-
Hidrolisa Pati 1
Laboratorium Proses Kimia 2012
BAB I
PENDAHULUAN
I. 1. Latar Belakang
Gula merupakan salah satu kebutuhan pokok bagi manusia, selama
ini
kebutuhan gula dipenuhi oleh industri gula (penggiling tebu).
Industri kecil
seperti gula merah dan gula aren. Gula dapat berupa glukosa,
sukrosa,
fraktosa, sakrosa dll. Glukosa dapat digunakan sebagai pemanis
dalam
makanan, minuman, es krim dll.
Glukosa dapat dibuat dengan jalan fermentasi dan hidrolisa. Pada
reaksi
hidrolisa biasanya dilakukan dengan menggunakan katalisator asam
seperti
HCl (asamsulfat). Bahan yang digunakan untuk proses hidrolisis
adalah pati.
Di indonesia banyak dijumpai tanaman yang menghasilkan pati.
Tanaman-
tanaman itu seperti seperti padi, jagung, ketela pohon,
umbi-umbian, aren dan
sebagainya.
I. 2. Tujuan Percobaan
1.Mempelajari pengaruh variable terhadap reaksi hidrolisa
pati.
2.Menghitung konstanta kecepatan reaksi dan menganalisa
pengaruh
variabel terhadap konstanta kecepatan reaksi.
I. 3. Manfaat Percobaan
1.Mengetahui pengaruh jenis katalis terhadap reaksi hidrolisa
pati.
2.Dapat mengetahui konstanta kecepatan reaksi dan
menganalisa
pengaruh jenis katalis terhadap konstanta kecepatan reaksi.
-
Hidrolisa Pati 2
Laboratorium Proses Kimia 2012
BAB II
LANDASAN TEORI
Hidrolisa merupakan reaksi pengikatan gugus hidroksil (-OH) oleh
suatu
senyawa. Gugus OH dapat diperoleh dari senyawa air. Hidrolisis
dapat
digolongkan menjadi hidrolisis murni, hidrolisis katalis asam,
hidrolisis katalis
basa, hidrolisis gabungan alkali dengan air dan hidrolisis
dengan katalis enzim.
Sedangkan berdaasarkan fase reaksi yang terjadi diklasifikasikan
menjadi
hidrolisis fase cair dan hidrolisis fase uap.
Hidrolisis pati terjadi antara suatu reaktan pati dengan reaktan
air. Reaksi
ini adalah orde satu, karena reaktan air yang dibuat berlebih,
sehingga perubahan
reaktan dapat diabaikan. Reaksi hidrolisis pati dapat dilakukan
menggunakan
katalisator H+ yang dapat diambil dari asam. Reaksi yang terjadi
pada hidrolisis
pati adalah sebagai berikut :
(C6H10O5)X + H2O ( x + 1 ) C6H12O6
Berdasarkan teori kecepatan reaksi :
-rA = k. C pati. C air ...(1)
karena volume air cukup besar, maka dapat dianggap konsentrasi
air selama
perubahan reaksi sama dengan k, dengan besarnya k :
k = k . Cair ...(2)
sehingga persamaan 1 dapat ditulis sebagai berikut -rA = k. C
pati dari persamaan
kecepatan reaksi ini, reaksi hidroisis merupakan reaksi orde
satu. Jika harga rA =
-dCA/dt maka persamaan 2 menjadi :
...(3)
Apabila CA = CA0 (1-xA) dan diselesaikan dengan integral dan
batas kondisi t1, C-
A0 dan t2 : CA akan diperoleh persamaan :
...(4)
Dimana xA = konversi reaksi setelah satu detik.
-
Hidrolisa Pati 3
Laboratorium Proses Kimia 2012
Persamaan 4 dapat diselesaikan dengan menggunakan pendekatan
regresi y = mx
+ c, dengan dan x = t2.
Variabel- variabel yang berpengaruh terhadap reaksi hidrolsa
:
1. Katalisator
Hampir sama semua reaksi hidrolisa membutuhkan katalisator
untuk mempercepat jalannya reaksi. Katalisator yang dipakai
dapat berupa
enzim atau asam karena kinerjanya lebih cepat. Asam yang
dipakai
beraneka jenisnya mulai dari HCl (Agra dkk, 1973; Stout &
Rydberg Jr,
1939), H2SO4 sampai HNO3. Yang mempengaruhi kecapatan reaksi
adalah
konsentrasi ion H+, bukan jenis asamnya. Meskipun demikian,
didalam
industri umumnya diakai asam klorida (HCl).
Pemilihan ini didasarkan atas sifat garam yang terbentuk
pada
penetralan tidak menimbulkan gangguan apa-apa selain rasa asin
jika
konsentrasinya tinggi. Oleh karena itu, konsentrasi asam dalam
air
penghidrolisa ditekan sekecil mungkin. Umumnya dipergunakan
larutan
asam yang mempunya konsentrasi asam yang lebih tinggi
daripada
pembuatan sirup. Hidrolisa pada tekanan 1 atm memerlukan asam
yang
jauh lebih pekat.
2. Suhu dan Tekanan
Pengaruh suhu terhadap kecepatan reaksi mengikuti persamaan
Arrhenius, dimana semakin tinggi suhu maka semakin cepat
laju
reaksinya. Untuk mencapai konversi tertentu, diperlukan waktu
sekitar 3
jam untuk menghidrolisa pati ketela rambat pada suhu 1000C.
Tetapi jika
suhunya dinaikkan hingga 1350C, konversi yang sama dapat dicapai
dalam
waktu 40 menit (Agra dkk, 1973). Hidrolisis pati gandum dan
jagung
dengan katalisator H2SO4 memerlukan suhu 1600C. Karena panas
reaksi
mendekati nol dan reaksi berjalan dalam fase cair maka suhu dan
tekanan
tidak banyak mempengaruhi keseimbangan.
-
Hidrolisa Pati 4
Laboratorium Proses Kimia 2012
3. Pencampuran (pengadukan)
Supaya zat pereaksi dapat saling bertumbukan dengan sebaik-
baiknya perlu adanya pencampuran. Untuk proses Batch, hal ini
dapat
dicapai dengan bantuan pengaduk atau alat pengocok (Agra dkk,
1973).
Apabila prosesnya berupa proses alir (kontinyu), maka
pecampuran
dilakukan dengan cara mengatur aliran didalam reaktor supaya
terbentuk
olakan.
4. Perbandingan zat pereaksi
Jika salah satu zat pereaksi dibuat berlebihan jumlahnya
maka
keseimbangan dapat bergeser kearah kanan dengan baik. Oleh
karena itu,
suspensi pati yang kadarnya rendah memberi hasil yang lebih
baik
dibandingkan dengan yang kadarnya tinggi. Bila kadar suspensi
pati
diturunkan dari 40% menjadi 20% atau 1% maka konversi akan
bertambah dari 80% menjadi 87 atau 99 % (Groggis, 1958).
Pada
permukaan, kadar suspensi pati yang tinggi sehingga
molekul-molekul
zat pereaksi akan sulit bergerak. Untuk menghasilkan glukosa
biasanya
dipergunakan suspensi pati sekitar 20%.
-
Hidrolisa Pati 5
Laboratorium Proses Kimia 2012
BAB III
PELAKSANAAN PERCOBAAN
III.1 Bahan dan Alat yang digunakan
a) Bahan
Glukosa
Tepung tapioka
NaOH
HCl
Indikator MB
Fehling A dan B
Aquades
b) Alat
Gelas ukur
Termometer
Erlenmeyer
Statif dan klem
Buret
Labu leher tiga
Labu takar
III.2 Gambar alat Utama
Gambar III.1 Rangkaian alat hidrolisa
Keterangan:
1. Magnetic stirer + heater
2. Waterbatch
1
4
5
6
3
2
7
-
Hidrolisa Pati 6
Laboratorium Proses Kimia 2012
3. Labu leher tiga
4. Termometer
5. Pendingin balik
6. Klem
7. Statif
III.3 Prosedur percobaan
1. Persiapan awal
a. Menghitung densitas pati
Kedalam 5 ml aquades dimasukkan 1 gr pati, catat penambahan
volume.
b. Menghitung densitas HCl/H2SO4
Timbang berat picnometer kosong (m1), masukkan HCl/H2SO4
kedalam picnometer yang telah diketahui volumenya (v),
timbang
beratnya (m2), hitung densitas HCl/H2SO4.
c. Membuat glukosa standar
Glukosa anhidrit sebanyak 2 gram dilarutkan dalam 1000 ml
aquades.
2. Penentuan kadar pati awal
a. Standarisasi larutan fehling
5 ml fehling A + 5 ml fehling B + 15 ml glukosa standar,
dipanaskan
sampai mendidih. Setelah mendidih ditambahkan 3 tetes MB,
kemudian larutan dititrasi dengan glukosa standard hingga
warna
berubah menjadi merah bata. Catat Volume titran (F) yang
diperlukan,
proses titrasi dilakukan dalam keadaan mendidih (diatas
kompor).
b. Penentuan kadar pati awal
10 gram pati dilarutkan dalam 100 ml HCl/ H2SO4 dengan
normalitas
sesuai variabel, kemudian dimasukkan ke dalam labu leher tiga
dan
dipanaskan hingga 95 0C, selama 1 jam. Setelah itu larutan
didinginkan, diencerkan dengan aquades sampai 500 ml lalu
diambil
-
Hidrolisa Pati 7
Laboratorium Proses Kimia 2012
20 ml dan dinetralkan dengan NaOH (pH = 7). Larutan diambil 5
ml
diencerkan sampai 100 ml, diambil 5 ml. Ke dalam Erlenmeyer
dimasukkan 5 ml larutan + 5 ml Fehling A + 5 ml fehling B + 5
ml
glukosa standard, kemudian dipanaskan sampai mendidih. Lalu
ditambahkan 3 tetes indikator MB. Kemudian larutan dititrasi
dengan
glukosa standard sehingga berubah warna menjadi warna merah
bata.
Catat V titran yang dibutuhkan (M). Yang perlu diperhatikan,
proses
titrasi dilakukan dalam keadaan mendidih diatas kompor.
c. Hidrolisa pati
HCl/H2SO4, aquadest, pati yang telah ditentukan sesuai
variabel
dimasukkan dalam labu leher tiga. Dipanaskan. Pada saat suhu
operasi
tercapai, (missal 95 0C) anggap sebagai t0 diambil sampel
sebanyak 5
ml. Ke dalam Erlenmeyer dimasukkan 5 ml larutan + 5 ml Fehling A
+
5 ml fehling B + 5 ml glukosa standard, kemudian dipanaskan
sampai
mendidih. Lalu ditambahkan 3 tetes indikator MB. Kemudian
larutan
dititrasi dengan glukosa standard sehingga berubah warna
menjadi
warna merah bata. Catat V titran yang dibutuhkan (M). Yang
perlu
diperhatikan, proses titrasi dilakukan dalam keadaan mendidih
diatas
kompor. Pengambilan sampel dilakukan setiap selang waktu 5
menit
sebanyak 5 kali yaitu 20 menit. (t0 = menit ke-0 ,t1= menit ke
5, t2 =
menit ke-10, t3 = menit ke-15, t4 = menit ke-20)
Rumus penentuan kadar pati awal =
Dimana : Nglukosa = 0,002 gr/ml
W = 10 gram
-
Hidrolisa Pati 8
Laboratorium Proses Kimia 2012
Perhitungan kebutuhan reagen
a) Menghitung kebutuhan HCl/H2SO4
Dimana :
kadar HCl = 0,25untuk 25%
0,37untuk 37%
grek HCl = 1
kadar H2SO4 = 0,98untuk98%
grek H2SO4 = 2
b) Menghitung kebutuhan pati
Dimana :
Prosedur titrasi
5 ml fehling A + 5 ml fehling B + 15 ml glukosa standar
(jika ada hasil hidrolisa, prosedur diatas ditambah 5 ml sampel
hasil hidrolisa)
Dipanaskan sampai mendidih
100 detik dari mendidih ditambah 3 tetes indikator MB
-
Hidrolisa Pati 9
Laboratorium Proses Kimia 2012
2 menit kemudian dititrasi dengan glukosa standar, catat volume
titran (titrasi
dijalankan maks 1 menit)
Catatan : titrasi dilakukan diatas kompor (dalam keadaan
mendidih)
-
Hidrolisa Pati 10
Laboratorium Proses Kimia 2012
BAB IV
HASIL PERCOBAAN DAN PEMBAHASAN
IV.1 Hasil Percobaan
IV.1 HASIL PERCOBAAN
Variabel I
t (menit) M (ml) Xp XA -In (1xA)
0
M1 =12,8
M2 =12,6
M3 =12,6
Mrata2 =12,6
0,039 0,012 0,012
4
M1 = 11,2
M2 = 10,5
M3 = 10,7
Mrata2 = 10,6
0,238 0,073 0,076
8
M1 = 9,5
M2 = 9,3
M3 = 9,0
Mrata2 = 9,4
0,356 0,110 0,117
12
M1 = 9,0
M2 = 9,4
M3 = 8,9
Mrata2 = 8,95
0,401 0,124 0,132
16
M1 = 7,9
M2 = 7,2
M3 = 6,2
Mrata2 = 7,55
0,539 0,166 0,181
20
M1 = 7,0
M2 = 6,3
M3 = 6,8
Mrata2 = 6,9
0,604 0,186 0,206
k = 0,009
-
Hidrolisa Pati 11
Laboratorium Proses Kimia 2012
Variabel II
t (menit) M (ml) Xp XA -In (1xA)
0
M1 =11,5
M2 =13,5
M3 =16,8
Mrata2 =12,0
0,047 0,015 0,015
4
M1 = 10,1
M2 = 10,4
M3 = 12,9
Mrata2 =
10,25
0,129 0,040 0,041
8
M1 = 9,4
M2 = 9,2
M3 = 9,0
Mrata2 = 9,2
0,178 0,055 0,057
12
M1 = 8,0
M2 = 8,8
M3 = 8,5
Mrata2 = 8,65
0,204 0,063 0,065
16
M1 = 7,7
M2 = 7,0
M3 = 7,4
Mrata2 = 7,55
0,256 0,079 0,082
20
M1 = 6,5
M2 = 6,1
M3 = 7,4
Mrata2 = 6,3
0,314 0,097 0,102
k = 0,004
-
Hidrolisa Pati 12
Laboratorium Proses Kimia 2012
IV.2 Pembahasan
IV.2.1 Pengaruh Kadar Suspensi terhadap Konversi
Gambar 1 Grafik t vs xA ( Variabel 1 dan Variabel 2)
Pada hasil percobaan variabel 1 (10% suspense pati)
mengahasilkan konversi yang lebih besar dari pada variabel 2
(20%
suspense pati). Hal ini sesuai dengn literatur yang kami
gunakan, dimana
semakin besar % suspense pati maka akan menghasilkan konversi
yang
lebih kecil.
Pada variabel 1 (10% suspensepati) konversi lebih besar
daripada
variabel 2 (20% suspense pati), karena pada variabel 1 (20%
suspense
pati) penambahan air berlebih mengakibatkan keseimbangan
bergeser
ke arah kanan sehingga konversi meningkat. Selain itu pada
variabel 2
lebih lengket daripada variabel 1 sehingga factor tumbukan
yang
dihasilkan lebih sedikit yang mengakibatkan konversi pada
variabel 2
lebih kecil daripada variabel 1, sesuai dengan persamaan :
k = .(1)
Harga k jika dihubungkan dengan konversi akan menghasilkan
persamaan :
-In (1xA) = kt + c
XA= (2)
-
Hidrolisa Pati 13
Laboratorium Proses Kimia 2012
Jadi semakin kecil kadar suspense pati kan menghasilkan
factor
tumbukan yang lebih besar, sehingga harga k pun besar. Hal
ini
menyebabkan XA ( konversi ) juga semakin besar.
( Mastuti, Endang dan Ardiana, Dwi. 2010.Jurnal Pengaruh
Variasi
Temperatus dan Konsentrasi Katalis. Pada Kinetika Reaksi
Hidrolisa
Tepung Kulit Ketela Pohon, Universita Sebelas Maret )
IV.2.2 Pengaruh Kadar Suspensi Pati terhadap Konstanta Kecepatan
Reaksi
Gambar 1 Grafik t vs In (1-xA) ( Variabel 1 dan Variabel 2)
Pada percobaan Hidrolisa Pati, variabel yang digunakan
adalah
kadar suspense pati dalam tepung pati RAJAWALI produksi PT
Rajawali Dwi Putra Ind. Pada hasil percobaan, variabel 1 (10%
suspense
pati) menghasilkan harga k = 0,009, lebih besar daripada
variabel 2
(20% suspense pati) yang menghasilkan harga k = 0,004. Semakin
besar
konsentrasi zat pelarut akan menghasilkan harga konstanta
kecepatan
reaksi yang lebih tinggi. . Hal ini karena pada variabel 2 (20%
suspense
pati) lebih kental sehingga menyebabkan pergerakan molekul
lambat dan
tumbukan yang dihasilkan lebih sedikit daripada variabel 1
(10%suspensi pati).
Semakin banyak tumbukan maka harga k yang dihasilkan juga
semakin besar, hal ini sesuai dengan persamaan:
k = di mana, k = konstanta laju reaksi
A = factor tumbukan
Ea = energy aktivasi
R = kecepatan gas
T = suhu
-
Hidrolisa Pati 14
Laboratorium Proses Kimia 2012
Oleh karena itu jika factor tumbukan semakin besar maka
besar
konstanta kecepatan reaksi juga semakin besar. Hal ini sesuai
dengan
hasil percobaan.
( Mastuti, Endang dan Ardiana, Dwi. 2010.Jurnal Pengaruh
Variasi
Temperatus dan Konsentrasi Katalis. Pada Kinetika Reaksi
Hidrolisa
Tepung Kulit Ketela Pohon, Universita Sebelas Maret )
http://wenimandasari.blogspot.com/2012/07/tetapan-laju-reaksi-dan-
energi-aktivasi.html
-
Hidrolisa Pati 15
Laboratorium Proses Kimia 2012
BAB V
PENUTUP
V.1 Kesimpulan
1. Semakin kecil % suspense pati maka konversi yang
dihasilkan
semakin besar
2. Semakin kecil % suspense pati maka konstanta kecepatan
reaksi
semakin besar
V.2 Saran
1. Suhu operasi harus dijaga konstan
2. Dalam pengamatan penentuan TAT harus teliti
3. Titrasi diulang sampai 3 kali agar hasilnya lebih akurat
4. Penetralan pH dilakukan dengan tepat
5. Kecepatan pengadukan dijaga konstan
-
Hidrolisa Pati 16
Laboratorium Proses Kimia 2012
DAFTAR PUSTAKA
Abu Khalaf, A.M., Chemical Engineering Education, 28 (1), 48.
1994
Charles, E. R, Harold, SM and Thomas K.S., Applied Mathematics
in Chemical
Engineering 2nd end.,Mc. Graw Hill Book Ltd. 1987, New York
Februadi, Hidrolisis Pati, diunduh pada 11 November 2011 pukul
22.00 WIB
Hill, G.C., An Introduction to Chemical Engineering Kinetika and
Reactor
Design. 1nd ed, John Willey, New York, N.Y, 1977
Levenspiel. O., Chemical Reaction Engineering 2nd ed, Mc. Graw
Hill Book
Kogakusha Ltd, Tokyo, 1970
Mastuti, Endang., Pengaruh Variasi Temperatur Dan Konsentrasi
Katalis Pada
Kinetika Reaksi Hidrolisis Tepung Kulit Ketela Pohon, 2010, hal.
2
Yuniwati, Kinetika Reaksi Hidrolisis Pati Pisang Tanduk Dengan
Katalisator
Asam Chlorida, 2011, hal. 4
-
Hidrolisa Pati 17
Laboratorium Proses Kimia 2012