PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI. Oleh DHIANI DYAHJATMAYANTI F

Transkripsi

1 PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI Oleh DHIANI DYAHJATMAYANTI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh DHIANI DYAHJATMAYANTI F FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

3 INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh DHIANI DYAHJATMAYANTI F Dilahirkan pada tanggal 7 Maret 1986 di Jakarta Tanggal lulus : 26 Oktober 2007 Menyetujui, Bogor, November 2007 Pembimbing II Pembimbing I Dr. Ir. Sri Yuliani, MT Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT NIP NIP

4 Dhiani Dyahjatmayanti. F Pemurnian Minyak Jarak (Jatropha curcas L.) dengan Menggunakan Membran Mikrofiltrasi. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT dan Dr. Ir. Sri Yuliani, MT RINGKASAN Kelangkaan bahan bakar minyak fosil yang sedang dialami oleh masyarakat di seluruh dunia ini harus segera ditangani, yaitu dengan cara mengembangkan alternatif bahan bakar minyak yang dapat diperbaharui atau dikenal dengan nama biofuel. Sumber alternatif tersebut dapat berasal dari bahan nabati yang memiliki kandungan minyak yang tinggi, salah satunya adalah jarak pagar (Jatropha curcas L.). Biji jarak pagar memiliki kandungan minyak sebesar 40 60%. Oleh karena itu, jarak pagar berpotensi untuk dikembangkan sebagai sumber biofuel. Selain itu, minyak jarak pagar bukan merupakan minyak makan (edible oil) sehingga dalam perolehan bahan baku tidak akan bersaing dengan industri minyak makan. Untuk memanfatkan minyak jarak pagar sebagai bahan bakar alternatif, minyak perlu dimurnikan. Tahap pertama dalam permunian minyak adalah degumming, yang bertujuan untuk menghilangkan senyawa gum atau fosfolipid dalam minyak. Senyawa fosfolipid perlu dihilangkan dari minyak karena dapat mengendap dan menimbulkan kekeruhan, dan jika minyak dipanaskan akan menggumpal dan membentuk padatan. Umumnya degumming dilakukan dengan menggunakan air dan asam. Metode konvensional tersebut memiliki kelemahan, yaitu memerlukan biaya lebih banyak, terutama untuk bahan kimia, air dan energi. Metode pemurnian minyak yang saat ini sedang berkembang adalah menggunakan teknologi membran dimana pengurangan fosfolipid sangat tinggi (> 90%). Oleh karena itu, degumming dengan teknologi membran dapat menggantikan metode konvensional. Keuntungan lainnya adalah konsumsi energi, air dan bahan kimia rendah dan kehilangan komponen penting dalam minyak dapat dicegah. Namun, masalah yang dihadapi dalam degumming dengan membran adalah terjadinya fouling karena penyumbatan kotoran-kotoran pada pori membran. Salah satu metode untuk mengurangi fouling adalah backflushing. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji pengaruh lama filtrasi dan backflush terhadap fluks dan rejeksi asam lemak bebas, fosfolipid, logam serta peningkatan kejernihan dan warna. Mikrofiltrasi minyak jarak pagar dengan membran berukuran 0,01 μm mampu menurunkan fosfolipid di dalam minyak jarak. Hal ini terlihat dari penurunan fosfolipid dalam minyak yang diperlihatkan dengan rejeksi fosfolipidnya. Perlakuan backflush mampu merecovery dan meningkatkan fluks. Perlakuan yang diberikan dalam penelitian ini adalah lama filtrasi dan backflush. Perlakuan terbaik yang menghasilkan fluks tertinggi adalah filtrasi selama 2 menit dengan backflush selama 6 detik (A1B3). Perlakuan yang menghasilkan bilangan asam dan FFA terendah adalah A2B1, masing-masing sebesar 3,76 mg KOH/g sampel dan 1,89%. Perlakuan yang memberikan rejeksi fosfolipid tertinggi adalah A2B1 (25,47%). Perlakuan yang menghasilkan rejeksi logam tertinggi adalah A1B3 untuk kalsium (73,01%), A2B3 untuk magnesium (59,27%) dan A2B1 untuk besi (86,44%). Peningkatan kejernihan paling tinggi diberikan oleh perlakuan A1B1 (153,02%) dan color difference tertinggi diberikan oleh perlakuan A1B3 (7,58).

5 Dhiani Dyahjatmayanti. F Purification of Jatropha curcas L. oils using microfiltration membrane. Under supervision Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT and Dr. Ir. Sri Yuliani, MT SUMMARY The lack of fossil oil fuel is considered to be the important trigger for many initiatives to search the alternative source of energy, which can supplement or replace fossil oil fuel. In recent years, research has been directed to explore plantbased fuels. The most common that is being developed is biofuel. One of the raw material which can be developed is Jatropha curcas L. which has high oil contain (40-60%). Beside that, Jatropha curcas oil is not edible oil so to obtained raw material will not compete with edible oil industry. For using curcas oil as alternative fuel, the oil must be purified. The removal of phospholipid (degumming) is the first step of crude vegetable oil refining process. Phospholipid must be removed because it can deposit and cause turbidity, and if the oil to be heated will form lump and solid. Generally, water and dilute acid is used for degumming in conventional processes. The conventional method has many disadventages, that need large amount of wastewater, chemicals and energy consumption. An alternative method for oil purification is using membrane separation process which rejection of phospholipid is very high (> 90%). Other adventages are low water, chemical and energy consumption and loss of important components and nutrients can be prevented. But, the problem in degumming with membrane is membrane fouling because of particles accumulated on the membrane surface. One of method for reducing membrane fouling is backflushing. The objective of this work was to learn influence of filtration and backflush time versus flux and rejection of free fatty acid, phospholipid, metal, also increasing lightness and color. Curcas oil microfiltration with pore size 0,01 μm membrane able to reduce phospholipid. Backflush treatment able to recovery and increase flux. Best treatment which results highest flux is filtration during 2 minutes and backflush during 6 seconds (A1B3). Treatment that results lowest acid value and free fatty acid is A2B1 equal to 3,76 mg KOH/g of sample and 1,89%. Treatment which gives highest phospholipid rejection is A2B1 (25,47%). Treatment which results highest metal rejection is A1B3 for calsium (73,01%), A2B3 for magnesium (59,27%) and A2B1 for iron (86,44%). Highest oil ligthness incressing is given by A1B1 (153,02%) and highest color difference is resulted by A1B3 (7,58).

6 RIWAYAT HIDUP Penulis dilahirkan di Jakarta, 7 Maret 1986 yang merupakan anak bungsu dari pasangan Ir. Susindjatmo, MM dan Enny Kusmarliyanti. Penulis merupakan dua bersaudara. Pendidikan yang telah ditempuh antara lain TK Pertiwi VIII, Bekasi ( ), SDN Pondok Kelapa 05 Pagi, Jakarta Timur ( ), SLTP Labschool, Rawamangun, Jakarta Timur ( ), SMUN 81 Jakarta Timur ( ) dan diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi Masuk IPB) pada tahun 2003 dengan program studi Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian. Dalam rangka menyelesaikan studinya, penulis melakukan penelitian dengan judul Pemurnian Minyak Jarak (Jatropha curcas L.) Dengan Menggunakan Membran Mikrofiltrasi yang merupakan proyek kerjasama antara Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen, Bogor dengan Institut Pertanian Bogor. Selama menempuh pendidikan di IPB, penulis aktif pada kegiatan organisasi sebagai staf pada Departemen Profesi HIMALOGIN (Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri) pada periode Selain itu, penulis aktif dalam mengikuti kompetisi mahasiswa antara lain, Juara I Lomba Karya Tulis Mahasiswa (LKTM) Tingkat IPB pada tahun 2005, juara I LKTM Tingkat Wilayah B (Jawa Barat, Jawa Tengah, D.I Yogyakarta dan Kalimantan) pada tahun 2005, finalis LKTM pada PIMNAS tahun 2005 di Universitas Andalas, Padang dan finalis Program Kreatifitas Mahasiswa bidang penelitian (PKMP) pada PIMNAS tahun 2006 di Universitas Muhamadiyah Malang. Penulis juga pernah melakukan praktek lapang di PT United Waru Biskuit Manufactory dengan topik Mempelajari Proses Produksi dan Pengawasan Mutu Biskuit dan Wafer, dan menjadi asisten praktikum mata kuliah Analisis Bahan dan Produk Agroindustri pada tahun ajaran 2005/2006 dan 2006/2007.

7 KATA PENGANTAR Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Skripsi dengan judul Pemurnian Minyak Jarak (Jatropha curcas L.) Dengan Menggunakan Membran Mikrofiltrasi disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Ibu Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan, motivasi dan arahan selama penelitian dan penulisan skripsi ini. 2. Ibu Dr. Ir. Sri Yuliani, MT sebagai pembimbing akademik atas bimbingan, arahan dan dukungannya. 3. Bapak Prayoga Suryadarma, STP., MT sebagai penguji atas masukannya dalam memperbaiki skripsi ini. 4. Bapak Ir. Djajeng Sumangat, MSc sebagai ketua penelitian pemanfaatan minyak jarak pagar sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk melaksanakan penelitian ini. 5. Seluruh karyawan Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian yang telah membantu penulis selama penelitian. 6. Seluruh karyawan Departemen Teknologi Industri Pertanian yang telah membantu penulis selama penelitian. Penulis menyadari dalam pembuatan karya tulis ini terdapat kekurangan. Kritik dan saran sangat diharapkan dari semua pihak. Penulis berharap semoga karya tulis ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan. Bogor, Oktober 2007 Penulis

8 DAFTAR ISI KATA PENGANTAR.. iii DAFTAR ISI iv DAFTAR TABEL vi DAFTAR GAMBAR... vii DAFTAR LAMPIRAN ix I. PENDAHULUAN. 1 A. LATAR BELAKANG... 1 B. TUJUAN 3 II. TINJAUAN PUSTAKA A. MINYAK JARAK PAGAR B. PEMURNIAN MINYAK C. TEKNOLOGI MEMBRAN... 6 D. POLIPROPILEN E. APLIKASI TEKNOLOGI MEMBRAN DALAM 13 PEMURNIAN MINYAK... F. FOSFOLIPID III. METODE PENELITIAN A. BAHAN DAN ALAT Bahan Alat B. TATA LAKSANA Penelitian Pendahuluan Penelitian Utama Analisis Sampel. 20 C. RANCANGAN PERCOBAAN IV. HASIL DAN PEMBAHASAN A. PENELITIAN PENDAHULUAN Pengaruh Lama Filtrasi Terhadap Fluks Dan Rejeksi Pengaruh Tekanan Terhadap Fluks Dan Rejeksi B. PENELITIAN UTAMA... 27

9 1. Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Fluks Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Rejeksi a. Asam lemak bebas b. Fosfor dan fosfolipid c. Logam Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Kejernihan Dan Warna a. Kejernihan b. Warna V. KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN 54 B. SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 58

10 DAFTAR TABEL Tabel 1. Komposisi asam lemak dari minyak jarak pagar... 4 Tabel 2. Sifat fisikokimia minyak jarak pagar Tabel 3. Perbedaan antara mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan reverse osmosis... 8 Tabel 4. Perbandingan karakteristik modul membran... 8 Tabel 5. Degumming berbagai minyak nabati dengan filtrasi membran Tabel 6. Karakteristik minyak jarak kasar dan permeat serta rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak Tabel 7. Karakteristik minyak jarak kasar dan permeat serta rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai tekanan yang digunakan Tabel 8. Karakteristik minyak jarak kasar Tabel 9. Karakteristik warna minyak jarak sebelum dan sesudah mikrofiltrasi... 52