Ekstraksi Biji Karet Firdaus Susanto 13096501 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2001 TK-480 PENELITIAN 1 dari 9
BAB I PENDAHULUAN Biji karet berpotensi menjadi produk samping dari perkebunan karet yang tersebar luas di Indonesia. Selama ini biji karet hampir tidak mempunyai nilai ekonomis sama sekali dan hanya dimanfaatkan sebagai benih generatif pohon karet. Kenyataannya biji karet mengandung minyak nabati yang dapat dimanfaatkan menjadi input yang berharga pada berbagai industri. Minyak biji karet (Rubber Seed Oil) dapat digolongkan sebagai semidrying oil yang dapat digunakan untuk memenuhi berbagai kebutuhan dalam industri. Minyak biji karet dapat digunakan dalam industri cat, faktis, alkid resin dan bahan bantu dalam pembuatan genteng, industri baja, cor beton, keramik dan lain-lain. Selain itu pengolahan biji karet juga memungkinkan untuk menghasilkan produk samping yaitu bungkil biji karet sebagai pakan ternak dan tempurung biji untuk bahan baku arang aktif. Minyak biji karet diperoleh dari biji karet dengan cara pengempaan (pressing) atau ekstraksi pelarut. Metoda yang lebih umum digunakan adalah pengempaan secara mekanik. Namun metoda ini membutuhkan energi yang relatif besar dibandingkan dengan ekstraksi. Selain itu pengempaan masih menyisakan miyak dalam bungkil biji karet sekitar 10 %. Metoda ekstraksi dengan pelarut menjadi alternatif yang diharapkan memberikan hasil yang lebih baik. Penelitian ini bertujuan untuk : 1. memisahkan minyak biji karet dari bungkilnya. 2. menentukan pengaruh temperatur terhadap unjuk kerja ekstraksi. 3. menentukan metoda yang lebih baik untuk mendapatkan minyak biji karet, metoda pengempaan atau ekstraksi pelarut. Pada penelitian ini dilakukan pemisahan minyak biji karet dengan metoda pengempaan dan ekstraksi pelarut. Pengempaan dilakukan dengan kempa hidrolik. Ekstraksi dilaksanakan dengan mencampurkan biji karet dengan TK-480 PENELITIAN 2 dari 9
pelarut dalam wadah berpengaduk. Biji karet mengalami perlakuan awal terlebih dulu, yang meliputi pembuangan kulit dan penyerpihan. Percobaan terdiri dari dua bagian, yaitu pengempaan dan ekstraksi pelarut. Bagan penelitian selengkapnya seperti gambar dibawah ini. Biji Karet Perlakuan Awal Pengempaan Ekstraksi Rafinat Minyak Biji Karet Perlakuan Akhir Sampel Grafik Baku Larutan Ekstrak Destilasi Analisis Minyak Biji Karet Minyak Biji Karet Perlakuan Akhir Gambar 3.1 Bagan Pelaksanaan Penelitian Pada operasi ekstraksi divariasikan temperaturnya. Dalam hal ini temperatur dibatasi oleh titik didih pelarut. Penentuan konsentrasi larutan ekstrak dilakukan selama ekstraksi berlangsung pada selang waktu tertentu hingga dicapai konsentrasi yang konstan. Analisis sampel dilakukan dengan metoda spektrofotometri sinar monokromatis. Setelah ekstraksi selesai pada larutan ekstrak siterapkan operasi distilasi untuk memisahkan minyak dari pelarutnya. Perlakuan akhir yang dilakuakan pada minyak yang diperoleh adalah pengendapan dan penyaringan. TK-480 PENELITIAN 3 dari 9
BAB II TINJAUAN PUSTAKA Buah karet masak terdiri atas kulit buah 70 % dan biji karet 30 % dari bobot buah. Biji karet terdiri dari kurang lebih 37 % tempurung biji dan 63 % daging biji dengan sedikit variasi tergantung kesegaran biji [Grist, 1929]. Biji karet kering mengandung sekitar 47 % minyak sedangkan biji karet yang belum dikupas mengandung 25% minyak. Melihat komposisi biji karet, dapat disimpulkan bahwa hampir semua bagian biji karet dapat dimanfaatkan. Tempurung biji sebagai bahan baku arang aktif, biji karet diambil minyaknya dan bungkil biji dapat dijadikan pakan hewan ternak. Di Indonesia, tanaman karet menghasilkan komoditi yang sangat penting. Produktifitas biji karet di berbagal negara dilaporkan oleh beberapa peneliti berkisar antara 112-370 kg/ha-thn. Dengan asumsi produktifitas perkebunan karet besar di Indonesia sebesar 112 kg/ha-thn dan perkebunan rakyat sebesar 78.4 kg/ha-thn maka dapat diperkirakan potensi biji karet Indonesia sebesar 170 390 ton/thn. Griffiths dan Hilditch nielaporkan bahwa kandungan asam lemak jenuh minyak biji karet sebesar 18,4%, asam oleat 23,6%, asam linoleat 43,3% dan asam linolenat 14,7%. Jamieson dan Baughman menyebutkan minyak biji karet terdiri dari 16,9% asam lemak jenuh, 28,9 % asam oleat, 33,4% asam linoleat dan 20,8 % asam linolenat (Baskaran, 1980). Pemanfaatan minyak biji karet dalam berbagai industri lebih lanjut ditentukan oleh sifat fisika dan kimiannya. Berikut ditampilkan hasil analisis karakteristik rninyak biji karet mentah. Tabel 2.1 Karakteristik minyak biji karet mentah. Parameter Nilai Nilai safonifikasi 187,6 191,4 Bilangan Iod 133,8 146,6 Persentase bilangan tak 0,6 1,0 tersabunkan Indeks refraksi 1,4743 1,4749 Spesific grafity (15 o C) 0,925 0,929 TK-480 PENELITIAN 4 dari 9
BAB III HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN 3.1 Hasil Penelitian Pengempaan dan ekstraksi pelarut terhadap biji karet telah menghasilkan minyak biji karet dalam jumlah dan spesifikasi seperti dicantumkan pada Tabel 3.1 berikut ini. Tabel 3.1 Perolehan dan Hasil Analisa Minyak Biji Karet Metoda Temperatur o C yield (%) %tinggal Densitas (gr/ml) Nilai Safonifikasi Bil.Iod Kempa 28 64,3% 35,7% 0,914 188,8 122,4 Ekstraksi Pelarut 28 66,3% 33,7% 0,922 179,9 107,9 40 68,6% 31,4% 0,920 167,7 104,9 50 70,4% 29,6% 0,921 178,3 109,5 Selama ekstraksi berlangsung, pada selang waktu tertentu dilakukan analisis jumlah minyak biji karet yang diekstrak oleh pelarut heksana Hasil analisis ini ditunjukkan pada Gambar 3.1. Analisis lebih lanjut tentang hubungan temperatur ekstraksi dengan yield ditampilkan pada Gambar 3.2 dan 3.3. Kurva Laju Ekstraksi Jumlah Minyak Terekstrak 80% 60% 40% 28 oc 40 oc 50 oc 20% waktu (menit) 0% 0 5 10 15 20 25 30 Gambar 3.1 Laju Ekstraksi sebagai Fungsi Temperatur TK-480 PENELITIAN 5 dari 9
Temperatur ( o C) 60 50 40 30 20 29% 30% 31% 32% 33% 34% 35% % Minyak tinggal Gambar 3.2 Persentase minyak yang tertinggal dalam biji pada berbagai temperatur ekstraksi. 30 Waktu (menit) 20 10 Temperatur (oc) 0 25 30 35 40 45 50 55 Gambar 3.3 Waktu yang diperlukan untuk mencapai yield 66,3 % sebagai fungsi temperatur ekstraksi 3.2 Pembahasan 3.2.1 Kuantitas Minyak Biji Karet Kinerja pemisahan minyak biji karet ditentukan oleh perolehan dan kualitas minyak yang dihasilkan. Perolehan minyak biji karet dinyatakan dalam yield, yaitu jumlah massa minyak yang dapat diambil dari total minyak yang terdapat dalam biji karet. Selain itu dapat juga dinyatakan dalam persen minyak tersisa, TK-480 PENELITIAN 6 dari 9
yaitu jumlah minyak yang masih tersisa dalam biji dibandingkan dengan jumlah minyak awal. Ekstraksi pelarut / leaching dengan menggunakan heksana pada berbagai temperatur memberikan yield 66,3% sampai 70,4%. Sedangkan pengempaan yang dilakukan dengan kempa hidrolik pada tekanan maksimal 370 bar memberikan yield sebesar 64,3% atau masih menyisakan minyak sejumlah 35,7%. Dengan demikian, dalam pemisahan minyak biji karet metoda ekstraksi pelarut lebih efektif dibandingkan dengan metoda pengempaan. Perolehan minyak dalam penelitian ini belum maksimal karena metoda ekstraksi yang dilakukan adalah secara batch satu tahap, ukuran umpan yang masih relatif kasar (2 mm) dan waktu ekstraksi yang relatif singkat (26 menit). Ekstraksi yang dilakukan dengan banyak tahap, penggilingan sampai halus (ukuran 0,1 mm sampai 0,5 mm) dan dengan waktu yang cukup maka perolehan minyak berpotensi untuk diperbesar. Melihat fakta diatas, pengembangan dan pemanfaatan metoda ekstraksi dalam pemisahan minyak biji karet sangat berpotensi untuk ditingkatkan. 3.2.2 Kualitas Minyak Biji Karet Kualitas minyak biji karet ditentukan dengan spesifikasi/parameter yang lazim digunakan untuk mengidentifikasi minyak. Dalam penelitian ini parameter yang dianalisis adalah massa jenis, nilai safonifikasi dan bilangan iod. Nilai Safonifikasi adalah jumlah miligram KOH 0,1 N yang dibutuhkan untuk menetralkan asam lemak bebas dari satu gram minyak. Bilangan iod adalah jumlah gram iod yang yang diserap oleh 100 gram minyak. Bilangan iod ini menunjukkan tingkat ketidakjenuhan (unsaturation) minyak, semakin tinggi bilangan iod berarti ikatan tidak jenuh (ethenoid linkage) semakin banyak jumlahnya. Hasil analisis terhadap minyak biji karet ditampilkan telah ditampilkan pada Tabel 3.1. Sementara itu, sejumlah literatur seperti yang telah ditampilkan pada bab 2 Tabel 2.4 memperlihatkan bahwa nilai safonifikasi, bilangan iod dan massa jenis minyak biji karet secara berurutan adalah 187,6 191,4 ; 133,8-146,6 ; 0,925 TK-480 PENELITIAN 7 dari 9
929. Dengan membandingkan kedua sumber tersebut maka dapat disimpulkan hasil ekstraksi pelarut menghasilkan minyak biji karet yang lebih rendah mutunya dibandingkan dengan metoda pengempaan. Dengan demikian, jika diinginkan minyak biji karet dengan ketentuan kualitas yang lebih ketat, maka metoda ekstraksi kurang cocok dilakukan. Beberapa hal yang dapat dijelaskan mengenai rendahnya bilangan iod minyak hasil ekstraksi pelarut adalah: 1. Selama ekstraksi berlangsung, sebagian zat-zat organik lain ikut terlarut. Setelah distilasi larutan ekstrak, zat organik tersebut tidak semuanya mengendap, tetapi sebagian tetap tertinggal di dalam fasa minyak. 2. Pemanasan minyak selama proses distilasi memperbesar kemungkinan terjadinya oksidasi ikatan tidak jenuh (terutama pada asam linolenat) sehingga ikatan rangkap yang menyerap Iod dalam reaksi addisi menjadi berkurang. Jadi selektifitas heksana sebagai pelarut ikut menentukan kualitas minyak yang diperoleh. Demikian juga dengan proses pemisahan pelarut dari minyaknya. 3.2.3 Pengaruh Temperatur terhadap Unjuk Kerja Ekstraksi Pengaruh temperatur terhadap unjuk kerja ekstraksi dilihat dari laju ekstraksi, perolehan minyak atau jumlah minyak tersisa dan kualitas minyak. Proses ekstraksi pada Gambar 3.1 dapat dijelaskan lebih lanjut sebagai berikut. Awalnya proses ekstraksi berlangsung cepat karena yang terjadi adalah pelarutan minyak yang telah keluar dari kernel disebabkan perlakuan awal (penggerusan hingga berukuran sekitar 2 mm). Pada tahap ini temperatur tidak berpengaruh secara signifikan. Selanjutnya proses ekstraksi menjadi lebih lambat karena pelarut harus berdifusi ke dalam sel biji karet. Pada tahap ini proses ekstraksi juga menjadi lebih kompleks karena minyak yang terikat dalam sel (resistensi oleh dinding sel). Laju ekstraksi ditentukan oleh difusi larutan dari dalam biji karet kepermukaan biji (Geankoplis, 1982) sehingga proses ekstraksi melambat seiring dengan pertambahan jarak yang ditempuh selama difusi. Pada tahap ini pengaruh TK-480 PENELITIAN 8 dari 9
temperatur mulai terlihat, seperti juga diperlihatkan Gambar 3.2 dan 3.3. Pengaruh temperatur ini dapat dipahami karena kenaikan temperatur menyebabkan penurunan viskositas, sedangkan difusifitas sebanding dengan temperatur dan berbanding terbalik dengan viskositas. Dengan demikian, kenaikan temperatur menyebabkan difusitas meningkat sehingga proses difusi lebih mudah terjadi. Dengan mengamati Gambar 3.2 dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi temperatur maka perolehan minyak akan semakin banyak. Perolehan minyak meningkat sebesar 4% dengan kenaikan temperatur sebesar 22 o C Adapun kualitas minyak yang diperoleh tidak dipengaruhi oleh temperatur ekstraksi. Peningkatan laju ekstraksi diperlihatkan Gambar 3.3. Dengan peningkatan temperatur dari 28 o C menjadi 50 o C maka untuk mencapai perolehan minyak biji karet sebesar 66,3% diperlukan waktu 50% lebih sedikit (dari 26 menit menjadi 13 menit). Jadi dengan kenaikan temperatur, selain perolehan minyak yang meningkat juga dapat mempercepat proses ekstraksi. TK-480 PENELITIAN 9 dari 9
BAB IV KESIMPULAN DAN SARAN 5.1 Kesimpulan Setelah pelaksanaan penelitian ini maka dapat disimpulkan beberapa hal berikut ini : 1. Minyak biji karet dapat dipisahkan dari bungkilnya dengan cara pengempaan dan ekstraksi pelarut. 2. Metoda ekstraksi pelarut memberikan perolehan minyak biji karet yang lebih besar daripada pengempaan. 3. Kualitas minyak biji karet hasil ekstraksi lebih rendah dibandingkan hasil pengempaan. Dalam hal ini kualitas minyak biji karet ditentukan oleh selektifitas pelarut dan proses pemisahan pelarut dari minyaknya. 4. Peningkatan temperatur menyebabkan proses ektraksi berlangsung lebih cepat dengan kualitas minyak yang sama. 5. Nilai safonifikasi, bilangan iod dan massa jenis minyak biji karet hasil pengempaan adalah 188,8 ; 122,4 ; 0,914 sedangkanhasil ekstraksi sevara berturut-turut 175,3 ; 107,3 dan 0, 9211 gr/ml. 5.2 Saran Biji karet merupakan potensi sumber daya alam Indonesia yang sangat berlimpah namun belum dimanfaatkan secara maksimal. Lembaga Penelitian dan Perguruan Tinggi hendaknya menjadi pelopor dalam pemanfaatan sumber yang terperbaharui ini. Penelitain terhadap pemisahan biji karet ini merupakan suatu kajian awal yang mesti dilanjutkan lagi ke tingkat yang labih dalam dan komprehensif. Penelitian dengan variasi yang lebih lengkap, seperti ukuran bahan dan metoda ekstraksi sangat layak dan perlu untuk dilakukan. TK-480 PENELITIAN 10 dari 9