PROSIDING SEMINAR NASIONAL REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2004 ISSN : 1411-4216 Pengaruh Jenis Pelarut dan Ukuran Biji Kakao Terhadap Ekstraksi Lemak Biji Kakao (Theobroma cacao) Secara Batch Susiana Prasetyo S. dan Irene Wijayanti Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan Ciumbuleuit 94, Bandung 40141 Telp/Fax. (022)2032700 E-mail : irene_wijayanti@yahoo.com Abstrak Indonesia merupakan negara agraris dengan salah satu tanaman utama yang dihasilkan adalah tanaman kakao (Theobroma cacao). Menurut data statistik, Indonesia merupakan penghasil kakao ketiga terbesar di dunia, bahkan Indonesia menghasilkan kakao dengan kualitas yang cukup baik. Biji kakao ini dapat diambil lemaknya sedangkan ampasnya dapat diolah menjadi coklat bubuk. Lemak kakao merupakan komponen paling berharga dalam biji kakao, lemak ini dapat dimanfaatkan untuk bahan dasar kembang coklat dan obat wasir, krim pembersih, minyak rambut, krim untuk mengurangi kerut wajah. Tujuan penelitian ini adalah mempelajari pengaruh jenis pelarut dan ukuran biji kakao (Theobroma cacao) terhadap lemak kakao hasil ekstraksi secara batch. Manfaat penelitian ini adalah menambah wawasan mengenai pengaruh jenis pelarut dan ukuran biji kakao terhadap ekstraksi lemak kakao. Sedangkan bagi dunia industri, penelitian ini dapat digunakan untuk dasar skala pilot plant ekstraksi lemak kakao sehingga dapat meningkatkan produktivitas dan efisiensi produksinya. Metode penelitian yang digunakan meliputi persiapan bahan, ekstraksi, dan pemurnian ekstrak. Persiapan bahan dilakukan dengan cara fermentasi, perendaman, pengeringan, dan penghilangan kulit. Proses ekstraksi dilakukan secara curah (batch). Proses ekstraksi dilakukan dalam reaktor berpengaduk yang dilengkapi waterbath dengan memvariasikan jenis pelarut, yaitu :,, dan serta ukuran biji kakao, yaitu : 5 mesh, 20 mesh, 40 mesh, dan 60 mesh. Lemak murni yang diperoleh selanjutnya dianalisis. Analisis yang dilakukan adalah analisis asam lemak bebas, bilangan iodin, dan bilangan penyabunan. Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah lemak dapat diperoleh menggunakan pelarut dan. Sedangkan pelarut hanya dapat mengekstrak lemak dalam jumlah sedikit. Jenis pelarut berpengaruh terhadap kualitas lemak, sedangkan ukuran biji kakao tidak mempengaruhi kualitas lemak, dan tidak terdapat interaksi antara jenis pelarut dan ukuran biji kakao. Isopropanol merupakan pelarut yang terbaik, bilangan iodin yang diperoleh dengan pelarut sekitar 30-52, dengan bilangan penyabunannya 174-216, asam lemak bebasnya sekitar 5 9,3%, dan lemak yang dapat diperoleh sekitar 20%-b. Kata kunci : batch; ekstraksi; jenis pelarut; lemak kakao. PENDAHULUAN Indonesia merupakan negara yang mempunyai peluang besar untuk perkembangan kakao, karena adanya persediaan hutan yang cukup luas. Produksi biji kakao yang selalu melebihi permintaan konsumen akan menyebabkan terjadinya peningkatan stok kakao yang menyebabkan harga biji kakao makin melemah. Untuk meningkatkan nilai jualnya, lemak kakao yang terdapat dalam biji kakao dapat diambil dengan cara ekstraksi. Ekstraksidilakukan secara batch dengan menggunakan pelarut,, dan dengan ukuran 5, 20, 40, dan 60 mesh. BAHAN DAN METODE PENELITIAN Bahan F-15-1
Bahan-bahan yang digunakan dalam penelitian ini meliputi bahan baku utama, bahan penunjang, dan bahan analisis. Bahan baku utama berupa biji kakao, bahan baku penunjang : n-heksan,, dan serta bahan analisis : alkohol 95%, indikator pp, NaOH, KOH, HCl, Kloroform, Natrium tiosulfat, kanji, larutan Wijs. Metode penelitian Penelitian dilakukan untuk mempelajari pengaruh jenis pelarut dan pengaruh ukuran biji kakao terhadap hasil ekstraksi. Perlakuan yang diberikan adalah perlakuan jenis pelarut (A) divariasikan dengan ukuran biji kakao (B). Variasi jenis pelarut yang dilakukan adalah A 1 = heksana, A 2 =, dan A 3 =, sedangkan ukuran biji kakao adalah B 1 = 5 mesh B 2 = 20 mesh, B 3 = 40 mesh, dan B 4 = 60 mesh. Penelitian ini terdiri dari persiapan bahan baku, penelitian pendahuluan, dan penelitian utama. Biji kakao dipersiapkan terlebh dahulu dengan pencucian, pengelupasan dan pemisahan kulit, dan pengecilan ukuran. Penelitian Pendahuluan Penelitan pendahuluan meliputi penentuan kecepatan pengadukan dan penentuan waktu ekstraksi Penentuan Kecepatan Pengadukan Penelitian ini bertujuan menentukan laju pengadukan yang optimal untuk ekstraksi lemak kakao. Prosedurnya dapat dilihat pada Gambar 1.1 diekstraksi pada titik didihnya, selama 4 jam Biji kakao sebanyak 100 gr sebanyak 400 ml Ekstraktor, dengan pengadukan 100, 170, dan 200 rpm indeks bias diukur tiap 15 menit Gambar 1.1 Diagram alir penentuan kecepatan pengadukan Penentuan Waktu Ekstraksi Penelitian ini bertujuan menentukan waktu ekstraksi yang optimal untuk ekstraksi lemak kakao. Prosedurnya dapat dilihat pada Gambar 1.2 diekstraksi pada titik didihnya masing-masing, selama 4 jam Biji kakao sebanyak 100 gr,, dan masing-masing sebanyak 400 ml Ekstraktor, dengan pengadukan 100, 170, dan 200 rpm indeks bias diukur tiap 10 menit Gambar 1.2 Diagram alir penentuan waktu ekstraksi Penelitian utama Penelitian utama meliputi : ekstraksi pelarut dengan variasi jenis pelarut dan ukuran biji kakao, serta pemisahan lemak kakao dari pelarutnya. Prosedurnya dapat dilihat pada Gambar 1.3. F-15-2
Biji kakao sebanyak 100 gr,, dan masing-masing sebanyak 400 ml diekstraksi pada titik didihnya masing-masing, selama waktu ekstraksi yang sudah ditentukan Ekstraktor, dengan pengadukan 100, 170, dan 200 rpm filtrasi dengan menggunakan kertas saring ekstrak rafinat Gambar 1.3 Diagram Alir Penelitian Utama distiasi lemak pelarut analisis HASIL DAN PEMBAHASAN Penentuan kecepatan pengadukan Dari Gambar 1.4 dapat dilihat, kecepatan pengadukan yang diambil adalah kecepatan pada 200 rpm karena menghasilkan indeks bias yang lebih tinggi dibandingkan pada kecepatan pengadukan 150 rpm dan 170 rpm. indeks bias 1.390 1.385 1.380 1.375 1.370 1.365 1.360 1.355 Kurva Indeks Bias Vs waktu (s) dengan Berbagai Kecepatan Pengadukan 15 45 75 105 135 t (menit) 165 195 150 rpm 170 rpm 200 rpm Gambar 1.4 Penentuan kecepatan pengadukan Penentuan waktu ekstraksi Waktu ekstraksi yang digunakan pada percobaan utama ditentukan dengan cara mencari waktu yang memberikan indeks bias tertinggi, karena pada indeks bias tertinggi ini diperoleh lemak yang terbanyak. Waktu yang dibutuhkan untuk mengekstrak tersebut dapat dilihat pada Gambar 1.5 225 indeks bia Kurva Waktu (menit) vs Indeks Bias 1.395 1.390 1.385 1.380 1.375 1.370 1.365 1.360 0 50 100 150 waktu (menit) Gambar 1.5 Kurva waktu Vs indeks bias tiap pelarut Dari Gambar 1.5 dapat dilihat pelarut akan mencapai optimum saat 100 menit. Sedangkan pelarut dan tidak menunjukkan kecenderungan yang pasti. Jadi waktu yang digunakan untuk mengekstrak diambil 100 menit. Warna lemak kakao F-15-3
Lemak kakao yang diperoleh dengan pelarut dan berwarna kuning muda. Hal ini disebabkan oleh karotenoid yang bersifat larut dalam minyak. Sedangkan berwarna gelap (coklat tua). Hal ini mungkin disebabkan oleh beberapa faktor, yaitu : suhu yang tinggi sehingga akan mengekstrak zat warna lain, terdapat logam-logam seperti Fe, Cu, dan Mn akan menimbulkan warna yang tidak diinginkan, terjadi oksidasi terhadap bahan yang tidak tersabunkan. Analisis Lemak Asam Lemak Bebas Analisis asam lemak bebas disajikan pda Gambar 1.6. Asam lemak bebas yang diperoleh 0,7 66,4 % terhadap lemak kakao yang diperoleh. Dari Gambar 1.6 dapat dilihat ekstraksi dengan memperoleh asam lemak bebas yang lebih tinggi dibandingkan dengan dan. Asam lemak bebas yang diperoleh diinginkan dalam jumlah sedikit, karena kandungan asam lemak bebas yang tinggi dapat menyebabkan bau tengik. Jadi dari analisis asam lemak bebas, lemak kakao yang terbaik dapat diperoleh dengan pelarut. Kadar Asam Lemak Bebas (%) 70 60 50 40 30 20 10 0 Pengaruh Jenis Pelarut dan Ukuran Biji Kakao Terhadap Asam Lemak Bebas 5 mesh 20 mesh 40 mesh 60 mesh Ukruan Biji Kakao Gambar 1.6 Pengaruh Jenis Pelarut dan Ukuran Biji Kakao terhadap Asam Lemak Bebas Berdasarkan analisis varian diperoleh perbedaan ukuran biji kakao dan jenis pelarut tidak berpengaruh terhadap asam lemak bebas yang diperoleh, serta tidak ada interaksi antara jumlah pelarut dan ukuran biji kakao terhadap asam lemak bebas yang diperoleh. Bilangan Penyabunan Hasil analisis bilangan penyabunan dengan berbagai pelarut dapat dilihat pada Gambar 1.7. Dari Gambar 1.7 dapat dilihat hampir pada semua ukuran biji kakao, bilangan penyabunan yang tertinggi diperoleh jika pelarutnya menggunakan. Sedangkan bilangan penyabunan yang rendah diperoleh jika pelarutnya menggunakan. Hal ini mungkin disebabkan oleh pelarut tidak mengekstrak minyak tetapi mengekstrak bukan minyak. Dari analisis bilangan penyabunan ini, pelarut yang paling baik dalam mengekstrak lemak. Berdasarkan analisis varian dapat diperoleh perbedaan ukuran biji kakao dan jenis pelarut tidak berpengaruh terhadap bilangan penyabunan yang diperoleh., serta tidak ada interaksi antara jumlah pelarut dan ukuran biji kakao terhadap bilangan penyabunan yang diperoleh. F-15-4
Bilangan Penyabunan Pengaruh Jenis Pelarut dan Ukuran Biji Kakao Terhadap Bilangan Penyabunan 250 200 150 100 50 0 5 mesh 20 mesh 40 mesh 60 mesh Ukruan Biji Kakao Gambar 1.7 Pengaruh Jenis Pelarut dan Ukuran Biji Kakao terhadap Bilangan Penyabunan Bilangan Iodin Dari segi kesehatan diinginkan asam lemak yang tak jenuh, karena sifatnya yang netral terhadap kolestrol. Sedangkan dari segi industri diinginkan titik cair yang rendah supaya lemak yang dihasilkan relatif keras dan merata supaya produknya tidak cepat mencair. Sehingga dari percobaan, pelarut merupakan pelarut yang baik, karena menghasilkan bilangan iodin yang lebih tinggi dibandingkan dan. Pengaruh jenis pelarut dan ukuran biji kakao dapat dilihat pada Gambar 1.8 Bilangan Iodin Pengaruh Jenis Pelarut dan Ukuran Biji Kakao Terhadap Bilangan Iodin 60 50 40 30 20 10 0 5 mesh 20 mesh 40 mesh 60 mesh Ukruan Biji Kakao Gambar 1.8 Pengaruh Jenis Pelarut dan Ukuran Biji Kakao Terhadap Bilangan Iodin Berdasarkan analisis varian dapat diperoleh perbedaan ukuran biji kakao dan jenis pelarut tidak berpengaruh terhadap bilangan iodin yang diperoleh, serta ada interaksi antara jumlah pelarut dan ukuran biji kakao terhadap bilangan iodin yang diperoleh. KESIMPULAN Kesimpulan yang dapat diambil dari hasil penelitian ekstraksi lemak kakao ini sebagai berikut : 1. Kondisi terbaik untuk mengekstraksi lemak kakao adalah dengan menggunakan kecepatan pengadukan 200 rpm selama 100 menit. 2. Perolehan lemak dengan berbagai jenis pelarut dan ukuran biji kakao sekitar 20%b dari 100 gram biji kakao yang digunakan 3. Lemak kakao yang diperoleh berwarna kuning dengan pelarut dan. Sedangkan lemak kakao berwarna coklat tua dengan pelarut. 4. Lemak kakao diperoleh paling banyak pada ukuran 40 mesh dengan pelarut. 5. Dari hasil analis yang diperoleh, pelarut merupakan pelarut yang terbaik 6. Asam lemak bebas yang diperoleh 0,7 66,4%. 7. Bilangan iodin yang diperoleh 3,5 54,6. 8. Bilangan penyabunan yang diperoleh 8,4 266,5. Ucapan Terima Kasih F-15-5
1. Prof. Dr. Ign Suharto, Ir. APU yang telah memberikan masukan yang sangat berarti bagi penulisan makalah ini dan 2. PT. Ceres yang telah memberikan bantuan dalam penyediaan bahan baku Daftar Pustaka 1. Bernardini, E., Oil Seeds, Oil and Fats, Publishing House, Rome, 1982 2. http://botanical.com/products/learn/butter/cocoa.html 3. http://www.iseo.org/ffo_5.htm 4. Buckle, et. al, Penerjemah : Hari Purnomo, Ilmu Pangan, UI, Jakarta, 1987. 5. Durrans, Thos. H., Solvents, sixth edition, Chapman & Hall Ltd., London, 1950 6. Ketaren, Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan, UI-Press, Jakarta,1986. 7. King,C Judson, Separation Process, second ed., Mc. Graw Hill Publishing Company, New Delhi,1986. 8. Kirk-Othmer, Encyclopedia of Chemical Technology, 4 th ed., John Willey and Sons, New York, 1964 9. Martin, Geoffrey, Industrial & Manufacturing Chemistry, part I, Organic, Crosby Lockwood & Son, 1918. th 10. P. Hammet, Louis, PHD, International Series : Food Analysis, 4 ed., Mc. Graw Hll Book Company th 11. Perry, R.H., and D. Green, Perry s Chemical Engineer s Handbook, 6 ed., Mc Graw-Hill Company, Singapore,1984 12. Pomeranz, Yeshajahu, Food Analysis : Theory & Practice second edition, Clifton E. Meloan An Avi Book, USA, 1987. 13. Schelfan, Leopold, and Morris B. Jacobs, The Handbook of Solvent, D. Van Nostrand Company, Inc., New York, 1953. 14. Schweitzer, Philip A., Handbook of separation techniques for chemical engineers, third edition, Mc. Graw Hill, USA, 1997. 15. Siregar, T.S, Riyadi, S. dan Nuraeni, L., Cokelat, Penerbit PT. Penebar Swadaya, Jakarta, 1998. 16. Sherrington, Gaman, The Sciene of Food An Introduction to Food Sciene Nutrition & Microbiology, th 2, Pergamon Press, 1989. 17. Sunanto, Hatta, Bsc, Ir., MS, Cokelat Budidaya, Pengolahan Hasil dan Aspek Ekonominya, Kanisius, 1992. 18. Susanto, F.X, Ir., Tanaman Kakao, Penerbit Kanisius, Yogyakarta, 1994. 19. Thorp, Frank Hall, Industrial Chemistry, The Macmillan Company, London, 1925. rd 20. Treybal, E. Robert, Mass-Transfer Operations, 3 ed., McGraw-Hill Book Company, London, 1980. DATA PRIBADI PENYAJI 1. Nama Penulis (lengkap dengan gelar akademis) Irene Wijayanti F-15-6
2. Tempat/tanggal lahir : Semarang, 24 November 1982 3. Alamat Instansi : Ciumbuleuit 94 Bandung 40141 4. Pendidikan : Mahasiswa S-1 Jurusan Teknik Kimia Universitas Katolik Parahyangan Bandung 5. Pengalaman penelitian Pengaruh jenis pelarut dan ukuran biji kakao terhadap lemak kakao (Theobroma cacao) secara batch 6. Publikasi Ilmiah : - 7. Alat yang diperlukan untuk presentasi : LCD ekstraksi Bandung, 30 Juni 2004 Tertanda, Irene Wijayanti F-15-7