2 senin_2_hidrolisa pati (laporan resmi) (lapres pati angka arab)

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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


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


2 senin_2_hidrolisa pati (laporan resmi) (lapres pati angka arab)

Documents