PEMANFAATAN ADSORBEN DARI BIJI ASAM JAWA

Transkripsi

1 PEMANFAATAN ADSORBEN DARI BIJI ASAM JAWA (Tamarindus indica) UNTUK MENURUNKAN KANDUNGAN ASAM LEMAK BEBAS DAN BILANGAN PEROKSIDA PADA CPO (Crude Palm Oil) SKRIPSI Oleh AGUS MANGIRING SIBURIAN DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA OKTOBER 2014

2 PEMANFAATAN ADSORBEN DARI BIJI ASAM JAWA (Tamarindus indica) UNTUK MENURUNKAN KANDUNGAN ASAM LEMAK BEBAS DAN BILANGAN PEROKSIDA PADA CPO (Crude Palm Oil) SKRIPSI Oleh AGUS MANGIRING SIBURIAN SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA OKTOBER 2014

3 PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PEMANFAATAN ADSORBEN DARI BIJI ASAM JAWA (Tamarindus indica) UNTUK MENURUNKAN KANDUNGAN ASAM LEMAK BEBAS DAN BILANGAN PEROKSIDA PADA CPO (Crude Palm Oil) dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang rtelah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila dikemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku. Medan, 6 Oktober 2014 Agus Mangiring Siburian NIM i

4 PENGESAHAN Skripsi dengan judul : PEMANFAATAN ADSORBEN DARI BIJI ASAM JAWA (Tamarindus indica) UNTUK MENURUNKAN KANDUNGAN ASAM LEMAK BEBAS DAN BILANGAN PEROKSIDA PADA CPO (Crude Palm Oil) dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini telah diujikan pada sidang ujian skripsi pada 22 Oktober 2014 dan dinyatakan memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Mengetahui, Medan, 23 Oktober 2014 Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing Ir. Renita Manurung, MT NIP Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia NIP Dosen Penguji I Dosen Penguji II Dr. Ir. Fatimah, MT NIP Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc NIP ii

5 PRAKATA Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa atas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul Pemanfaatan Adsorben dari Biji Asam Jawa (Tamarindus indica) untuk Menurunkan Kandungan Asam Lemak Bebas dan Bilangan Peroksida pada CPO (Crude Palm Oil), berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar sarjana teknik. Melalui penelitian ini diperoleh bahwa adsorben dari biji asam Jawa, yang merupakan limbah pertanian yang masih sangat jarang dimanfaatkan, yang diaktivasi dengan asam nitrat dapat digunakan untuk menyerap kandungan asam lemak bebas dan bilangan peroksida pada CPO dengan cukup efektif guna meningkatkan kualitas dan nilai ekonomis CPO, serta sebagai adsorben untuk berbagai aplikasi pemurnian. Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini penulis banyak mendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapakan terima kasih dan penghargaan sebesarbesarnya kepada: 1. Prof. Dr. Ir. Setiaty Pandia selaku dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan dalam menyelesaikan penelitian dan penulisan skripsi ini. 2. Dr. Ir. Fatimah, MT dan Dr. Halimatuddahliana, ST, M.Sc yang telah memberikan saran dan masukan untuk kesempurnaan skripsi ini. 3. Agnes Sartika Doharma Pardede atas kerjasama yang baik dari awal memulai penelitian hingga sidang skripsi. 4. Staf Pengajar Jurusan Teknik Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara Medan. iii

6 5. Teman-teman sejawat di Teknik Kimia stambuk 2010 yang telah membantu dan memberi dukungan kepada penulis. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, Oktober 2014 Penulis Agus Mangiring Siburian iv

7 DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini untuk kedua orang tua tercinta, Jamaneker Siburian dan Tiodor Silalahi serta adik-adik tercinta, Frengky Anggiat Beny Siburian dan Samuel Pardamean Siburian, atas doa, dukungan, dan kasih sayang yang tidak pernah putus. v

8 RIWAYAT HIDUP PENULIS AsalSekolah : Nama : Agus Mangiring Siburian NIM : Tempat/tgl lahir : Ambarawa, 27 Agustus 1992 Nama orang tua : J. Siburian Alamat orang tua : Jalan Pisang Raya No. 4 Perumnas 1 Kota Tangerang TK Keluarga Panjang 3 Ambarawa tahun SD Negeri Panjang 3 tahun SMP Negeri 2 Ambarawa tahun SMP Negeri 19 Tangerang tahun SMA Negeri 8 Tangerang tahun Beasiswa yang diperoleh : Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2011/2012 Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2012/2013 Pengalaman Organisasi : Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013/2014 sebagai Koordinator Bidang Pendidikan dan Kaderisasi Artikel yang telah dipublikasikan dalam Jurnal/Pertemuan Ilmiah: 1. Utilization of Adsorbent from Tamarind Seeds for Removing Red and Yellow Color in CPO (Crude Palm Oil), International Journal of Research in Advent Technology, Vol.2, No.10, October Utilization of Adsorbent from Tamarind Seeds for Removing Phosphatides Content in CPO (Crude Palm Oil) pada seminar 2014 IIAST International Conference on Advances in Environment, Agriculture & Medical Sciences yang berlangsung di Kuala Lumupur, Malaysia, pada November vi

9 ABSTRAK Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui efektivitas penggunaan biji asam jawa yang diaktivasi dalam menurunkan kandungan asam lemak bebas atau FFA (Free Fatyy Acid) dan bilangan peroksida pada proses pemurnian minyak kelapa sawit dengan dosis adsorben dan waktu reaksi yang paling baik. Bahan bahan yang digunakan, antara lain CPO (Crude Palm Oil), biji asam jawa, asam nitrat, dan aquadest. Variabel variabel yang diamati, antara lain rasio adsorben : HNO 3 dan suhu pengeringan dengan oven pada proses modifikasi adsorben, serta waktu reaksi dan dosis penambahan adsorben untuk proses adsorpsi pada minyak. Penelitian diawali dengan modifikasi adsorben, dimana biji asam jawa yang telah dibersihkan dan dihaluskan sampai ukuran 140 mesh diaktivasi dengan larutan HNO 3 4 N dengan rasio adsorben : HNO 3 (b:v) sebesar 1:1, 1:2, 1:3, dan 1:4 dan dengan suhu pengeringan 110 o C, 120 o C, 130 o C, dan 140 o C. Adsorben dengan hasil analisa bilangan iodin terbesar digunakan dalam proses adsorpsi pada minyak yang dilakukan dengan memanaskan 100 gram CPO di atas hot plate pada suhu 90 o C dengan pengadukan menggunakan magnetic stirrer kecepatan 1000 rpm dilanjutkan dengan penambahan adsorben sebanyak 0,5 %, 1,0 %, dan 1,5 % (dari berat CPO) dan waktu kontak 25, 35, dan 45 menit, kemudian minyak disaring dengan pompa vakum. Hasil penelitian menunjukkan bahwa rasio adsorben : asam nitrat 4 N terbaik adalah 1:2 pada suhu pengeringan 130 o C dengan bilangan iodin sebesar 511,773 mg/g. Dosis adsorben terbaik adalah 1,0 % pada waktu kontak 35 menit yang memberikan penurunan terbesar terhadap kadar FFA pada CPO dengan kadar sebesar 3,923 % dengan persentase penyisihan sebesar 20,52 %, serta penurunan bilangan peroksida dengan jumlah sebesar 0,00868 meq/kg dengan persentase penurunan sebesar 39,72%. Hal ini menunjukkan bahwa adsorben biji asam jawa yang diaktivasi dengan HNO 3 efektif dalam menurunkan FFA dan bilangan peroksida pada CPO. Kata kunci: adsorben, biji asam jawa, CPO, FFA, bilangan peroksida vii

10 ABSTRACT This study was aimed to discover the effectiveness of tamarind seeds as adsorbent for the reduction of free fatty acid content (FFA) and peroxide value (PV) in CPO (Crude Palm Oil) at the best adsorbent dose and contact time. Materials used were crude palm oil (CPO), tamarind seeds, nitric acid, and distilled water. Variables observed were adsorbent : nitric acid ratio and oven temperature in adsorbent activation process, and contact time and adsorbent dose in adsorption process. This study was began with adsorbent modification, where the cleaned and crushed tamarind seeds to pass through 140 mesh were activated with 4 N nitric acid at 1:1, 1:2, 1:3 and 1:4 of adsorbent : nitric acid ratio while heated at 80 o C for 2 hours. Adsorbent was then dried in oven at 110 o C, 120 o C, 130 o C and 140 o C. Adsorbent with the higher iodine number was used in adsorption of FFA and PV process in CPO that was carried out by heating 100 grams of CPO on hot plate at 90 o C with 1000 rpm of stirring speed, and followed by adsorbent addition of 0.5 %, 1,0 %, and 1,5 % (of CPO used) and 25, 35, and 45 minutes of contact time, and after that oil was filtered using vacuum pump. The study results showed that the best ratio of adsorbent : nitric acid 4 N was 1:2 at 130 o C of oven temperature with mg/g of iodine number. The best adsorbent dose was 1.0 % at 35 minutes of contact time that gave higher reduction of FFA with FFA content of 3,923 % and reduction percentage was 20,52 %, and reduction of PV with peroxide value of 0,00868 meq/kg and reduction percentage was 39,72 %. This study showed that adsorbent from tamarind seeds were activated with HNO 3 was effective to reduce FFA content and PV in CPO. Keywords : adsorbent, tamarind seeds, CPO, FFA, PV viii

11 DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN ii PRAKATA iii DEDIKASI v RIWAYAT HIDUP PENULIS vi ABSTRAK vii ABSTRACT viii DAFTAR ISI ix DAFTAR GAMBAR xii DAFTAR TABEL xiv DAFTAR LAMPIRAN xv DAFTAR SINGKATAN xvi DAFTAR SIMBOL xvii BAB I PENDAHULUAN LATAR BELAKANG PERUMUSAN MASALAH TUJUAN PENELITIAN MANFAAT PENELITIAN RUANG LINGKUP PENELITIAN 6 BAB II TINJAUAN PUSTAKA BIJI ASAM JAWA SEBAGAI ADSORBEN MINYAK KELAPA SAWIT (CRUDE PALM OIL) PEMURNIAN CPO Degumming CPO Bleaching CPO Pemucatan dengan Menggunakan Adsorben ASAM LEMAK Asam Lemak Bebas Pengaruh Asam Lemak Bebas pada Mutu Minyak Kelapa Sawit 24 ix

12 2.5 PEROKSIDA PEMILIHAN PROSES PEMBUATAN ADSORBEN DARI BIJI ASAM JAWA UNTUK MENURUNKAN KANDUNGAN FOSFATIDA DAN WARNA PADA PEMURNIAN CPO DESKRIPSI PROSES ANALISA EKONOMI 32 BAB III METODOLOGI PENELITIAN LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN BAHAN DAN PERALATAN Bahan Peralatan PROSEDUR PERCOBAAN Pembuatan Adsorben dari Biji Asam Jawa Proses Degumming dan Bleaching PROSEDUR ANALISA Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben Analisa Karakteristik Gugus Fungsi dengan Spektrofotometri FTIR Analisa Kadar Asam Lemak Bebas (% FFA) pada Minyak Bahan Kimia Cara Kerja Analisa Bilangan Peroksida pada Minyak FLOWCHART PENELITIAN Pembuatan Adsorben dari Biji Asam Jawa Proses Degumming dan Bleaching Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben Analisa Karakteristik Gugus Fungsi pada Adsorben Analisa Kadar Asam Lemak Bebas pada Minyak Analisa Bilangan Peroksida pada Minyak 47 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN PEMBUATAN ADSORBEN DARI BIJI ASAM JAWA 49 x

13 4.2 KARAKTERISTIK GUGUS FUNGSI PADA ADSORBEN BIJI ASAM JAWA DENGAN SPEKTROFOTOMETRI FTIR ADSORPSI KADAR ASAM LEMAK BEBAS (FFA) PADA CPO ADSORPSI PEROKSIDA PADA CPO 56 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN KESIMPULAN SARAN 59 DAFTAR PUSTAKA 61 LAMPIRAN 1 72 LAMPIRAN 2 76 LAMPIRAN 3 78 xi

14 DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Biji Asam Jawa 10 Gambar 2.2 Penampang Melintang Buah Kelapa Sawit 12 Gambar 3.1 Flowchart Pembuatan Adsorben Asam Jawa 42 Gambar 3.2 Flowchart Prosedur Utama 43 Gambar 3.3 Flowchart Analisa Bilangan Iodin pada Adsorben 46 Gambar 3.4 Flowchart Analisa Karaktristik Gugus Fungsi pada Adsorben 46 Gambar 3.5 Flowchart Analisa Kadar Asam Lemak Bebas pada Minyak 47 Gambar 3.6 Flowchart Analisa Bilangan Peroksida pada Minyak 48 Gambar 4.1 Pengaruh Suhu Pemanasan terhadap Bilangan Iodin Adsorben pada Rasio Adsorben : Asam Nitrat (b:v) Tertentu 49 Gambar 4.2 Hasil Spektrofotometri FTIR untuk Adsorben Biji Asam Jawa Sebelum Diaktivasi 51 Gambar 4.3 Hasil Spektrofotometri FTIR untuk Adsorben Biji Asam Jawa Setelah Diaktivasi 52 Gambar 4.4 Hasil Spektrofotometri FTIR untuk Adsorben Biji Asam Jawa yang Telah Terpakai untuk Adsorpsi 52 Gambar 4.5 Grafik Penurunan Kadar Asam Lemak Bebas (FFA) Minyak Kelapa Sawit pada Waktu Tertentu 54 Gambar 4.6 Grafik Penurunan Bilangan Peroksida Minyak Kelapa Sawit pada Beberapa Kondisi Operasi 56 Gambar L1.1 Hasil Spektrofotometri FTIR untuk Adsorben Biji Asam Jawa Sebelum Diaktivasi 73 Gambar L1.2 Hasil Spektrofotometri FTIR untuk Adsorben Biji Asam Jawa Setelah Diaktivasi 73 Gambar L1.3 Hasil Spektrofotometri FTIR untuk Adsorben Biji Asam Jawa yang Telah Terpakai untuk Adsorpsi 74 Gambar L3.1 Sampel Biji Asam Jawa 78 Gambar L3.2 Sampel Biji Asam Jawa Dihaluskan dengan Blender Kering 78 xii

15 Gambar L3.3 Sampel Diayak dengan Ayakan 140 mesh 79 Gambar L3.4 Sampel yang Lolos Ayakan 140 mesh 79 Gambar L3.5 Sampel Biji Asam Jawa Diaktivasi dengan Asam Nitrat (HNO 3 ) 4 N Sambil Dipanaskan 80 Gambar L3.6 Adsorben Dicuci dan Disaring 80 Gambar L3.7 Tempat Pengeringan Adsorben yang Telah Dicuci dan Disaring 81 Gambar L3.8 Adsorben Hasil Pengeringan di Dalam Oven 81 Gambar L3.9 Adsorben Dikeringkan di Dalam Oven 81 Gambar L3.10 Adsorben Dicampur dengan Larutan Iodin dan Dikocok 82 Gambar L3.11 Campuran Disaring untuk Diambil Filtratnya 82 Gambar L3.12 Hasil Titrasi Filtrat dengan Natrium Tiosulfat (Na 2 S 2 O 3 ) 0,1 N 83 Gambar L3.13 Hasil Titrasi Filtrat Setelah Penambahan Amilum 83 Gambar L3.14 Rangkaian Alat Percobaan Utama 84 Gambar L3.15 Minyak Hasil Reaksi Disaring Menggunakan Pompa Vakum 84 Gambar L3.16 Adsorben Sisa Reaksi atau Spent Adsorbent 85 Gambar L3.17 Minyak Hasil Reaksi 85 Gambar L3.18 Rangkaian Peralatan Analisa Kadar Asam Lemak Bebas 86 Gambar L3.19 Hasil Titrasi Analisa Kadar Asam Lemak Bebas 86 Gambar L3.20 Adsorben dengan Bilangan Iodin Tertinggi (kiri) Adsorben dengan Hasil Adsorpsi Terbaik (kanan) 87 Gambar L3.21 Minyak Hasil Adsorpsi Terbaik 87 xiii

16 DAFTAR TABEL Halaman Tabel 2.1 Komposisi Biji Asam Jawa, Kernel, dan Testa (%) 10 Tabel 2.2 Sifat Fisika dan Kimia Biji Asam Jawa 11 Tabel 2.3 Komposisi dari Konstituen Utama Minyak Sawit Kasar (CPO) 13 Tabel 2.4 Komposisi dari Konstituen Utama Minyak Sawit Kasar (CPO) 13 Tabel 2.5 Asam-Asam Lemak Jenuh pada Minyak Kelapa Sawit 15 Tabel 2.6 Asam-Asam Lemak Tak jenuh pada Minyak Kelapa Sawit 15 Tabel 2.7 Standar Mutu CPO dan RBDP Olein Menurut SNI 18 Tabel 2.8 Standar Baku Mutu CPO, DBPO, dan RBDPO 18 Tabel 2.9 Daftar Nama, Tahun, Kajian, Aktivasi Kimia yang Dilakukan, Ukuran dan Dosis yang Digunkaan, Serta Hasil yang Diperoleh pada Penelitian Mengenai Daya Adsorpsi Biji Asam Jawa 27 Tabel 2.10 Daftar Nama, Tahun, Kajian, Agen, Dosis Agen, Kondisi Proses, Serta Hasil yang Diperoleh pada Penelitian Pemurnian Minyak Menggunakan Adsorben 29 Tabel L1.1 Bilangan Iodin Adsorben Biji Asam Jawa untuk Setiap Variasi (mg/g) 72 Tabel L1.2 Hasil Kadar Asam Lemak Bebas pada Minyak Kelapa Sawit 74 Tabel L1.3 Hasil Adsorpsi Bilangan Peroksida pada Minyak Kelapa Sawit (meq/kg minyak) 75 xiv

17 DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1 Data Penelitian Bilangan Iodin Adsorben Biji Asam Jawa Karakteristik Gugus Fungsi pada Adsorben Biji Asam Jawa dengan Spektrofotometri IR Kadar Asam Lemak Bebas pada Minyak Kelapa Sawit Bilangan Peroksida pada Minyak Kelapa Sawit 75 Lampiran 2 Contoh Perhitungan Perhitungan Bilangan Iodin Adsorben Perhitungan Kadar Asam Lemak Bebas 76 Lampiran 3 Foto Hasil Penelitian Foto Percobaan Pembuatan Adsorben Biji Asam Jawa Foto Analisa Bilangan Iodin Adsorben Foto Percobaan Adsorpsi Kadar Asam Lemak Bebas dan Bilangan Peroksida pada Minyak Kelapa Sawit 84 xv

18 DAFTAR SINGKATAN AV CPO DBPO FFA FTIR M&I MB MG PV RBDP Olein RF SNI TBA Anisidine Value Crude Palm Oil Degummed Bleached Palm Oil Free Fatty Acid Fourier Transform Infrared Moisture and Impurities Metilen Biru Malachite Green Peroxide Value Refined Bleached Deodorized Palm Olein Refinery Factor Standar Nasional Indonesia Thiobarbiturat xvi

19 DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi b/b Perbandingan massa adsorben dengan CPO b:v Perbandingan massa adsorben dengan volume asam nitrat M Berat molekul gr/mol N Normalitas mol/l PV Bilangan Peroksida meq/kg V Volume larutan ml W Berat sampel gram xvii