Transesterifikasi minyak limbah ikan patin
-
Upload
james-nainggolan -
Category
Documents
-
view
77 -
download
9
description
Transcript of Transesterifikasi minyak limbah ikan patin
-
SKRIPSI
TRANSESTERIFIKASI MINYAK LIMBAH IKAN
PATIN MENGGUNAKAN ISOOKTANOL DENGAN
VARIASI KECEPATAN PENGADUKAN DAN
PERBANDINGAN MOLAR REAKTAN
Oleh :
Edo Galisman
NIM : 0907136038
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS RIAU
2013
-
SKRIPSI
TRANSESTERIFIKASI MINYAK LIMBAH IKAN
PATIN MENGGUNAKAN ISOOKTANOL DENGAN
VARIASI KECEPATAN PENGADUKAN DAN
PERBANDINGAN MOLAR REAKTAN
Diajukan Untuk Memenuhi
Persyaratan Meraih Gelar Sarjana Teknik
Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Riau
Oleh :
Edo Galisman
NIM : 0907136038
PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA S1
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS RIAU
2013
-
iii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS
Dengan ini menyatakan bahwa Skripsi dengan judul: Transesterifikasi minyak
limbah ikan patin menggunakan isooktanol dengan variasi kecepatan
pengadukan dan perbandingan molar reaktan tidak terdapat karya yang
pernah diajukan untuk memperoleh gelar kesarjanaan di suatu Perguruan Tinggi,
dan sepanjang pengetahuan saya juga tidak terdapat karya atau pendapat yang
pernah tertulis atau diterbitkan oleh orang lain, kecuali yang secara tertulis diacu
dalam naskah ini dan disebut dalam daftar pustaka.
Pekanbaru, September 2013
Edo Galisman
-
iv
PRA KATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena
atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Penulisan
skripsi ini dilakukan dalam rangka memenuhi syarat untuk mencapai gelar Sarjana
Teknik Jurusan Teknik Kimia pada Fakultas Teknik Universitas Riau.
Pada kesempatan ini tidak lupa penulis sampaikan ucapan terima kasih
kepada berbagai pihak yang telah banyak memberikan bantuan dalam penulisan
usulan penelitian ini. Terima kasih kepada :
1. Bapak Prof. Dr. Adrianto Ahmad, MT, selau Dekan Fakultas Teknik UR
2. Bapak Dr. Ir. Bahruddin, MT, selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia UR
3. Ibu Komalasari, ST., MT, selaku Ketua Program Studi Teknik Kimia S1
4. Ibu Dra. Drastinawati, M.Si selaku Koordinator Penelitian Jurusan Teknik
Kimia Universitas Riau
5. Ibu Dra. Nirwana, M.T, selaku Dosen Pembimbing I yang telah
memberikan bantuan baik moril maupun materil untuk skripsi ini
6. Bapak Drs. Irdoni, M.S, selaku Dosen Pembimbing II yang telah
memberikan bantuan yang sangat besar untuk skripsi ini
7. Bapak Drs. Rahmad, M.T, selaku Dosen Penasehat Akademis
8. Prof. Dr. Syaiful Bahri, MSi, Zuchra Helwani, MT, PhD, Drs. Edward
HS., MS selaku Bapak dan ibuk Penguji
9. Bapak dan Ibu Dosen-Dosen Teknik Kimia Universitas Riau
10. Kak Cory, Bang Anto, Kak Ira, Kak Yuliza, Kak Lina, Kak Deby serta
Staff dan PLP Jurusan Teknik Kimia
11. Pegawai dan Karyawan di Lingkungan Fakultas Teknik dan UR
12. Kedua Orang tua saya, Israhman dan Darmiana yang telah memberikan
support untuk menyelesaikan penulisan skripsi ini
13. Seseorang yang selalu memberikan semangat dan motivasi
14. Randi Farlindo, Risky Deliana, Fernando Sitohang, dan Amalia Ardiana
selaku Tim Penelitian ini
-
v
15. F. Dani, Rasyid, Aulia, Ricky, Randi, Dago, Taufik, Ade, Febri, Iwan,
Ryan, Surya, Afriandi, Andi MS, James, Avril, Ari, Donny, Arif, Ismet,
Yusro, Adit, Dennis, Petrus, Fadli, Ridwan, Muchlis, serta seluruh Grup
JTK 48
16. Teman-Teman Seperjuangan Jurusan Teknik Kimia Angkatan 2009 baik
DIII, Kelas A, Kelas B, Kelas C maupun Teknik Lingkungan
17. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia Universitas Riau (HIMATEKI-UR)
18. Bang Maulana Shadily, ST; Salamun Qaulan, ST; Fernando Sitohang;
Randi Farlindo; Risky Deliana, M. Nurrassyidin, Febri Harianto, Amalia
Ardiana, Ella Melyna, Joni M, selaku Asisten Praktikum Kimia Organik
19. Edrian Novrialdi, A.Md; M. Arief Firmandani, ST; Irvaisal Ritonga, ST;
dan Senior serta Yunior lainnya
20. Semua Pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari
kesempurnaan, untuk itu segala kritik dan saran yang konstruktif sangat
penulis harapkan, guna untuk perbaikan ke depan. Semoga apa yang telah
disampaikan dalam skripsi ini dapat bermanfaat.
Pekanbaru, September 2013
Penulis,
(Edo Galisman)
-
vi
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI TUGAS
AKHIR UNTUK KEPENTINGAN AKADEMIS
Sebagai sivitas akademika Universitas Riau, saya yang bertanda tangan di
bawah ini :
Nama : Edo Galisman
NIM : 0907136038
Program Studi : S1
Departemen : Teknik Kimia
Fakultas : Teknik
Jenis Karya : Skripsi
Dengan pengembangan ilmu pengetahuan, menyetujui untuk memberi kepada
Universitas Riau Hak Bebas Royalti Noneksklusif (Non-exclusiveRoyalty-
FreeRight) atas karya ilmiah saya yang berjudul : Transesterifikasi minyak
limbah ikan patin menggunakan isooktanol dengan variasi kecepatan
pengadukan dan perbandingan molar reaktan beserta perangkat yang ada
(jika diperlukan). Dengan Hak Bebas Royalti Noneksklusif ini Universitas Riau
berhak menyimpan, mengalih media/formatkan, mengelola dalam bentuk
pangkalan data (database), merawat, dan mempublikasikan Skripsi saya selama
tetap mencantumkan nama saya sebagai penulis/pencipta dan sebagai pemilik Hak
Cipta.
Demikian pernyataan ini saya buat dengan sebenarnya.
Dibuat di : Pekanbaru
Pada tanggal : September 2013
Yang menyatakan,
(Edo Galisman)
-
vii
TRANSESTERIFIKASI MINYAK LIMBAH IKAN PATIN
MENGGUNAKAN ISOOKTANOL DENGAN VARIASI KECEPTAN
PENGADUKAN DAN PERBANDINGAN MOLAR REAKTAN
Edo Galisman
Laboratorium Teknologi Bahan Alam dan Mineral
Jurusan Teknik Kimia, Universitas Riau
Abstrak
Reaksi Transeterifikasi merupakan reaksi antara minyak (trigliserida) dengan
alkohol yang menghasilkan Fatty acid alkyl ester. Salah satu produk komersilnya
adalah Plastisizer. Produksi plastisizer dari minyak hayati sampai saat ini masih
sangat terbatas, untuk itu perlu mengembangkan plastisizer berbasiskan minyak
hayati. Pada penelitian ini dilakukan sintesis plastisizer dengan reaksi
transesterifikasi menggunakan katalis zeolit alam yang teraktivasi menjadi H-
Zeolit, dengan variasi kecepatan pengadukan (175, 200 dan 225 rpm) dan
perbandingan molar reaktan (1:6, 1:9, dan 1:12), dengan variabel tetapnya adalah
temperatur reaksi 104-106oC, waktu reaksi 6 jam dan komposisi katalis H-zeolit
20% berbasis berat minyak limbah ikan patin. Dari uji hasil transesterifikasi
memperlihatkan bahwa perbandingan molar dan kecepatan pengadukan
mempengaruhi kecepatan reaksi untuk mencapai kesetimbangan reaksi. Kondisi
operasi terbaik yang diperoleh pada penelitian ini adalah perbandingan molar 1 :
9, kecepatan pengadukan 225 rpm, komposisi katalis 20%, dan waktu reaksi 6 jam
yang menghasilkan konversi reaksi sebesar 29,7%. Karakteristik plastisizer yang
dihasilkan pada penelitian ini telah memenuhi standar plastisizer komersial
dengan nilai viskositas 5,380 mPa s, specific gravity (30oC) 0,860 dan angka
penyabunan adalah 132,401 mg KOH/gr Sampel.
Kata Kunci: H-Zeolit, Minyak, Plastisizer, Transesterifikasi
-
viii
CATFISH OIL TRANSESTERIFICATION USING ISOOKTANOL WITH
STIRRING SPEED VARIATION AND MOLAR RATIO OF REACTANTS
Edo Galisman
Natural Materials and Minerals Technology Laboratory
Departement of Chemical Engineering, Engineering Faculty University of Riau
Abstract Transesterification is a reaction between oil (tryglecerida) and alcohol, creating
fatty acid alkyl ester. Plastisizer is one of the commercial product of fatty acid
alkyl ester. Plasticizers from bio-oil production is still very limited, it is necessary
to develop a bio-oil-based plasticizers. In this research, the synthesis of
plasticizers by transesterification reaction using an activated natural zeolite
catalysts to H-zeolite, with variations of stirring speed (175, 200 and 225 rpm)
and the molar ratio of reactants (1:6, 1:9, and 1:12) , with a fixed variable is 104-
106oC reaction temperature, reaction time 6 h and H-zeolite catalyst composition
20% by weight based waste oil catfish. Transesterification of the test results
showed that the molar ratio and stirring speed affects the speed of the reaction to
reach equilibrium. The best operating conditions obtained in this study is the
molar ratio of 1: 9, stirring speed 225 rpm, 20% catalyst composition and
reaction time 6 hours reaction resulting in a conversion of 29.7%. Characteristics
of plasticizers produced in this study meets the standards of commercial
plasticizers, with 5,380 mPa s viscosity values, specific gravity (30oC) and 0.860
saponification number is 132.401 mg KOH/gr Sample.
Keyword : H-Zeolit, Oil, Plastisizer, Transesterification
-
ix
DAFTAR ISI
Halaman
HALAMAN PENGESAHAN .......................................................................... ii
HALAMAN PERNYATAAN ORISINALITAS ............................................. iii
PRA KATA ...................................................................................................... iv
HALAMAN PERNYATAAN PERSETUJUAN PUBLIKASI ....................... vi
ABSTRAK ....................................................................................................... vii
DAFTAR ISI .................................................................................................... ix
DAFTAR GAMBAR ....................................................................................... xi
DAFTAR TABEL ............................................................................................ xii
DAFTAR LAMPIRAN ................................................................................... xiii
BAB I PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang 1
1.2 Identifikasi Masalah 3
1.3 Tujuan Penelitian 5
1.4 Manfaat Penelitian 5
1.5 Waktu dan Tempat Pelaksanan 5
1.6 Sistematika Penelitian 5
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Transesterifikasi 7
2.2 Plastisizer 9
2.3 Sifat Fisik dan Kimia Plasticizer Komersial 10
2.4 Minyak Limbah Ikan Patin 10
2.5 Isooktanol 11
2.6 Katalis 12
2.7 Zeolit 14
2.8 Kegunaan Zeolit 16
-
x
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Bahan dan Peralatan Penelitian 18
3.1.1 Bahan Penelitian 18
3.1.2 Peralatan Penelitian 18
3.2 Variabel Penelitian 19
3.3 Prosedur Penelitian 19
3.3.1 Prosedur Ekstraksi Lemak 19
3.3.2 Prosedur persiapan katalis 20
3.3.3 Reaksi Transesterifikasi 22
3.4 Analisa Produk 23
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Zeolit Alam Teraktifasi 24
4.2. Analisa Minyak Limbah Ikan Patin 27
4.3. Karakteristik Sifat Fisika dan Kimia Plastisizer 28
4.4. Hasil Analisa GC-MS Produk 30
4.5. Pengaruh Perbandingan Molar Reaktan 31
4.6. Pengaruh Kecepatan Pengadukan 32
BAB V PENUTUP
5.1 Kesimpulan 35
5.2 Saran 35
DAFTAR PUSTAKA 36
LAMPIRAN
-
xi
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 2.1 Reaksi Transesterifikasi Minyak Dengan Isooktanol 7
Gambar 2.2 Mekanisme Reaksi Katalitik 14
Gambar 2.3 Tetrahedra Alumina dan Silika (TO) pada struktur Zeolit 16
Gambar 3.1 Rangkaian reaktor untuk pembuatan plastisizer 18
Gambar 3.2 Proses ekstraksi minyak limbah ikan patin 20
Gambar 3.3 Persiapan dan aktivasi katalis H-Zeolit 21
Gambar 3.4 Proses sintesa plastisizer 22
Gambar 4.1 Pola Difraksi Sinar X Zeolit Alam 25
Gambar 4.2 Pola Difraksi Sinar X H-Zeolit 25
Gambar 4.3 GC-MS Minyak Ikan Patin 27
Gambar 4.4 GC-MS Produk Ester (Plastisizer) 30
Gambar 4.5 Pengaruh Perbandingan Molar Reaktan terhadap Reaksi 32
Gambar 4.6 Pengaruh Kecepatan Pengadukan terhadap Reaksi 33
-
xii
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Karakteristik Plastisizer Ester yang di Komersilkan 10
Tabel 2.2 Kandungan Asam Lemak pada Limbah Minyak Ikan Patin 11
Tabel 2.3 Karakteristik Isooktanol 12
Tabel 4.1 Puncak-Puncak Mineral Utama Zeolit 24
Tabel 4.2 Identifikasi Jenis Mineral Pada Difraktogram Sinar X 26
Tabel 4.3 Hasil Analisa GC-MS Kandungan Minyak Limbah Ikan Patin 28
Tabel 4.4 Karakteristik Plastisizer Ester Asam Lemak 28
Tabel 4.5 Karakteristik Plastisizer yang dihasilkan 29
Tabel 4.6 Hasil Analisa GC-MS Senyawa Ester 31
-
xiii
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A : Perhitungan Kebutuhan bahan Baku A-1
LAMPIRAN B : Analisa Karakteristik Katalis B-1
LAMPIRAN C : Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk C-1
LAMPIRAN D : Contoh Perhitungan D-1
LAMPIRAN E : Hasil Analisa GC-MS E-1
-
1
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Transesterifikasi merupakan suatu reaksi organik dimana suatu senyawa
ester diubah menjadi senyawa ester lain melalui pertukaran gugus alkohol dari
ester dengan gugus alkil dari senyawa alkohol lain (Fessenden dan Fessenden,
1994). Dalam reaksi transesterifikasi minyak, trigliserida bereaksi dengan alkohol
menghasilkan campuran fatty acid alkyl ester dan gliserol (Freedman dkk, 1986
dan Wright, 1994). Alkyl yang ada di fatty acid alkyl ester tergantung dengan
alkohol yang direaksikan dalam reaksi transeterifikasi, sehingga produk yang
dihasilkan dari reaksi ini bisa beragam sesuai dengan alkohol yang digunakan
(Manurung, 2006).
Produk yang diharapkan diperoleh dengan reaksi transesterifikasi minyak
menggunakan alkohol adalah berupa ester asam lemak yang menunjukkan sifat
fisik dan kimia dari plastisizer. Plastisizer merupakan pelarut organik yang
mempunyai titik didih tinggi atau suatu padatan yang mempunyai titik leleh
rendah. Apabila plastisizer ditambahkan kedalam resin yang keras seperti karet
dan palstik, maka gaya akumulasi intermolekul rantai panjang akan berkurang
sehingga kelenturan, kelunakan dan pemanjangan akan bertambah (Sadi dan
Purboyo, 1996).
Penggunaan plastisizer di dunia pada tahun 2010 mencapai 6 juta ton
pertahun dan diprediksikan meningkat rata-rata 3% setiap tahunnya. Plastisizer
komersil yang digunakan untuk bahan tambahan pembuatan plastik yang di
produksi dengan bahan baku minyak bumi ini menimbulkan dampak negatif yakni
adanya migrasi senyawa aromatik dari PVC dalam jumlah besar dapat
mengakibatkan timbulnya sel kanker. Hal ini membuat industri plastisizer
mencari bahan baku alternatif (Haryono, 2005). Alternatif lain yang dapat
digunakan sebagai bahan baku pembuatan plastisizer yaitu minyak nabati dan
minyak hewani.
-
2
Minyak nabati seperti minyak sawit, minyak kedelai, dan rice oil bisa
dijadikan sebagai bahan baku untuk pembuatan plastisizer pada reaksi
tranesterifikasi. Produksi minyak nabati secara umum ditujukan untuk industri
pangan, sebagian lainnya digunakan untuk keperluan non pangan dan sisanya
digunakan sebagai pakan ternak dengan rasio 80:14:6 (AOCS, 2011). Dari hal
tersebut dicari berbagai alternatif bahan baku pembuatan plastisizer diantaranya
pemanfaatan minyak/lemak dari limbah ikan patin. Dimana minyak limbah ikan
patin ini mempunyai potensi untuk reaksi transesterifikasi pembuatan plastisizer.
Deliana, dkk (2011) telah melakukan penelitian tentang reaksi tranesterifikasi
pembuatan plastisizer yang berbahan baku minyak dari limbah ikan patin dengan
isobutanol. Dengan demikian minyak limbah ikan patin dapat menjadi bahan baku
alternatif pembuatan plastisizer.
Ikan patin merupakan salah satu komoditas utama budidaya perikanan di
riau. Pada tahun 2010 jumlah produksi ikan patin mengalami peningkatan yaitu
sebesar 25.155 ton Kenaikan rata-rata ikan patin di provinsi Riau selama 4 tahun
ini sebesar 118, 94 persen (BPS Riau, 2011).
Pemanfaatan ikan patin sejauh ini sebagai bahan pangan yang dimasak
seperti biasa sampai diolah lebih canggih lagi yaitu dikalengkan ataupun difillet.
Proses pemanfaatan diatas menimbulkan limbah berupa kepala, ekor, sirip, tulang
dan jeroan. Jika ditotalkan limbah tersebut mencapai 67% dari banyaknya ikan
patin yang di olah (Suryaningrum, 2008). Salah satunya yang belum
termanfaatkan adalah lemak patin yang berasal dari jeroan ikan patin. Dengan
demikian lemak dari jeroan ikan patin ini diduga dapat dimanfaatkan sebagai
sumber lemak sebagai bahan baku pada reaksi tranesterifikasi pembuatan
plastisizer.
Pengkonversian minyak/lemak menjadi plastisizer dapat dilakukan secara
transesterifikasi menggunakan katalis. Reaksi tersebut dikatalisis oleh asam, baik
katalis homogen maupun heterogen. Penggunaan katalis heterogen pada reaksi
tranesterifikasi minyak dengan alkohol dapat mempermudah proses pemisahan
katalis dari campuran reaksi. Katalis asam padat (heterogen) yang saat ini banyak
-
3
digunakan adalah zeolit alam teraktivasi. Pemanfaatan zeolit alam sebagai katalis
dapat meningkatkan nilai tambah dari zeolit alam tersebut.
Dari uraian diatas, peneliti berkeinginan untuk melakukan proses sintesis
plastisizer menggunakan minyak limbah ikan patin dengan katalis H-Zeolit.
Selain sebagai teknologi alternatif sintesis plastisizer yang aman, hal ini juga
merupakan salah satu cara penanganan limbah yang dihasilkan industri
pengolahan ikan patin yang ramah lingkungan dan bernilai ekonomis tinggi.
Diharapkan plastisizer ini memiliki keunggulan-keungulan seperti: tidak
beracun, dibuat dari limbah sehingga mengurangi biaya produksi, dapat
terdegradasi secara biologi dan lebih efektif dalam penggunaannya dibandingkan
plastisizer berbahan baku minyak bumi.
1.2. Identifikasi Masalah
Proses transesterifikasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu suhu,
kecepatan pengadukan, jenis dan konsentrasi katalis serta perbandingan alkohol
dengan minyak. Proses transesterifikasi akan berlangsung lebih cepat bila suhu
dinaikkan mendekati titik didih alkohol yang digunakan. Semakin tinggi
kecepatan pengadukan akan menaikkan pergerakan molekul dan menyebabkan
terjadinya tumbukan. Pada awal terjadinya reaksi, pengadukan akan menyebabkan
terjadinya difusi antara minyak atau lemak sampai terbentuk alkyl ester.
Penggunaan alkohol berlebih akan mendorong reaksi kearah pembentukan produk
dan semakin besar kemungkinan terjadinya tumbukan antara molekul molekul
alkohol dan minyak yang bereaksi (Hui, 1996).
Susilowati (2006) melakukan penelitian pembuatan biodiesel dari minyak
biji kapuk secara reaksi transesterifikasi metanol dengan katalis H-Zeolit, dengan
waktu reaksi 50 menit, rasio mol minyak biji kapuk dan metanol 1:6, komposisi
katalis 20% dari berat ikan diperoleh yield optimum 1,7699%. Wijaya (2010)
melakukan penelitian pembuatan biodiesel yang dilakukan secara transesterifikasi
dengan katalis H-Zeolit dari minyak ikan lele dengan metanol, memperoleh
konversi optimum sebesar 68,93%, dengan waktu reaksi 2 jam, rasio mol minyak
-
4
ikan lele dumbo dan metanol 1:12, serta komposisi katalis 5% dari berat ikan.
Haryono (2006), melakukan penelitian pengembangan plastisizer pengganti DOP
dari turunan minyak sawit, memperoleh hasil konversi optimum sebesar 93,98%.
pada waktu reaksi 4 jam, suhu reaksi 80oC, kecepatan pengadukan 175 rpm dan
komposisi katalis H2SO4 1,8% total reaktan. Rendahnya yield yang dihasilkan dan
konversi reaksi pada penelitian Susilowati (2006); Wijaya dan Hasanuddin
(2010), disebabkan kurangnya waktu reaksi yang digunakan yang disebabkan
kontak antar zat yang sedikit dan komposisi katalis yang belum optimum yang
mempengaruhi banyak massa reaktan yang berdifusi ke katalis. Sehingga pada
penelitian ini waktu reaksi yang digunakan lebih dari penelitian sebelumnya,
yakni 6 jam.
Berdasarkan peninjauan pada penelitian sebelumnya, maka pada penelitian
ini dilakukan dengan transesterifikasi minyak limbah ikan patin dengan
isooktanol, menggunakan katalis H-zeolit dengan komposisi katalis sebesar 20%
berat total minyak, waktu reaksi 6 jam, variasi kecepatan pengadukan (175 rpm,
200 rpm, 225 rpm), dan variasi rasio molar minyak dengan isooktanol (1:6, 1:9,
1:12).
Dilihat dari segi bahan baku, minyak limbah ikan patin dapat dimanfaatkan
sebagai bahan baku alternatif lainnya. Limbah ikan patin yang berpotensi di Riau
dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku pada reaksi transesterifikasi pembuatan
plastisizer. Pemanfaatan limbah ikan patin sebagai bahan baku reaksi
tranesterifikasi ini merupakan salah satu cara penanganan limbah yang dihasilkan
industri pengolahan ikan patin. Penggunaan katalis yang bersifat homogen dapat
digantikan dengan katalis lainnya yang bersifat heterogen. Dari hasil pengamatan
salah satu alternatif yang dapat digunakan sebagai pengganti katalis yang bersifat
homogen yaitu zeolit alam. Selain terbukti efektif, katalis H-Zeolit merupakan
katalis yang heterogen, yang mudah untuk dipisahkan dari produk dan
penggunaan H-Zeolit sebagai katalis dapat menguntungkan dari sisi ekonomisnya
dan juga merupakan katalis yang ramah lingkungan.
Dari bahasan diatas penulis ingin memanfaatkan limbah minyak ikan patin
sebagai bahan baku pembuatan fatty acid alkyl ester dari minyak limbah ikan
-
5
patin dengan isooktanol. Diharapkan nantinya ester asam lemak ini dapat
menunjukkan sifat fisik dan kimia dari plastisizer komersil.
1.3. Tujuan Penelitian
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah
a) Mempelajari pengaruh Perbandingan molar reaktan dan kecepatan
pengadukan pada reaksi transesterifikasi minyak limbah ikan patin
dengan iso-oktanol.
b) Menentukan sifat fisik dan kimia ester asam lemak minyak limbah ikan
patin yang dihasilkan
c) Membuat fatty acid alkyl ester dari limbah ikan patin
1.4. Manfaat Penelitian
a) Dapat dijadikan sebagai sumbangan dalam pengembangan ilmu
pengetahuan dan teknologi yang terkait dibidang reaksi tranesterifikasi.
b) Menambah pengetahuan dan pengembangan wawasan mahasiswa
terkait dibidang reaksi tranesterifikasi.
c) Dapat dijadikan sebuah referensi untuk penelitian lainnya.
d) Meningkatkan nilai komersial pada limbah ikan patin
1.5. Waktu dan Tempat Pelaksana
Penelitian ini telah dilakukan di laboratorium Teknologi Bahan Alam dan
Mineral Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Riau dari 20 Juli 2013
sampai 30 Agustus 2013.
1.6. Sistematika Penulisan
Adapun sistematika penulisan yang digunakan pada penulisan tugas akhir
ini adalah sebagai berikut :
-
6
BAB I Pendahuluan
Mengemukakan latar belakang, rumusan masalah, batasan masalah,
tujuan penulisan, manfaat penulisan dan sistematika penulisan.
BAB II Tinjauan Pustaka
Mengemukakan landasan teori yang mendukung hasil dan
pembahasan pada penelitian ini dan menjelaskan konsep konsep
dan teori yang terkait dengan penelitian ini.
BAB III Metode Penelitian
Menjelaskan tentang alat dan bahan yang digunakan serta
mengemukakan prosedur kerja dari penelitian yang disertai dengan
blok diagram.
BAB IV Hasil dan Pembahasan
Berisikan tentang hasil dan pembahasan mengenai produk
(Plastisizer) yang didapat dari reaksi transesterifikasi.
BAB V Kesimpulan dan Saran
-
7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Transesterifikasi
Reaksi antara minyak (trigliserida) dan alkohol adalah merupakan reaksi
transesterifikasi (Darnoko dan Cheryan, 2000). Transesterifikasi adalah suatu
reaksi yang menghasilkan ester dimana salah satu pereaksinya juga merupakan
senyawa ester. Jadi disini terjadi pemecahan senyawa trigliserida dan migrasi
gugus alkil antara senyawa ester. Ester yang dihasilkan dari reaksi transesterifikasi
ini disebut fatty acid alkyl ester. R adalah gugus alkil dan R1 R3 merupakan
gugus asam lemak jenuh dan tak jenuh rantai panjang.
Gambar 2.1 Reaksi Tranesterifikasi minyak dengan alkohol menggunakan katalis
Reaksi transesterifikasi merupakan reaksi bolak balik yang relatif lambat.
Untuk mempercepat jalannya reaksi dan meningkatkan hasil, proses dilakukan
dengan pengaduka yang baik, penambahan katalis dan pemberian reaktan berlebih
agar reaksi bergeser ke kanan. Pemilihan katalis dilakukan berdasarkan
kemudahan penanganan dan pemisahannya dari produk. Untuk itu dapat
digunakan katalis asam, basa dan penukar ion (Groggins, 1958)
Menurut Wulandari dan Septiana (2010) faktor-faktor yang berpengaruh
pada reaksi transesterifikasi antara lain :
1. Waktu Reaksi
Semakin lama waktu reaksi, maka kemungkinan kontak antar zat semakin
besar, sehingga akan menghasilkan konversi yang besar. Jika kesetimbangan
-
8
reaksi sudah tercapai, maka dengan bertambahnya waktu reaksi tidak akan
menguntungkan, karena tidak memperbesar hasil.
2. Pengadukan
Pengadukan akan menambah frekuensi tumbukan antar molekul zat
pereaksi, sehingga mempercepat tercapainya kesetimbangan atau dapat
menambah konversi reaksi. Sesuai dengan persamaan Arrhenius :
k = A e(-Ea/RT)
dimana,
T = Suhu absolut ( C)
R = Konstanta gas umum (kal/gmol K)
Ea = Energi aktivasi (kal/gmol)
A = Faktor tumbukan (t-1
)
k = Konstanta kecepatan reaksi (t-1
)
Semakin besar frekuensi tumbukan, maka semakin besar pula harga
konstanta kecepatan reaksi. Sehingga dalam hal ini pengadukan sangat penting,
mengingat campuran reaktan dan katalis merupakan larutan yang immiscible.
3. Katalisator
Katalisator berfungsi untuk mengurangi energi aktivasi pada suatu reaksi,
jika jumlah katalis dinaikkan, energi aktivasi akan menurun, sehingga konstanta
laju reaksi akan semakin besar dan kesetimbangan reaksi akan cepat tercapai,
maka konversi reaksi maksimal akan cepat tercapai.
4. Suhu Reaksi
Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka akan semakin besar nilai
konstanta reaksi, hal ini sesuai dengan persamaan Archenius. Jika nilai konstanta
reaksi meningkat, maka reaksi akan berjalan semakin cepat, namun demikian suhu
reaksi harus dipertimbangkan berdasarkan titik didih salah satu reaktan.
Disarankan bahwa suhu itu harus dibawah titik didih salah satu reaktan yang titik
didihnya paling rendah.
-
9
5. Konsentrasi reaksi
Menurut Le Chatelier, kesetimbangan suatu reaksi kimia akan berubah bila
adanya perubahan konsentrasi, temperature, volume dan tekanan. Semakin tinggi
konsentrasi reaktan maka kesetimbangan reaksi akan bergerak ke kanan yang
menyebabkan poduk yang dihasilkan lebih banyak.
2.2 Plastisizer
Plastisizer dalam konsep sederhana ialah pelarut organik dengan titik
didih tinggi atau suatu padatan dengan titik leleh rendah. Apabila ditambahkan
kedalam resin yang keras atau kaku seperti karet dan plastik Polivinil Klorida
(PVC), maka akumulasi gaya intermolekuler pada rantai panjang akan menurun
sehingga kelenturan atau fleksibilitas, kelunakan (softness), dan pemanjangan
(elongation) bertambah (Sadi, 1992; Sears dan Darby, 1982). Berdasarkan
komposisi asam lemak minyak sawit yang unik dengan kandungan asam lemak
utama yaitu asam oleat dan palmitat yang digunakan sebagai bahan pembuatan
ester oleat dan palmitat. Ester tersebut dapat dikonversi menjadi plastisizer (Sadi
dan Purboyo , 1996).
Plastisizer dapat disintetis dari beberapa bahan baku, seperti turunan
minyak bumi dan minyak nabati. Proses pembuatan plastisizer dari minyak bumi
dapat menimbulkan pencemaran terhadap lingkungan, bersifat toxic (beracun),
plastisizer yang dihasilkan sulit terdegredasi, disamping itu sumber bahan baku
dari minyak bumi merupakan sumber daya alam yang tidak dapat diperbaharui.
Sedangkan minyak nabati merupakan sumber daya alam yang dapat diperbaharui
dan proses pembuatannya menghasilkan limbah yang relatif kecil, bersifat non
toxid (tidak beracun) , selain itu plastisizer yang dihasilkan mudah terurai secara
biologi (Sadi dan Purboyo , 1996).
Pada umumnya ester yang disintetis dari minyak nabati melalui senyawa
metil ester dan fatty alkohol. Plastisizer yang berasal dari minyak nabati dibuat
-
10
dengan mereaksikan alkohol dengan asam lemak secara esterifikasi. Alkohol
yang dapat digunakan berupa alkohol berantai karbon antara C1 sampai C30 yaitu
berupa methanol, etanol, propanol, isopropanol, isobutanol, isooktanol dan
alkohol lainnya.
2.3 Sifat Fisik dan Kimia Plasticizer Komersil
Plastisizer yang telah dikomersilkan harus memenuhi beberapa standar.
Standar mutu plastisizer yang telah dikomersilkan dapat dilihat pada Tabel 2.1
berikut:
Tabel 2.1 Karakteristik plasticizer ester yang dapat dikomersilkan
Karakteristik plasticizer Nilai
Titik beku, oC 7 -29
Titik didih oC 315,6 398,9
Nilai penyabunan, mg KOH/gr 133 172
Viskositas 40oC, mPa s 0,900 26,500
Specific gravity, 40oC 0,81- 0,96
Sumber : Wypich (2004)
2.4 Minyak Limbah Ikan Patin
Minyak ikan termasuk senyawa lipida yang bersifat tidak larut dalam air
tetapi larut dalam pelarut organik non-polar, misalnya dietil eter (C2H5OC2H5),
kloroform (CHCl3), benzen dan hidrokarbon lainnya. Lemak dan minyak dapat
larut dalam pelarut tersebut karena mempunyai polaritas yang sama dengan
pelarut tersebut (Handayani, 2010). Minyak ikan ini dibagi dalam dua jenis, yaitu
minyak hati ikan (fish liver oil) yang terutama dimanfaatkan sebagai sumber
vitamin A dan D, dan minyak tubuh ikan (body oil). Lemak dan minyak adalah
trigliserida dan triasilgliserol. Trigliserida alami adalah trimester dari asam lemak
berantai panjang (C12 sampai C24) dan gliserol, 80% monogliserida, 30-40%
-
11
digliserida, 5-10% trigliserida, 0,2-9% asam lemak bebas dan 4-8% gliserol
(Handayani, 2010).
Pada umumnya, minyak ikan mempunyai komposisi asam lemak dengan
rantai karbon yang panjang dan ikatan rangkap yang banyak. Lemak ikan terdiri
dari unit-unit kecil yang disebut asam lemak. Asam lemak pada minyak ikan
terdiri dari asam lemak jenuh (asam palmitat, asam stearat), asam lemak tak jenuh
tunggal (oleat), dan asam lemak tak jenuh ganda (linoleat, linolenat, dan
arakidoat). Minyak ikan mengandung sekitar 25 persen asam lemak jenuh dan 75
persen asam lemak tak jenuh (Adhityayodha, 2011).
Tabel 2.2 Kandungan Asam Lemak Pada Limbah Minyak Ikan Patin
No % Area Nama Asam Lemak Rumus
Molekul
BM
(gr/mol)
BM
Sebenarnya
(gr/mol)
1 1,59 Nonanediocid Acid C11H20O4 216 3,43
2 4,65 Octadecanoid Acid
(Asam stearat)
C19H38O2 298 13,85
3 1,14 11-octadecanoid acid C19H36O2 296 3,37
4 40,67 Hexadecanoid acid
(Asam Palmitat)
C17H34O2 270 109,809
5 3,23 9,12-octadecanoid
acid
C19H34O2 294 9,49
6 32,23 9 Octadecanoid acid (Asam Oleat)
C19H36O2 296 95,40
7 9,75 Eicosanoic acid C21H42O2 326 31,785
8 2,79 Hexadecylene acid C16H32O 240 6,69
9 3,96 1-Tridecyn-4 C13H24O 196 7,76
Total 281,584
Sumber : Nissaaulya, 2013
2.5 Isooktanol
Isooktil alkohol atau isooktanol adalah nama lain dari 2-etil heksanol.
Rumus kimianya adalah C8H18O. Larutan ini adalah cairan tak berwarna yang
hampir tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik. Isooktanol di
produksi dalam sekala besar sebagai bahan baku untuk plasticizer (chemistry.com,
2013).
-
12
Tabel 2.3 Karakteristik Isooktanol
No Karakteristik Keterangan
1 Berat molekul relatif 130,23 g/mol
2 Wujud Cairan tidak berwarna
3 Densitas 0,832 g/cm3
4 Larut baik dalam Pelarut organik
5 Titik didih 180 -186oC (453 - 459 K)
7 Titik lebur -76oC (197K)
(chemistry.com, 2013)
2.6 Katalis
Katalis ditemukan oleh J.J. Berzelius pada tahun 1836 sebagai komponen
yang dapat meningkatkan laju reaksi kimia, namun tidak ikut bereaksi. Definisi
katalisator adalah suatu substansi yang dapat meningkatkan kecepatan, sehingga
reaksi kimia dapat mencapai kesetimbangan, tanpa terlibat di dalam reaksi secara
permanen (Satterfield, 1991). Dengan demikian pada akhir reaksi katalis tidak
tergabung dengan senyawa produk reaksi. Adanya katalis dapat mempengaruhi
faktor-faktor kinetika suatu reaksi seperti laju reaksi, energi aktivasi, sifat dasar
keadaan transisi dan lain-lain (Satterfield, 1991). Karakteristik katalis adalah [1]
berinteraksi dengan reaktan tetapi tidak berubah pada akhir reaksi. [2]
mempercepat kinetika reaksi dengan memberikan jalur molekul yang lebih rumit.
Kemampuan katalis untuk meningkatkan kecepatan reaksi terjadi dalam beberapa
langkah, sehingga mengakibatkan penurunan energi aktivasi reaksi. Reaksi
katalitis meliputi: [1] adsorbsi, [2] pembentukan dan pemutusan activated
complex, [3] desorbsi (Richardson, 1989).
Katalis dalam reaksi (misal esterifikasi atau transesterifikasi) merupakan
suatu bahan (misal basa, asam atau enzim) yang berfungsi untuk mempercepat
reaksi dengan jalan menurunkan energi aktivasi (activation energy, Ea) dan tidak
mengubah kesetimbangan reaksi, serta bersifat sangat spesifik. Sebenarnya proses
produksi bisa berlangsung tanpa katalis akan tetapi reaksi akan berlangsung
sangat lambat, membutuhkan suhu yang tinggi dan tekanan yang tinggi pula.
-
13
Umumnya untuk mencapai hasil (yields) ester yang memuaskan dalam kondisi
reaksi yang sedang, produksi biodiesel dilakukan dengan keberadaan katalis yang
meliputi katalis basa (alkali), asam termasuk katalis bahan transisi logam, dan
katalis enzim (Richardson, 1989).
Menurut perbedaan fase dengan reaktan, katalis dapat dibagi menjadi
katalis homogen yang memiliki fase yang sama dengan reaktannya dan katalis
heterogen yang berbeda fase dengan reaktannya (contohnya, katalis padat pada
campuran reaktan cair). Katalis heterogen menyediakan permukaan luas untuk
tempat reaksi kimia terjadi. Agar reaksi terjadi, satu atau lebih reaktan harus
tersebar pada permukaan katalis dan teradsorb ke dalamnya. Setelah reaksi
selesai, produk menjauh dari permukaan katalis padat. Seringkali, perpindahan
reaktan dan produk dari satu fase ke fase lainnya ini berperan dalam menurunkan
energi aktivasi (Mittelbach dan Remschmidt, 2004).
Pemilihan katalis atau pengembangan katalis perlu pertimbangan untuk
mendapatkan efektivitas dalam penggunaannya. Beberapa pertimbangan dalam
pemilihan katalis adalah [1] umur panjang, sehingga menghemat pembelian
katalis baru. [2] harga katalisator murah, sehingga menghemat investasi. [3]
mudah atau tidaknya diregenerasi, jika tidak merusak aktivitas dapat menghemat
pembelian katalis baru. [4] tahan terhadap racun, sehingga umur katalis panjang
(Richardson, 1989)
Bradin (1996) menyatakan bahwa asam Lewis seperti aluminium klorida,
besi klorida, aluminium bromida, clay dan zeolit juga dapat mengkatalisis reaksi
transesterifikasi. Penggunaan katalis heterogen pada reaksi transesterifikasi
minyak dengan alkohol dapat mempermudah proses pemisahan katalis dari
campuran reaksi. Selain itu, keuntungan menggunakan katalis heterogen (asam
padat) adalah dapat digunakan kembali (regenerasi) bila aktivasinya masih baik
(Zahrina dan Sunarno, 2006), sehingga menghemat pembelian katalis baru.
Seperti telah dijelaskan sebelumnya, zeolit merupakan katalis yang aktif dalam
proses reaksi esterifikasi asam lemak.
-
14
Mekanisme reaksi katalitik menurut Richadrson (1989) berlangsung
dengan tahapan sebagai berikut :
1. Perpindahan massa reaktan dari fluida menuju permukaan luar katalis.
2. Difusi reaktan dari pori pada permukaan luar menuju permukaan aktif
3. Adsoprsi reaktan pada permukaan aktif.
4. Reaksi permukaan.
5. Desorpsi produk dari permukaan aktif.
6. Difusi dari permukaan aktif menuju mulut pori pada permukaan luar.
7. Perpindahan massa produk dari permukaan luar pelet katalis menuju fluida.
Gambar 2.2 Mekanisme Reaksi Katalitik (Richardson, 1989)
2.7 Zeolit
Mineral zeolit sudah diketahui sejak tahun 1755 oleh seorang ahli
mineralogi bernama F.A.F. Cronstedt. Meskipun demikian penggunaan mineral
zeolit untuk industri baru dimulai tahun 1940 dan 1973. Tahun 1940 adalah
penggunaan mineral zeolit sintetis, sedangkan tahun 1973 adalah permulaan
penggunaan mineral zeolit alam. Dikarenakan mineral zeolit alam sulit dipisahkan
dari batuan induknya maka ini menjadi alasan dibuatnya zeolit sintesis. Mineral
zeolit sintetis yang dibuat tidak dapat persis sama dengan mineral zeolit alam,
walaupun zeolit sintetis mempunyai sifat fisik yang jauh lebih baik. Pada tahun
tersebut merupakan titik awal penggunaan nyata bagi mineral zeolit alam untuk
-
15
keperluan berbagai industri. Diharapkan dengan adanya berbagai penelitian
mengenai zeolit alam diharapkan dapat meningkatkan nilai tambah (Nasikin,
2004).
Zeolit didefinisikan sebagai Kristal alumina silika yang mempunyai
struktur kerangka tiga dimensi yang terbentuk oleh tetrahedral silika (SiO4) dan
alumina (Al2O3) dengan rongga-rongga berisi logam-logam biasanya alkali dan
alkali tanah serta molekul air. Zeolit merupakan mineral yang terdiri dari kristal
alumino silikat terhidrasi yang mengandung kation alkali dan alkali tanah dalam
kerangka tiga dimensinya. Berdasarkan asalnya, maka zeolit dapat dikelompokkan
menjadi dua, yaitu zeolit alam dan sintetis. Pada proses katalitik, penukar kation
dan adsorben, zeolit sintetik lebih banyak digunakan dibanding zeolit alam. Zeolit
alam memiliki struktur satu atau dua dimensi sehingga mudah terdeaktivasi jika
digunakan sebagai katalis. Zeolit sintetik memiliki saluran tiga dimensi sehingga
sulit terdeaktivasi. Bermacam-macam zeolit sintetis dapat dibuat dengan cara
mereaksikan senyawa silika dan alumina. Selain kondisi dan lama reaksi, untuk
mengarahkan struktur sehingga dapat dibentuk zeolit tertentu dibutuhkan
templating agent (Nasikin dkk, 2004).
Mineral zeolit bukan merupakan mineral tunggal, melainkan sekelompok
mineral yang terdiri dari beberapa jenis unsur. Secara umum mineral zeolit adalah
senyawa alumino silikat hidrat dengan logam alkali tanah serta mempunyai rumus
kimia sebagai berikut :
M2x/nSi1-xAlxO2.yH2O (1)
Dengan M = e.g Na, K, Li, Ag, NH, H, Ca, Ba,
Ikatan ion Al-Si-O adalah pembentuk struktur kristal, sedangkan logam
alkali adalah kation yang mudah tertukar (exchangeable cation). Jumlah molekul
air menunjukkan jumlah pori-pori atau volume ruang hampa yang akan terbentuk
bila unit sel kristal zeolit tersebut dipanaskan. Sekarang ini lebih dari 40 zeolit
alam maupun 150 tipe yang artificial telah digunakan dalam berbagai bidang
berdasarkan publikasi International zeolit association. Pada struktur zeolit, semua
-
16
atom Al dalam bentuk tertahedra sehingga atom Al akan bermuatan negatif karena
berkoordinasi dengan 4 atom oksigen dan selalu dinetralkan oleh kation alkali
atau alkali tanah untuk mencapai senyawa yang stabil. Lain halnya dengan batuan
lempung (clay materials) dengan struktur lapisan, dimana sifat pertukaran ionnya
disebabkan oleh 1) brokend bonds yaitu makin kecil partikel penyerapan makin
besar, 2) gugus hidroksi yang mana atom hidrogen dapat digantikan dengan kation
lain atau 3) substitusi isomorf Al pada tertrahedra Si menyebabkan ikatan Al-Si
cukup kuat dan mengurangi swelling.
Gambar 2.3 Tetrahedra Alumina dan Silika (TO) pada struktur Zeolit
(www.batan.go.id, 2013)
2.8 Kegunaan Zeolit
Penggunaan zeolit cukup banyak, misalnya untuk industri kertas, karet,
plastik, katalis, agregat ringan, semen puzolan, pupuk, pencegah polusi,
pembuatan gas asam, tapal gigi, mineral penunjuk eksplorasi, pembuatan
batubara, pemurnian gas alam, industri oksigen, industri petrokimia, sebagai
makanan ternak dan lain-lain. Dalam perkembangan ilmu pengetahuan dan
teknologi khususnya dibidang penelitian zeolit telah banyak digunakan oleh
peneliti sebagai bahan katalis yang berfungsi sebagai mempercepat atau
memperlambat jalannya suatu reaksi. Mengingat mineral zeolit terutama yang
mempunyai arti ekonomi umumnya dijumpai di dalam batuan sedimen piroklastik
maka diharapkan di Indonesia terdapat banyak mineral tersebut. Seperti diketahui
-
17
sebagian besar wilayah Indonesia terdiri dari batuan gunung api, termasuk batuan
piroklastik berbutir halus (tuf) yang merupakan sumber mineral zeolit. Dimensi
penggunaan yang cukup luas dalam berbagai aspek kehidupan, maka dapat
diprediksikan permintaan kesehjateraan dan perekonomian nasional.
Pada dasarnya penggunaan mineral zeolit alam sama dengan zeolit
sintesis. Hal ini disebabkan oleh persamaan sifat fisik dan kimia yang dimiliki
oleh kedua jenis mineral zeolit. Walaupun pada umumnya mineral zeolit sintesis
lebih murni, masing-masing mempunyai kelebihan dan kekurangan. Persamaan
utama dua jenis tersebut ion exchange, absorpsi, dan molecular sieving. Apabila
zeolit alam langsung dipergunakan maka tidak akan diperoleh hasil yang
maksimal karena zeolit tersebut masih mengandung bahan-bahan pengotor yang
dapat menganggu aktivitas kerja zeolit itu sendiri. Maka dari itu diperlukan
pengaktifan zeolit alam. Zeolit yang diaktifasi merupakan katalis asam (Nasikin
dkk, 2004) dan termasuk katalis heterogen sehingga kemungkinan dapat
mengkatalis esterefikasi asam lemak. Selain itu, zeolit alam banyak ditemukan di
beberapa daerah di Indonesia dengan jumlah yang besar serta kualitas yang baik.
-
18
BAB III
METODE PENELITIAN
3.1 Bahan dan Peralatan Penelitian
3.1.1 Bahan Penelitian
Bahan-bahan kimia yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah
Ikan Patin, Zeolit Alam, Aquades, Indikator PP, Asam Oksalat, KOH, HCl,
NaCl 2,5%, NH4Cl 1 N, dan iso-oktanol.
3.1.2 Peralatan Penelitian
Alat-alat yang digunakan dalam penelitian ini, yakni : pengaduk,
piknometer, kondensor, corong pisah, erlenmeyer, gelas ukur, gelas piala,
corong, pipet tetes, pipet gondok, reaktor, termometer dan kertas saring, buret,
oil batch, Gas Chromatographi Mass spectrophotometer (GC-MS).
Gambar 3.1 Rangkaian Reaktor dan oil Batch
Keterangan:
1. Pemanas dan Oil Batch 5. Pengaduk
2. Reaktor 6. Statif
3. Termometer
4. Kondenser
-
19
3.2 Variabel Penelitian
3.2.1 Variabel tetap
1. Komposisi katalis H-Zeolit 20% berbasis berat minyak limbah ikan
patin
2. Waktu reaksi pembuatan plastisizer 6 jam
3. Suhu Reaksi Transesterifikasi 104 106oC
3.2.2 Variabel tidak tetap
1. Perbandingan molar minyak limbah ikan patin dengan iso-oktanol
(1:6, 1:9 dan 1:12)
2. Kecepatan Pengadukan (175, 200, 225) rpm untuk reaksi pembuatan
plastisizer
3.3. Prosedur Penelitian
Tahap-tahap penelitian terdiri dari ekstraksi minyak limbah ikan patin,
aktivasi katalis dan sintesa plastisizer.
3.3.1. Prosedur Ekstraksi Minyak Limbah Ikan Patin
Limbah ikan patin yang digunakan pada penelitian ini disortir terlebih
dahulu, dipilih limbah ikan patin yang berupa jeroan (isi perut). Limbah ikan
tersebut dicuci hingga bersih menggunakan air. Limbah ikan yang telah
bersih ditimbang berat totalnya kemudian di oven dengan suhu 105C selama
5 jam. Lalu limbah ikan yang telah selesai di oven tersebut di pres untuk
mengeluarkan sisa minyak pada limbah tersebut. Minyak hasil pengovenan
tersebut di diamkan sampai suhu 25C. Minyak hasil pengovenan disaring
untuk memisahkan antara minyak kasar dan padatan (Almunady, 2011).
Minyak kasar yang diperoleh dimurnikan dengan penambahan NaCl
2,5% dan dipanaskan pada suhu 70C selama 15 menit. Lapisan minyak dan
air dipisahkan dengan corong pisah dan diperoleh minyak yang bersih.
Dilakukan perhitungan densitas, rendemen, analisa angka asam dan angka
penyabunan dari minyak hasil ekstraksi tersebut (Lestari dkk, 2008).
-
20
Gambar 3.2 Proses ekstraksi minyak limbah ikan patin
3.3.2. Persiapan Katalis H-Zeolit
Zeolit alam sebanyak 250 gram digerus sampai halus sehingga lolos
penyaring 100 mesh kemudian dimasukkan kedalam reaktor ukuran 500 ml,
lalu ditambahkan dengan larutan NH4Cl 1 N sampai zeolit tersebut terendam.
Diaduk dengan kecepatan 500 rpm selama 50 jam pada suhu 90oC. Zeolit
tersebut disaring dan kemudian residu tersebut dicuci dengan aquades
(gunanya untuk memisahkan unsur atau senyawa pengotor yang ada didalam
zeolit). Setelah disaring dan dicuci, zeolit dikeringkan pada suhu 105 -110oC
selama 3 jam dan di furnace pada suhu 600C selama 6 jam (Nasikin, 2004).
-
21
Gambar 3.3 Persiapan dan aktivasi katalis H-Zeolit
3.3.3. Sintesa Fatty Acid Alkyl Ester
Sintesa dilakukan dengan menggunakan proses transesterifikasi
meliputi langkah-langkah sebagai berikut : Dimasukan minyak limbah ikan
patin sebanyak yang ditentukan dan Katalis H-zeolit dengan komposisi 20%
berbasis berat minyak ikan kedalam reaktor yang dilengkapi pengaduk,
selanjutnya dipanaskan didalam oil batch dengan suhu 104-106 C.
-
22
ditambahkan kedalam reaktor. Setelah itu, ditambahkan iso-oktanol melalui
corong pisah, sejumlah yang ditentukan. Reaksi transesterifikasi dilakukan
dengan kecepatan pengadukan (175, 200, 225) rpm dan perbandingan minyak
dengan iso-oktanol (1:6, 1:9, 1:12) dengan lama waktu reaksi 6 jam.
Kemudian, produk didiamkan selama 24 jam dalam corong pisah dan diambil
lapisan atas sebagai plastisizer. Cuci dengan aquades untuk menghilangkan
sisa asam, katalis dan hasil samping lainnya.
Gambar 3.4 Proses sintesa fatty acid alkyl ester
3.4. Analisa Produk
Produk reaksi yang diperoleh berupa ester, kemudian dilakukan analisa sifat
fisika dan kimia produk untuk mendapatkan data dan melihat pengaruh dari
variasi perbandingan molar reaktan dan kecepatan pengadukan yang digunakan.
Analisa tersebut dilakukan secara konvensional (klasik) dan instrumentasi
-
23
(modern). Untuk cara konvensional dilakukan analisa dengan metoda volumetri
(titrasi), sedangkan analisa secara intrumentasi dengan menggunakan alat standar
Gas Chromatographi (GC). Analisa data spektrum GC dilakukan dengan cara
penelusuran literatur (Lampiran).
-
24
BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Analisa Zeolit Alam Teraktifasi
Preparasi katalis H-zeolit meliputi proses pretreatment zeolit alam,
perendaman, dan kalsinasi. Katalis hasil preparasi dianalisa dan
dibandingkan dengan standar. Analisa yang dilakukan pada katalis pada
penelitian ini yaitu analisa X-Ray Diffraction (XRD).
Analisa X-Ray Diffraction (XRD) dilakukan untuk mengetahui
jenis mineral yang terdapat pada katalis serta untuk mengetahui tingkat
kristalinitas struktur komponen. Struktur komponen ditunjukkan oleh
tinggi rendahnya intensitas puncak. Pola difraksi mineral katalis dari hasil
analisis difraksi sinar X dicocokkan nilai 2 nya dengan data JCPDS (Joint
Committee for Powder Diffraction Standars).
Zeolit alam memiliki kandungan mineral utama berupa klinoptilolit
dan mordenit. Mineral-mineral ini yang diidentifikasi melalui pola
difraktogram sinar X dari hasil XRD katalis. Data nilai 2 dari puncak-
puncak mineral klinoptilolit dan mordenit dapat dilihat pada Tabel 4.1.
Tabel 4.1 Puncak-Puncak Mineral Utama Zeolit
Komponen 2 Sumber
Mordenit
9,84
JCPDS No. 6-239
13,43
19,60
25,61
27,65
Klinoptilolit
22,31
Marita 2010 26,60
29,96
-
25
Hasil karakterisasi katalis zeolit alam dan H-zeolit dengan
menggunakan difraksi sinar-x dapat dilihat pada Gambar 4.1 dan Gambar
4.2.
Gambar 4.1 Pola Difraksi Sinar X Zeolit Alam
Gambar 4.2 Pola Difraksi Sinar X H-Zeolit
-
26
Tabel 4.2 Identifikasi Jenis Mineral Pada Difraktogram Sinar X
Komponen
2 Standar
(JCPDS
6-239)
2 Zeolit Alam
Intensitas
Zeolit
Alam
2 H-Zeolit
Intensitas
H-Zeolit
Mordenit
9,84 10,1593 114 9,9033 114
13,43 13,7933 66 13,6066 69
19,60 20,2125 100 20,0400 102
25,61 26,0760 93 26,0000 106
27,65 28,0300 126 27,8782 162
Komponen
2 Standar
(Marita
2010)
2 Zeolit Alam
Intensitas
Zeolit
Alam
2 H-Zeolit
Intensitas
H-Zeolit
Klinoptilolit
22,31 22,4600 232 22,2800 229
26,60 26,0760 93 26,0000 106
29,96 30,3391 58 30,5800 44
Pada Gambar 4.1 terlihat adanya puncak-puncak mineral
klinoptilolit dan mordenit pada zeolit alam. Puncak mineral klinoptilolit
(K) terlihat pada 22,4600o; 26,0760
o dan 30,3391
o. Sementara itu, puncak
mineral mordenit (M) terlihat pada 2 10,1593o; 13,7933o; 20,2155o;
26,0760o dan 28,0300
o. Hasil analisa XRD ini membuktikan bahwa zeolit
alam yang digunakan mengandung mineral-mineral utama dari zeolit. Pada
Gambar 4.2 juga terlihat adanya puncak-puncak mineral klinoptilolit dan
mordenit pada H-zeolit. Puncak mineral klinoptilolit (K) terlihat pada
22,2800o; 26,0000
o dan 30,5800
o. Sementara itu, puncak mineral mordenit
(M) terlihat pada 2 9,9033o; 13,6066o; 20,0400o; 26,0000o dan 27,8782o.
Hasil analisa XRD ini membuktikan bahwa H-zeolit yang digunakan
mengandung mineral-mineral utama dari zeolit.
Dari Tabel 4.2 menunjukkan katalis sebelum maupun sesudah
diberi perlakuan asam tidak banyak mengalami perubahan. Menurut
Lestari dkk (2010), intensitas puncak-puncak zeolit sebelum maupun
setelah diberi perlakuan asam tidak banyak mengalami perubahan. Hal ini
menunjukkan bahwa perlakuan asam tidak merusak sifat kristal dari
katalis. Menurut Marita (2010), perubahan intensitas puncak
-
27
mengidentifikasikan terjadinya peningkatan kristalinitas dari zeolit alam
setelah dilakukan aktivasi, perubahan secara signifikan tampak pada
peningkatan kristalinitas fasa amorf dari zeolit alam. Peningkatan
kristalinitas ini erat kaitannya dengan larutnya pengotor-pengotor dan
sebagian kerangka Al pada zeolit karena proses dealuminasi, terlepasnya
pengotor pada zeolit menyebabkan lebih membukanya pori zeolit sehingga
luas permukaan katalis meningkat.
4.2. Analisa Minyak Limbah Ikan Patin
Berikut hasil analisis kandungan minyak ikan patin yang dapat
dilihat pada Gambar 4.3 dan Tabel 4.3.
Gambar 4.3 GC-MS Minyak Ikan Patin
-
28
Tabel 4.3 Hasil Analisa GC-MS Kandungan Minyak Limbah Ikan Patin
No % Area Nama Asam Lemak Rumus
Molekul
BM
(gr/mol)
BM
Sebenarnya
(gr/mol)
1 1,59 Nonanediocid Acid C11H20O4 216 3,43
2 4,65 Octadecanoid Acid
(Asam stearat)
C19H38O2 298 13,85
3 1,14 11-octadecanoid acid C19H36O2 296 3,37
4 40,67 Hexadecanoid acid
(Asam Palmitat)
C17H34O2 270 109,809
5 3,23 9,12-octadecanoid
acid
C19H34O2 294 9,49
6 32,23 9 Octadecanoid acid (Asam Oleat)
C19H36O2 296 95,40
7 9,75 Eicosanoic acid C21H42O2 326 31,785
8 2,79 Hexadecylene acid C16H32O 240 6,69
9 3,96 1-Tridecyn-4 C13H24O 196 7,76
Total 281,584
Sumber : Hasil Uji Lab.Kimia organik FMIPA-UGM, 2013
4.3. Karakteristik Sifat Fisik dan Kimia Plastisizer yang Dihasilkan
Secara komersial plastisizer ester asam lemak harus memenuhi
standar sebagai berikut:
Tabel 4.4 Karakteristik Plastisizer Ester Asam Lemak
Karakteristik Plastisizer Nilai
Titik beku, C 7 (-29)
Titik didih, C 315,6 398,9
Nilai Penyabunan, mg/KOH 133 172
Viskositas 30C, mPa s 0,9 26,5
Specific gravity, 30C 0,81 0,96
Sumber : Wypich, 2004
Pada penelitian ini dihasilkan, karakteristik plastisizer seperti pada
Tabel 4.5 berikut:
-
29
Tabel 4.5 Karakteristik Plastisizer yang dihasilkan
Perbandingan
Molar
Kecepatan
Pengadukan
(rpm)
Nilai
Penyabunan
(mgKOH/
grSampel)
Viskositas
30C
(mPa s)
Specific
Gravity
(30C)
1 : 6 175 138,177 6,603 0,872
1 : 9 175 143,882 5,360 0,859
1 : 12 175 144,385 6,439 0,868
1 : 6 200 134,948 6,598 0,870
1 : 9 200 137,308 5,377 0,859
1 : 12 200 137,239 6,432 0,867
1 : 6 225 136,728 6,621 0,870
1 : 9 225 132,401 5,380 0,860
1 : 12 225 141,088 6,521 0,870
Dari Tabel 4.5 dapat dilihat bahwa untuk 9 sampel yang di uji nilai
penyabunan, viskositas, dan specific grafity memenuhi sebagian dari sifat
fisik dan kimia dari plastisizer komersial. Hal ini dapat membuktikan
bahwa minyak dari limbah ikan patin (jeroan) dapat dijadikan bahan baku
pembuatan plastisizer dengan mereaksikannya dengan isooktanol.
Plastisizer yang dihasilkan ini merupakan plastisizer campuran yang mana
dari hasil analisa minyak limbah ikan patin dapat dilihat komposisi paling
dominan dari minyak limbah ikan patin ini adalah asam oleat dan asam
palmitat. Berdasarkan komposisi dari minyak limbah ikan patin tersebut,
seharusnya produk dari reaksi transesterifikasi ini yang dominan
dihasilkan berupa plastisizer yang berasal dari asam oleat dan asam
palmitat dengan isooktanol yaitu berupa isooktil oleat dan isooktil
palmitat.
-
30
4.4. Hasil Analisa GC-MS Produk
Dari hasil analisa dengan menggunakan alat GC-MS didapatkan
banyak komponen-komponen yang terkandung di dalam produk. Hasil
analisis menunjukkan bahwa persentase produk ester adalah 1.05%,
alkohol adalah 85.80% untuk sampel perbandingan molar 1 : 12 dan
kecepatan pengadukan 200 rpm. Ester yang diperoleh tidak sesuai dengan
yang seharusnya terjadi apabila di transesterifikasi minyak limbah ikan
patin dengan isooktanol yaitu berupa isooktil oleat, dan isooktil palmitat.
Produk yang dihasilkan pada penelitian ini yaitu oktil palmitat, isooktil
palmitat dan metil dekanoat. Keberadaan oktil palmitat dan metil dekanoat
kemungkinan terjadi karena munculnya reaksi samping, seperti dehidrasi
alkohol. Dehidrasi alkohol ini dapat terjadi dengan adanya kehadiran
katalis asam dan pemanasan (Wulandari dkk, 2010). Berikut ditampilkan
analisa GC-MS produk sintesa plastisizer dari minyak limbah ikan patin
dan isooktanol.
Gambar 4.4 GC-MS Produk Ester (Plastisizer) dari Minyak Limbah Ikan patin
dengan Isooktanol dengan Perbandingan Molar 1 : 12, dan Pengadukan 200 rpm
Selain itu kemungkinan juga terjadinya peristiwa pemutusan ikatan
hidrokarbon tidak jenuh dari asam karboksilat oleh katalis H-Zeolit.
Pemutusan pada ikatan rangkap diawali oleh adanya serangan elektron
oleh ikatan rangkap terhadap H+ atau asam Bronsted yang terdapat pada
permukaan katalis. Akibatnya terbentuknya karbon kation pada atom
-
31
karbon ikatan rangkap yang kekurangan elektron, serangan tersebut juga
akan mengakibatkan adanya ikatan antara hidrogen pada katalis dengan
karbon ikatan rangkap (Rustamaji dkk, 2010).
Tabel 4.6 Hasil Analisa GC-MS Senyawa Ester dari Minyak Limbah Ikan patin
dengan Isooktanol dengan Perbandingan Molar 1 : 12, dan Pengadukan 200 rpm
Line Area (%) Komponen
4 85.80 Iso-oktanol
6 0.19 Oktil Palmitat
7 0.56 Isooktil Palmitat
19 0.30 Metil Dekanoat
Sumber : Hasil Uji Lab.Kimia organik FMIPA-UGM, 2013
4.5. Pengaruh Perbandingan Molar Reaktan Terhadap Reaksi
Transesterifikasi Minyak Limbah Ikan Patin
Perbandingan molar reaktan merupakan salah satu parameter
penting yang dapat mempengaruhi Konversi dari reaksi transesterifikasi.
Secara teoritis berdasarkan prinsip Le Chatelier dalam reaksi
transesterifikasi 1 mol minyak memerlukan 3 mol alkohol. Karena reaksi
transesterifikasi adalah reaksi reversibel, maka jika diberikan alkohol
berlebih dapat mengarahkan kesetimbangan kearah pembentukan
ester/produk. Reaksi transesterifikasi dengan katalis heterogen diketahui
juga memiliki laju reaksi yang lambat. Oleh karena itu untuk mencapai
kesetimbangan reaksi yang lebih cepat maka penggunaan alkohol
(isooktanol) berlebih merupakan salah satu solusinya (Wulandari dkk,
2010).
-
32
Gambar 4.5 Pengaruh Perbandingan Molar Reaktan terhadap Reaksi
Transesterifikasi Minyak limbah Ikan Patin dengan Isooktanol
Hasil penelitian ini, menunjukkan adanya pengaruh pemberian
alkohol berlebih pada proses sintesis plastisizer menggunakan minyak
limbah ikan patin. Pengaruh perbandingan molar reaktan tersebut dapat
dilihat pada Gambar 4.5. Reaksi mencapai nilai konversi reaksi tertinggi
pada perbandingan molar 1 : 9 dengan kecepatan pengadukan 225 rpm
pada waktu reaksi selama 6 jam dan temperatur 105 106oC. Pada
perbandingan molar 1:6 didapatkan konversi reaksi maksimum sebesar
28,7% pada kecepatan pengadukan 200 rpm. Lalu pada perbandingan
molar 1:12 didapatkan konversi reaksi tertinggi yaitu 28,0% pada
kecepatan pengadukan 200 rpm.
4.6. Pengaruh Kecepatan Pengadukan Terhadap Reaksi Transesterifikasi
Minyak Limbah Ikan Patin
Berdasarkan teori Arhenius jika kecepatan pengadukan semakin
tinggi maka pergerakan molekul akan meningkat sehingga dapat
mengakibatkan banyaknya terjadi tumbukan. Semakin besar frekuensi
26.3%
23.7% 24.3%
28.7%
27.1%
28.0% 27.7%
29.7%
25.1%
20.0%
21.0%
22.0%
23.0%
24.0%
25.0%
26.0%
27.0%
28.0%
29.0%
30.0%
1:04 1:06 1:07 1:09 1:10 1:12 1:13
Ko
nve
rsi R
eak
si (
%)
Perbandingan Molar
175 rpm
200 rpm
225 rpm
1:4 1:6 1:7 1:9 1:10 1:12 1:13
-
33
tumbukan, maka semakin besar pula harga konstanta kecepatan reaksi.
Semakin besar harga konstanta kecepatan reaksi diharapkan dapat
menghasilkan nilai konversi yang semakin besar (Wulandari dkk, 2010).
Hasil penelitian ini menunjukkan adanya pengaruh kecepatan pengadukan
pada reaksi transesterifikasi menggunakan minyak limbah ikan patin.
Pengaruh kecepatan pengadukan terhadap konversi reaksi transesterifikasi
minyak limbah ikan patin dapat dilihat pada Gambar 4.6 berikut.
Gambar 4.6 Pengaruh Kecepatan Pengadukan terhadap Reaksi
Transesterifikasi Minyak limbah Ikan Patin dengan Isooktanol
Konversi reaksi tertinggi didapatkan pada kecepatan pengadukan
225 rpm dengan perbandingan molar 1 : 9 dengan lama waktu reaksi 6 jam
dan komposisi katalis 20% berbasis pada berat minyak ikan. Pada
kecepatan pengadukan 200 rpm dengan perbandingan molar 1 : 6 konversi
yang didapatkan adalah 28,7% dan pada kecepatan pengadukan 175 rpm
dengan perbandingan molar 1 : 12 konversi yang didapatkan adalah
24,3%.
Disini dapat dilihat bahwa reaksi mencapai nilai konversi terbesar
pada kecepatan pengadukan 225 rpm dengan perbandingan molar 1 : 9,
tetapi konversi ini belum merupakan konversi maksimal reaksi
26.3%
28.7%
27.7%
23.7%
27.1%
29.7%
24.3%
28.0%
25.1%
20.0%
21.0%
22.0%
23.0%
24.0%
25.0%
26.0%
27.0%
28.0%
29.0%
30.0%
170 180 190 200 210 220 230
Ko
nve
rsi R
eak
si (
%)
Kecepatan Pengadukan (rpm)
1:06
1:09
1:12
-
34
transesterifikasi minyak limbah ikan patin pada perbandingan molar
reaktan 1 : 9. Hal ini menunjukkan bahwa kecepatan pengadukan
berpengaruh terhadap laju reaksi transesterifikasi minyak limbah ikan
patin. Kecepatan pengadukan yang tepat dapat menghasilkan frekuensi
tumbukan yang tepat sehingga konstanta laju reaksi yang dihasilkan untuk
pembentukan produk pada reaksi transesterifikasi mencapai pada keadaan
kesetimbangan reaksi. Suatu zat dapat bereaksi dengan zat lain jika
partikel partikelnya saling kontak / bertumbukan. Hal utama yang
menyebabkan konversi rendah adalah temperatur reaksi yang belum
mencapai suhu reaksi transesterifikasi menggunkan Isooktanol sebagai
pereaksi.
Pada kecepatan pengadukan 200 rpm dengan perbandingan molar 1
: 6 dan 1 : 12 didapatkan konversi optimum dari reaksi transesterifikasi
minyak limbah ikan patin yaitu masing masing nya 28,7% dan 28%. Hal
ini dibuktikan dengan ada nya penurunan konversi reaksi dengan kenaikan
kecepatan pengadukan (225 rpm) pada perbandingan molar reaktan 1 : 6
dan 1 : 9 yaitu sebesar 27,7 % dan 25,1%. Penurunan konversi reaksi ini
terjadi karna pengadukan yang terlampau cepat akan menyebabkan reaksi
bergerak dari produk kearah pembentukan reaktan kembali, hal ini terjadi
karna konstanta laju reaksi pembentukan reaktan kembali lebih besar dari
konstanta laju reaksi pembentukan produk sehingga konversi reaksi
pembentukan produk akan semakin kecil pada waktu reaksi yang sama
(dalam penelitian ini selama 6 jam).
-
35
BAB V
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Minyak limbah ikan patin dapat disintesis dengan menggunakan
isooktanol menjadi salah satu produk ester komersial yakni plastisizer
(isooktil palmitat)
2. Konversi tertinggi sebesar 29,7% diperoleh pada perbandingan minyak
limbah ikan patin dengan isooktanol sebesar 1 : 9, kecepatan
pengadukan 225 rpm, komposisi katalis 20%, waktu reaksi 6 jam dan
temperatur 105-106oC
3. Karakteristik plastisizer yang dihasilkan telah memenuhi standar
plastisizer komersial, dengan nilai viskositas 5,380 mPa s, specific
gravity (30oC) 0,860 dan angka penyabunan adalah 132,401
mgKOH/grSampel.
5.2. Saran
1. Perlu dilakukan fraksinasi pada minyak limbah ikan patin untuk
meningkatkan konversi reaksi transesterifikasi.
2. Transesterifikasi minyak limbah ikan patin dengan isooktanol
sebaiknya dilakukan pada temperatur mendekati titik didih isooktanol.
-
36
DAFTAR PUSTAKA
AOCS, 2011. http://www.aocs.org/Journals/?navItemNumber=585. di akses
Agustus 2013.
Anonim. Isooktanol. http://www.chemistry.com/item/isoktanol. diakses Agustus
2013
Anonim. Zeolit. http://www.batan.go.id/worct?picture/Struktur-zeoilt. diakses
Agustus 2013
Almunady, T.P., Yohandini, H., & Gultom, J.U. 2011. Analisis Kualitatif dan
Kuantitatif Asam Lemak Tak Jenuh Omega-3 dari Minyak Ikan Patin
(Pangasius pangasius) dengan Metoda Kromatografi Gas. Palembang :
FMIPA Universitas Sriwijaya, Vol 14
Bradin, D.S., 1996. Biodiesel Fuel. US PATENT No. US. 5.578.090
BPS Riau. 2013. http://riau.bps.go.id/publikasi-online/riau-dalam-angka/
perikanan.html, di akses Agustus 2013
Darnoko, D. & Cheryan, M., 2000. Kinetics of palm oil transesterification in a
batch reactor, JAOCS, Journal of the American Oil Chemists' Society, 77(12),
1263-1267.
Deliana, R., Ardiana, A., Oktarina, W., & Qaishum, F. 2011. Pengaruh Komposisi
Katalis Pada Pembuatan Plastisizer Menggunakan Minyak Limbah Ikan
Patin Dan Isobutanol. Jurnal PKM, Pekanbaru: Universitas Riau.
Fessenden, R.J, & Fessenden, J.S. 1994. Kimia Organik. edisi kesatu. Penerbit
Erlanga.
Freedman, B., Pryde, E.H., & Mounts, T.L. Transesterification of soybean oil. J.
Am. Oil Chem. Soc., 1984.
Haryono, A. 2005, Pengembangan Plastisizer Pengganti DOP dari Turunan
Minyak Sawit, Laporan Akhir Kumulatif Program Penelitian dan
Pengembangan IPTEK, LIPI, Bandung.
Handayani, S.P., 2010. Pembuatan biodiesel dari minyak ikan dengan radiasi
gelombang mikro. Skripsi, Surakarta : Universitas sebelas maret.
-
37
Hui, Y.H. 1996. Baileys Industrial Oil and Fat Products, New York : Jhon Wiley
7 Sons Inc, Vol 5
Ketaren, S. 1986. Pengantar Teknologi Minyak Dan Lemak Pangan. Jakarta: UI
Press
Jerry, 2012, Pengaruh Waktu Reaksi dan Komposisi Katalis Zeolit Alam pada
Pembuatan Plastisizer Isobutil Stearat. Skripsi, Jurusan Teknik Kimia,
Fakultas Teknik, Universitas Riau.
Lestari, N., Susanty, A., & Kurniawaty. 2008. Penggunaan Natrium Khlorida
(NaCl) dan Asam Fosfat Pada Proses Degumming untuk Pemurnian
Minyak Kasar Ikan Patin. Journal of Agro-Based Industry, Vol 25
Manurung, R. 2006. Transesterifikasi Minyak Nabati, Jurnal Teknologi Proses
Januari: 47-52. Medan.
Marita, 2010, Preparation and Characterization of Catalysts Ni / NZA For
Catalytic Cracking Process Munitions Become Empty Fuel Oil Liquid,
Thesis, University of Riau.
Mittelbach, M. and Remschmidt, C. 2006. Biodiesel : the comprehensive
handbook, M. Mittelbach, Austria.
Nasikin, M. 2004. Perengkahan katalitik Fasa Cair Minyak Sawit Menjadi
Biogasolin. Palembang : Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia
Indonesia
Nissaaulya, N. 2013, Pengaruh perbandingan molar dan kecepatan pengadukan
terhadap sintesis plastisizer dari minyak limbah ikan patin dan isooktanol.
Jurnal, Pekanbaru: Universitas Riau
Panagan, T., Almunady., Yohandini, Heni., Uli Gultom, Jojor., 2011, Analisis
Kualitatif dan Kuantitatif Asam Lemak Tak Jenuh Omega-3 DARI
Minyak Ikan Patin (Pangasius pangasius) dengan Metoda Kromatografi
Gas, Jurnal Penelitian Sains, FMIPA Universitas Sriwijaya, Vol.14
No.4(c).
Richardson J.T. 1989. Principles of Catalyst Development. Plenum Press. New
York.
-
38
Sadi, S & Purboyo. 1996. Konsep Agroindustri Untuk Produksi Plasticizer dari
Minyak Sawit Secara Terpadu.Warta PPKS, Vol 4 (2) : 75-83.
Satterfield C.N. 1991. Heterogeneous Catalysis in Industrial Practice. 2nd
ed,
McGraw Hill, Inc.
Sears, J.K & Darby. 1982. The Technology of Plasticizer. Jhon Willey & Sons,
New York, 1166p.
Suryaningrum, D. 2008. Ikan Patin: Peluang Ekspor Penanganan Pascapanen
dan Diversifikasi Produk Olahannya. Squalen Vol.3 No.1. Jawa Barat.
Susilowati. 2006. Pembuatan biodiesel dari minyak biji kapuk dengan katalis
zeolit. Jurnal, Jawa Timur: UPN Jatim.
Wijaya, K., & Hasanudin. 2010. Preparasi Biodiesel dan Biofuel Fraksi Bensin
dari Minyak Nabati Segar dan Bekas Serta Lemak Hewani yang
terkatalisis Oleh Montmorillonit dan Zeolit Termodifikasi. Lembaga
penelitian dan pengabdian kepada masyarakat : UGM
Wulandari, D., & Septiana, O. 2010. Proses pembuatan biodiesel dari dedak dan
methanol dengan esterifikasi in situ. Skripsi, Semarang : Universitas
Diponegoro.
Wypich, G. 2004. Handbook of Plasticizer. US : Chemtech Publishing, Inc
Zahrina, I. dan Sunarno. 2006. Kajian Awal Esterifikasi Minyak Bebas Yang
Dikandung Minyak Sawit Mentah pada Katalis Zeolit Sintesis.
Pekanbaru : Prosiding Seminar Nasional Teknologi Oleo dan
Petrokimia Indonesia 2006
-
LAMPIRAN A
PERHITUNGAN KEBUTUHAN BAHAN BAKU
A.1 Massa Total Limbah Ikan Patin
Massa lemak limbah ikan patin = 50 gr
Massa total lemak limbah ikan patin (3 variasi kecepatan pengadukan, 3 variasi
rasio molar)
= 50 x 3 x 3
= 450 gr
A.2 Massa Total H-Zeolit
Massa H-Zeolit = 20 % dari massa lemak ikan
= 0,2 x 50 gr
= 10 gr
Massa total H-zeoilt (3 variasi kecepatan pengadukan, 3 variasi rasio molar)
= 10 x 3 x 3
= 90 gr
A.3 Volum Total Isooktanol
No % Area Nama Asam Lemak Rumus
Molekul
BM
(gr/mol)
BM
Sebenarnya
(gr/mol)
1 1,59 Nonanediocid Acid C11H20O4 216 3,43
2 4,65 Octadecanoid Acid
(Asam stearat) C19H38O2 298 13,85
3 1,14 11-octadecanoid acid C19H36O2 296 3,37
4 40,67 Hexadecanoid acid
(Asam Palmitat) C17H34O2 270 109,809
5 3,23 9,12-octadecanoid
acid C19H34O2 294 9,49
6 32,23 9 Octadecanoid acid (Asam Oleat)
C19H36O2 296 95,40
7 9,75 Eicosanoic acid C21H42O2 326 31,785
8 2,79 Hexadecylene acid C16H32O 240 6,69
9 3,96 1-Tridecyn-4 C13H24O 196 7,76
Total 281,584
A-1
-
BM Trigliserida Minyak limbah ikan patin:
= 3 x 281,584 = 844,752 gr/mol
Mol minyak limbah ikan patin 50 gr.
n = gr/mr = 50 gr/844,752 gr/mol = 0,0612 mol
Rasio Molar Minyak Limbah Ikan Patin Dengan Isooktanol 1:6
nIsooktanol = 6 x mol minyak limbah ikan patin 50 gr
= 6 x 0,0612 mol
= 0,37 mol
mIsooktanol = 0,37 mol x BMIsooktanol (Tabel 2.3)
= 0,37 mol x 130,23 gr/mol
= 48,185 gr
VIsooktanol yang digunakan:
V = m/Isooktanol (Tabel 2.3)
= 48,185 gr/ 0,832 gr/cm3
= 57,915 cm
3 = 57,915 ml
Rasio Molar Minyak Limbah Ikan Patin Dengan Isooktanol 1:9
nIsooktanol = 9 x mol minyak limbah ikan patin 50 gr
= 9 x 0,0612 mol
= 0,55 mol
mIsooktanol = 0,55 mol x BMIsooktanol (Tabel 2.3)
= 0,55 mol x 130,23 gr/mol
= 71,626 gr
VIsooktanol yang digunakan:
V = m/Isooktanol (Tabel 2.3)
= 71,626 gr/ 0,832 gr/cm3
= 86,089 cm
3 = 86,089 ml
Rasio Molar Minyak Limbah Ikan Patin Dengan Isooktanol 1:12
nIsooktanol = 12 x mol minyak limbah ikan patin 50 gr
= 12 x 0,0612 mol
= 0,73 mol
A-2
-
mIsooktanol = 0,73 mol x BMIsooktanol (Tabel 2.3)
= 0,73 mol x 130,23 gr/mol
= 95,068 gr
VIsooktanol yang digunakan:
V = m/Isooktanol (Tabel 2.3)
= 95,068 gr/ 0,832 gr/cm3
= 114,264 cm
3 = 114,264 ml
Volum Total Isooktanol yang digunakan:
= 3 x (57,915 ml + 86,089 ml + 114,264 ml)
= 774,804 ml
A-3
-
LAMPIRAN B
ANALISA KARAKTERISTIK KATALIS
B.1 Analisa dengan XRD
X Ray diffractometer (XRD) merupakan suatu alat yang digunakan untuk
mendeteksi unsur atau senyawa yang terkandung dalam suatu padatan. Alat ini
bekerja berdasarkan difraksi sinar X oleh unsur atau senyawa dalam suatu
padatan. Setiap unsur mempunyai intensitas pemantulan sinar X yang berbeda jika
disinari pada sudut tertentu [Leofanti dkk., 1997].
Berikut cara kerja XRD :
1. Sampel padat diletakkan pada suatu preparat kaca
2. Sumber sinar bergerak mengelilingi sampel sambil menyinari sampel
3. Detector menangkap pantulan sinar dari sampel
4. Alat perekam merekam intensitas pantulan sinar untuk tiap sudut tertentu
5. Hasil analitis dalam bentuk grafik sudut penyinaran vs intensitas pantulan
B-1
-
LAMPIRAN C
Prosedur Penentuan Sifat Fisik dan Kimia Bahan Baku dan Produk
a) Berat Jenis (SNI 01-3555-1998)
Densitas adalah perbandingan berat dari volume sampel minyak dengan
berat air yang volumenya sama pada suhu tertentu (250C)
Cara penetuan Densitas adalah sebagai berikut:
Piknometer dibersihkan dan ditimbang.
Kemudian piknometer diisi dengan sampel bersuhu 250C. pengisian
dilakukan sampai air dalam piknometer meluap dan tidak ada gelembung
udara didalamnya.
Setelah ditutup, piknometer didiamkan selama 30 menit pada suhu 250C.
Piknometer dikeringkan dan ditimbang.
Timbang berat piknometer dengan isinya.
Densitas sampel dihitung sebagai berikut :
0(25 )po p
p
W WC
V
Keterangan :
Wpo = Berat piknometer dan sampel (gr)
Wp = Berat piknometer kosong (gr)
Vw = Volume piknometer (ml)
b) Viskositas (Ketaren, 1989)
Pergunakan viscometer Oswald yang bersih.
Letakkan viskometer dalam termostat pada posisi vertikal.
dimasukkan (10-15 ml) cairan yang akan diukur viskositasnya kedalam
reservoir A (lihat Gambar C.1),
Atur termostat pada suhu yang dikehendaki (40C), biarkan viskometer
dan isinya selama 5 menit untuk mencapai suhu termostat.
Cairan dihisap melewati reservoir B, sedikit di atas garis m, kemudian
ditutup dengan menggunakan tangan, agar cairan tidak turun.
C-1
-
Lepaskan tangan, untuk menurunkan cairan. dicatat waktu yang diperlukan
cairan untuk mengalir dari m ke n. lakukan pengerjaan ini beberapa kali.
Viskositas kinematis cairan dapat ditentukan dengan menggunakan
persamaan:
=
Keterangan :
= Viskositas sampel
t = Waktu sampel
to = Waktu air
o = Viskositas air pada suhu tertentu
o = Densitas air pada suhu tertentu
= Densitas sampel
Gambar C.1 Viskometer Oswald
c) Bilangan Asam dan Asam Lemak Bebas (ALB) (SNI 01-3555-1998)
Bilangan asam dinyatakan sebagai jumlah milligram KOH yang
dibutuhkan untuk menetralkan asam lemak bebas yang terdapat dalam 1 gram
minyak atau lemak.
Cara penentuan bilangan asam adalah sebagai berikut :
Stanadarisasi larutan KOH 0,1N
Ditimbang 5,6 gram KOH dan dilarutkan sampai 1 Liter dengan
aquades didalam labu takar 1 liter.
C-2
-
Timbang 0,63 gram asam oksalat dan larutkan sampai 1 liter dengan
aquades didalam labu takar 1 liter.
Pipet 10 atau 25 ml larutan asam oksalat kedalam erlemeyer.
Tambahkan 2-5 tetes indicator pp dan titrasi dengan KOH 0,1 N
Penentuan bilangan asam
2 gram minyak ditimbang dalam Erlenmeyer 250 ml.
Ditambahkan 50 ml etanol netral 95%, dipanaskan hingga suhu 400C
( 10 menit) dalam penangas air sambil diaduk.
Larutan ditambahkan 3-5 tetes indicator PP.
Larutan ini kemudian dititrasi dengan larutan standar KOH 0,1N
hingga terbentuk warna merah muda konstan (tidak berubah selama 15
detik).
Jumlah KOH yang digunakan untuk titrasi dicatat untuk menghitung
bilangan asam dan kadar ALB.
Lakukan analisa sekurang kurangnya duplo, perbedaan antara kedua
hasil tidak boleh melebihi 0,05%.
( / min )
(%)10
A N BBilangan Asam mg KOH g yak
G
A N MKadar Asam lemak Bebas
G
Keterangan :
A = Jumlah ml KOH yang terpakai untuk titrasi
N = Normalitas Larutan KOH
B = Berat molekul larutan KOH (56,1)
G = Berat sampel (gr)
M = Berat Molekul asam lemak yang dominan, yaitu 282
(asam oleat)
C-3
-
d) Bilangan Penyabunan (SNI 01-35551998)
Bilangan penyabunan merupakan jumlah alkali yang dibutuhkan untuk
menyabunkan sejumlah contoh minyak. Bilangan penyabunan dinyatakan
dalam jumlah milligram KOH ynag dibutuhkan untuk menyabunkan satu
gram contoh minyak.
Prosedur analisis bilangan penyabunan adalah sebagai berikut :
Timbang 2 gram sampel, kemudian dimasukkan ke dalam erlemeyer
250 ml.
Ke dalam sampel ditambahkan 25 ml KOH beralkohol 0,5 N dan
beberapa butir batu didih.
Erlenmeyer dihubungkan dengan pendingin tegak diatas penangas air
selama 1 jam
Larutan didinginkan dan bagian dalam dari pendingin tegak dibilas
dengan sedikit air
Ke dalam larutan ditambahkan indicator PP sebanyak 1 ml, kemudian
ditirasi dengan HCl 0,5 N sampai warna merah jambu hilang
Cara serupa juga dilakukan pada blanko
o
m
Keterangan :
Vo = Volum HCl 0,5 N yang diperlukan untuk titrasi blanko (ml)
V1 = Volum HCl 0,5 N yang diperlukan untuk titrasi sampel (ml)
N = Normalitas larutan standar HCl 0,5 N
m = Berat sampel (gr)
e) Analisa Gas Chromatographi Mass Spectrophotometer (GC-MS)
GC-MS merupakan analisa yang digunakan untuk mengetahui
kandungan dari suatu senyawa yang akan diuji. Langkah-langkahnya:
C-4
-
Persiapan bahan baku
Derivatisation
Injeksikan campuran larutan ke kolom GC lewat heated injection port.
Campuran dibawa gas pembawa (biasanya Helium) dengan laju alir
tertentu melewati kolom GC yang dipanaskan dalam pemanas. Kolom GC
memiliki cairan pelapis (fasa diam) yang inert.
MS detector
Aspek kualitatif : lebih dari 275.000 spektra massa dari senyawa
yang tidak diketahui dapat teridentifikasi dengan referensi komputerisasi.
Aspek kuantitatif : dengan membandingkan kurva standar dari
senyawa yang diketahui dapat diketahui kuantitas dari senyawa yang tidak
diketahui.
Spektra massa dicatat secara reguler dalam interval 0,5-1 detik selama
pemisahan GC dan disimpan dalam sistem instrumen data untuk
digunakan dalam analisis. Spektra massa berupa fingerprint ini dapat
dibandingkan dengan acuan.
C-5
-
LAMPIRAN D
CONTOH PERHITUNGAN
Tabel D.1 Data Hasil Uji Minyak Limbah Ikan Patin
Densitas
(gr/ml)
Angka
Asam
Angka
Penyabunan
Angka
Ester
1.36 187.829 186.46
Tabel D.2 Data Hasil Uji Produk Fatty Acid Alkyl Ester
Perbandingan
Molar
Kecepatan
Pengadukan
(rpm)
Volume
Produk
(ml)
Densitas
(gr/ml)
Viskositas
(mPa s)
Angka
Asam
Angka
Penyabunan
Angka
Ester
Konversi
(%)
1 : 6
175 90 0.846 6.603 0.82 138.177 137.36 26.3
200 83 0.844 6.598 1.91 134.948 133.04 28.7
225 91 0.844 6.621 1.91 136.728 134.82 27.7
1 : 9
175 119 0.833 5.360 1.64 143.882 142.24 23.7
200 112 0.833 5.377 1.36 137.308 135.94 27.1
225 114 0.834 5.380 1.36 132.401 131.04 29.7
1 : 12
175 39 0.841 6.439 3.28 144.385 141.11 24.3
200 36 0.840 6.432 3.00 137.239 134.24 28.0
225 36 0.843 6.521 1.36 141.088 139.72 25.1
D-1
-
1. Penentuan Densitas dan Specific Gravity
Berat piknometer kosong = 15.627 gr
Berat piknometer dan sampel = 24, 083 gr
V piknometer = 10 ml
Densitas air (300C) = 0,9696 gr/ml (Geankoplis, 1990)
=
=
= 0,846 gr/ml
Spec gravity =
=
= 0,872
2. Penentuan Viskositas
Waktu rata rata sampel = 12,67 detik
Waktu rata rata air = 1,34 detik
Viskositas air (300C) = 0,8007 M.Pa.s (Geankoplis, 1990)
=
=
= 6,603 M.Pa.s
3. Penentuan Angka Asam
Berat sampel rata rata = 2,040 g
V KOH = 0,3 ml
N KOH = 0,0973 N
BM KOH = 56,1
D-2
-
0,3 0,0973 56,1
2,040
0,82 /
Bilangan Asam
Bilangan Asam mg KOH gr Minyak
4. Penentuan Angka Penyabunan
Vo = 33,5 ml
V1 = 23,5 ml
N HCl = 0,5 N
m = 2,03 gr
56,1 ( 1)
56,1 0,5 (33,5 23,5)
2,03
138,177
N Vo VBilangan Penyabunan
m
Bilangan Penyabunan
Bilangan Penyabunan
5. Penentuan Angka Ester dan Konversi Reaksi
Re tan Re tan Re tan
Re tan
Re tan
Pr Pr Pr
187,829 1,36
186,46
ak ak ak
ak
ak
oduk oduk odu
Angka Ester Angka Penyabunan Angka Asam
Angka Ester Angka Penyabunan Angka Asam
Angka Ester
Angka Ester
Angka Ester Angka Penyabunan Angka Asam
Pr
Pr
Re tan Pr
Re tan
138,177 0,82
137,36
100%
186,46 137,36100%
186,46
26,3%
k
oduk
oduk
ak oduk
ak
Angka Ester
Angka Ester
Angka Ester Angka EsterKonversi
Angka Ester
Konversi
Konversi
D-3
-
LAMPIRAN E
HASIL ANALISA GC-MS
1. Hasil GC-MS untuk Sampel 1 (Perbandingan Molar 1:6 dan Kecepatan
Pengadukan 175 rpm)
Line % Area Rumus Molekul Senyawa
1 0.21 C8H18O 1-Hexanol
2 86.96 C8H18 Octana
3 0.28 C8H16 Octane
4 0.30 C8H16 Octane
5 0.27 C10H22 3-Ethyl-5-Methyl Heptane
6 0.87 C17H35O2 Methyl Hexadecanoit
7 1.68 C8H18 Octana
8 0.34 C18H34O 9-Octadecanal
9 2.07 C12H26O 1-Decanol
10 0.40 C12H26O n-Octyl Ether
E-1
-
2. Hasil GC-MS untuk Sampel 2 (Perbandingan Molar 1:9 dan Kecepatan
Pengadukan 225 rpm)
Line % Area Rumus Molekul Senyawa
1 0.20 C8H16O 2-ethyl-hexanal
2 91.91 C8H16O 2-ethyl-hexanol
3 0.19 C8H18O 2-ethyl-hexanol
4 0.34 C11H22 1-decene
5 0.21 C8H18 Octane
6 0.20 C16H32O2 Palmitic acid
7 0.48 C8H18 Octane
8 1.31 C8H18 Octane
9 0.16 C8H18 Octane
10 1.48 C19H40O Nonadecanol
11 0.28 C8H18 Octane
12 2.47 C18H36O 9-Octadecanol
13 0.32 C12H24 1-Decene
14 0.44 C30H58O4 Didecyl decanedioic
E-2
-
3. Hasil GC-MS untuk Sampel 3 (Perbandingan Molar 1:12 dan Kecepatan
Pengadukan 200 rpm)
Line % Area Rumus Molekul Senyawa
1 0.69 C7H14O 3-Heptanone
2 0.25 C7H16O 3-Heptanol
3 0.34 C8H16O 2-ethyl-hexanal
4 85.80 C8H18O Isooktanol
5 0.73 C8H18O Isooktanol
6 0.19 C10H20O2 Oktil Palmitat
7 0.56 C16H32O2 Isooktil Palmitat
8 0.57 C14H30 7-methyl-tridecane
9 0.19 C8H18 Octane
10 0.21 C8H18 Octane
11 0.37 C8H18 Octane
12 0.99 C8H18 Octane
13 2.19 C8H18 Octane
14 0.90 C8H18 Octane
15 0.51 C8H18 Octane
16 2.10 C20H40 Octadecane
17 0.24 C13H28 Undecane
18 2.37 C18H36O 9-octadecanol
19 0.30 C11H20O2 Metil Dekanoat
20 0.20 C12H24 Decene
21 0.31 C16H34O Octyl ether
E-3