HIDROLISA MINYAK JAGUNG (CORN OIL) SECARA

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 o

o

sekitar 240 C – 260 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)

Jurnal Teknik Kimia, No. 3, Vol. 16, Agustus 2009

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 1) Mengetahui pengaruh variasi temperatur, waktu, dan konsentrasi enzim terhadap

21

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.

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.

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.

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

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.

22

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 Kecepatan reaksi suatu enzim secara langsung dapat dipengaruhi oleh konsentrasi enzim. Jika konsentrasi enzim lebih banyak


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 o

percobaan. Pada umumnya setiap kenaikan 10 C, kecepatan reaksi dapat meningkat menjadi 2 atau 3 o

kali lipat. Tetapi pada suhu di atas 50 C, umumnya enzim sudah mengalami kerusakan. +

4. Konsentrasi ion-hidrogen (H ) pH optimum tergantung pada masingmasing enzim. pH ini juga tergantung pada macam dan konsentrasi substrat yang dipakai dan syaratsyarat 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 o

kerusakan pada suhu 60 C. 2.2.2. Enzim

Proses Hidrolisa Trigliserida dengan

Pada saat ini enzim lipase yang sudah dapat digunakan secara komersil antara lain adalah


Immobilize lipase. Sifat-sifat enzim lipase adalah sebagai berikut : o

• Temperatur optimum: 35 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 CHRCOO + 3 H2O CH2RCOO Trigliserida air o

CH2OH CHOH +3 RCOOH CH2OH gliserol asam lemak o

Reaksi ini dilakukan pada suhu 240 C

– 260 C dan tekanan 45 – 50 bar. Pada proses ini derajat pemisahan mampu mencapai 99%. Hal yang membuat proses ini kurang efisien adalah karena proses ini memerlukan energi yang cukup besar dan komponen-komponen minor yang ada di dalamnya seperti β-karoten mengalami kerusakan.

23

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 CHRCOO + 3 H2O CH2RCOO Trigliserida air

CH2OH CHOH +3 RCOOH CH2OH 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 24

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 : o

- temperatur harus dibawah 50 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:

N A  k L (C A  C AL ) .................... (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). Dikarenakan adanya pencampuran dan pengadukan secara kontinu, maka daerah Jurnal Teknik Kimia, No. 3, Vol. 16, Agustus 2009

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:

a

Ai areauntukp erpindahan massa = ........(2) V volumelig ( m 3 )

Koefisien kapasitas berdasarkan pada koefisien perpindahan massa untuk ”Concentration Driving Force” berbanding terbalik dengan waktu. k L .a  k L .

 m Ai  m       V  s   m

2 3

   s 

1

Oleh karena itu, koefisien tidak dapat digunakan untuk menghitung fluks NA secara langsung. Namun digunakan untuk menghitung laju total interfase, WA. A ............... (3) W  N . i .V  k .a .V ( C  C ) A

A

V

L

A

AL

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 V .N

A



C A  R A  0 ............... (4) t

(Persamaan 25.11, Fundamental of Momentum, Heat, and Mass Transfer, James R. Wealty) Pada koordinat silinder (beker glass), persamaan di atas menjadi:

1  1 N . N  C  . r.NAr   A  Az  A RA 0 ..... (5) r  z  t r r

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:

Ai dC A .................... (6)  RA  dt V Substitusi pers. (1) dan (3) ke pers. (6): N A.

 C  CAL    RA ....... (7) ln A   t k L a  CA  CAL   CA  CA0   Kondisi Batas 1. Pada t = 0, CA tertentu C  ln  C C ln  A C A C A   C A 

CA 

A A

 C  C

AL A0

    t k L . a  R 

    t k L . a  R 

A



 C  C

AL

C C

  t k L a  R A  .......... .......... (10 )   e 

A0

A0 AL

A



C A 0  C AL .e  t k L a  R A  .................... (9) 1  e  t k L a  R A 





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) C A 0  C AL  C A 0  e  t k a  R  C A 0  C AL  C AL L

A

Misalkan   R A , maka akan diperoleh model matematika sebagai berikut: C A0 .................... (11) C AL    e  t k L a   

(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)

Substitusi persamaan (9) ke persamaan (10) C 1  e  t k L a    .................... (12) C A  A0   e  t k L a    Persamaan (12) adalah hasil penyelesaian model matematika dalam penelitian ini yang digunakan dalam perhitungan secara teoritis.

Neraca Massa (net rate of mass efflux of A from control volume)+(net rate of accumutantion of A within

Permasalahan Model Matematik Mengarah pada Pencarian Nilai KL :






25

 C C   RA  ln  A AL   t KL .a  ..... (7) CA CAL  CA  CA0   Untuk mencari nilai KL maka komponen pers.(7) harus diketahui semua. Nilai CA, CAo, CAL didapat dari hasil praktek (titrasi). 1. – t diketahui – RA didapat dari data praktek yang ditabulasi – KL secara teori, K

L



0 . 023

R

Dimana :

Sc



AB

d

2

K .T VA

1/3

. B

(solven organik)

K = 17,5 x 10 

D

c

D AB  -8

Re

S

e

D





D AB .  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. Dimana : A

 K

L

C

A

 C

AL



Nilai KL dipengaruhi oleh bilangan Reynold. Hubungan keduanya dijelaskan dengan :

K L .d  0 . 023 . R e . S c D AB Dimana nilai R  e

d

2

  

dimana nilai Re

memerlukan jenis aliran. ω = putaran atau agitasi (rpm) Maka nilai ω berbanding lurus dengan Re dan Re berbanding lurus dengan KL.  Sc  D AB .  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

26

3.1. Peralatan Penelitian - water batch shaker - corong gelas - neraca analitis - pipet tetes - erlenmeyer - gelas ukur - thermometer - labu ukur - pH meter - waterbath - alat itrasi - stirer - beker gelas 3.2. Bahan Penelitian - minyak jagung - larutan KOH - alcohol 97% - indikator pp - aquadest - HCl 3.3. Prosedur Kerja

. 

N

enzim, pengadukan, penambahan air, lama waktu penyimpanan.

10 ml Corn Oil Larutan Enzim

30 ml Aquadest Homogenisasi

Erlenmeyer

Water Batch Shaker

Variasi T Variasai ω Variasi t

Titrasi Analisa Hasil 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.


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 : 

AV

( vol NaOH

) ( n NaOH ) ( BM m sample

NaOH

)

 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. SV 

28 . 05 x ( titrasi blanko  titrasi berat sample

contoh )



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. 

% Hidrolisa



AV

 AV SV

t

t 0

x 100

%

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. 80 70 60 % Hidrolisa

- 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.

50 40

T = 30 C

30

T = 40 C

20

T = 50 C

10 0 0

2

4

6

8

10

Waktu (Jam)

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. Secara umum suhu sangat berpengaruh pada reaksi kimia, dimana kenaikan suhu akan menaikkan kecepatan reaksi. Proses enzimatis pada dasarnya adalah serangkaian reaksi kimia sehingga kenaikan suhu akan meningkatkan kecepatan reaksi. Tetapi karena sifat enzim

27

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 :

70 60 50 40

0.03 g enzim

30

0.06 g enzim 0.09 g enzim

0

60 % Hidrolisa

80

10

70

0

50

2

4

6

8

10

Waktu (Jam)

40 100 rpm

30

Grafik 4.4.1. Hubungan % hidrolisa dengan waktu pada berbagai konsentrasi enzim untuk agitasi 300 rpm dan temperatur 40oC.

200 rpm

20

300 rpm

10 0 0

2

4

6

8

10

Waktu (Jam)

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. 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.

28

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 :

20

80

5.3.

5.4.

% Hidrolis

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.

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 %. Dari hasil yang didapat, pada praktek maupun secara teori, % Hidrolisa dicapai maksimum pada temperatur 40 oC, hal ini sesuai dengan teori yang menyatakan bahwa temperatur optimal untuk hidrolisa enzimatik


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.

4).

120

100 T = 30 C Praktek

% Hidrolisa

80

T = 40 C Praktek

DAB 

T = 50 C Praktek

60

T = 30 C Teori

K.T VA .B 1/ 3

Sc 

T = 40 C Teori 40

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. Dari analisa hasil penelitian didapatkan Permodelan Matematik Perpindahan Massa pada Hidrolisa Minyak Nabati. Menghasilkan persamaan :

T = 50 C Teori

,

Re 

d2. 

,



 DAB. 

20

0 0

2

4

6

8

10

Waktu (Jam)

Grafik 4.5.1. Hubungan % hidrolisa dengan waktu pada berbagai konsentrasi enzim untuk agitasi 300 rpm dan temperatur 40 C

C C    RA ln  A AL   t  K L . a  CA  CAL    CA  CA0 





C A0 1  e t k L a   , CA    e t k L a  

dimana KLa kapasitas.

merupakan

koefisien

V. KESIMPULAN DAN SARAN 5.1. 1).

2). 3).

Kesimpulan 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. Enzim lipase sebagai biokatalis untuk meningkatkan kecepatan reaksi hidrolisa Minyak Jagung. 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


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. 1).

Saran Disarankan untuk melanjutkan penelitian ini dengan menggunakan bahan baku (minyak nabati) yang lain, jenis katalis lain selain enzim, dan juga metode jenis lain. Dalam penelitian selanjutnya disarankan untuk menggunakan parameter – parameter lain yang belum digunakkan dalam penelitian ini. Mencari Model Matematika untuk menentukkan konstanta lainnya.

2).

3).

29

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 Heat, and Mass Transfer”. 3 th ed.

Momentum,

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. Groggins, P.H. 1958. Unit processis in organic synthesis. New York: McGraw-Hill.

30



31

HIDROLISA MINYAK JAGUNG (CORN OIL) SECARA

Recommend Documents