HIDROLISA MINYAK JAGUNG (CORN OIL) SECARA
ENZIMATIK, PENENTUAN KONDISI OPERASI OPTIMUM,
PERMODELAN MATEMATIK DAN PENENTUAN
KONSTANTA KAPASITAS
Syaiful, Setriyana Amelia, Achmad Zulkarnain
Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik universitas Sriwijaya
Abstrak
Salah satu produk oleokimia yang dapat diperoleh dari minyak jagung adalah asam lemak. Asam lemak banyak digunakan dalam berbagai industri seperti industri kosmetik, plastik, cat, farmasi dan sabun. Asam lemak didapat dari proses hidrolisa minyak nabati (minyak jagung/corn oil) secara enzimatik dengan enzim lipase.
Untuk mendapatkan %Hidrolisa untuk asam lemak minyak jagung dapat dilakukan dengan proses hidrolisa enzimatik menggunakan enzim lipase sebagai biokatalisator yang menghidrolisa trigliserida menjadi asam lemak..
Variable yang digunakan pada penelitian ini adalah temperatur (30 oC, 40 oC, 50 oC,), Agitasi (100 rpm, 200 rpm, 300 rpm), konsentrasi enzim (0,03 gr, 0,06 gr, 0,09 gr) dan juga lamanya waktu hidrolisa (1 jam, 2 jam, 3 jam, 4 jam, 5 jam, 6 jam, 7 jam, dan 8 jam).
Hasil penelitian menunjukkan bahwa semakin meningkat konsentrasi enzim, maka % hidrolisa yang dihasilkan semakin meningkat. Hasil % Hidrolisa terbesar (73,67 %) diperoleh pada waktu hidrolisa 5 jam, agitasi 300 rpm dan temperatur 40 oC.
Dari analisa hasil penelitian didapatkan permodelan matematik yang mengarah pada penentuan koefisien kapasitas., yang digunakan untuk mencari % hidrolisa secara teori.
Kata kunci : minyak jagung, hidrolisa, enzim lipase, model matematik.
I. PENDAHULUAN 1.1. Latar Belakang
Minyak jagung atau corn oil merupakan salah satu sumber minyak nabati yang sangat potensial khususnya sebagai bahan oleopangan dan oleokimia.
Salah satu produk oleokimia yang dapat diperoleh dari minyak jagung adalah asam lemak. Asam lemak ini banyak dipakai pada berbagai industri seperti industri ban, kosmetik, plastik, cat, farmasi, deterjen dan sabun.
Selama ini produksi asam lemak dari minyak nabati diperoleh dengan cara hidrolisa minyak nabati dengan menggunakan air pada suhu
sekitar 240
o
C – 260
o
C dan tekanan 45 –50 bar. Cara lain yang digunakan adalah dengan menghidrolisa minyak nabati secara enzimatik, yaitu dengan menggunakan enzim lipase.
1.2. Ruang Lingkup Penelitian
1)Minyak jagung (corn oil)
2)Enzim lipase
3)Hidrolisis corn oil menggunakan enzim lipase sebagai biokatalis, dilakukan dalam berbagai kondisi operasi:
o perubahan temperatur o lamanya hidrolisis o konsentrasi Enzim lipase o kecepatan pengadukan
1.3. Rumusan Masalah
1)Pengaruh variasi temperatur, waktu, agitasi dan konsentrasi enzim terhadap % hidrolisa enzim lipase pada Minyak Jagung (Corn Oil). 2)Kondisi operasi yang optimal pada reaksi
hidrolisa enzimatik.
3)Permodelan matematika yang dapat diketahui dari analisa proses hidrolisa enzimatik.
1.4. Tujuan Penelitian
hidrolisa Corn Oil dengan menggunakan enzim lipase .
2)Mengetahui ketepatan pengadukan (agitasi) dan mengetahui kondisi operasi optimum terhadap hidrolisa Corn oil dengan enzim lipase.
3)Mengetahui permodelan matematika dari hidrolisa Corn Oil dengan enzim lipase.
4)Mengetahui Link and Match antara hasil penelitian dan hasil studi model matematika pada hidrolisa Corn Oil dengan enzim lipase.
1.5. Manfaat Penelitian
1)Memahami pengetahuan dasar tentang aplikasi free enzim pada hidrolisa minyak nabati.
2)Mengetahui kondisi optimum dalam proses hidrolisa enzimatik minyak nabati.
3)Memberikan nilai tambah kepada minyak jagung dengan metode Free Enzim, sehingga produk ini mempunyai nilai ekonomis, daya saing, serta daya guna yang tinggi.
4)Memberikan nilai tambah yang ekonomis terhadap penggunaan free enzim pada hidrolisa minyak nabati agar persentase produk yang dihasilkan lebih besar dari pada metode yang lainya.
5)Menjadi informasi untuk diaplikasikan pada skala yang lebih besar.
6)Mendapat model matematika dan konstanta perpindahan massa sebagai fungsi parameter operasi dari sistem proses hidrolisa enzimatik pada minyak nabati.
1.6. Hipotesis
1)Proses enzimatis pada dasarnya adalah serangkaian reaksi kimia sehingga kenaikan suhu akan meningkatkan kecepatan reaksi.
2)Pengadukan sangat berpengaruh terhadap proses hidrolisa karena akan membantu terjadinya kontak antara enzim dan minyak (substrat). 3)Asam lemak bebas akan terbentuk seiring dengan
berjalannya waktu, baik karena aktifitas mikroba maupun karena hidrolisa dengan bantuan katalis enzim lipase.
4)Kecepatan reaksi bergantung kepada konsentrasi enzim lipase.
II. TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Minyak Jagung
Pemanfaatan jagung yang dilakukan salah satunya sekarang adalah minyak jagung yang digunakan sebagai minyak makan (goreng). Minyak jagung (corn oil) mengandung asam lemak tak jenuh yang tinggi.
Corn oil sekarang juga digunakan dalam industi biodiesel. Karena industri biodiesel dapat berfungsi sebagai jalur diversifikasi pemanfaatan apabila pasar sektor pangan mengalami kelebihan pasokan minyak lemak pangan. Dengan corn oil refining teknologi, dapat menjadi sumber biodiesel yang lebih baik. Selain digunakan dalam industri biodiese, minyak jagung juga digunakan dalam industri sabun, cat, tinta, tekstil, dan insectisida.
Tabel 2.1. Thypical fatty acid profile data for refined corn oil
Thypical fatty acid profile gram/100 g oil Linoleic (polysaturated) 54 - 60 Linolenic (polysaturated) 1 Palmitic (saturated) 11 - 13 Stearic(saturated) 2 - 3 Oleic (monosaturated) 25 - 31
2.2. Enzim Lipase
Enzim atau disebut juga fermen merupakan suatu golongan biologis yang sangat penting dari protein. Enzim disebut biokatalisator karena semua perombakan zat makanan dalam organisme hanya dapat terjadi jika didalamnya terdapat enzim. Zat-zat yang diuraikan oleh enzim digolongkan sebagai substrat. Fungsi enzim pada umumnya dapat merombak sesuatu zat dalam bentuk yang lebih kecil untuk kemudian diuraikan menjadi zat-zat yang siap diresorpsi.
Enzim dapat diklasifikasikan atas beberapa bagian, antara lain :
1. Esterase
2. Proteinase dan Peptidase 3. Amidase
4. Karbohydrase 5. Oxidase
Aktifitas enzim tergantung pada :
1. Kadar (konsentrasi) dan jenis substrat Jika konsentasi substrat kecil, maka reaksinya ditentukan oleh substratnya, sehingga tercapai keseimbangan antara kecepatan reaksi dan konsentrasi substrat. Tetapi jika substratnya dalam keadaan berlebih, maka reaksinya tergantung pada jumlah enzim yang ada. Kecepatan reaksi enzim tidak tergantung pada konsentrasi substrat yang ada.
2. Konsentrasi enzim
maka reaksi akan berjalan lebih cepat. Jadi banyaknya substrat yang diubah menjadi produk sesuai dengan tingginya konsentrasi enzim yang digunakan.
3. Temperatur
Reaksi–reaksi enzim sangat tergantung kuat pada temperatur. Temperatur dapat menentukan aktifitas maksimum dari enzim. Temperatur optimum tergantung pula pada macamnya enzim, susunan cairan, dan lamanya
percobaan. Pada umumnya setiap kenaikan 10
o
C, kecepatan reaksi dapat meningkat menjadi 2 atau 3
kali lipat. Tetapi pada suhu di atas 50
o
C, umumnya enzim sudah mengalami kerusakan.
4. Konsentrasi ion-hidrogen (H
+
)
pH optimum tergantung pada masing-masing enzim. pH ini juga tergantung pada macam dan konsentrasi substrat yang dipakai dan syarat-syarat percobaan lainnya. Pada umumnya pH optimum untuk beberapa enzim adalah sekitar larutan netral atau asam lemah.
5. Pengaruh dari efektor
Substansi-substansi yang mempertinggi aktifitas suatu enzim disebut aktivator dan yang menghambat disebut inhibitor. Tiap percobaan dengan enzim mempunyai aktivator dan inhibitor dalam jumlah dan macam yang berbeda.
2.2.1. Enzim pada Proses Hidrolisa Trigliserida Enzim yang sangat berpengaruh dalam pembentukan asam lemak dan gliserol adalah enzim lipase. Enzim lipase banyak terdapat pada biji-bijian yang mengandung minyak, seperti kacang kedelai, biji jarak, kelapa sawit, kelapa, biji bunga matahari, biji jagung dan juga terdapat dalam daging hewan dan dalam beberapa jenis bakteri. Enzim lipase bertindak sebagai biokatalisator yang menghidrolisa trigliserida menjadi asam lemak bebas dan gliserol.
Indikasi dari aktifitas enzim lipase ini dapat diketahui dengan mengukur kenaikan bilangan asam. Enzim lipase ini sangat aktif, bahkan pada kondisi yang baik, minyak nabati jarang diproduksi dengan kandungan asam lemak bebas dibawah 2 % atau 3 %, dan pada kondisi yang optimum, kandungan asam lemak pada minyak bisa mencapai 60 % atau lebih. Enzim lipase akan mengalami
kerusakan pada suhu 60
o
C.
2.2.2. Proses Hidrolisa Trigliserida dengan Enzim
Pada saat ini enzim lipase yang sudah dapat digunakan secara komersil antara lain adalah
Immobilize lipase. Sifat-sifat enzim lipase adalah sebagai berikut :
• Temperatur optimum: 35
o
C, pada suhu 60
o
C enzim sebagian besar sudah rusak. • pH optimum : 4,7 – 5,0
• Dapat bekerja secara aerob maupun anaerob
2.3. Asam Lemak
2.3.1. Sumber dan Penggunaan
Asam lemak diperoleh dari hewan dan tumbuh-tumbuhan seperti kelapa sawit, kelapa, jagung, kedelai, biji jarak dan biji bunga matahari. Sedangkan asam lemak sintetik dapat diperoleh dari industri petrochemical. Dalam penggunaannya, asam lemak memegang peranan penting pada industri oleochemical, seperti pada industri ban, sabun, detergent, alkohol lemak, polimer, amina lemak, kosmetik dan farmasi.
Asam lemak, bersama-sama dengan gliserol, merupakan penyusun utama minyak nabati atau lemak dan merupakan bahan baku untuk semua lipida pada makhluk hidup. Asam ini mudah dijumpai dalam minyak masak (goreng), margarin, atau lemak hewan dan menentukan nilai gizinya. Secara alami, asam lemak bisa berbentuk bebas (karena lemak yang terhidrolisis) maupun terikat sebagai gliserida. Asam lemak merupakan unsur utama dari lemak (lipid).
2.3.2. Proses Pembuatan Asam Lemak 2.3.2.1. Hidrolisa dengan H2O
Hidrolisa dengan H2O merupakan metoda yang umum dipakai untuk menghasilkan asam lemak. Reaksi ini akan menghasilkan gliserol sebagai produk samping. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
CH2RCOO CH2OH
CHRCOO + 3 H2O CHOH +3 RCOOH CH2RCOO CH2OH
Trigliserida air gliserol asam lemak
Reaksi ini dilakukan pada suhu 240
o
C
– 260
o
2.3.2.2. Hidrolisa Secara Enzimatik Dengan Immobilized Enzim Lipase
Hidrolisa secara enzimatik dilakukan dengan cara immobilized enzim lipase. Pada proses ini, kebutuhan energi yang diperlukan relatif kecil jika dibandingkan dengan proses hidrolisa dengan H2O pada suhu dan tekanan tinggi. Pada proses ini, pemakaian enzim lipase dilakukan dengan cara berulang-ulang (reuse), karena harga enzim lipase yang sangat mahal. Reaksi yang terjadi pada proses hidrolisa secara enzimatik adalah sebagai berikut :
CH2RCOO CH2OH
CHRCOO + 3 H2O CHOH +3 RCOOH CH2RCOO CH2OH
Trigliserida air gliserol asam lemak
Reaksi ini dilakukan pada kondisi optimum aktifitas enzim lipase yaitu pada suhu 35
o
C dan pH 4,7-5. Derajat pemisahan pada proses ini mampu mencapai 90%.
2.3.2.3. Hidrolisa Secara Enzimatik Dengan Free Enzim Lipase
Hidrolisa secara langsung dengan mengaktifkan enzim lipase sebagai biokatalisator pada minyak jagung merupakan suatu alternatif proses yang dapat dilakukan untuk memperoleh asam lemak. Enzim lipase yang terdapat pada minyak jagung akan membantu air dalam menghidrolisa trigliserida menjadi asam lemak dan gliserol.
Jika proses ketiga dibandingkan dengan proses pertama dan kedua, dimiliki kelebihan dan kekurangan, antara lain :
Hidrolisa dengan air pada suhu dan tekanan tinggi mampu menghasilkan pemisahan asam lemak dengan gliserol sampai 99%, proses ini memerlukan energi yang cukup besar dan komponen-komponen minor yang ada di dalamnya seperti β-karoten mengalami kerusakan.
Pada proses hidrolisa secara enzimatik dengan imobilized enzim lipase, kebutuhan energi relatif kecil. Kekurangan dari proses ini adalah harga enzim lipase yang sangat mahal. Pemakaian enzim lipase secara berulang-ulang dapat dilakukan, tetapi hal ini memerlukan tambahan proses untuk mendapatkan enzim lipase yang mempunyai kemampuan yang sama seperti semula. Disamping itu, karena sifat enzim yang sangat sensitif terhadap temperatur dan pH, maka
kemungkinan kerusakan pada enzim lipase secara tiba-tiba tentu saja dapat terjadi, sementara pemenuhan enzim lipase ini relatif sulit dilakukan karena faktor biaya dan supplier enzim lipase yang terbatas di pasaran.
Jika hasil penelitian ini dihubungkan dengan penelitian Loncin, maka dapat disimpulkan bahwa hidrolisa karena adanya aktifitas mikroba dapat terjadi secara berdampingan dengan hidrolisa secara autokatalitik. Hal ini kemungkinan dapat terjadi terutama jika kondisi optimum dari mikroba dan enzim lipase dapat dipertahankan, seperti :
- temperatur harus dibawah 50
o
C
- adanya nutrien yang cocok untuk mikroorganisma
Manfaat lainnya dari penggunaan enzim dalam suatu reaksi yakni bahwa enzim dapat meningkatkan laju reaksi sehingga mempercepat terbentuknya produk. Peranan enzim tersebut untuk menurunkan energi pengaktivan. Energi pengaktivan diartikan sebagai jumlah energi dalam kalori yang dibutuhkan oleh satu mol zat pada suhu tertentu untuk membawa semua molekul ke eadaan aktifnya.
Secara umum ada dua cara yang digunakan untuk meningkatkan laju reaksi kimia :
1.Menaikkan suhu untuk meningkatkan bagian (fraksi) molekul menuju bentuk reaktif. Laju reaksi meningkat sampai dua kali dengan kenaiikan suhu 10 oC.
2.Menambahkan katalis untuk meningkatkan laju reaksi kimia dengan cara menurunkan energi pengaktivan.
2.4.Model Matematika Perpindahan Massa pada Proses Hidrolisa Menggunakan Kolom Berpengaduk
Pada proses perpindahan massa secara konveksi, maka fluks massa (NA) akan
diperoleh dengan persamaan:
)
(
A ALL
A
k
C
C
N
... (1) (Persamaan 29.11, Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty, chapter 29 hal. 594)Untuk reaksi yang menggunakan enzim, maka kecepatan reaksi (RA) dapat ditentukan
berdasarkan Model Michaelis-Menten (Teknik Bioproses).
interfasial untuk perpindahan massa sangat sulit ditentukan. Oleh karena itu, koefisien perpindahan massa dalam proses hidrolisis minyak menggunakan kolom berpengaduk dapat dinyatakan sebagai koefisien kapasitas, KL.a:
V
areauntukp ...(2)
Koefisien kapasitas berdasarkan pada koefisien perpindahan massa untuk ”Concentration Driving Force” berbanding terbalik dengan waktu.
1
Oleh karena itu, koefisien tidak dapat digunakan untuk menghitung fluks NA secara
langsung. Namun digunakan untuk menghitung laju total interfase, WA. Persamaan adalah hasil substitusi persamaan (1) dan (2) ke dalam perhitungan (WA).
(Persamaan 30.27, Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty, chapter 30 hal. 622)
Keterangan:
kL : koefisien perpindahan massa secara konveksi
NA : fluks massa zat A, dalam hal ini adalah
minyak
CA : konsentrasi minyak pada daerah interfase
(berdifusi)
CAL : konsentrasi akhir minyak
Persamaan Umum Perpindahan Massa
0
(Persamaan 25.11, Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty)
Pada koordinat silinder (beker glass), persamaan di atas menjadi:
. 1 . 0(Persamaan 25.28, Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty)
Asumsi:
1. terjadi reaksi kimia, maka RA≠ 0
2. proses unsteady state
3. tidak ada kecepatan keluar untuk zat 4. difusi hanya terjadi pada arah z 5. kontrol volume (V)
Neraca Massa
(net rate of mass efflux of A from control volume)+(net rate of accumutantion of A within
control volume)–(rate of chemical production of A within control volume) = 0
(Persamaan 25.1, Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty, hal. 458)
Sehingga diperoleh neraca massa:
dt
Kondisi Batas
1. Pada t = 0, CA tertentu
Masukkan kondisi batas ke pers.(9), sehingga diperoleh :
CA = CAo - CAL
...(10)
2. Pada t = t, CA = CA0-CAL
Substitusikan persamaan (10) ke persamaan (8)
kLa RA matematika sebagai berikut:
Substitusi persamaan (9) ke persamaan (10)
Persamaan (12) adalah hasil penyelesaian model matematika dalam penelitian ini yang digunakan dalam perhitungan secara teoritis.
Untuk mencari nilai KL maka komponen pers.(7)
harus diketahui semua. Nilai CA, CAo, CAL didapat
dari hasil praktek (titrasi).
1. – t diketahui
2. Setelah semua ini dari pers.(9) didapat, maka persamaan teoritis telah didapat. Nilai Kla teori sama dengan praktek.
3. Mencari nilai KL secara praktek didapat dengan
mensubstitusi nilai CA, CAL, t, a, RA.
Karena perpindahan massa terjadi secara konveksi, maka kita melihat ke persamaan 29.11, James R Welty.
Nilai KL dipengaruhi oleh bilangan Reynold.
Hubungan keduanya dijelaskan dengan :
c
memerlukan jenis aliran. ω = putaran atau agitasi (rpm)
Maka nilai ω berbanding lurus dengan Re dan Re berbanding lurus dengan KL.
III. METODOLOGI PENELITIAN
Metode penelitian ini adalah metode eksperimental, yaitu dengan cara proses hidrolisis secara enzimatik dengan free enzim lipase. Pada percobaan utama ini dilakukan beberapa variabel proses yang sangat berpengaruh terhadap perolehan asam lemak seperti pengaruh suhu, konsentrasi
enzim, pengadukan, penambahan air, lama waktu penyimpanan.
3.1. Peralatan Penelitian
- water batch shaker - corong gelas - neraca analitis - pipet tetes - erlenmeyer - gelas ukur
3.3. Prosedur Kerja
Erlenmeyer
Variasi T Variasai ω Variasi t
Gambar 3.1 Blok Diagram Prosedur Kerja Hidrolisa Minyak Jagung
3.3.1. Prosedur hidrolisa
Prosedur Hidrolisa Tanpa Enzim (t=0) - 10 ml Minyak Jagung dimasukkan ke
dalam erlenmeyer dan ditambahkan 30 ml aquadest.
- Sampel diaduk merata dalam keadaan cair, kemudian tambahkan alkohol dengan perbandingan 50 ml alkohol panas untuk 28,2 gr minyak dan 2 ml indikator phenolphthalein.
- Titrasi sampel dengan larutan KOH 0,08 N
Prosedur Hidrolisa dengan Enzim
- 10 ml Minyak Jagung dimasukkan ke dalam erlenmeyer, ditambahkan 30 ml aquadest dan 10 ml larutan enzim.
10 ml Corn Oil
Homogenisasi
Water Batch Shaker
Titrasi
30 ml Aquadest
Analisa Hasil Larutan
- Shaker campuran dengan kecepatan (rpm) di dalam waterbatch shaker dengan temperatur T(oC) dan selama t (jam).
- Tambahkan aquadest 10 ml pada t = 2 jam untuk menjaga reaksi tetap ke kanan.
- Tambahkan alkohol dengan perbandingan 50 ml alkohol panas untuk 28,2 gr minyak dan 2 ml indikator phenolphthalein.
- Titrasi sampel dengan larutan KOH 0,08 N - Perhitungan konsentrasi fatty acid, untuk
minyak jagung dinyatakan sebagai lonoleat. - Lakukan Prosedur di atas untuk semua variasi
variabel selanjutnya.
3.3.2. Metode Analisa Sample
Bilangan Asam
Bilangan asam (AV) adalah jumlah mg KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan 1 gr sample minyak. Bilangan asam dapat ditentukan dengan formula :
sample m
NaOH BM NaOH n NaOH vol
AV ( )( )( )
Angka Penyabunan
Angka penyabunan (SV) dinyatakan sebagai banyaknya mg KOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan lemak secara sempurna dari 1 gr minyak.
Angka penyabunan dapat dihitung dengan formula :
- Timbang minyak antara 1,5-5 gr dengan erlenmeyer 20 ml. Tambahkan 50 ml larutan KOH yang dibuat dari 40 gr KOH dalam 1 L alkohol. Didihkan selama 30 menit.
- Selanjutnya dinginkan dan tambahkan beberapa tetes indikator PP dan titrasilah kelebihan KOH ini dengan larutan standard 0,5 HCl.Untuk mengetahui kelebihan KOH ini perlu dibuat titrasi blanco, yaitu dengan prosedur yang sama kecuali tanpa minyak.
- Angka penyabunan dinyatakan sebagai banyaknya mg KOH yang dibutuhkan untuk menyabunkan lemak secara sempurna dari 1 gr sample.
sample berat
contoh titrasi blanko
titrasi x
SV 28.05 ( )
Persen Hidrolisa
Persentase hidrolisa didapat dengan membagi bilangan asam (AV) terhadap bilangan penyabunan (SV).
Bilangan penyabunan (SV) dinyatakan sebagai massa NaOH (mg) yang dibutuhkan untuk menetralisir asam lemak bebas dan untuk mensaponifikasikan ester yang terkandung dalam
minyak.
% 100
% 0
x SV
AV AV
Hidrolisa t t
Konsentrasi Asam Lemak
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
Proses hidrolisa minyak jagung (Corn Oil) untuk menghasilkan asam lemak (Fatty acid) dan gliserol dengan menggunakan katalis yang dikenal dengan metode free enzim dengan enzim lipase. Dalam proses tersebut parameter – parameter yang diamati adalah variasi temperatur, perubahan waktu, pengadukan atau agitasi, dan konsentrasi enzim yang digunakan.
Untuk mengetahui pengaruh parameter – parameter tersebut maka dilakukan penelitian. Data hasil hidrolisa yang didapat dari hasil titrasi berupa volume NaOH, massa sampel, bilangan asam dan % hidrolisa dapat dilihat pada lampiran.
4.1. Pengaruh Temperatur
Temperatur merupakan salah satu parameter yang digunakan karena dari data hasil terlihat bahwa temperatur sangat mempengaruhi besarnya % hidrolisa. Variasi temperatur yang dipakai adalah 30 oC, 40 oC, dan 50 oC.
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 2 4 6 8 10
Waktu (Jam)
%
H
idr
ol
is
a
T = 30 C T = 40 C T = 50 C
Grafik 4.1.1. Hubungan % hidrolisa dengan waktu pada berbagai temperatur untuk agitasi
300 rpm dan 0.09 g enzim
Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh bahwa % hidrolisa paling tinggi didapat pada suhu 40 oC. Hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa enzim lipase sudah tidak aktif pada suhu pendinginan 8 oC dan pemanasan pada suhu 51 oC.
yang inaktif pada suhu tinggi, maka pada proses enzimatis ada batasan suhu supaya enzim dapat bekerja secara optimal. Penurunan aktifitas enzim pada suhu tinggi diduga diakibatkan oleh denaturasi protein. Begitu juga pada suhu rendah, aktifitas enzim juga menurun yang diakibatkan oleh denaturasi enzim.
4.2. Pengaruh Pengadukan (Agitasi)
Pengadukan sangat berpengaruh terhadap proses hidrolisa karena akan membantu terjadinya kontak antara enzim dan minyak (substrat).
Pengaturan kecepatan pengadukan pada reaksi ini perlu dilakukan, karena pada proses ini pengadukan berpengaruh kepada waktu kontak antara air, minyak (substrat) dan enzim. Disamping itu, karena yang diaduk adalah campuran air dan minyak, maka pemilihan rancangan pengaduk sangat perlu untuk diperhatikan.
Hubungan % hidrolisa dengan waktu untuk tiap penggunaan pada berbagai temperatur dapat dilihat pada grafik :
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 2 4 6 8 10
Waktu (Jam)
% H
id
ro
lis
a
100 rpm 200 rpm 300 rpm
Grafik 4.2.1 Hubungan % hidrolisa dengan waktu pada berbagai agitasi untuk temperatur 40 oC dan
0.06 g enzim
Dari grafik % hidrolisa mencapai kondisi optimum pada pengadukan (agitasi) 300 rpm.
5.3. Pengaruh Lamanya Waktu
Secara alami asam lemak bebas akan terbentuk seiring dengan berjalannya waktu, baik karena aktifitas mikroba maupun karena hidrolisa dengan bantuan katalis enzim lipase.
% Hidrolisa meningkat cepat pada 1 jam pertama. Untuk setiap kenaikkan waktu, % Hidrolisa cenderung menigkat secara teratur sampai 5 atau 6 jam yang merupakan waktu optimum untuk proses hidrolisa. Setelah waktu optimum, % Hidrolisa cenderung akan menurun, hal ini terjadi karena setelah dicapainya waktu optimum sebagian besar trigliserida di dalam minyak telah menjadi fatty acid.
5.4. Pengaruh Konsentrasi Enzim
Pada proses ini, kecepatan reaksi lebih tinggi jika penambahan kadar enzim lipase terhadap campuran antara air dan minyak semakin meningkat. Hal ini dapat terjadi karena bila kadar enzim lipase yang lebih sedikit berada pada campuran sudah jenuh atau jumlahnya terbatas, sementara jumlah substrat sudah berlebih. Jadi dalam proses ini, kecepatan reaksi bergantung kepada konsentrasi enzim lipase, bukan pada konsentrasi substrat.
Pada proses ini variasi konsentrasi enzim lipase yang digunakan yaitu sebanyak 0.03 gr, 0.06 gr, dan 0.09 gr.
Hubungan % hidrolisa dengan waktu untuk tiap penggunaan pada berbagai temperatur dapat dilihat pada grafik :
0 10 20 30 40 50 60 70 80
0 2 4 6 8 10
Waktu (Jam)
%
H
idr
ol
is
0.03 g enzim 0.06 g enzim 0.09 g enzim
Grafik 4.4.1. Hubungan % hidrolisa dengan waktu pada berbagai konsentrasi enzim untuk
agitasi 300 rpm dan temperatur 40oC.
5.5. Perbandingan Hidrolisa Minyak Jagung dengan Enzim Lipase secara Praktek dan Teori.
Seperti diketahui secara umum, dibandingkan dengan praktek, nilai presentase hidrolisa secara teori jauh lebih besar pada berbagai variabel. Baik pada berbagai temperatur yaitu pada 30 oC, 40 oC, dan 50 oC (Grafik 4.5.1. s/d 4.5.9). % Hidrolisa secara teori diperoleh dari perhitungan dengan menggunakan Permodelan Matematika Proses Hidrolisis Menggunakan Kolom Berpengaduk.
Secara praktek % Hidrolisa dicapai maksimum pada temperatur 40 oC, agitasi 300 rpm dan selama 5 jam sebesar 73,67 %, tetapi pada perhitungan dengan permodelan matematika (teori) % Hidrolisa dicapai maksimum pada temperatur 40 oC, agitasi 300 rpm dan waktu selama 8 jam sebesar 99,148 %.
adalah 40 oC . Selain itu, % Hidrolisa maksimum dicapai pada agitasi 300 rpm baik secara praktek maupun teori, karena dengan adanya pengadukan akan membantu terjadinya kontak antara minyak dan enzim. Sebagaimana diketahui enzim lipase aktif pada permukaan (interface) antara lapisan minyak dan air.
Kecuali untuk lamanya waktu hidrolisa, pada praktek % Hidrolisa dicapai maksimum pada 5 jam, sedangkan menurut teori dari permodelan matematik % Hidrolisa dicapai maksimum pada waktu 8 jam. Seperti diketahui, asam lemak akan terbentuk seiring berjalannya waktu, tetapi mungkin pada praktek enzim lipase pada proses hidrolisa sudah jenuh setelah waktu 5 jam, sementara minyak masih berlebih.
0
Grafik 4.5.1. Hubungan % hidrolisa dengan waktu pada berbagai konsentrasi enzim untuk agitasi 300
rpm dan temperatur 40 C
V. KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1). Hidrolisa minyak jagung secara enzimatik dengan menggunakan enzim lipase dapat menghasilkan tingkat hidrolisa sampai 73,67 % dalam waktu 5 jam. Hasil ini dicapai pada suhu 40 oC dan dengan konsentrasi enzim 0,09 gram pada agitasi 300 rpm.
2). Enzim lipase sebagai biokatalis untuk meningkatkan kecepatan reaksi hidrolisa Minyak Jagung.
3). Variabel yang berpengaruh pada penelitian ini adalah :
a. Temperatur, dengan kenaikkan temperatur maka akan meningkatkan kecepatan reaksi, pada peneltian ini temperatur optimum pada 40 oC
b. Agitasi, berpengaruh untuk membantu terjadinya kontak antara enzim dan
minyak jagung, pada penelitian ini agitasi optimum pada 300 rpm. c. Waktu, seiring dengan berjalannya
waktu asam lemak akan tebentuk, berdasarkan penelitian waktu optimum pada 5 jam.
d. Konsentrasi enzim yang digunakan, kecepatan reaksi lebih tinggi jika penambahan kadar enzim lipase terhadap campuran antara air dan minyak semakin meningkat, berdasarkan penelitian konsentrasi yang optimum dengan penggunaan enzim 0,09 gr.
4). Dari analisa hasil penelitian didapatkan Permodelan Matematik Perpindahan Massa pada Hidrolisa Minyak Nabati. Menghasilkan persamaan :
B
dimana KLa merupakan koefisien
kapasitas.
5). Dari Permodelan Matematik Perpindahan Massa pada Hidrolisa Minyak Jagung didapatkan tingkat hidrolisa secara teori menncapai 99,148 % dalam waktu 8 jam, pada suhu 40 oC dengan konsentrasi enzim 0.09 gram pada agitasi 300 rpm.
5.2. Saran
1). Disarankan untuk melanjutkan penelitian ini dengan menggunakan bahan baku (minyak nabati) yang lain, jenis katalis lain selain enzim, dan juga metode jenis lain.
2). Dalam penelitian selanjutnya disarankan untuk menggunakan parameter – parameter lain yang belum digunakkan dalam penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
Frank. P. Incropera, David. P. Dewitt. “Fundamental of Heat and Mass Transfer”. Fifth Edition. John Wiley & Sons, Inc. New York. 2002.
Welty, James R..” Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer”. 3 th ed.
J.H. Perry (ed). Chemical Engineers’ Handbook . 5 th ed.
Octave Levenspiel. “ Chemical Reaction Engineering”. Second Edition. John Wiley & Sons, Inc. New York 1972.
Abraham White dkk.. “Principles of Biochemistry”. Second Edition. Mc. Graw Hill Company, Inc. New York. 1959.
Ketaren, S, “Minyak dan Pangan”, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta, 1986.
