BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Pisang merupakan buah yang umum ditemui di Indonesia. Badan Pusat statistik mencatat pada tahun 2012 produksi pisang di Indonesia adalah sebanyak 6.189.052 ton. Jumlah produksi pisang menduduki peringkat pertama produksi buah-buahan di Indonesia mengalahkan jumlah produksi mangga yang hanya sebesar 2.376.339 ton [1]. Tingginya jumlah produksi pisang menyebabkan banyaknya limbah kulit pisang. Berat kulit pisang adalah sekitar 30-40% dari total keseluruhan buah pisang [2]. Jika limbah kulit pisang dibuang begitu saja tanpa dimanfaatkan akan sangat disayangkan, karena limbah kulit pisang mengandung komponen bernilai seperti karbohidrat, vitamin C dan nutrien lainnya berpotensi untuk diolah menjadi bahan baku yang berguna dan bernilai lebih. Berdasarkan sifat fisik dan kimianya, limbah kulit pisang sangat berpotensi untuk digunakan sebagai sumber karbon dalam pembuatan alkohol [3].
Kulit pisang dapat diolah menjadi etil asetat dengan tiga proses utama yaitu hidrolis, fermentasi dan esterifikasi. Hidrolisis adalah suatu proses reaksi antara reaktan dengan air agar suatu senyawa pecah atau terurai. Reaksi ini merupakan reaksi orde satu, karena air yang digunakan berlebih, sehingga perubahan air dapat diabaikan [4]. Derajat keasaman, suhu hidrolisis dan konsentrasi katalis yang dipakai sangat mempengaruhi proses hidrolis [5].
Saat ini dikenal dua macam jenis hidrolis yaitu hidrolisis asam dan enzimatik.
Hidrolisis asam adalah hidrolisis dengan mengunakan asam yang dapat mengubah polisakarida (pati, selulosa) menjadi gula. Dalam hidrolisis asam biasanya digunakan asam klorida (HCl) atau asam sulfat (H2SO4) dengan kadar tertentu [5].
Proses hidrolisis yang dilakukan dengan menggunakan enzim disebut dengan enzymatic hydrolysis yaitu hidrolisis dengan menggunakan enzim jenis selulase atau jenis yang lain [7].
Berikut adalah tabel penelitian terdahulu mengenai hidrolisis:
Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu Mengenai Hidrolis
No Peneliti Tahun Judul dan Variabel
1. Wahyudi, dkk.
[4]
2011 "Pengaruh Suhu Terhadap Kadar Glukosa Terbentuk dan Konstanta Kecepatan Reaksi pada Hidrolisa Kulit Pisang"
Variabel berubah:
- Suhu hidrolisis: 29 oC, 60 oC, 101 oC Variabel tetap:
- Waktu hidrolisis: 180 menit - Bahan baku : air = 1: 10 - Katalis: asam klorida
Optimum suhu hidrolisis 60 oC dengan konsentrasi glukosa 0,292 mol/L
2. Yusak [7] 2004 "Pengaruh Variasi Volume HCl 0,5 N Dan Waktu Hidrolisa Terhadap Mutu Sirup Pada Pembuatan Sirup Glukosa Dari Pati Ubi Jalar (Ipomoea Babatas L, Sin Babatas Edulis Choisy)"
Variabel berubah :
- Volume HCl : 5, 10, 15, 20, 25 ml - Waktu hidrolisi : 2, 4, 6, 8 jam Variabel tetap:
- HCl 0,5 N
Optimum pada penambahan HCl sebanyak 25 ml, waktu hidrolisi 2 jam dan kadar gula yang dihasilkan 44,5%
3. Gusmarwani, dkk. [8]
2010 "Pengaruh Perbandingan Berat Padatan Dan Waktu Reaksi Terhadap Gula Pereduksi Terbentuk Pada Hidrolisis Bonggol Pisang"
Variabel berubah:
- Padatan : air = 1:6,25, 1:5,88, 1:5,55, 1:5,25, 1:5, 1:4,75, 1:4,54, dan 1:4,375
- Waktu hidrolisis = 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90 menit Variabel tetap :
- Volume asam sulfat 10 ml - Suhu hidrolisis 120 oC
Optimum: waktu hidrolisisi 80 menit, padatan : air = 1: 5, glukosa yg dihasilkan sebanyak 13,08 g/ 100 ml
4. Putri dan Sukandar [9]
2008 "Konversi Pati Ganyong (Canna edulis Ker.) Menjadi Bioetanol melalui Hidrolisis Asam dan Fermentasi"
Variabel berubah :
- Jenis asam : HCl, H2SO4, HNO3 - Konsetrasi asam : 3, 4, 5, 6, 7 % Variabel tetap :
- Suhu hidrolisis 120 oC - Waktu hidrolisis 1 jam
Optimum: asam nitrat dengan konsentrasi 7% jumlah gula 48090 ppm
5. Apriliani dan Agustinus [3]
2013 "Pembuatan Etanol Dari Kulit Pisang Secara Fermentasi"
Variabel berubah:
- Suhu hidrolisis: 50 oC, 60 oC, 70 oC, 80 oC - Jumlah nutrisi : 10 gr/L, 20 g/L, 30 gr/L Variabel tetap :
- Waktu hidrolisis : 1 jam - pH hidrolisis: 1
- Waktu fermentasi: 12 hari - Katalis: asam klorida
Optimum: suhu hidrolisis 70 oC dengan gula sebanyak 83,021 gr/L dan jumlah nutrisi 30 gr/L dan etanol sebanyak 314,46 gr etanol/ kg kulit pisang kering pada hari ke 8 fermentasi
Proses fermentasi merupakan proses biokimia dimana terjadi perubahan- perubahan atau reaksi-reksi kimia dengan pertolongan jasad renik penyebab fermentasi tersebut bersentuhan dengan zat makanan yang sesuai dengan pertumbuhannya. Akibat terjadinya fermentasi sebagian atau seluruhnya akan berubah menjadi alkohol setelah beberapa waktu lamanya [10].
Pembuatan alkohol dari kulit pisang dapat dilakukan secara fermentasi dengan bantuan mikroorganisme, sebagai penghasil enzim zimosa yang mengkatalis reaksi biokimia pada perubahan substrat organik. Mikroorganisme yang dapat digunakan untuk fermentasi terdiri dari yeast (ragi), khamir, jamur, dan bakteri [11].
Saccharomyces cereviseae adalah sejenis khamir yang dapat diperoleh dalam
bentuk kultur murni maupun ragi. Saccharomyces cereviseae mampu hidup pada suhu tinggi dan tetap stabil selama proses fermentasi pada pH rendah [12].
Esterifikasi, atau reaksi pembentukan ester, dapat dilakukan dengan mereaksikan asam dan alkohol dengan adanya asam mineral sebagai katalis (metode Esterifikasi Fischer). Prosesnya adalah sebuah keseimbangan.
Pencapaian keseimbangan tersebut dipercepat oleh ion hidrogen [13].
Selain proses esterifikasi terdapat beberapa cara lain untuk memproduksi etil asetat. Armstrong et al memproduksi etil asetat dari larutan etanol encer dengan bantuan Candida utilis [14]. Horan et al memproduksi etil asetat dengan cara mereaksikan asam asetat dan etanol dengan katalis asam kuat selanjutnya uap yang dihasilkan dilewatkan melalui zona distilasi, kemudian didinginkan dan dikondensasikan dan kemudian didistilasi untuk kedua kalinya untuk menghasilkan asam asetat dengan sedikit pengotor [15]. Urit et al memproduksi etil asetat dengan bantuan Kluyveromyces marxianus yang terdapat pada whey, dengan mengkonversi laktosa pada whey menjadi asam asetat [16]. Gadewar memproduksi etil asetat dari etanol menggunakan kolom distilasi reaktif dengan penghilangan hidrogen [17].
Dengan memperhatikan beberapa hal diatas, limbah kulit pisang berpotensi untuk dimanfaatkan sebagai bahan baku pembuatan etil asetat melalui proses hidrolisis, fermentasi dan esterifikasi. Maka dilakukan penelitian untuk membuat
klorida dan fermentasi oleh Saccharomyces cereviseae dilanjutkan dengan proses esterifikasi dengan asam asetat.
1.2 PERUMUSAN MASALAH
Proses hidrolisis merupakan salah satu tahapan penting bagi keberhasilan produksi etil asetat dari kulit pisang. Perbaikan pada proses hidrolis mempengaruhi hasil akhir yang berupa etil asetat. Dalam penelitian ini dilakukan bebererapa variasi dalam proses hidrolisis yaitu variasi pada temperatur hidrolisis dan perbandingan jumlah bahan baku dan air.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu sebagai berikut :
1. Menghasilkan etil asetat dari dari bahan baku kulit pisang kepok (Musa paradisiaca L.) melalui proses hidrolisis, fermentasi dan dilanjutkan
dengan reaksi esterifikasi.
2. Mengetahui pengaruh rasio bahan baku : air dan suhu hidrolisis terhadap etil asetat yang dihasilkan dari kulit pisang kepok (Musa paradisiaca).
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Penelitian ini diharapkan dapat menghasilkan etil asetat yang memiliki banyak kegunaan dalam bidang industri. Selain itu juga dapat mengurangi limbah kulit pisang dan meningkatkan nilai ekonomis dari kulit pisang kepok (Musa paradisiaca) yang merupakan limbah padat.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Adapun ruang lingkup dari penelitian ini adalah :
1. Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Operasi Teknik Kimia dan Labratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara, serta Laboratorium Penelitian, Fakultas Farmasi, Universitas Sumatera Utara, Medan.
2. Penelitian ini terdiri dari tiga tahap: hidrolisis, fermentasi dan esterifikasi.
3. Bahan baku untuk tahap hidrolisis adalah kulit pisang kepok (Musa paradisiaca L.) yang diperoleh secara acak dari penjual goreng pisang di
Medan, air dan asam klorida (HCl). Reaksi hidrolisis kulit pisang kepok (Musa paradisiaca L.) dilangsungkan selama 180 menit. Proses dilakukan dalam labu leher satu yang dilengkapi dengan magnetic stirrer dengan kecepatan 350 rpm dengan memvariasikan tiga variabel seperti berikut : - Rasio bahan baku: air = 1:4 [18]; 1:7; 1:10 [4].
- Suhu hidrolisis: 50oC, 60oC [4] dan 70oC [3].
Sedangkan variabel tetap nya adalah : - Waktu hidrolisis 180 menit.
- pH hidrolisis = 1.
4. Pada tahap fermentasi bahan yang digunakan hidrolisat hasil hidrolisis kulit pisang dan Saccharomyses cerevisiae. Fermentasi pati hasil kulit pisang kepok (Musa paradisiaca) dilangsungkan pada suhu ruangan selama 24 jam dengan kondisi anerobik. Jumlah ragi yang ditambahkan adalah sebanyak 14,29% berat bahan baku [19].
5. Pada tahap esterifikasi bahan yang digunakan adalah etanol hasil fermentasi, asam asetat (CH3COOH) dan asam klorida (HCl) sebagai katalis. Reaksi esterifikasi etanol dari proses fermentasi dilangsungkan pada suhu 80oC selama 15 menit dengan perbandingan mol etanol : mol asam asetat = 1:1,02 dan katalis 32% [20].
Analisis yang dilakukan adalah :
1. Analisis kadar karbohidrat tepung kulit pisang kepok.
2. Analisis kadar etil asetat dengan menggunakan kromatografi gas.
3. Analisis untuk etil asetat terbaik:
a. Analisis kadar glukosa hasil hidroliss b. Analisis kadar bioetanol hasil fermentassi c. Analisis densitas
d. Analisis viskositas
