REGULASI TIPE IMPELER DAN LAJU PENGADUKAN

HIDROLISIS ENZIMATIK PADA MINYAK IKAN UNTUK

PRODUKSI MONOASILGLISEROL OMEGA 3

DENY FANCIUS

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Regulasi Tipe Impeler

dan Laju Pengadukan Hidrolisis Enzimatik pada Minyak Ikan untuk Produksi

Monoasilgliserol Omega 3 adalah benar karya saya dengan arahan dari komisi

pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi

mana pun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan

maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan

dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Februari 2014

Deny Fancius

NIM F34090138

ABSTRAK

DENY FANCIUS. Regulasi tipe impeler dan laju pengadukan hidrolisis enzimatik

pada minyak ikan untuk produksi monoasilgliserol omega 3. Dibimbing oleh

SAPTA RAHARJA dan PRAYOGA SURYADARMA.

Hidrolisis enzimatik minyak ikan dalam pembentukan monoasilgliserol

omega 3 menggunakan tangki berpengaduk dipengaruhi oleh tipe impeler dan laju

pengadukan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan tipe impeler dan kecepatan

pengadukan yang dapat menghasilkan laju hidrolisis tertinggi dan berpengaruh

pada produksi omega 3 yang dihasilkan. Pengamatan laju reaksi hidrolisis pada

tangki berpengaduk dilakukan pada kondisi anaerob dengan impeler yang

diletakkan di tengah tangki. Hasil reaksi menunjukkan pada pengadukan

menggunakan impeler tipe radial, laju reaksi hidrolisis meningkat seiring

peningkatan laju pengadukan. Penggunaan pengaduk tipe aksial memiliki hasil laju

reaksi lebih tinggi dibandingkan pengaduk tipe radial. Namun, pada kecepatan yang

sangat tinggi terjadi penurunan laju reaksi akibat adanya kerusakan enzim. Tingkat

hidrolisis tertinggi pada tipe impeler aksial mencapai 64.32% pada kecepatan

pengadukan 500 rpm dengan laju reaksi sebesar 7.58 % hidrolisis per jam.

Sedangkan pada tipe impeler radial, tingkat hidrolisis tertinggi mencapai 63.81%

pada kecepatan 700 rpm dengan laju reaksi sebesar 5.78 % hidrolisis per jam.

Konsentrasi total asam lemak omega 3 pada hasil hidrolisis menggunakan impeler

tipe radial sebesar 3.20% sedangkan pada tipe impeler aksial sebesar 2.70%. total

omega 3 yang kesemuanya adalah asam eikosapentanoat (EPA).

Kata kunci: hidrolisis, lipase, omega 3, tangki berpengaduk.

ABSTRACT

DENY FANCIUS. Regulation of impeller-type and stirring rate in enzymatic

hydrolyzed on fish oil for monoacilglicerol omega 3 production. Supervised by

SAPTA RAHARJA and PRAYOGA SURYADARMA.

Enzymatic Hydrolyse of fish oil in omega-3 monoaxylglycerol estabilishment

using stirred tank affected by impeller type and stirring speed. This study aims to

determine the type of impeller and stirring speed to produce the highest rate of

hydrolysis which affects on the production of omega 3. This research was objected

to determine impeller type and stirring rate which were able to generate highest

hydrolysis level in anaerobe stirred tank reactor. The other purpose was to explain

relationship between hydrolysis level and omega–3 total yield. The reaction

performance was applied in anaerobe condition with tank impeller put in center

position. The result showed that using radial impeller would increase the hydrolyse

reaction when the stirring speed increased. Use of axial impeller had hydrolyse

reaction result higher than radial impeller but higher speed of axial impeller

stirring would decreased the hydrolyse reaction because of damaged enzyme. The

data showed that axial impeller gave the highest hydrolysis level in low stirring

rate compared to radial impeller. The highest hydrolysis level was obtained in axial

type was 64.32% in stirring rate of 500 rpm with reaction rate of 7.58 %, while in

radial type was 63.81 % in stirring rate of 700 rpm reaction rate of 5.78 %. The

Omega–3 fatty acid concentration in media brought reached was 3.20% by radial

impeller, whereas by axial impeller was 2.70 %. Whole omega–3 total in media was

eicosapentaenoic acid (EPA). Justified by GC-MS.

Keywords: hydrolysis, lipase, omega–3, stirred tank.

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Teknologi Pertanian

pada

Departemen Teknologi Industri Pertanian

REGULASI TIPE IMPELER DAN LAJU PENGADUKAN

HIDROLISIS ENZIMATIK PADA MINYAK IKAN UNTUK

PRODUKSI MONOASILGLISEROL OMEGA 3

DENY FANCIUS

DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2014

Judul Skripsi : Regulasi Tipe Impeler dan Laju Pengadukan Hidrolisis Enzimatik

pada Minyak Ikan untuk Produksi Monoasilgliserol Omega 3

Nama : Deny Fancius

NIM : F34090138

Disetujui oleh

Dr Ir Sapta Raharja, DEA

Pembimbing I

Dr Prayoga Suryadarma, STP. MT

Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof. Dr Ir Nastiti Siswi Indrasti

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas segala

karunia dan berkat-Nya sehingga karya ilmiah ini berhasil diselesaikan. Tema yang

dipilih dalam penelitian yang dilaksanakan sejak bulan Maret 2013 ini ialah

bioteknologi, dengan judul Regulasi Tipe Impeler dan Laju Pengadukan Hidrolisis

Enzimatik Pada Minyak Ikan untuk Produksi Monoasilgliserol Omega 3.

Penulis menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada pihak-

pihak yang telah membantu dalam penyelesaian skripsi ini yaitu :

1. Bapak Dr Ir Sapta Raharja, DEA dan Bapak Dr Prayoga Suryadarma, STP. MT

selaku Pembimbing Akademik atas perhatian dan bimbingannya selama

penelitian dan penyelesaian skripsi serta Bapak Ir. Ade Iskandar, MSi. yang telah

banyak memberikan saran dalam skripsi ini.

2. Bapak Marudut Panjaitan, Ibu Mada Lumban raja, dan adik Dony Fancius serta

keluarga lainnya atas doa dan dukungan tanpa henti kepada penulis.

3. Seluruh Laboran Departemen TIN-IPB, terkhusus kepada Ibu Diah dan Ibu Rini.

4. Teman satu bimbingan (Dwi, Ade, Inez, dan Ani), teman karib dan seperjuangan

(Ka Derbie, Bora, Berto, dan Sulayman), serta seluruh teman – teman TIN 46

dan 45.

5. Semua pihak yang telah ikut berdoa dan memberikan motivasi dalam penulisan

skripsi ini yang tidak bisa disebutkan satu per satu.

Semoga tulisan ini bermanfaat dan memberikan kontribusi nyata terhadap

pengembangan ilmu pengetahuan khususnya di bidang industri pengolahan ikan.

Bogor, Februari 2014

Deny Fancius

DAFTAR ISI

DAFTAR TABEL vi

DAFTAR GAMBAR vi

DAFTAR LAMPIRAN vi

PENDAHULUAN 1

Latar Belakang 1

Perumusan Masalah 2

Tujuan Penelitian 3

Manfaat Penelitian 3

Ruang Lingkup Penelitian 3

METODE 4

Bahan 4

Alat 4

Tahapan Penelitian 4

Prosedur Penelitan 5

HASIL DAN PEMBAHASAN 6

Karakterisasi Minyak Ikan 6

Pengaruh Tipe Impeler dan Laju Pengadukan pada Reaksi Hidrolisis 7

Hubungan Total Kandungan omega 3 11

SIMPULAN DAN SARAN 13

Simpulan 13

Saran 13

DAFTAR PUSTAKA 13

LAMPIRAN 15

RIWAYAT HIDUP 22

DAFTAR TABEL

1 Karakterisasi minyak ikan 7 2 Hubungan laju pengadukan terhadap laju reaksi, waktu maksimum

dan hidrolisis masksimum 9 3 Perbandingan luas area (%) komponen asam lemak omega 3 12

minyak ikan lemuru sebelum dan setelah hidrolisis

DAFTAR GAMBAR

1 Tahapan penelitan 5 2 Laju reaksi hidrolisis minyak ikan pada setiap laju pengadukan

dengan dua jenis impeler selama 48 jam 8 3 Hasil emulsi produk minyak hasil hidrolisis (a) tipe radial 300 rpm,

tipe radial 700 rpm, dan (b) tipe aksial 500 rpm pada perbesaran

1000 kali 10

DAFTAR LAMPIRAN

1 Gambar dan geometri bioreaktor berpengaduk skala 2 liter 15 2 Metode pengujian Karakteristik minyak 16 3 Tabel hasil pemilihan model persamaan terbaik dan gambar

penentuan gradien, waktu dan tingkat hidrolisis optimum 18

4 Kandungan total omega 3 pada produk minyak 20

23

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Industri pengolahan ikan di Indonesia memliki potensi yang sangat besar

untuk dikembangkan, baik itu produk utama maupun hasil sampingnya.

Berdasarkan hasil data statistik hasil tangkap perikanan Indonesia oleh BPS (2012)

mencapai 6.4 juta ton per tahunnya. Salah satu jenis ikan yang banyak

dikembangkan yaitu jenis ikan lemuru. Produk hasil pengolahan dari jenis ikan

terebut yaitu pengalengan ikan dan tepung ikan. Pengolahan ikan tersebut memiliki

hasil samping berupa minyak ikan. Minyak ikan merupakan kandungan lemak atau

minyak yang terdapat pada tubuh ikan. Pada minyak ikan terdapat kandungan asam

lemak tidak jenuh khususnya asam lemak omega 3 yang mempunyai rantai karbon

panjang dan merupakan bagian dari asam lemak essensial (Winarno 2002). Asam-

asam lemak alami yang umum terdapat dalam asam lemak omega 3 adalah asam

linolenat, asam eikosapentanoat (EPA), dan asam dekosaheksanoat (DHA).

Menurut Simopoulos (1996), EPA merupakan prekursor prostaglandin, tromboksan

dan leukotrien, yang merupakan zat anti-aggregatory efektif sedangkan DHA

merupakan komponen membran fosfolipid sel otak dan retina dimana keduanya

sangat penting untuk kesehatan manusia. Untuk mendapatkan konsentrasi omega 3

diperlukan suatu reaksi permunian asam lemak omega 3 dari minyak ikan.

Berbagai metode pemurnian omega 3 pada minyak ikan, baik itu secara

kimia, fisik, maupun biologis telah dilakukan. Menurut Fereidoon dan Udaya

(1998), terdapat berbagai metode pemurnian minyak, yaitu pemisahan

kromatografi, distilasi fraksional, pemisahan enzimatik, kristalisasi suhu rendah,

superkritis ekstraksi cairan, dan urea kompleksasi. Setiap metode memiliki

kelebihan dan kekurangannya masing-masing. Namun, umumnya dari semua

metode tersebut omega 3 yang dihasilkan masih dalam bentuk asam lemak bebas

dan alkil ester. Omega 3 dalam bentuk asilgliserol lebih baik dibandingkan dengan

bentuk etil ester dan asam lemak bebas. Hal tersebut dikarenakan pada manusia

asam lemak bebas meskipun daya serapnya dalam pencernaan tinggi (Nettleton

1995), tetapi masih tidak stabil dan mudah teroksidasi. Bentuk metil ester asam

lemak mempunyai stabilitas yang lebih baik dari bentuk asam lemak bebas (Cho et

al. 1987), tetapi daya serapnya sangat rendah (Nettleton 1995). Salah satu tahapan

proses yang umum digunakan untuk membentuk omega 3 dalam bentuk asilgliserol

yaitu reaksi hidrolisis.

Dari berbagai metode pemurrnian omega 3 pada minyak ikan yang telah

dilakukan, tahapan reaksi hidrolisis sangat penting untuk dilakukan pengkajian

karena reaksi ini pada prinsipnya akan memecah ikatan ester pada triasilgliserol

minyak ikan menjadi asam lemak dan gliserol. Hidrolisis minyak dapat dilakukan

dengan tiga cara, cara pertama menggunakan proses splitting dengan menggunakan

uap dengan suhu tinggi sekitar 250°C dan tekanan 50 atm. Cara lainnya ialah

hidrolisis menggunakan alkali dan hidrolisis enzimatik (Herawan 1993). Dalam

memproduksi omega 3, penggunaan enzim untuk hidrolisis minyak dinilai lebih

efektif dan efisien dibandingkan dengan cara lain. Disamping itu penggunaan enzim

dalam metode hidrolisis enzimatik memiliki selektifitas tinggi dalam memproduksi

asam lemak omega 3 yang akan berpengaruh pada proses pemisahan ataupun

2

pengaturan total EPA dan DHA (Fereidoon dan Udaya 1998). Enzim lipase

merupakan biokatalis yang mampu menghidrolisis lemak atau minyak menjadi

gliserol dan asam lemak serta memliki spesifisitas posisi yang berbeda dalam

mengkatalis ikatan trigliserida. Enzim lipase dari kapang Aspergillus niger

memiliki spesifikasi spesifik 1dan 3 yaitu kemampuan untuk menghidrolisis ikatan

ester pada triasilgliserol posisi primer (sn-1 dan atau sn-3). Kelebihan dari hidrolisis

enzimatik yaitu, mampu menghidrolisis ikatan minyak sesuai dengan produk yang

diinginkan seperti dalam produksi asam lemak omega 3 dari minyak ikan. Menurut

Fereidoon dan (Udaya (1998), mayoritas EPA dan DHA dari fosfolipid ikan berada

istimewa di posisi sn-2. Hal tersebut, dikuatkan dengan pernyataan Carvalho et al.

(2009) yang menyatakan bahwa lipase spesifik memutus ikatan posisi

stereochemical numbering (sn) 1 dan 3 pada triasilgliserol, sehingga saat reaksi

hidrolisis berlangsung, asam lemak jenuh omega 3 yang umumnya terletak pada sn

2 dapat terjaga.

Penelitian hidrolisis minyak ikan untuk mendapatkan omega 3 murni telah

banyak dilakukan dan pada umumnya penelitian tersebut dilakukan dalam skala

laboratorium. Oleh sebab itu diperlukan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan

skala produksi dengan menjaga proses reaksi agar tetap optimum. Peningkatan

skala hidrolisis dilakukan dengan menggunakan tangki berpengaduk. Faktor utama

yang digunakan dalam proses hidrolisis menggunakan tangki berpengaduk yaitu

tipe impeler dan laju pengadukan.

Penggunaan variasi tipe pengaduk dan laju pengadukan berpengaruh terhadap

proses hidrolisis minyak. Berdasarkan hasil penelitian Keng (2008), dalam

mensintesis minyak kelapa menggunakan enzim lipase, kecepatan pengadukan dan

tipe impeler yang digunakan sangat berpengaruh nyata terhadap hasil reaksi.

Apabila kecepatan ditingkatkan maka reaksi hidrolisis semakin tinggi. Namun,

pada kecepatan tertentu produk yang dihasilkan mengalami penurunan. Hal tersebut

juga terjadi pada penggunaan tipe impeler yang mana setiap tipe impeler yang

digunakan menghasilkan hasil dan laju reaksi yang berbeda.

Laju pengadukan akan membantu terjadinya proses pendispersian air ke

dalam minyak sehingga terbentuk emulsi water on oil (W/O). Peningkatan laju

pengadukan pada saat reaksi akan meningkatkan reaksi pendispersian air ke dalam

minyak serta membantu pembentukan emulsi yang semakin kecil. Hal tersebut akan

berpengaruh terhadap keberhasilan reaksi hidrolisis pada minyak ikan sehinggga

didapat produk monoasilgliserol omega 3 yang optimum. Menurut Purwanto

(2008), lamanya pengadukan berbanding lurus dengan efek pengadukan yang

diharapkan. Namun untuk skala industri komersial, semakin lama proses

pengadukan dilakukan akan menyebabkan biaya operasional semakin tinggi karena

energi pengadukan akan semakin banyak dibutuhkan. Oleh karena itu diperlukan

penentuan laju pengadukan optimal dimana tingkat keberhasilannya tinggi namun

dari sisi biaya operasional tidak besar.

Perumusan Masalah

Penentuan tipe impeler dan laju pengadukan dalam dalam reaksi

pencampuran pada tangki berpengaduk sangat penting. Hal tersebut dikarenakan

variasi tipe impeler dan laju pengadukan yang digunakan akan menghasilkan laju

reaksi dan kondisi pencampuran yang berbeda. Menurut Keng et al. (2008),

3

penggunaan desain tipe impeler yang berbeda akan mempengaruhi shear stress

yang terbentuk sehingga bepengaruh terhadap stabilitas enzim pada saat reaksi

Shear stress merupakan gaya yang diperlukan suatu fluida agar dapat bergerak.

Dalam reaksi hidrolisis peningkatan laju pengadukan akan meningkatkan

proses pendispersian minyak ke dalam air sehinggga terbentuk emulsi antara

minyak dan air yang cepat. Peningkatan laju tersebut juga akan membentuk

pendistribusian emulsi yang membuat ukuran emulsi semakin kecil sehingga luas

permukaan antara minyak dan air semakin besar. Hal ini akan berpengaruh terhadap

peningkatan laju reaksi hidrolisis karena adanya kontak antara minyak dan air yang

semakin tinggi yang berpengaruh terhadap reaksi hidrolisis antara minyak dan air.

Namun, pada peningkatan laju pengadukan yang sangat tinggi akan mengakibatkan

terjadinya peningkatan shear stress yang dapat mengakibatkan kerusakan enzim

pada saat reaksi sehingga menurunkan laju reaksi hidrolisis yang berlangsung.

Penggunaan tipe impeler pada reaksi hidrolisis berpengaruh pada pemilihan tipe

pengaduk yang sesuai dengan jenis bahan yang digunakan dalam reaksi hidrolisis.

Hal tersebut berpengaruh terhadap nilai shear stress yang akan terbentuk pada saat

reaksi berlangsung.

Tipe impeler aksial dan radial memiliki kelebihan dan fungsi masing-

masing dalam setiap proses reaksi hidrolisis pada tangki berpengaduk. Perbedaan

tipe impeler akan mempengaruhi aliran yang terbentuk saat reaksi berlangsung.

Menurut Purwanto (2008), Berdasarkan tipenya, impeler radial menyebabkan fluida

mengalir ke samping dan membentur dinding kemudian sebagian belok keatas dan

sebagian belok ke bawah lalu kembali ke tengah dan begitu seterusnya. Dengan

model aliran tersebut, efek pengadukan akan lebih besar dimana terjadi benturan

pada dinding samping. Pada impeler aksial, selain terjadi benturan pada dinding,

juga terjadi pembelokan ke arah atas sesuai dengan sudut kemiringan plat sehingga

gejolak terjadi pada bahan semakin tinggi. Hal ini menyebabkan emulsi dapat

terbentuk lebih banyak ketika digunakan impeler aksial.

Dalam mendapatkan laju reaksi hidrolisis yang optimum maka dilakukan

pemilihan laju pengadukan yang optimum dan tipe pengadukan yang sesuai.

Pemilihan tersebut didasarkan pada hasil percobaan dengan menggunkan variasi

laju pengadukan dan tipe impeler yang digunakan dengan menilai laju pengadukan

setiap percobaan.

Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini yaitu:

1. Menentukan tipe impeler terbaik dan laju pengadukan yang optimum pada

reaksi hidrolisis enzimatik menggunakan tangki reaktor berpengaduk.

2. Menentukan laju reaksi hidrolisis enzimatik optimum pada tangki reaktor

berpengaduk.

3. Mengetahui hubungan tingkat hidrolisis dengan total kandungan asam lemak

omega 3.

4

Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan bermanfaat bagi pengembangan teknologi dalam

memanfaatkan hasil samping berupa minyak ikan untuk menghasikan produk baru

yang memiliki nilai tambah tinggi yaitu konsentrat omega 3. Selain itu juga

bermanfaat untuk memperoleh kondisi hidrolisis terbaik pada tangki reaktor

berpengaduk.

Ruang Lingkup Penelitian

Ruang lingkup penelitian ini meliputi:

1. Karakterisasi minyak ikan untuk mengetahui kualitas bahan baku yang akan

digunakan dalam penelitian.

2. Reaksi hidrolisis enzimatik pada minyak ikan menggunakan variable laju

pengadukan dan tipe impeler untuk menentukan titik optimum dari kedua

variabel tersebut.

3. Penentuan laju reaksi hidrolisis enzimatik minyak ikan.

4. Penentuan total kandungan omega 3 untuk melihat asam-lemak omega 3 yang

terbentuk.pada minyak ikan.

METODE

Bahan

Bahan yang digunakan pada reaksi hidrolisis enzimatik yaitu minyak ikan

lemuru (Sardinella sp.) yang telah dirafinasi dan berasal dari indsutri pengalengan

ikan, daerah Muncar, Banyuwangi. Bahan katalis yang digunakan yaitu enzim

lipase dari Aspergillus niger dengan aktifitas enzim 12000 unit/gr yang diperoleh

Amano Pharmaceutical Manufacturing Co. Bahan lain yang digunakan yaitu air

destilasi, buffer pospat dengan pH 5 dan pelarut heksana murni serta gas nitrogen

Ultra High Purity (UHT). Adapun bahan yang digunakan pada proses analisis

meliputi monosodium difosfat (NaH2PO4), disodium fosfat (Na2HPO4), gas

nitrogen, etanol 95%, kalium hidroksida (KOH), akuades, HCl 35-37%, indikator

fenolftalein, dan metanol.

Alat

Peralatan yang digunakan pada tahap reaksi hidrolisis ialah tangki reaktor

berpengaduk kaca kapasitas 2 L dengan 4 baffle. Selain itu alat yang digunakan

yaitu hot plate tipe 2200 dari Singapura, motor pengaduk merk Heidolph tipe R2R

2021 dari Germany, membrane filter 0.2 µm dan flow meter gas. Adapun peralatan

yang digunakan pada tahap analisis meliputi mikroskop cahaya merk Zeiss tipe

450905, Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS) dari Puslabfor Mabes

Polri, neraca analitik model SA80 REV-B dari USA, dan pH meter merk Beckman.

5

Selesai

Tahapan Penelitian

Tahapan penelitian menjelaskan langkah-langkah yang dilakukan dalam

mencapai tujuan penelitian. Tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1 Tahapan Penelitian

Prosedur Penelitian

Karakterisasi minyak ikan

Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak ikan

lemuru. Karakterisasi minyak ikan dilakukan dengan menganalisa fisikokimia

minyak ikan melalui uji bilangan asam, kadar asam lemak bebas, dan bilangan

penyabunan. Hasil dari karakterisasi tersebut bertujuan untuk mengetahui apakah

minyak ikan yang digunakan sesuai dengan standar baku yang diperlukan. Metode

uji fisikokimia dapat dilihat pada lampiran 2.

Reaksi hidrolisis pada reaktor tangki berpengaduk 2 L

Proses reaksi hidrolisis enzimatik dilakukan menggunakan tangki

bioreaktor 2 L berpengaduk dalam waterbath. Proses reaksi hidrolisis dilakukan

dengan menggunakan variabel kecepatan pengadukan pada nilai 300, 500 dan 700

rpm serta perbedaan tipe impeler yaitu tipe aksial dan tipe radial. Proses pengujian

diawali dengan menyemprotkan gas nitrogen ke dalam tangki selama 30 detik untuk

membuang kandungan gas lain yang ada di dalam tanki. Selanjutnya dilakukan

proses pemanasan mengunakan waterbath, hingga suhu didalam tangki mencapai

45oC. Setelah itu, minyak ikan sebanyak 500 mL dimasukkan ke dalam tangki

reaktor, kemudian ditambahkan buffer posfat pH 5 yang telah dicampurkan enzim

Karakterisasi Minyak ikan

Reaksi Hidrolisis pada Tangki Bioreaktor 2 L

or optimum pada reaksi hidrolisis enzimatik

Penentuan Laju Reaksi Hidrolisis Enzimatik

minyak ikan

Penentuan Total Kandungan Omega 3

Mulai

6

lipase pada suhu 45oC. setelah itu, sebanyak 200 ml heksan dimasukkan ke dalam

tangki untuk digunakan sebagai pelarut selama reaksi. Pengujian proses hidrolisis

dilakukan pada tekanan 1 atm, suhu 45o C dengan kondisi anaerob selama 48 jam.

Hasil reaksi hidrolisis diukur untuk setiap percobaan dan dibandingkan untuk

melihat tingkat hidrolisis yang dihasilkan.

Penentuan laju reaksi hidrolisis enzimatik

Penentuan laju reaksi hidrolisis dilakukan dengan melakukan pengambilan

sampel sebanyak 20 mL selama proses reaksi. Sampel diambil dengan

menggunakan prinsip sistem bulb pada pipa yang dimasukkan pada tangki reaktor.

Sampel yang telah diambil sebanyak 17 sampel dilakukan pengujian bilangan asam

untuk mengetahui tingkat hidrolisisnya. Hasil dari penentuan tingkat hidrolisis ini

dijadikan sebagai kenetika laju reaksi hidrolisis minyak ikan selama 48 jam. Hasil

dari nilai tersebut kemudian dimasukkan dalam program Curve Expert untuk

melihat model persamaan yang sesuai. Setelah itu bentuk model kurva yang didapat

dihitung nilai gradien yang terbentuk pada fase eksponensial untuk mengetahui laju

reaksinya. Pada tahap berikutnya, ditarik garis lurus yang sejajar antara garis x dan

garis y terhadap garis gradien sehingga didapat titik waktu hidrolisis optimum dan

titik hidrolisis maksimum.

Penentuan total kandungan omega 3

Minyak ikan hasil hidrolisis enzimatik yang memiliki nilai laju hidrolisis

tertinggi diambil dan dilakukan analisis kandungan komponen asam lemak yang

terkandung menggunakan Gas Chromatography Mass Spectrometry (GC-MS).

Penentuan total kandungan omega 3 dihitung secara kuantitatif berdasarkan gambar

grafik dengan melihat persentase luas peak yang terbentuk. Pengujian ini dilakukan

untk mengetahui kandungan asam lemak omega 3 khususnya DHA dan EPA. Hasil

nilai tersebut kemudian dibandingkan dengan data pengujian minyak ikan sebelum

dihidrolisis untuk mengetahui pengaruh reaksi hidrolisis enzimatik terhadap

kandungan asam lemak omega 3.

HASIL DAN PEMBAHASAN

Karakterisasi Minyak Ikan

Karakterisasi minyak ikan dilakukan untuk mengetahui kondisi awal bahan

baku yang akan digunakan. Hasil karakterisasi tersebut akan menunjukkan kualitas

bahan baku minyak apakah sesuai dengan standar atau tidak. Karakterisasi yang

dilakukan meliputi pengujian sifat fisikokimia minyak, yaitu bilangan asam, kadar

asam lemak bebas, dan bilangan penyabunan. Karakterisasi sifat fisikokimia

minyak ikan disajikan pada Tabel 1.

7

Tabel 1 Karakteristik minyak ikan

Karakteristik Data Celik 2002

Bilangan asam [mg KOH/g] 3.29 10.15

Kadar asam lemak bebas [%] 1.66 4.6

Bilangan penyabunan [mg KOH/g] 204.8 187.4

Nilai bilangan asam menunjukkan jumlah asam lemak bebas yang

terkandung dalam minyak dan dinyatakan dalam jumlah KOH 0.1 N yang

digunakan untuk menetralkan asam lemak bebas pada 1 gram minyak (Ketaren

1986). Semakin tinggi nilai bilangan asam maka semakin rendah kualitas minyak.

Berdasarkan hasil pengujian pada Tabel 1, nilai bilangan asam minyak sebesar 3.29

mg KOH/g, nilai ini lebih rendah dibandingkan dengan nilai rujukan yaitu 10.15

mg KOH/g. Kadar asam lemak bebas pada pengujian juga memiliki nilai yang juga

rendah yaitu 1.66% dibandingkan dengan nilai rujukan yaitu sebesar 4.6%. Menurut

Ketaren (1986), kualitas minyak semakin baik apabila nilai kandungan asam lemak

bebas semakin rendah, yaitu maksimal sebesar 2%. Hal tersebut menunjukkan

bahwa pada bilangan asam dan kadar asam lemak bebas minyak ikan yang akan

digunakan masih sesuai dengan standar.

Pengujian selanjutnya yaitu bilangan penyabunan, nilai bilangan

penyabunan yang didapatkan yaitu sebesar 204.8 mg KOH/g. Nilai tersebut lebih

tinggi dibandingkan dengan nilai bilangan penyabunan pada rujukan yaitu sebesar

187.4 mg KOH/g. Hal ini menunjukkan bahwa minyak ikan yang digunakan mulai

mengalami oksidasi. Hasil dari reaksi oksidasi pada minyak berupa senyawa alkana

keton dan aldehid terbaca sebagai asam lemak pada saat reaksi penyabunan

sehingga total asam lemak tersabunkan meningkat dan nilai bilangan penyabunan

menjadi tinggi. Berdasarkan hasil pengujian dari ketiga parameter tersebut terdapat

satu parameter yang tidak sesuai dengan rujukan yaitu bilangan penyabunan.

Namun, ditinjau dari bilangan asam dan kadar asam lemak bebas, minyak ikan

tersebut masih dalam batas standar sehingga masih dapat dikategorikan memiliki

kualitas yang baik dan layak untuk digunakan.

Pengaruh Tipe Impeler dan Laju Pengadukan pada Reaksi Hidrolisis

Selama proses reaksi hidrolisis terdapat perbedaaan laju reaksi setiap rentang

waktu. Data perubahan tingkat hidrolisis tiap selang waktu diolah untuk mendapat

model persamaan kinetika yang terbaik. Berdasarkan hasil pengujian, model

persamaan kinetika terbaik didapat pada model kinetika eksponential association 2.

Hasil tersebut dilihat berdasarkan nilai koefisien korelasi yang tertinggi dan bentuk

model persamaan yang memiliki titik asimtotik, yaitu suatu keadaan dimana tidak

terjadi perubahan nilai baik berupa peningkatan maupun penurunan dan biasa

disebut titik kesetimbangan Secara umum data yang dihasilkan memiliki validitas

yang tinggi (nilai r > 0.95). Bentuk persamaan yang digunakan dalam model

kinetika tersebut yaitu,

y = a (1-e-bx) (1)

8

Data perubahan tingkat hidrolisis tiap selang waktu pada setiap percobaan

dimasukkan dalam model persamaan 1 dengan meniadakan beberapa data yang

cenderung menyimpang (outliers). Hasil data tersebut kemudian akan membentuk

grafik model persamaan yang disajikan pada Gambar 2.

Gambar 2 Laju reaksi hidrolisis minyak ikan pada setiap laju pengadukan

dengan dua jenis impeler selama 48 jam

Grafik pada Gambar 2 menunjukkan bahwa setiap sampel mengalami

peningkatan laju reaksi yang signifikan pada saat awal reaksi. Namun, pada waktu

tertentu laju reaksi tidak mengalami perubahan bahkan bersifat statis. Menurut Aziz

(2007), Peningkatan laju di awal reaksi disebabkan karena pada awal reaksi

konsentrasi reaktan sangat besar, sehingga tumbukan antar molekul reaktan juga

semakin banyak. Seiring berjalannya waktu, reaktan yang tersisa semakin

berkurang sehingga tumbukannya juga berkurang dan akan berdampak pada hasil

hidrolisis yang dihasilkan. Hal ini terbukti pada awal reaksi yaitu pada jam ke-0

hingga jam ke-10, tingkat hidrolisis mengalami kenaikan yang signifikan. Ketika

waktu reaksi dinaikkan menjadi 23 jam, tingkat hidrolisis untuk setiap sampel tidak

mengalami perubahan yang signifikan. Hal ini juga terjadi pada waktu hidrolisis 30

dan 48 jam saat tingkat hidrolisis yang dihasilkan relatif stabil. Hal tersebut

menunjukkan bahwa reaksi hidrolisis pada minyak ikan sudah mencapai titik

kesetimbangan reaksi. Jadi, penambahan waktu reaksi tidak dapat meningkatkan

tingkat hidrolisis minyak pada saat mencapai titik kesetimbangan reaksi. Hasil

tersebut sesuai dengan pernyataan Aziz et al. (2013) yang menyatakan bahwa reaksi

hidrolisis minyak merupakan reaksi reversible.

Pada Gambar 2, waktu reaksi memberikan perubahan terhadap tingkat

hidrolisis minyak yang dihasilkan. Pada awal reaksi saat jam ke-0.5, tingkat

hidrolisis yang dihasilkan mencapai 10 %. Namun, ketika dilakukan penambahan

waktu reaksi menjadi 1 jam ternyata tingkat hidrolisis meningkat menjadi 15-20 %.

Hal tersebut menunjukkan bahwa semakin lama reaksi hidrolisis berlangsung,

semakin tinggi tingkat hidrolisis yang dihasilkan.

Dalam melihat pengaruh tipe impeler dan laju pengadukan terhadap laju

reaksi hidrolisis dilakukan penentuan nilai gradien (kemiringan) dari data grafik

9

percobaan pada saat fase eksponensial dan titik optimum lama waktu hidrolisis serta

tingkat hidrolisis tertinggi. Hubungan laju pengadukan terhadap laju reaksi, waktu

maksimum dan hidrolisis maksimum disajikan pada Tabel 2.

Tabel 2 Hubungan laju pengadukan terhadap laju reaksi, waktu maksimum dan

hidrolisis maksimum

Tipe

impeler

Laju

pengadukan

[rpm]

Laju reaksi

[% hidrolisis/

waktu]

Waktu

maksimum

[jam]

Hidrolisis

maksimum

[%]

r

Radial 300 3.94 4.34 21.83 0.91

500 4.22 6.8 38.56 0.97

700 4.76 10.05 58.07 0.97

Aksial 300 6.44 3.64 27.8 0.9

500 6.39 7.75 58.78 0.97

700 4.84 9.69 58.07 0.96

Secara keseluruhan hasil percobaan untuk setiap sampel dari kedua tipe

impeler yang digunakan mengalami peningkatan laju reaksi hidrolisis yang

signifikan untuk setiap kenaikan laju pengadukan. Pada tipe impeler radial, nilai

gradien pada laju pengadukan 300 rpm ke 500 rpm hingga 700 rpm mengalami

peningkatan. Hasil ini menunjukkan pada kecepatan pengadukan 300 rpm, reaksi

fisik yang terjadi dalam hidrolisis minyak ikan masih rendah yaitu 3.94 % hidrolisis/

waktu. Laju pengadukan rendah membuat reaksi tumbukan antar molekul minyak

dan air tidak berjalan sempurna sehingga emulsi yang terbentuk masih berukuran

besar dan tidak bulat sempurna. Ukuran emulsi yang besar menyebabkan luas

kontak antara air dan minyak pada droplet menjadi lebih kecil sehingga reaksi

hidrolisis tidak berjalan maksimal. Hal inilah yang membuat laju reaksi hidrolisis

pada pengadukan 300 rpm masih cukup rendah.

Pada saat laju pengadukan di tingkatkan menjadi 500 dan 700 rpm, nilai dari

laju hidrolisis meningkat dari 3.94 menjadi 4.22 dan 4.76 % hidrolisis/ waktu. Hal

tersebut terjadi karena adanya peningkatan laju pengadukan pada saat reaksi

hidrolisis yang mempengaruhi tumbukan antar molekul bahan. Peningkatan laju

pengadukan mengakibatkan tumbukan antara molekul-molekul minyak di dalam

tangki reaktor semakin tinggi sehingga molekul tersebut banyak terpecah menjadi

ukuran yang lebih kecil dan membuat emulsi yang terbentuk antara minyak dan air

menjadi lebih kecil. Menurut Purwanto (2008), kecepatan pengadukan pada

umumnya akan mempercepat homogenitas campuran bahan pada proses

pencampuran. Perputaran impeler yang cepat mengakibatkan molekul air semakin

cepat berdifusi dengan minyak dan membentuk emulsi, proses ini disebut difusi

internal. Selain itu, akibat adanya pengadukan yang tinggi mengakibatkan molekul-

molekul minyak banyak terpecah menjadi ukuran yang lebih kecil sehingga emulsi

antara minyak dan air yang terbentuk akan semakin kecil, proses ini disebut difusi

eksternal. Kedua peristiwa tersebut menyebabkan terjadinya peningkatan laju

reaksi hidrolisis minyak yang kemudian meningkatkan laju reaksi hidrolisis. Hal

inilah yang membuat ukuran droplet pada saat laju pengadukan ditingkatkan akan

terlihat lebih kecil dibandigkan pada laju pengadukan rendah. Hasil ini

10

membuktikan bahwa peningkatan laju pengadukan akan meningkatkan laju reaksi

hidrolisis minyak ikan.

Ditinjau dari perbandingan nilai hidrolisis maksimum dan waktu maksimum

dari ketiga percobaan pada Tabel 2, tampak bahwa pada laju pengadukan 700 rpm

memiliki nilai yang paling tinggi yaitu sebesar 5.78 % /jam. Hasil ini didukung

dengan nilai koefisien relatif yang tinggi sebesar 0.97 sehingga datanya dapat

dikatakan valid. Hasil ini menunjukkan pada penggunaan tipe radial pemilihan laju

pengadukan yang terbaik yaitu pada laju pengadukan sebesar 700 rpm.

Pada tipe impeler aksial dengan laju pengadukan 300 dan 500 rpm, nilai

gradien keduanya cukup tinggi dan cenderung sama yaitu 6.44 dan 6.39 %

hidrolisis/ waktu sedangkan pada laju pengadukan 700 rpm memiliki nilai lebih

rendah yaitu sebesar 4.84 % hidrolisis/ waktu. Hasil ini menunjukkan kecepatan

pengadukan 500 rpm merupakan titik maksimum laju reaksi pada reaksi hidrolisis.

Pengadukan pada pengaduk tipe aksial dengan kecepatan sebesar 300 dan 500 rpm

memiliki nilai laju reaksi hidrolisis yang lebih tinggi dibandingkan dengan

pengadukan menggunakan pengaduk tipe radial pada kecepatan sebesar 700 rpm.

Hal ini menunjukkan bahwa penggunaan tipe pengaduk yang berbeda pada laju

pengadukan yang sama akan mempengaruhi proses reaksi hidrolisis minyak dan

menyebabkan laju reaksi hidrolisis berbeda. Menurut Purwanto (2008), penggunaan

pengaduk tipe aksial pada aliran fluida, selain menyebabkan terjadinya benturan

pada dinding, juga terjadi pembelokan ke arah atas sesuai dengan sudut kemiringan

plat sehingga gejolak yang terjadi pada bahan semakin tinggi dibandingakan

penggunaan pengaduk tipe radial. Tingginya tumbukan yang terjadi pada

pengadukan tipe aksial menyebabkan pembentukan emulsi yang semakin kecil

sehingga laju reaksi hidrolisis meningkat secara signifikan pada laju pengadukan

yang rendah. Selain itu, proses difusi eksternal dan difusi internal yang terjadi pada

saat pengadukan berlangsung dengan optium. Kedua hal tersebut menyebabkan

nilai laju reaksi hidrolisis menggunakan pengaduk tipe aksial lebih tinggi

dibandingkan dengan nilai laju reaksi hidrolisis menggunakan pengaduk tipe radial

pada laju pengadukan rendah.

Pada saat laju pengadukan ditingkatkan menjadi sebesar 700 rpm, terjadi

penurunan laju reaksi hidrolisis yang signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa pada

penggunaan tipe aksial, laju pengadukan sebesar 700 rpm merupakan titik

penurunan reaksi hidrolisis. Proses pengadukan yang tinggi akan menyebabkan

pembentukan emulsi menjadi jauh lebih kecil sehingga meningkatkan laju reaksi

hidrolisis. Namun, peningkatan laju pengadukan yang besar akan menyebabkan

tingginya shear stress yang terbentuk pada saat reaksi hidrolisis berlangsung. Shear

stress yang tinggi dapat mengakibatkan kerusakan pada enzim sehingga berdampak

pada penurunan aktivitas enzim dalam menghidrolisis minyak ikan. Besarnya nilai

laju geser pada proses pengadukan tergantung pada kecepatan impeler (Hoffman

1995) dan tergantung pada sifat reologi dari cairan yang digunakan (Wichterle

2003). Selain itu, menurut Keng et al. (2008), dalam mensintensis minyak

menggunakan lipase pada tangki berpengaduk, pengadukan yang sangat tinggi

menyebabkan enzim akan terdorong menuju dinding tangki dengan cepat dan akan

terjadi benturan yang kemudian memaksa terjadinya kerusakan pada enzim.

Kerusakan enzim tersebut mempengaruhi stabilitas dan kemampuan enzim dalam

menghidrolisis minyak sehingga reaksi hidrolisis pada minyak ikan akan menurun.

Hasil tersebut menunjukkan bahwa penggunaan tipe aksial dalam reaksi hidrolisis

11

enzimatik minyak ikan lebih baik dibandingkan penggunaan pengaduk tipe radial.

Namun, pada tipe aksial laju pengadukan optimum hanya dperoleh pada kecepatan

pengadukan sebesar 500 rpm.

Ditinjau dari perbandingan nilai hidrolisis maksimum dan waktu maksimum

pada ketiga percobaan reaksi hidrolisis menggunakan pengaduk tipe aksial, tampak

bahwa pada laju pengadukan 500 rpm memiliki nilai perbandingan yang paling

tinggi yaitu sebesar 7.58 %/jam. Hasil tersebut didukung dengan nilai koefisien

relatif yang tinggi yaitu sebesar 0.97. Hasil ini juga menunjukkan pada penggunaan

tipe aksial pemilihan laju pengadukan yang terbaik yaitu pada laju pengadukan

sebesar 500 rpm.

Minyak ikan hasil hidrolisis dari kedua tipe impeler diuji secara

mikroskopik. Pengujian ini dilakukan untuk melihat bentuk emulsi setelah reaksi

hidrolisis minyak ikan. Hasil data uji mikroskopik produk minyak disajikan pada

Gambar 3.

a b c

Gambar 3 Hasil emulsi produk minyak hasil hidrolisis (a) tipe radial 300 rpm, tipe

radial 700 rpm, dan (b) tipe aksial 500 rpm pada perbesaran 1000 kali.

Pada Gambar 6 tampak bahwa emulsi yang terbentuk pada setiap sampel

memiliki bentuk dan ukuran yang berbeda. Pada sampel dengan pengaduk tipe

radial dan laju pengadukan sebesar 300 rpm memiliki ukuran droplet yang cukup

besar yaitu 104.1 µm. Emulsi yang terbentuk masih tidak berbentuk bulat sempurna

dan tidak seragam. Bentuk droplet yang tidak beraturan berukuran besar

menunjukkan bahwa emulsi tersebut bersifat tidak stabil dan tidak sempurna. Hal

inilah yang membuat reaksi hidrolisis dengan tipe radial pada laju pengadukan

rendah memiliki tingkat hidolisis yang rendah. Pada saat laju pengadukan

ditingkatkan menjadi sebesar 700 rpm, emusli yang terbentuk memiliki ukuran

yang lebih kecil yaitu sebesar 66.4 µm. Hal tersebut terjadi karena adanya

peningkatan difusi eksternal dan difusi internal selama proses pengadukan sehingga

emulsi yang dihasilkan memiliki ukuran yang lebih kecil dan berbentuk bulat. Hal

inilah yang membuat laju reaksi hidrolisis mengalami peningkatan.

Pengujian mikroskop minyak hasil hidrolisis menggunakan pengaduk tipe

aksial dengan laju pengadukan sebesar 500 rpm menunjukkan ukuran emulsi yang

sangat kecil yaitu sebesar 5.4 µm dan berbentuk bulat sempurna. Hal ini

menunjukkan bahwa proses pengadukan pada reaksi hidrolisis minyak berlangsung

dengan baik. Menurut Suryani et al. (2000), semakin kecil ukuran partikel fasa

terdispersi maka konfigurasi partikel fasa terdispersi dalam medium pendispersi

akan semakin teratur sehingga reaksi hidrolisis akan berjalan dengan baik.

Penggunaan pengaduk tipe aksial pada reaksi hidrolisis minyak ikan memberikan

efek pencampuran yang lebih sempurna sehingga peristiwa fisik pada saat reaksi

12

hidrolisis berjalan maksimal dan emulsi yang terbentuk akan semakin kecil dan

bulat. Hal inilah yang menyebabkan laju reaksi hidrolisis pada pengadukan

menggunakan tipe aksial meningkat secara signifikan.

Hubungan Total Kandungan Omega 3

Pengujian kandungan asam lemak yang terkandung dalam hasil hidrolisis

dilakukan menggunakan analisa GC-MS. Prinsip kerja GCMS adalah sampel

diinjeksikan kedalam injector, aliran gas dari gas pengangkut akan membawa

sampel yang telah teruapkan masuk kedalam kolom. Kolom akan memisahkan

komponen-komponen dari sampel yang terelusi sesuai dengan urutan semakin

membesarnya. Spektrometri massa (SM) adalah suatu instrumen yang dapat

menyeleksi molekul-molekul gas bermuatan berdasarkan massanya. Spektrum

massa diperoleh dengan mengubah senyawa sampel menjadi ion-ion yang bergerak

cepat dan dipisahkan berdasarkan perbandingan massa terhadap muatan (m/e)

(Fessenden 1992).

Sampel yang digunakan dalam uji diambil dari hasil hidrolisis minyak yang

memiliki tingkat hidrolisis tertinggi yaitu pada minyak yang dihasilkan dengan

penggunaan pengaduk tipe aksial kecepatan 500 rpm dan pada minyak dengan

penggunaan pengaduk tipe radial kecepatan 500 rpm. Pada saat pembacaan data,

hanya ada 2 jenis asam lemak yang dinilai yaitu asam eikosapentanoat (EPA) dan

asam dokosaheksanoat (DHA). Kedua asam ini merupakan jenis asam lemak omega

3 dominan yang terdapat pada ikan lemuru. Hasil perbandingan luas area (%)

komponen asam lemak omega 3 minyak ikan lemuru sebelum dan setelah hidrolisis

disajikan pada Tabel 3.

Tabel 3 Perbandingan luas area (%) komponen asam lemak omega 3 minyak ikan

lemuru sebelum dan setelah hidrolisis

Luas Area Minyak sebelum

hidrolisis [%]a

Minyak setelah hidrolisis [%]

Radial 700 rpm Aksial 500 rpm

Total 1.81 3.2 2.76

EPA 1.81 3.2 2.76

DHA Tidak terdeteksi Tidak terdektesi Tidak terdeteksi a Ida (2010)

Berdasarkan hasil pengamatan, kandungan asam lemak omega 3 pada

minyak setelah dihidrolisis mengalami peningkatan. Hal tersebut membuktikan

bahwa reaksi hidrolisis enzimatik meningkatkan kandungan asam lemak omega

pada minyak. Pada kedua hasil sampel minyak tersebut, asam lemak omega 3 yang

terkandung hanya terdiri dari EPA saja tanpa adanya kandungan DHA. Tingginya

kandungan EPA pada sampel hasil hidrolisis minyak ikan dikarenakan jenis ikan

yang digunakan merupakan ikan lemuru. Menurut Halldorsson et al. (2003),

minyak ikan lemuru (Sardinella sp.) mempunyai kandungan EPA lebih banyak

daripada DHAnya.

13

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Reaksi hidrolisis pada reaktor tangki berpengaduk dengan volume 2 L yang

dilengkapi 4 baffle menggunakan tipe pengadukan aksial berlangsung optimum

dengan laju pengadukan sebesar 500 rpm. Pada pengadukan menggunakan tipe

radial, laju reaksi hidrolisis meningkat apabila laju pengadukan ditingkatkan.

Penggunaan pengaduk tipe aksial memiliki hasil laju reaksi leih tinggi

dibandingkan pengaduk tipe radial. Namun, pada kecepatan yang sangat tinggi

terjadi penurunan laju reaksi akibat kerusakan enzim. Hasil tingkat laju reaksi

hidrolisis tertinggi pada penggunaan tipe pengaduk aksial yaitu 6.39 % hidrolisis

per waktu dengan total omega 3 yang dihasilkan sebanyak 2.70 % kandunganga

EPA tanpa adanya kandungan DHA sedangkan, hasil reaksi hidrolisis tertinggi pada

penggunaan tipe pengaduk radial terjadi pada laju pengadukan 700 rpm. Hasil

tingkat laju reaksi hidrolisis tertinggi yaitu 4.76 % hidrolisis per waktu dengan total

omega 3 yang dihasilkan sebanyak 3.20% kandungan EPA tanpa adanya kandungan

DHA.

Saran

Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut terkait dengan pengaruh shear stress

pada reaksi hidrolisis enzimatik minyak ikan dan hubungannya dengan penggunaan

laju pengadukan serta tipe impeler yang berbeda pada reaksi hidrolisis enzimatik

minyak ikan dalam tangki berpengaduk.

DAFTAR PUSTAKA

Badan Pusat Statistik. 2012. Potensi Perikanan Tangkap di Perairan Indonesia.

Banyuwangi. BPS.

Carvalho PO, Paula RBC, Maximiliano DN, Patrícia BLF, dan V.F.Leonardo. 2009.

Enzymatic Hydrolysis of Salmon Oil by Native Lipases: Optimization of

Process Parameters. J. Braz. Chem. Soc. Vol. 20(1): 117-124.

Cho SY, Miyashita K, Miyazama T, Fujimoto K, and Kaneda T. 1987.

Autooxidation of Ethyl Eicosapentaenoic and Docosahexaenoic. JAOCS

64(6): 876-879.

Didik Purwanto. 2008. Pengaruh Desain Impeller, Baffel, dan Kecepatan Putar

Pada Proses Isolasi Minyak Kelapa Murni Dengan Metode Pengadukan.

Seminar Nasional Aplikasi Sains dan Teknologi. Yogyakarta:AKPRIND. Fessenden F, 1992. Kimia Organik. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga.

Haraldson GG, Kristinsson B, Sigurdardottir R, Gudmundsson GG, Breivik H.

1997. The preparation of concentrates of eicosapentaenoi acid and

docosahexaenoic acid by enzim lipase-catalized transesterification of fish oil

with ethanol. J Am Oil Chem 74: 1419-1424.

14

Herawan T. 1993. Pembuatan Produk-Produk Oleokimia dari Minyak Sawit

Menggunakan Proses Enzimatik.[Skripsi]. Bogor.(ID): Fateta-IPB.

Ida R. 2013. Optimalisasi Hidrolisis Enzimatik Minnnyyyak Ikan unuk Produksi

Omega 3 Optimum dengan Response Surface Method (RSM)[Skripsi].

Bogor(ID): Fateta-IPB.

Isalmi Aziz., 2007, Kinetika Reaksi Transesterifikasi Minyak Goreng Bekas, Jurnal

Valensi (1) 1. Jakarta: Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah.

Isalmi Aziz, Siti Nurbayti, Juwita Suwandari. 2013. Pembuatan Gliserol Dengan

Reaksi Hidrolisis Minyak Goreng Bekas. Jurnal Valensi (2) 1. Jakarta:

Universitas Islam Negeri Syarif Hidayatullah.

J.Hoffmann, K Buescher, DC Hempel. 1995. Determination of maximum shear–

stress in stirred vessels, German. Chemie Ingenieur Technik 67 210–214.

Keng PS, Basri M, Ariff AB, Abdul Rahman MB, Abdul Rahman RNZ, Salleh AB.

2008. Scale-up synthesis of lipase-catalyzed palm esters in stirred-tank

reactor. Bioresource Technology 99 6097–6104Celik, H. 2002. Commercial

Fish Oil.ISSN 1302 647X. B serisi Cilt 3(1) : 1-6.

Sapta Raharja, Prayoga Suryadarma, Teni Oktavia. 2010. Hidrolisis Enzimatik

Minyak Ikan Untuk Produksi Asam Lemak Omega 3 Menggunakan Lipase

Dari Aspergillus niger. Teknologi Industri dan Pangan ke 64 volume XXII no

1.

Simopoulos AP. (1996) `Omega 3 Fatty Acids in Health and Disease and Growth

and Development, A Review' in Am. J. Clin. Nutr. 54, 438±463.

Suryani A, Illah Sailah, dan Erliza Hambali. 2000. Teknologi Emulsi. Bogor

TIN.FATETA IPB.

Velikonja J, dan Kosaric N. 1993. Biosurfactants in Food Application. Di Dalam

N. Kosaric (Ed.) Biosurfactants, Production, Properties, Application. Marcel

Dekker, Inc. New York.

Wanasundara UN dan Shahidi F. 1998. Lipase Assisted Concentration of n-3

Polyunsaturated Fatty Acids in Acylglycerol from Marine Oil. J. Am. Oil

Chem. Vol.75: 945-951.Nettleton, J.A. 1995. Omega 3 Fatty Acid and

Health.Chapmann and Hall inc. NewYork.

Wichterle Kelly, B. Gigas. 2003. Using CFD to predict the behavior of power law

fluids near axial-flow impellers operation gin the transitional flow regime,

Chem. Eng. Sci. 58 2141–2152.

Winarno, FG. 2004. Kimia Pangan dan Gizi, Gramedia Pustaka Utama, Jakarta.

15

Lampiran 1 Gambar dan geometri bioreaktor berpengaduk skala 2 L.

Tabel Geometri Bioreaktor

No Komponen Nilai Satuan

1 Tinggi tangki 22 Cm

2 Diameter tangki 13.8 Cm

3 Jumlah baffle 4 Buah

4 Panjang baffle 14 Cm

5 Lebar baffle 1 Cm

6 Jarak dasar tangki dgn baffle 4 Cm

7 Diameter impeller 8.4 Cm

Bioreaktor berpengaduk skala 2 L

Gambar Bioreaktor berpengaduk skala 2 L

Keterangan

1. Klem dan statip

2. Motor pengaduk

3. Termometer dan pipa gas

4. Pipa output

5. Panci

6. Tangki pengaduk

7. Baffle

8. Impeler

9. Pemanas

16

Lampiran 2 Metode pengujian karakteristik minyak.

1. Bilangan Asam (SNI 01-3555-1998)

Pengujian bilangan asam didasarkan pada SNI 01-3555-1998 dan mengacu

pada Standard Methods for the Analysis of Oils, Fat and Derivates oleh Pergamon

(1979). Bilangan asam pada prinsipnya merupakan kelarutan lemak/ minyak dalam

pelarut organik tertentu (alkohol 96% netral) dilanjutkan dengan penitaran dengan

basa KOH. Penentuan bobot sampel yang digunakan dalam pengujian ditentukan

dengan perkiraan bilangan asam minyak/ lemak tersebut. Berikut penentuan bobot

sampel berdasarkan perkiraan bilangan asam sampel:

Tabel Bobot sampel berdasarkan perkiraan bilangan asam sampel

Perkiraan bilangan

keasaman Bobot penimbangan (g) Ketelitian penimbangan (g)

1 20 0.50

1 – 4 10 0.20

4 – 15 2.5 0.01

15 – 75 0.5 0.001

> 75 0.1 0.0002

Sampel sebanyak 2 – 5 gam ditimbang dan dimasukkan dalam erlenmeyer

250 ml. Etanol 95% netral sebanyak 50 ml ditambahkan, lalu diberi 3 – 5 tetes

indikator fenolftalein dan dititrasi dengan larutan standar KOH 0,1 N hingga warna

merah muda yang tidak berubah selama 15 detik. Penetapan bilangan asam

dilakukan secara duplo. Bilangan asam dapat dihitung menggunakan rumus berikut:

Bilangan Asam (mg KOH/ g) = V x T x 56.1

m

Keterangan:

V = volume KOH yang diperlukan dalam titrasi (ml)

T = normalitas KOH

m = bobot sampel (gam)

2. Bilangan Penyabunan (SNI 01-3555-1998)

Pengujian bilangan penyabunan didasarkan pada SNI 01-3555-1998 dan

mengacu pada Standard Methods for the Analysis of Oils, Fat and Derivates oleh

Pergamon (1979). Sebanyak 2 gam sampel ditimbang dan dimasukkan ke dalam

17

labu erlenmeyer 250 ml. Kemudian ditambahkan 25 ml KOH beralkohol 0.5N

dengan menggunakan pipet dan beberapa butir batu didih. Erlenmeyer dihubungkan

dengan pendingin tegak dan dididihkan di atas penangas air atau pemanas listrik

selama satu jam, lalu dibiarkan dingin. Sebanyak 0.5 ml hingga 1ml fenolftalein

ditambahkan ke dalam larutan tersebut dan didtrasi dengan HCl 0.5N hingga warna

indikator berubah menjadi tidak berwarna. Pengujian dilakukan secara duplo serta

dilakukan penetapan blanko. Bilangan penyabunan dalam contoh dihitung dengan

rumus berikut:

Bilangan penyabunan (mg KOH/g) = 56.1 x T x (Vo – V1)

m

Keterangan :

Vo = volume HCl 0.5 N yang diperlukan pada titrasi blanko (ml)

V1 = volume HCl 0.5 N yang diperlukan pada titrasi sampel (ml)

T = normalitas HCl 0.5 N

m = bobot sampel

3. Kadar FFA (SNI 01-3555-1998)

Pengujian kadar FFA didasarkan pada SNI 01-3555-1998 dan mengacu pada

Standard Methods for the Analysis of Oils, Fat and Derivates oleh Pergamon

(1979)Setelah mengetahui nilai bilangan asam sampel, dapat ditentukan kadar asam

lemak bebas pada sampel. Asam lemak bebas dinyatakan sebagai persen asam

lemak, dihitung dua desimal dengan menggunakan rumus:

Asam lemak bebas (%) = M x V x T

10 m

Keterangan:

M = bobot molekul asam lemak dominan (asam oleat = 282 g/mol)

18

Lampiran 3. Tabel hasil pemilihan model persamaan terbaik dan gambar

penentuan gradien, waktu dan tingkat hidrolisis optimum.

Tabel Model persamaan kinetika reaksi hidrolisis terpilih.

Jenis Laju [rpm] Model persamaan R

Aksial 300 Eksponential association 2 0.90

500 Eksponential association 2 0.97

700 Eksponential association 2 0.96

Radial 300 Eksponential association 2 0.91

500 Eksponential association 2 0.97

700 Eksponential association 2 0.97

Gambar Penentuan gradien, waktu dan tingkat hidrolisis optimum pada

pengadukan tipe aksial dengan laju (a) 300, (b) 500, dan (c) 700 rpm

a

b

c

X = 9.69

Y =58.07

m = 4.84

X = 7.75

Y = 58.78

m = 6.39

X = 3.64

Y = 27.80

m = 6.44

19

Gambar penentuan gradien, waktu dan tingkat hidrolisis optimum pada pengadukan

tipe radial dengan laju (a) 300, (b) 500, dan (c) 700 rpm

a

b

c

X = 4.34

Y = 21.83

m = 3.94

X = 5.57

Y = 38.56

m = 5.51

X = 10.05

Y = 58.07

m = 4.76

20

Lampiran 4 Kandungan total omega 3 pada produk minyak

Tabel Kandungan total omega 3 pada minyak ikan yang telah dihidrolisis

Nama Umum Rumus Nama Kimia

Kandungan [%]

Radial

700 rpm

Aksial

500 rpm

α-Linolenic acid

(ALA) 18:3

(n−3)

all-cis-9,12,15-

octadecatrienoicacid 1.61 0.28

Eicosatetraenoic

acid (ETA)

20:4

(n−3)

all-cis-8,11,14,17-

eicosatetraenoicacid 1.05 0.74

Eicosapentaenoic

acid (EPA)

20:5

(n−3)

all-cis-5,8,11,14,17-

eicosapentaenoic acid 3.20 2.76

Tetracosahexaenoic

acid(Nisinic acid)

24:6

(n−3)

all-cis-6,9,12,15,18,21-

tetracosenoic acid 0.24 0.11

Gambar Peak area analisa GC-MS konsentrat hasil reaksi hidrolisis enzimatis

pada penggunaan pengaduk tipe radial kecepatan 700 rpm

8 . 0 0 1 0 . 0 0 1 2 . 0 0 1 4 . 0 0 1 6 . 0 0 1 8 . 0 0 2 0 . 0 0 2 2 . 0 0 2 4 . 0 0 2 6 . 0 0 2 8 . 0 0

0

2 0 0 0 0 0 0

4 0 0 0 0 0 0

6 0 0 0 0 0 0

8 0 0 0 0 0 0

1 e + 0 7

1 . 2 e + 0 7

1 . 4 e + 0 7

1 . 6 e + 0 7

1 . 8 e + 0 7

2 e + 0 7

2 . 2 e + 0 7

2 . 4 e + 0 7

2 . 6 e + 0 7

T im e - - >

A b u n d a n c e

T I C : R 7 0 0 . D \ d a t a . m s

1 0 . 8 8 81 1 . 1 9 1

1 2 . 2 1 5

1 2 . 4 2 4

1 2 . 7 1 6

1 2 . 8 6 6

1 3 . 1 2 4

1 3 . 7 4 3

1 3 . 8 7 8

1 4 . 2 5 5

1 4 . 4 2 91 4 . 5 5 0

1 5 . 2 0 8

1 5 . 3 1 4

1 5 . 5 3 9

1 5 . 6 4 7

1 6 . 0 7 71 6 . 5 1 6

1 6 . 6 0 7

1 6 . 7 6 91 6 . 9 5 0

1 8 . 5 9 61 8 . 7 9 9

21

Gambar Peak area analisa GC-MS konsentrat hasil reaksi hidrolisis enzimatis

pada penggunaan pengaduk tipe aksial kecepatan 500 rpm

8 . 0 0 1 0 . 0 0 1 2 . 0 0 1 4 . 0 0 1 6 . 0 0 1 8 . 0 0 2 0 . 0 0 2 2 . 0 0 2 4 . 0 0 2 6 . 0 0 2 8 . 0 0

0

2 0 0 0 0 0 0

4 0 0 0 0 0 0

6 0 0 0 0 0 0

8 0 0 0 0 0 0

1 e + 0 7

1 . 2 e + 0 7

1 . 4 e + 0 7

1 . 6 e + 0 7

1 . 8 e + 0 7

2 e + 0 7

2 . 2 e + 0 7

T im e -->

A b u n d a n c e

T I C : A 5 0 0 . D \ d a t a . m s

1 1 . 2 2 3

1 2 . 2 1 9

1 2 . 4 2 2

1 2 . 7 4 1

1 2 . 8 7 01 3 . 1 2 9

1 3 . 7 4 2

1 3 . 8 6 4

1 4 . 2 8 0

1 4 . 4 3 11 4 . 5 5 7

1 5 . 1 9 4

1 5 . 3 1 0

1 5 . 5 8 2

1 5 . 6 6 9

1 6 . 5 2 5

1 6 . 6 1 2

1 6 . 7 7 41 6 . 9 5 5

1 8 . 6 0 81 8 . 8 0 9

22

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jakarta pada tanggal 18 Maret 1991

sebagai anak kedua dari tiga bersaudara dari pasangan Bapak

Marudut Panjaitan dan Ibu Mada Lumbanraja. Tahun 2009

penulis lulus dari SMA Negeri 113 Jakarta dan pada tahun yang

sama penulis lulus seleksi masuk Institut Pertanian Bogor (IPB)

melalui jalur Seleksi Nasional Masuk Perguruan Tinggi Negeri

(SNMPTN) dan diterima di Departemen Teknologi Industri

Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian.

Selama mengikuti kegiatan perkuliahan penulis aktif mengikuti berbagai

kegiatan dan organisasi kemahasiswaan. Penulis pernah aktif menjadi anggota

Komisi Pelayanan Anak Persekutuan Mahasiswa Kristen (PMK) IPB pada tahun

2010 hingga 2013. Penulis juga aktif menjadi pengurus Dewan Perwakilan

Mahasiwa Fakultas Teknologi Pertanian (DPM F) pada periode tahun 2010/2011

dan tahun 2011/2012. Selain itu, penulis juga aktif menjadi anggota Badan Pekerja

Majelis Permusyawaratan Mahasiswa Keluarga Mahasiswa Keluarga Mahasiswa

(MPM KM) IPB pada tahun 2011/2012. Pada tahun yang sama penulis juga pernah

aktif sebagai Ketua Persekutuan Fakultas Teknologi Pertanian (PF-F) dan Ketua

Persekutuan Fakultas Tingkat Kampus IPB (PF se-IPB) pada periode 2011/2012.

Pada kegiatan kepanitiaan penulis pernah menjadi Ketua Pemilihan Raya Fateta

(PEMIRA F), Ketua Forum Dekanat Fateta (FORDEK F), Ketua Jejaring Lembaga

Kemahasiwaan IPB (JLKI) MPM KM IPB dan Ketua Camp Pengutusan Kelompok

Pra Alumni (KOPRAL) PMK-IPB angkatan 46 serta pernah menjabat sebagai tim

Auditor dan Evaluasi eksternal (EVEKS) pada acara penerimaan mahasiswa baru

tingkat departemen dan fakultas. Penulis pernah bekerja sebagai staf Packaging

soal UN 2013 yang diselengarakan oleh Kemendikbud RI pada bulan April 2013.

Pada bulan Juni-Agustus 2012 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Pabrik

Pengolahan Kopi Arabika PTPN XII dengan judul Sistem Rantai Pasok Komoditas

Kopi Terkait dengan Mutu di Kebun Kalisat Jampit PTPN XII (Persero). Pada akhir

perkuliahan penulis melaksanakan penelitian untuk mendapatkan gelar Sarjana

Teknologi Pertanian yang berjudul Regulasi Tipe Impeler dan Laju Pengadukan

Hidrolisis Enzimatik pada Minyak Ikan untuk Produksi Monoasilgliserol Omega 3.