new optimasi hidrolisis bonggol pohon pisang (musa …repository.ump.ac.id/9009/1/susi...
TRANSCRIPT
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
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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)
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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.
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018
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
Optimasi Hidrolisis Bonggol... Susi Susanti,Fakultas Teknik Dan Sains UMP, 2018