hasil Penelitian Tentang Hidrolisis Menggunakan
Cairan Ionik .................................................................................. 6
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Ampas Tebu .................................................... 12
Tabel 3.1 Rancangan Acak Lengkap (RAL) untuk Proses Delignifikasi ... 21
Tabel 3.2 Rancangan Acak Lengkap (RAL) untuk Proses Hidrolisis ......... 22
Tabel L1.1 Hasil Analisa Kadar Selulosa, Hemiselulosa dan Lignin .......... 52
Tabel L.1.2 Penetapan gula menurut Luff Schoorl berdasarkan SNI .......... 55
Tabel L.1.3 Hasil Analisa Kadar Glukosa ................................................... 58

Universitas Sumatera Utara

DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 PERHITUNGAN DAN DATA HASIL PENELITIAN...... 51
Perhitungan di Proses Delignifikasi ............................................................. 51
1.1 Perhitungan kadar Hemiselulosa ............................................................ 51
1.2 Perhitungan Kadar Selulosa ................................................................... 52
1.3 Perhitungan Kadar Lignin ...................................................................... 53
Perhitungan di Proses Hidrolisa ................................................................... 54
LAMPIRAN 2 DOKUMENTASI PENELITIAN ....................................... 59

Universitas Sumatera Utara