PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG KEPOK (Musa paradisiaca L.) SKRIPSI

(1)

PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL

HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI

KULIT PISANG KEPOK (

Musa paradisiaca L.

)

SKRIPSI

Oleh

RENI SUTRI

100405016

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL

HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI

KULIT PISANG KEPOK (

Musa paradisiaca L.

)

SKRIPSI

Oleh

RENI SUTRI

100405016

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN

PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(3)

(4)

PENGESAHAN

Skripsi dengan judul:

PEMBUATAN ETIL ASETAT DARI HASIL HIDROLISIS, FERMENTASI DAN ESTERIFIKASI KULIT PISANG KEPOK (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 ujian skripsi pada 22 Desember 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara.

Medan,

Dosen Pembimbing

(5)

(6)

DEDIKASI

Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada :

1. Kedua orang tua penulis, Kapten Inf. Suherman dan Fitri Agusmainur S.Pd yang tak hentinya memberikan doa dan dukungan baik moral maupun materil kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Seluruh keluarga besar penulis terutama adikku, Ridwan Sutri serta Amak, Nenek dan Kakek yang tak hentinya memberikan doa kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

3. Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, dan motivasi yang luar biasa dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini.

4. Ibu Ir. Renita Manurung, MT selaku koordinator penelitian dan dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.

5. Bapak M. Hendra S. Ginting, ST, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini.

6. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia USU. 7. Ibu Dr. Ir. Fatimah, MT, selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU. 8. Ibu Prof. Dr. Ir. Rosdanelli Hasibuan MT sebagai Dosen Pembimbing

Akademik.

9. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik Kimia yang telah memberikan banyak sekali ilmu yang sangat berharga dan bantuan kepada penulis selama menjalankan perkuliahan. 10. Sari Liza Azura Nst sebagai partner atas kerjasamanya yang luar biasa

selama melakukan penelitian dan penulisan skripsi ini.

11. Sahabat terbaikku Sari Andhika Putri, Najla Annisa, Rahmadia Pratiwi dan Fitri Istislaam Zafmi yang telah banyak memberikan doa dan semangat kepada penulis dalam menyelesaikan skripsi.

12. Sahabat sekaligus keluarga terbaik selama di Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara, khususnya semua 58 orang stambuk 2010 tanpa terkecuali

(7)

yang telah banyak memberikan banyak dukungan, semangat, doa, pembelajaran hidup, dan kenangan tak terlupakan kepada penulis.

13. Seluruh mahasiswa Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara baik junior maupun senior yang telah banyak memberi sokongan kepada penulis untuk menyelesaikan skripsi ini.

14. Teman-teman dari Ikatan Mahasiswa Payakumbuh Limapuluh Kota (IMAPALIKO) yang telah memberikan dukungan moril dan semangat kepada penulis dalam penyelesaian skripsi ini.

(8)

.

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Reni Sutri

NIM : 100405016

Tempat, tanggal lahir :Tanjung Pati, 30 Januari 1993 Nama orang tua : Suherman dan

Fitri Agusmainur Alamat orang tua :

Kompleks SMAN 1 Harau, Tanjung Pati, Kec. Harau, Kab. Limapuluh Kota, Sumatera Barat

Asal Sekolah:

 SDN 01 Koto Tuo tahun 1998-2004

 SMP Islam Raudhatul Jannah tahun 2004 – 2007

 SMAN 1 Payakumbuh 2007 – 2010 Beasiswa yang diperoleh:

Beasiswa PPA tahun 2012 Universitas Sumatera Utara Beasiswa PPA tahun 2013 Universitas Sumatera Utara Beasiswa PT. Gas Negara tahun 2013/2014

Pengalaman Organisasi:

1. Pemerintahan Mahasiswa (PEMA) FT USU periode 2010/2011 sebagai Staff Internal

2. Klub Kegiatan Kreatifitas Mahasiswa Islam (K3MI) Al-Hadiid FT USU periode 2011/2012 sebagai Bendahara Umum

3. Unit Kegiatan Mahasiswa Islam (UKMI) Ad-Dakwah Universitas Sumatera Utara periode 2012 sebagai Staff Lembaga Mentoring Agama Islam (L-MAI)

4. Komisi Pemilihan Umum (KPU) FT USU periode 2012 sebagai Sekretaris Umum

5. Klub Kegiatan Kreatifitas Mahasiswa Islam (K3MI) Al-Hadiid FT USU periode 2012/2013 sebagai Sekretaris Departemen Kaderisasi 6. Covalen Study Grup (CSG) periode 2012/2013 sebagai Ketua Bidang

Keputrian

7. Ikatan Mahasiswa Payakumbuh Limapuluh Kota (IMAPALIKO) periode 2012/2013 sebagai Sekretaris Bidang Keanggotaan

8. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013/2014 sebagai Staff Hubungan Masyarakat

9. Ikatan Mahasiswa Payakumbuh Limapuluh Kota (IMAPALIKO) tahun 2010-sekarang sebagai anggota

10. Forum Silaturahmi Lembaga Dakwah Kampus Teknik (FSLDKT) tahun 2012-sekarang sebagai anggota

(9)

ABSTRAK

Etil asetat merupakan bahan baku dalam pembuatan essence yang umumnya diperoleh dari hasil reaksi esterifikasi antara etanol dan asam asetat. Etanol dapat dibuat dari kulit pisang yang merupakan limbah melalui proses hidrolisis dan fermentasi. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk memanfaatkan limbah kulit kepok pisang untuk menghasilkan etil asetat. Variasi yang dilakukan dalam percobaan ini adalah perbandingan bahan baku dan air 1:4; 1:7; 1:10 dan suhu hidrolisis 50oC, 60oC, 70oC. Limbah kulit pisang ini dikerok, dikeringkan dan dihaluskan untuk membuat tepung kulit pisang. Tepung kulit pisang kepok mempunyai kadar karbohidrat sebesar 84,71% (b/b). Tepung kulit pisang dihidrolisis dengan air dan katalis asam klorida selama 180 menit. Hasil hidrolisis difermentasi pada suhu ruangan dengan menggunakan ragi instan ‘Fermipan’ selama 24 jam dan selanjutnya didistilasi. Hasil distilasi diesterifikasi dengan asam asetat dan katalis asam klorida selama 15 menit pada suhu 60oC. Pada kondisi terbaik diperoleh yield maksimum dari etil asetat adalah 82,7% yang didapat dengan menggunakan perbandingan bahan baku dan air = 1:10 dan suhu hidrolisis 60oC. Hasil yang diperoleh pada penelitian ini menunjukkan bahwa kulit pisang kepok dapat digunakan sebagai bahan baku berbiaya murah untuk memproduksi etil asetat.

(10)

ABSTRACT

Ethyl acetate is a raw material in essence making which is obtained from esterification reaction between ethanol and acetic acid. Ethanol can be produced from banana peel waste through hydrolysis and fermentation process. The objective of the study was to use ‘kepok’ banana peel waste to produce ethyl acetate. The variation in this experiment were the ratio of banana powder and water 1:4 ; 1: 7 ; 1:10 and hydrolysis temperature 50, 60 and 70oC. The banana peel waste was scraped, dried and mashed to produce banana peel powder. The contain of ‘Kepok’ banana peel powder is 84,71% carbohydrate. The banana peel powder was hydrolyzed by water and chloride acid as catalyst for 180 minutes. The hydrolysis product was fermented in room temperature using instant yeast ‘Fermipan’ for 24 hours and then was distilled. The distillation product was esterified with acetic acid and chloride acid as catalyst within 15 minutes with temperature 60oC. In the best condition, the maximum yield was obtained 74.21% from the ratio of banana powder and water 1:10 and hydrolysis temperature 60oC. The result from this experiments show that ‘kepok’ banana waste can be used as low cost raw material to produce ethyl acetate.

Keywords: ethyl acetate, ‘kepok’ banana peel, hydrolisys, fermentation, esterification

(11)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i

PENGESAHAN ii

PRAKATA iii

DEDIKASI iv

RIWAYAT HIDUP PENULIS vi

ABSTRAK vii

ABSTRACT viii

DAFTAR ISI ix

DAFTAR GAMBAR xi

DAFTAR TABEL xiv

DAFTAR LAMPIRAN xv

DAFTAR SINGKATAN xvii

DAFTAR SIMBOL xviii

BAB I PENDAHULUAN 1

1.1 LATAR BELAKANG 1

1.2 PERUMUSAN MASALAH 5

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 KEPOK (Musa paradisiacal L.) 7

2.2 ETIL ASETAT (CH3COOC2H5) 8

2.2.1 Karakteristik Asam Asetat 8

2.2.2 Kegunaan Etil Asetat 9

2.2.3 Pembuatan Etil Asetat 9

2.3 ETANOL 12

2.3.1 Karakteristik Etanol 13

2.3.2 Hidrolisis 13

(12)

2.4 ANALISIS EKONOMI 18

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 19

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 19

3.2 BAHAN 19 3.3 PERALATAN 19 3.4 PROSEDUR 21 3.4.1 Prosedur Penelitian 21 3.4.2 Prosedur Analisis 22 3.5 FLOWCHART 26 3.5.1 Flowchart Penelitian 26 3.5.2 Flowchart Analisis 30

BAB IV HASIL PEMBAHASAN 32

4.1 ANALISIS KARBOHIDRAT TEPUNG KULIT

PISANG KEPOK 33

4.2 PENGARUH VARIABEL PERCOBAAN 34

4.2.1 Pengaruh Perbandingan Bahan Baku Terhadap

Kadar Etil Asetat Terbentuk 34

4.2.2 Pengaruh Perbandingan Bahan Baku Terhadap

Yield Etil Asetat Terbentuk 35

4.2.3 Pengaruh Suhu Hidrolisis Terhadap Yield Etil

Asetat Terbentuk 36

4.3 ETIL ASETAT TERBANYAK 38

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 39

(13)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Pisang Kepok 8

Gambar 2.2 Reaksi Esterfikasi 10

Gambar 2.3 Diagram Alir Proses Dehidrogenasi Hidrogen 12

Gambar 2.4 Reaksi Hidrolisis Pati 14

Gambar 2.5 Reaksi Proses Fermentasi 15

Gambar 2.6 Saccharomyces Cerevisiae 17

Gambar 2.7 Reaksi Penguraian Glukosa 17

Gambar 3.1 Flowchart Persiapan Bahan Baku Tepung Kulit Pisang 26 Gambar 3.2 Flowchart Hidrolisis Tepung Kulit Pisang 27

Gambar 3.3 Flowchart Proses Fermentasi 28

Gambar 3.4 Flowchart Proses Esterifikasi 29

Gambar 3.5 Flowchart Analisis Kandungan Karbohidrat dalam

Tepung Kulit Pisang Kepok 30

Gambar 3.6 Flowchart Analisis Densitas 31

Gambar 3.7 Flowchart Analisis Viskositas 32

Gambar 4.1 Hubungan Perbandingan Bahan Baku Terhadap Kadar

Etil Asetat yang Terbentuk 34

Gambar 4.2 Hubungan Perbandingan Bahan Baku Terhadap Yield

Etil Asetat yang Terbentuk 35

Gambar 4.3 Reaksi Hidrolisis Pati dengan Air 36 Gambar 4.4 Hubungan Suhu Terhadap Yield Etil Asetat yang

Terbentuk 36

Gambar L2.1 Hasil Analisis Pati Kulit Pisang Kepok 46 Gambar L2.2 Hasil Analisis Glukosa Pada Hidrolisat 46 Gambar L2.3 Hasil Analisa GC Etanol Pada Distilat Dengan Kondisi

Suhu Hidrolisis 60oC dan Perbandingan Bahan Baku 1:10

47

(14)

Hidrolisis 50oC dan Perbandingan Bahan Baku 1:4 Gambar L2.5 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu

Hidrolisis 60oC dan Perbandingan Bahan Baku 1:4 48 Gambar L2.6 Hasil Analisis GC Etil Asetat Pada Kondisi Suhu

Hidrolisis 70oC dan Perbandingan Bahan Baku 1:10 51 Gambar L2.13 Hasil Analisis GC Etil Asetat Standard 52

Gambar L4.1 Foto Kulit Pisang Kepok 57

Gambar L4.2 Foto Kulit Pisang Setelah Dikerok 57 Gambar L4.3 Foto Kulit Pisang Setelah Dikeringkan 57 Gambar L4.4 Foto Kulit Pisang Setelah Diblender 58 Gambar L4.5 Foto Kulit Pisang Setelah Diayak 58

Gambar L4.6 Foto Rangkaian Alat Hidrolisis 58

Gambar L4.7 Foto Proses Penyaringan 59

Gambar L4.8 Foto Hidrolisat Hasil Saringan 59

Gambar L4.9 Foto Pengaturan pH Hidrolisat dengan NaOH 59 Gambar L4.10 Foto Penambahan Ragi Pada Hidrolisat 60

Gambar L4.11 Foto Proses Pengadukan 60

Gambar L4.12 Foto Setelah Proses Pengadukan 60 Gambar L4.13 Foto Rangkaian Alat Esterifikasi 61

(15)

Gambar L4.15 Foto Analisis Densitas 62

Gambar L4.16 Foto Analisis Viskositas 62

(16)

DAFTAR TABEL

Halaman Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Mengenai Hidrolisis 2

Tabel 2.1 Komposisi Kulit Pisan Kepok 8

Tabel 2.2 Perbandingan Penggunaan Katalis Asam dan Enzim

Dalam Hidolisis 14

Tabel 2.3 Perhitungan Biaya Pembelian Bahan Baku 18 Tabel 2.4 Perhitungan Biaya Kebutuhan Listrik 19

Tabel 3.1 Rancangan Percobaan 20

Tabel 3.2 Program Pengatur GC 23

Tabel L1.1 Data Kemurnian Etil Asetat 44

Tabel L1.2 Data Volume Etil Asetat 44

Tabel L1.3 Data Yield Etil Asetat 45

(17)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman LAMPIRAN 1 DATA PERCOBAAN

L1.1 DATA KEMURNIAN ETIL ASETAT 44

L1.2 DATA VOLUME ETIL ASETAT 44

L1.3 DATA YIELD ETIL ASETAT 45

LAMPIRAN 2 HASIL ANALISISI 46

L2.1 HASIL ANALISIS PATI TEPUNG

KULIT PISANG KEPOK 46

L2.2 HASIL ANALISIS GLUKOSA PADA

HIDROLISAT 46

L2.3 HASIL ANALISIS ETANOL PADA

DISTILAT 47

L2.4 HASIL ANALISIS ETIL ASETAT 47 L2.5 HASIL ANALISIS ETIL ASETAT

STANDARD 52

LAMPIRAN 3 CONTOH PERHITUNGAN 53

L3.1 PERHITUNGAN KEBUTUHAN AIR 53

L3.1.1 Untuk Hidrolisis 53

L3.1.2 Untuk Pembuatan Larutan NaOH 53

L3.2 PERHITUNGAN ASAM KLORIDA 53

L3.2.1 Sebagai Katalis Proses Hidrolisis 53 L3.2.2 Sebagai Katalis Proses Esterifikasi 53 L3.3 PERHITUNGAN NATRIUM

HIDROKSIDA 54

L3.4 PERHITUNGAN ASAM ASETAT 54

L3.5 PERHITUNGAN VOLUME ETIL

ASETAT 55

L3.6 PERHITUNGAN YIELD ETIL ASETAT 55

L3.7 PERHITUNGAN DENSITAS 55

(18)

LAMPIRAN 4 DOKUMENTASI PENELITIAN 57 L4.1 FOTO PERLAKUAN AWAL BAHAN

BAKU 57

L4.2 FOTO PROSES HIDROLISIS 58

L4.3 FOTO PROSES FERMENTASI 60

L4.4 FOTO PROSES ESTERIFIKASI 61

(19)

DAFTAR SINGKATAN

BM Berat Molekul

BPOM Balai Pengawasan Obat dan Makanan

cP Centipoise

dkk Dan Kawan-Kawan

GC Gas Chromatography

HPLC High Performance Liquid Chromatography

pH Power Of Hydrogen

PPKS Pusat Penelitian Kelapa Sawit

ppm Part Per Million

rpm rotary per minute

(20)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Dimensi

T Suhu oC

M Molaritas Mol/L

V Volume ml

m Berat sampel gram

ρ Massa jenis gr/cm3

µ Viskositas cP

sg Spesific gravity

t Waktu alir s

k Konstanta alir cP/s

k Konstanta laju reaksi L/jam