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

[email protected]

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

[email protected]

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


Molekul

BM

(gr/mol)

BM

Sebenarnya

(gr/mol)



(Asam stearat)

C19H38O2 298 13,85



(Asam Palmitat)

C17H34O2 270 109,809


acid

C19H34O2 294 9,49


C19H36O2 296 95,40



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


Molekul

BM

(gr/mol)

BM

Sebenarnya

(gr/mol)



(Asam stearat) C19H38O2 298 13,85



(Asam Palmitat) C17H34O2 270 109,809


acid C19H34O2 294 9,49


C19H36O2 296 95,40



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



= 9 x 0,0612 mol

= 0,55 mol


= 0,55 mol x 130,23 gr/mol

= 71,626 gr



= 71,626 gr/ 0,832 gr/cm3

= 86,089 cm

3 = 86,089 ml



= 12 x 0,0612 mol

= 0,73 mol

A-2


= 0,73 mol x 130,23 gr/mol

= 95,068 gr



= 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 Ester


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


Pengadukan 225 rpm)


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


Pengadukan 200 rpm)


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







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

Transesterifikasi minyak limbah ikan patin

Documents

Transcript of Transesterifikasi minyak limbah ikan patin