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
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
Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002
Dosen Pembimbing
Dosen Penguji I
Ir. Renita Manurung, MT NIP. 19681214 199702 2 002
Dosen Penguji II
Mhd. Hendra S. Ginting, ST MT 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,
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
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.
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.
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS v
ABSTRAK vi
ABSTRACT vii
DAFTAR ISI viii
DAFTAR GAMBAR x
DAFTAR TABEL xiv xv xiii xvii xvii
DAFTAR LAMPIRAN xiv
DAFTAR SINGKATAN xvi
DAFTAR SIMBOL xvii
BAB I PENDAHULUAN 1
1.1 LATAR BELAKANG 1
1.2 PERUMUSAN MASALAH 4
1.3 TUJUAN PENELITIAN 5
1.4 MANFAAT PENELITIAN 5
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA 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 12
2.3.1 Hidrolisa 13
2.3.2 Fermentasi 16
2.4 SACCHAROMYCES CEREVESIAE 17
2.5 POTENSI EKONOMI 19
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 22 3.2 BAHAN 22 3.3 PERALATAN 22 3.4 PROSEDUR 23 3.4.1 Prosedur Penelitian 23 3.4.2 Prosedur Analisa 25 3.5 FLOWCHART 28 3.5.1 Flowchart Penelitian 28
3.5.2 Flowchart Analisis Etil Asetat Terbaik 32
BAB IV HASIL PEMBAHASAN 35
4.1 ANALISIS KARBOHIDRAT KULIT PISANG RAJA 35 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
4.2.3 Pengaruh Suhu Hidrolisis Terhadap Yield Etil
Asetat 39
4.3 ETIL ASETAT TERBAIK 40
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 43
5.1 KESIMPULAN 43
5.2 SARAN 43
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar 2.1 Pisang Raja (Musa Paradisiaca L.) 8 Gambar 2.2 Diagram Alir Proses Dehidrogenasi Hidrogen 12
Gambar 2.3 Saccharomyces cerevisiae 18
Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku Tepung Kulit Pisang 28 Gambar 3.2 Flowchart Hidrolisis Tepung Kulit Pisang 29 Gambar 3.3 Flowchart Proses Fermentasi Hidrolisat 30
Gambar 3.4 Flowchart Proses Esterifikasi 31
Gambar 3.5 Flowchart Analisis Kandungan Karbohidrat dalam
Tepung Kulit Pisang 32
Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas 33
Gambar 3.7 Flowchart Analisis Viskositas 34
Gambar 4.1 Tepung Kulit Pisang 35
Gambar 4.2 Pengaruh Perbandingan Bahan Baku dan Air Terhadap
Kadar Etil Asetat 36
Gambar 4.3 Pengaruh Perbandingan Bahan Baku dan Air Terhadap
Yield Etil Asetat 37
Gambar 4.4 Pengaruh Perbandingan Suhu Hidrolisis Terhadap Yield
Etil Asetat 39
Gambar 4.5 Produk Samping Hasil Degredasi Lanjut Monosakarida 41 Gambar L2.1 Hasil Analisis Pati Tepung Kulit Pisang Raja (Musa
paradisiaca L.) 51
Gambar L2.2 Hasil Analisis HPLC Komposisi Glukosa Pada
Hidrolisat Etil Asetat Optimum 51 Gambar L2.3 Hasil Analisis GC Komposisi Etanol Pada Distilat Etil
Asetat Optimum 52
Gambar L2.4 Hasil Analisis GC Komposisi Etil Asetat Pada Kondisi Perbandingan Bahan Baku dan Air 1 : 4 dan Suhu 50°C
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 L4.9 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 Hidrolisis 2 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
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN 1 DATA PERCOBAAN 49
L1.1 DATA KEMURNIAN ETIL ASETAT 49
L1.2 DATA VOLUME ETIL ASETAT 49
L1.3 DATA YIELD ETIL ASETAT 50
LAMPIRAN 2 HASIL ANALISIS 51
L2.1 HASIL ANALISIS PATI TEPUNG KULIT PISANG RAJA (Musa paradisiaca L.)
51
L2.2 HASIL ANALISIS GLUKOSA PADA
HIDROLISAT 51
L2.3 HASIL ANALISIS ETANOL PADA
DISTILAT 52
L2.4 HASIL ANALISIS ETIL ASETAT 52
LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 57
L3.1 PERHITUNGAN KEBUTUHAN AIR 57
L3.1.1 Untuk Hidrolisis 57
L3.1.2 Untuk Pembuatan Larutan NaOH 57
L3.2 PERHITUNGAN ASAM KLORIDA 57
L3.2.1 Sebagai Katalis Proses Hidrolisis 57 L3.2.2 Sebagai Katalis Proses Esterifikasi 58 L3.3 PERHITUNGAN NATRIUM
HIDROKSIDA 58
L3.4 PERHITUNGAN ASAM ASETAT 59
L3.5 PERHITUNGAN VOLUME ETIL
ASETAT 59
L3.6 PERHITUNGAN YIELD ETIL ASETAT 60 L3.7 PERHITUNGAN DENSITAS ETIL
ASETAT 60
KINEMATIK ETIL ASETAT
LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 62
L4.1 FOTO PERLAKUAN AWAL BAHAN
BAKU 62
L4.2 FOTO PROSES HIDROLISIS 63
L4.3 FOTO PROSES FERMENTASI 65
L4.4 FOTO PROSES ESTERIFIKASI 66
L4.5 FOTO ANALISA ETIL ASETAT
DAFTAR SINGKATAN
et al et alia
BM Berat Molekul
GC Gas Chromatography
HPLC High Performance Liquid Chromatography
rpm rotary per minute
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
M Molaritas larutan NaOH M
V Volume larutan ml m Berat sampel gr ρ Massa jenis gr/ml sg Spesific gravity t Waktu alir s K Konstanta alir cP/s
