New OPTIMASI HIDROLISIS BONGGOL POHON PISANG (Musa …repository.ump.ac.id/9009/1/SUSI...

OPTIMASI HIDROLISIS BONGGOL POHON PISANG (Musa

Paradisiaca L) DENGAN KATALISATOR HNO3 SEBAGAI

BAHAN BAKU PEMBUATAN BIOETANOL

SKRIPSI

SUSI SUSANTI

1403020028

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO

AGUSTUS, 2018

Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018

ii

OPTIMASI HIDROLISIS BONGGOL POHON PISANG (Musa

Paradisiaca L) DENGAN KATALISATOR HNO3 SEBAGAI

BAHAN BAKU PEMBUATAN BIOETANOL

SKRIPSI

diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik

SUSI SUSANTI

1403020028

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK DAN SAINS

UNIVERSITAS MUHAMMADIYAH PURWOKERTO

AGUSTUS, 2018


iii


iv


v


vi

MOTTO

“Orang-orang yang sukses telah belajar membuat diri mereka

melakukan hal yang harus dikerjakan ketika hal itu memang harus

dikerjakan, entah mereka menyukainya atau tidak”

(Aldus Huxley)

“Musuh yang paling berbahaya di dunia ini adalah rasa takut dan

bimbang, sementara teman yang paling setia adalah keberanian

dan keyakinan”

(Andrew Jackson)


vii

HALAMAN PERSEMBAHAN

Skripsi ini saya persembahkan kepada:

Kedua orang tua saya yang telah membesarkan, mendidik, serta membiayai

kuliah saya selama ini, kepada kakak saya Apit Susanti dan kedua adik saya

Ayudya Susanti dan Riza Alfandi yang selalu memberikan dukungan dan

semangat untuk menyelesaikan studi. Dosen-dosen dan teman-teman angkatan

2014 serta seluruh keluarga besar Teknik KimiaUniversitas Muhammadiyah

Purwokerto


viii

ABSTRAK

Semakin meningkatnya pertumbuhan penduduk, pembangunan serta

pengembangan wilayah dari tahun ke tahun berdampak pada kenaikkan kebutuhan

akan energi listrik dan juga bahan bakar secara nasional. Karena kelemahan dari

minyak bumi atau bahan bakar fosil adalah sifatnya yang tidak mudah

diperbaharui, maka untuk mengatasinya perlu adanya bahan bakar alternatif

pengganti minyak bumi yang terbaharukan dan lebih ramah lingkungan salah

satunya yaitu bioetanol. Penelitian ini bertujuan untuk menggali potensi limbah

bonggol pohon pisang sebagai bahan baku bioetanol yang bernilai ekonomis. Pada

penelitian ini bonggol pohon pisang di hidrolisis menggunakan asam nitrat

(HNO3) untuk mendapatkan gula reduksi yang dihasilkan dari analisa dengan

menggunakan metode Lane-Eynon. Untuk mendapatkan gula reduksi yang

optimum maka perlu dilakukan optimasi terhadap variabel-variabel yang

mempengaruhi proses hidrolisis diantaranya konsentrasi asam, suhu dan waktu.

Variasi dari masing-masing variabel dihasilkan dari pengolahan data

menggunakan Software Minitab 16 dengan metode Respon Surface Method,

sehingga didapatkan nilai rentang atas tengah dan bawah untuk variabel

konsentrasi asam (3%, 4.5%, dan 6%). Untuk variabel suhu (80°C, 91.5°C dan

103°C). Sementara varaibel waktu (120 menit, 150 menit, dan 180 menit).

Berdasarkan hasil dari analisa regresi dan ANOVA didapakan R-sq = 87.64% dan

P-value < 0.05 yang artinya ketiga variabel yang diujikan memberikan pengaruh

yang besar terhadap banyaknya gula reduksi yang dihasilkan. Dan gula reduksi

yang paling optimum dihasilkan pada penggunaan konsentrasi 6.6267%,

89.833°C, dan waktu 179.0856 menit, yaitu sebanyak 22.4787%.

Kata kunci :Bonggol pohon pisang, hidrolisis asam HNO3, gula reduksi, Respon

Surface Method, Central Composite Design.


ix

ABSTRACT

The high growing population, infrastructure and local development from

year to year have affected the need of electricity and fuel in the whole nation.

Crude oil and fossil fuels are not easily renewed. Therefore, an alternative fuel

that is renewable and more eco-friendly is needed which in this case is

bioethanol. This research aimed to discover the potency of banana corms waste

as the economic ingredient of bioethanol. In this research, the banana corm was

hydrolyzed with nitric acid (HNO3) to get sugar reduction from the analysis using

Lane-Eynon method. In order to get optimal sugar reduction, it is necessary to

have an optimization on variables that affect hydrolysis process such as acid

concentrate, temperature, and time. The variation from each variable was

resulted from data processing using Software Minitab 16 with Response Surface

Method and showed that the upper, middle, and lower range values of acid

concentrate variable were 3%, 4.5%, and 6%, for the variable of temperature

were 80°C, 91.5°C and 103°C, while for the variable of time were 120 minutes,

150 minutes, and 180 minutes. The results of regression analysis and ANOVA

showed that the R-sq = 87.64% and P-value < 0.05 which meant all three tested

variables gave significant effect toward the sugar reduction produced in which

the most optimal produced one was on the concentrate of 6.6267%, 89.833°C,

and 179.0856 minutes which was 22.4787%.

Keywords: Banana Corm, Hydrolysis of HNO3 Acid, Sugar Reduction, Response

Surface Method, Central Composite Design.


x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan atas kehadiran Allah SWT, yang telah

melimpahkan rahmat dan hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan

Skrispi dengan judul “Optimasi Hidrolisis Bonggol Pohon Pisang (Musa

Paradisiaca L) Dengan Katalisator HNO3 Sebagai Bahan Baku Pembuatan

Bioetanol”.

Penyusunan Skripsi ini merupakan salah satu syarat dalam menyelesaikan

program studi Strata Satu (S1) dan memperoleh gelar Sarjana Teknik Kimia di

Fakultas Teknik Dan Sains Universitas Muhammadiyah Purwokerto.

Skripsi ini tidak akan terselesaikan tepat waktu jika tanpa bantuan dari

berbagai pihak, oleh sebab itu saya sampaikan ucapan terimakasih yang setulus-

tulusnya kepada:

1. Kedua orang tua serta keluarga besar yang telah memberikan banyak

dukungan dan motivasi kepada saya.

2. Bapak M. Taufiq Tamam, S.T., M.T. selaku Dekan Fakultas Teknik Dan

Sains.

3. Bapak Haryanto, S.T.,M.T., Ph.D. selaku Kaprodi Teknik Kimia.

4. Bapak Abdul Haris Mulyadi, S.T.,M.T. selaku Pembimbing Akademik

sekaligus Dosen Pembimbing Skripsi.

5. Seluruh Dosen Program Studi Teknik Kimia Fakultas Teknik Dan Sains

Universitas Muhammadiyah Purwokerto.

6. Tata Usaha dan Civitas Akademika Teknik Kimia Universitas

Muhammadiyah Purwokerto.

7. Teman-teman angkatan 2014 dan semua pihak yang telah membantu

dalam menyelesaikan skripsi ini.


xi


xii

DAFTAR ISI

HALAMAN JUDUL………………………………… ............................... ……….i

HALAMAN PERSETUJUAN……………………… ................... ……………….ii

HALAMAN PENGESAHAN………………………… .................... …………....iii

PERNYATAAN………………………………………… ................... …………..iv

MOTTO…………………………………………………… ............... ………........v

HALAMAN PERSEMBAHAN………………………… ................... ………….vi

ABSTRAK………………………………………… ....................... …………….vii

ABSTRACT…………………………………………… ............... ……………..viii

KATA PENGANTAR………………………………… ................... …………....ix

DAFTAR ISI…………………………………………………… ............... ……...xi

DAFTAR TABEL…………………………………………… ............... …….…xiii

DAFTAR GAMBAR……………………………………… ................... ………xiv

DAFTAR LAMPIRAN……………………………………… ............. ……….…xv

BAB I PENDAHULUAN

I.1 Latar Belakang Masalah………………………………… ................................ .1

I.2 Perumusan Masalah…………………………………… .................... ………....3

I.3 Tujuan Penelitian……………………………………… ................ …………....4

I.4 Manfaat Penelitian……………………………………… ................ …………..4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Bonggol Pohon Pisang………………………………… ................ …………...5

2.2 Bioetanol……………………………………………… .................... ………..11

2.3 Pati……………………………………………………… ........... ……………16

2.4 Hidrolisis Pati………………………………………… .................... …...……19

2.5 Hidrolisis Asam…………………………………………… ................ ………21


xiii

2.6 Gula Reduksi…………………………………………… ........................ ……24

2.7 Respon Surface Method (RSM)…………...……………… ............... ………27

2.8 Penelitian Yang Mendukung……………………………… ............ ……..…..29

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Penentuan Variabel…………………………………… ........................ …..…31

3.2 Alat dan Bahan…………………………………………… ............ ……….…31

3.3 Prosedur…………………………………………………… ................... ……34

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Optimasi Variabel Dengan Menggunakan Respon Surface

Method………………………………………………… .................... ……....41

4.2 Penentuan Titik Stasioner…………………………… ................ ……………52

4.3 Penentuan Nilai Aktual……………………………… .............................. ..…53

4.4 Penentuan Nilai Optimum…………………...…………… .............. .……..…54

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan………………………………… ............................ ………..……56

5.2 Saran……………………………………………… .................... ………….…56

DAFTAR PUSTAKA

LAMPIRAN


xiv

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Taksonomi Tanaman Pisang………………… ..... ……………...…….6

Tabel 2.2 Peningkatan Limbah Bonggol Pisang…………… ..... ……………..…8

Tabel 2.3 Kandungan Pada Bonggol Pohon Pisang………… ..... …………..…...9

Tabel 2.4 Kandungan Pada Pelepah Pisang………………… ..................... ….…9

Tabel 2.5 Kandungan Pada Kulit Pisang…………………… ............................ 10

Tabel 2.6 Perbandingan Kadar Karbohidrat………………… ...................... …..10

Tabel 2.7 Sifat Fisika Bioetanol……………………………… ................. ….....14

Tabel 2.8 Perbandingan Hidrolisis dengan Asam Kuat dan Asam Lemah. ....... .21

Tabel 3.1 Kode Level Vs Nilai Level……………………………….................. 36

Tabel 3.2 Matriks Rancangan Dengan Menggunakan Respon Surface

Method (RSM) dengan Kode ............................................................. 36

Tabel 3.3 Matriks Rancangan Dengan Menggunakan Respon Surface

Method (RSM) Tanpa Kode ................................................................ 37

Tabel 4.1 Rentang Dan Level Berdasarkan Central Composite Design… ..... …41

Tabel 4.2 Matriks Percobaan Berdasarkan Run Respon Surface

Method (RSM) ................................................................................... 42

Tabel 4.3 Matriks Hasil Percobaan Berdasarkan Run Respon Surface

Method (RSM) ................................................................................... .43

Tabel 4.4 Estimasi Koefisien Regresi Terhadap Yield (%)………….. ..... …….44

Tabel 4.5 Analisis Varian Terhadap Model (ANOVA)…………… ..... …....….46


xv

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Bonggol Pohon Pisang……………………………… ... …………….6

Gambar 2.1 Rangkaian Alat Hidrolisis………………………… ... ………….….40

Gambar 4.1 Surface Plot Konsentrasi Asam Vs Waktu Hidrolisis

Terhadap Yield Gula Reduksi (%) . .................................................. 47

Gambar 4.2 Contour Plot Konsentrasi Asam Vs Waktu Hidrolisis

Terhadap Yield Gula Reduksi (%)……… ............... ……………….48

Gambar 4.3 Surface Plot Konsentrasi Asam Vs Suhu Hidrolisis

Terhadap Yield Gula Reduksi (%)……… ................................... ….49

Gambar 4.4 Contour Plot Konsentrasi Asam Vs Suhu Hidrolisis

Terhadap Yield Gula Reduksi (%)………………………………...49

Gambar 4.5 Surface Plot Suhu Vs Waktu Hidrolisis

Terhadap Yield Gula Reduksi (%)………………… ................ …....50

Gambar 4.6 Contour Plot Suhu Vs Waktu Hidrolisis Terhadap

Yield Gula Reduksi (%)…………………… ........................ ………51


xvi

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1 Analisa Gula Reduksi.……………………………… ………...….61

Lampiran 2 Perhitungan Gula Reduksi…………………………… ……….….62

Lampiran 3 Hasil Analisis Parameter Proses Yang Berpengaruh Dalam

Hidrolisis Bonggol Pohon Pisang Menggunakan Respon

Surface Method (RSM) dengan Software Minitab 16 .................... 64

Lampiran 4 Hasil Analisis Parameter Proses Yang Berpengaruh Dalam

Hidrolisis Bonggol Pohon Pisang Menggunakan Respon Surface

Method (RSM) dengan Software Minitab 16…… ............ …….....65

Lampiran 5 Hasil Perhitungan Mneggunakan Software Matlab………… ... ….68

Lampiran 6 Gambar Hasil Hidrolisis Bonggol Pohon Pisang……… .... ……...70

Lampiran 7 Perhitungan Titik Stasioner Dan Nilai Optimum……… …….......76

Lampiran 8 Perhitungan Nilai Aktual…………………………… ……..……..78

Lampiran 9 Perhitungan Bahan-Bahan Yang Digunakan………… . ...………..80

Lampiran 10 Cara Pembuatan Fehling A Dan Fehling B………… ……………83


New OPTIMASI HIDROLISIS BONGGOL POHON PISANG (Musa …repository.ump.ac.id/9009/1/SUSI...

Documents

Transcript of New OPTIMASI HIDROLISIS BONGGOL POHON PISANG (Musa …repository.ump.ac.id/9009/1/SUSI...