BAB I PENDAHULUAN 1.1 PENDAHULUAN Komoditi kelapa sawit merupakan salah satu andalan komoditi pertanian Indonesia yang pertumbuhannya sangat cepat dan mempunyai peran strategis dalam perekonomian nasional. Salah satu hasil olahan kelapa sawit adalah minyak sawit mentah atau Crude Palm Oil (CPO). Potensi CPO Indonesia sangat besar dan mengalami peningkatan setiap tahunnya. Bahkan saat ini Indonesia telah menjadi produsen minyak sawit terbesar di dunia, melebihi Malaysia [1]. Berdasarkan laporan Oil World, Indonesia sejak 2006 menjadi produsen CPO terbesar di dunia dengan produksi mencapai 16,05 juta. Produksi itu di atas Malaysia sebanyak 15,88 juta ton. Bersama Malaysia, Indonesia menguasai lebih dari 85 persen produksi CPO dunia. Permintaan CPO dunia dalam lima tahun terakhir, rata-rata tumbuh 5,2 persen. Pada 2012, konsumsi CPO dunia mencapai 52,15 juta ton atau naik 7 persen dibanding tahun sebelumnya sebesar 48,73 juta ton. Pada 2013, konsumsi CPO diperkirakan mencapai 56,95 juta ton atau naik 9,2 persen dibanding 2012. Angka itu melebih target produksi CPO yang dihasilkan sebesar 56,32 juta ton [2]. Minyak kelapa sawit mentah (CPO) adalah minyak sayur yang kaya akan komponen minor yang mengandung nutrisi [3]. Minyak kelapa sawit mentah (CPO) idealnya mengandung sekitar 600-1000 mg/kg tokoferol dan 500-700 mg/kg karotenoid, terutama α- dan β- karoten yang jumlahnya lebih besar 90% dari total jumlah karoten [4]. Minyak kelapa sawit diperoleh dari bagian mesocarp atau bagian daging buah kelapa sawit (Elaeis guineenses). Minyak kelapa sawit umumnya digunakan sebagai minyak goreng, margarin, dan shortening. Selain itu juga dapat diaplikasikan untuk produk non-food dalam pembuatan sabun, deterjen, dan kosmetik [5]. Minyak kelapa sawit, mengandung sekitar 50% lemak dan 40% lemat tak jenuh [6]. Proses degumming dan bleaching merupakan proses penting dalam proses pemurnian (refinery) minyak kelapa sawit. Degumming adalah proses pemisahan gum, yaitu proses pemisahan getah atau lendir yang terdiri dari fosfolipid, protein, 1
residu, karbohidrat, air, dan resin [7]. Beberapa cara yang dapat dilakukan untuk proses pemisahan gum antara lain adalah pemanasan, penambahan asam (H 3 PO 4, H 2 SO 4 dan HCl) atau basa (NaOH), pemisahan gum dengan cara hidrasi dan pemisahan gum dengan menggunakan garam seperti natrium klorida serta natrium fosfat [8]. Kandungan utama dari gum yang harus dihilangkan adalah fosfatida, karena keberadaannya dapat memberikan bau dan warna yang tidak diinginkan, serta umur penyimpanan yang singkat [5]. Bleaching merupakan penghilangan warna dan agen pengoksidasi, sisa-sisa gum, sabun, dan trace metals dengan mencampurkan minyak dengan adsorbent khusus atau biasa dikenal sebagai bleaching earth [5]. Kedua proses ini merupakan tahapan yang penting untuk menghasilkan minyak goreng dengan kemurnian yang stabil, warna, rasa, dan sifat-sifat yang diinginkan konsumen [9]. Proses degumming dan bleaching secara konvensional ini memang paling umum digunakan, namun masih memiliki kelemahan. Degumming menggunakan asam fosfat dapat menyebabkan meningkatnya asam lemak bebas pada minyak yang dihasilkan [10]. Dengan konsentrasi dan dosis yang tinggi berisiko dapat menyebabkan kandungan fosfor pada minyak semakin tinggi sehingga terbentuk lumpur yang akan menyulitkan pemurnian pada tahap selanjutnya. Degumming dengan alkali, misalnya dengan natrium hidroksida, dapat membentuk emulsi sabun sehingga risiko kehilangan minyak netral akan semakin besar [11]. Bleaching menggunakan bleaching earth memang efektif menurunkan warna pada CPO dan membuat tampilan minyak menjadi lebih jernih, namun sering mengakibatkan kandungan karotenoid minyak sebagai sumber nutrisi menurun drastis [12]. Minyak kelapa sawit umumnya mengandung asam lemak bebas yang harus dihilangkan sebagai bagian dalam proses permunian minyak kelapa sawit. Kadar asam lemak bebas dapat bervariasi berdasarkan penanganan panen, termasuk lamanya waktu pengumpulan tandan buah sawit, penanganan dan pemrosesan buah pada saat proses ekstraksi dan pemurnian [13]. Salah satu standar mutu untuk minyak kelapa sawit adalah bilangan peroksida. Kenaikan kadar peroksida dapat menurunkan kualitas minyak. Hal ini disebabkan oleh adanya reaksi oksidasi, sehingga mutu minyak inti sawit yang rendah akan mempengaruhi 2
kualitas dari produk yang dihasilkan. Tingginya bilangan peroksida tidak diinginkan dalam minyak karena dapat menyebabkan minyak berbau tengik dan dapat memperpendek masa penyimpanan [14]. Adsorben dapat dibuat dari berbagai bahan baku, diantaranya dari biji-bijian tanaman tertentu seperti asam jawa (Tamarindus indica). Di banyak tempat, bagian tanaman asam jawa yang banyak dimanfaatkan adalah daging buahnya untuk dijadikan pelengkap bahan tambahan untuk pangan sedangkan bagian bijinya tidak dimanfaatkan dan dibuang sebagai limbah. Pemanfaatan biji asam jawa telah diteliti untuk digunakan sebagi koagulan dalam pengolahan limbah cair [15]. Aktivasi kimia pada adsorben pada umumnya digunakan industri yang umumnya lebih efisien dalam penghilangan impurities (kotoran). Adsorben yang tidak diaktifkan pada umumnya kurang efisien [16]. Penelitian terdahulu menggunakan biji asam jawa sebagai adsorben, antara lain Enrico [17] mempelajari kemampuan biji asam jawa sebagai penjernih lembah cair industri tahu, dimana dosis biji asam jawa sebagai koagulan yang optimum adalah 3000 mg/l limbah cair industri tahu pada ph 4 limbah cair industri tahu dengan menggunakan ukuran partikel serbuk biji asam jawa 140 mesh mampu menyisihkan turbiditas sebesar 87,88%, TSS sebesar 98,78% dan COD sebesar 22,40%. Pawening [18] mempelajari pemanfaatan arang aktif dari biji asam jawa sebagai adsorben logam berat kromium (III) dimana arang aktif biji asam jawa mempunyai luas permukaan sebesar 59,5345 m 2 /g sedangkan arang yang tidak diaktifkan memiliki luas permukaan sebesar 28,3602 m 2 /g sehingga daya adsorpsinya lebih kuat dibandingkan arang yang tidak diaktifkan. Harga kapasitas adsorpsi arang aktif biji asam jawa terhadap logam berat Cr (III) adalah sebesar 1,1874 mg Cr (III)/g arang aktif, lama waktu kontak 30 menit, pada ph 4 dan konsentrasi Cr (III) sebesar 100 ppm. Kumar et al. [19] mempelajari adsorpsi pewarna metilen biru (MB) menggunakan biji asam jawa yang diaktifkan dan tidak diaktifkan dengan hasil kapasitas adsorpsi masing masing sebesar 16,611 dan 34,483 mg/g. Wuntu dan Kamu [15] mempelajari penyisihan aseton menggunakan arang aktif biji asam jawa yang diaktivasi dengan natrium klorida, dimana kapasitas adsorpsinya sebesar 6,85 x 10-2 cm 3 /g, lebih rendah dari penggunaan arang aktif komersial sebesar 8,98x10-2 cm 3 /g. Gupta dan Babu [20] 3
mempelajari adsorpsi logam Cr (VI) menggunakan adsorben dari biji asam jawa yang diaktivasi dengan perlakuan panas dan asam sulfat 98%. Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa adsorpsi kromium (VI) akan semakin efektif dengan meningkatkan dosis adsorben. Persentase penghilangan sebesar 95% pada dosis adsorben 24 g/l dengan yield maksimum adsorpsi 11,08 mg/g. Munusamy et al. [21] membandingkan kemampuan adsorpsi metana dari karbon aktif biji asam jawa dengan karbon aktif komersial. Hasilnya, karbon aktif biji asam jawa yang diaktivasi dengan KOH (rasio berat 1:4) pada suhu 600 700 o C selama 60 menit dapat mengadsorpsi metana sebesar 180 cm 3 /g pada tekanan 35 bar. Shanthi dan Mahalakshmi [22] membandingkan kemampuan karbon aktif komersial dengan adsorben dari biji asam jawa yang diaktivasi dengan asam nitrat 4 N untuk menghilangkan warna malachite green (MG) dan metilen biru (MB), dimana diperoleh adsorben asam jawa mampu menyisihkan warna malachite green sebesar 96,25% dan warna metilen biru sebesar 93,45%. Mancy et al. [23] membuat analisa perbandingan terhadap penghilangan kandungan kromium dan besi dari campuran cairan menggunakan biosorben biji asam jawa, biji kelor, biji mimba, dan biji nirmali. Diperoleh hasil yang paling optimum untuk penyisihan kromium adalah sebesar 32,8% dengan biji asam jawa, dan untuk penyisihan besi adalah sebesar 37,8% dengan biji kelor. Rajeshkannan et al. [24] mempelajari bahwa adsorben biji asam jawa dapat menghilangkan warna malachite green (MG) dari campuran cairan ph <7,0 dengan kapasitas adsorpsi 54,95 mg/g, pada suhu 37 o C, dosis adsorben 2,85 g/l, ukuran adsorben 85 mesh (0,17 mm), waktu kontak 202 menit, dan kecepatan pengadukan 2090 rpm. Gayathri et al. [25] mempelajari penyisihan Cr (VI) dari campuran cairan menggunakan adsorben biji asam jawa dengan ph optimum 2 dan dosis adsorben 10 g/l mampu menyisihkan Cr (VI) sebesar 29,41 mg/g. Telah banyak penelitian terdahulu yang membahas penggunaan adsorben dalam pemurnian minyak, khususnya pada tahap degumming dan bleaching. Abdullah et al. [26] melakukan penelitian tentang optimasi pemucatan CPO menggunakan arang aktif dan bentonit dimana diperoleh perbandingan optimum adsorben arang aktif dan bentonit yang dibutuhkan pada proses pemucatan CPO adalah 0:1 (tanpa arang aktif) pada temperatur optimum 100 110 o C selama 3 4
jam. Aisyah et al. [27] menggunakan karbon aktif polong buah kelor dengan aktivasi NaCl dalam penurunan angka peroksida dan asam lemak bebas (FFA) pada proses bleaching minyak goreng bekas dengan hasil penurunan angka peroksida terbesar terjadi pada proses bleaching karbon aktif 30% dengan suhu 650 o C yaitu dari 6,90 meq/kg menjadi 0,25 meq/kg, sedangkan FFA mengalami penurunan terbesar pada proses netralisasi yaitu dari 0,35% menjadi 0,16%. Wannahari dan Nordin [28] melakukan penelitian mengenai penurunan bilangan peroksida pada minyak goreng dengan menggunakan adsorben dari ampas tebu, hasil menunujukkan bahwa minyak telah memenuhi standar PORAM. Proses pengolahan minyak goreng bekas telah dilakukan oleh Widayat et al. [29] dengan menggunakan adsorben zeolit alam untuk menurunkan FFA minyak jelantah dengan kondisi proses pada suhu 60 o C dan tekanan 1 atm selama 15 menit, hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa bilangan asam yang diperoleh sebesar 1,71. Penelitian yang sama dilakukan oleh Tanjaya et al [30] melakukan analisis terhadap sampel minyak kelapa sawit dengan menggunakan bleaching earth dari Bentonit Pacitan dengan aktivasi menggunakan HCL 5 N diperoleh penurunan kadar asam lemak bebas dari 3,79 % menjadi 1,76 % dan penurunan bilangan peroksida dari 5,9317 meq H 2 O 2 /kg minyak menjadi 1,2976 meq H 2 O 2 /kg minyak. Berdasarkan uraian di atas, maka biji asam jawa dicoba diproses menjadi adsorben untuk dapat digunakan sebagai penjerap alternatif dalam menurunkan kandungan asam lemak bebas dan menurunkan bilangan peroksida pada minyak sawit atau CPO. 5
1.2 PERUMUSAN MASALAH Dalam penelitian ini yang menjadi perumusan masalah adalah sejauh mana efektivitas penggunaan biji asam jawa yang diaktivasi dalam menurunkan kandungan asam lemak bebas serta menurunkan bilangan peroksida pada CPO. 1.3 TUJUAN PENELITIAN Tujuan dari penelitian ini adalah mengetahui efektivitas penggunaan biji asam jawa yang diaktivasi dalam menurunkan kandungan asam lemak bebas dan bilangan peroksida pada proses pemurnian CPO dengan dosis adsorben dan waktu reaksi yang paling baik pada kondisi penelitian. 1.4 MANFAAT PENELITIAN Penelitian ini diharapkan dapat : 1. Memberikan informasi untuk industri pengolahan minyak kelapa sawit bahwa biji asam jawa yang diaktivasi dapat digunakan sebagai alternatif untuk menurunkan kandungan asam lemak bebas dan bilangan peroksida pada CPO sehingga dapat dilakukan proses degumming-bleaching yang lebih ekonomis serta mengurangi masalah limbah di lingkungan masyarakat. 2. Memberikan informasi untuk industri pengolahan minyak kelapa sawit mengenai kondisi proses terbaik yang dapat digunakan dalam menurunkan kandungan asam lemak bebas dan bilangan peroksida pada CPO dengan menggunakan biji asam jawa yang diaktivasi. 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Penelitian dan Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Adapun bahan utama yang digunakan pada penelitian ini yaitu CPO (Crude Palm Oil) sebagai bahan baku dan biji asam jawa (Tamarindus indica) sebagai bahan penurun kadar asam lemak bebas serta kandungan peroksida pada CPO. Variabel yang digunakan adalah : Pembuatan Adsorben Biji Asam Jawa : 6
a. Variabel tetap : 1. Ukuran partikel = 140 mesh [17] 2. Suhu Pemanasan Awal = 80 o C [22] 3. Waktu Pemanasan Awal = 2 jam [22] 4. Waktu Pemanasan pada Oven = 2 jam [22] b. Variabel berubah : 1. Rasio adsorben: HNO 3 = 1:1, 1:2, 1:3, 1:4 2. Suhu Oven = 110, 120, 130, 140 o C Pemurnian CPO : a. Variabel tetap : 1. Tekanan Operasi = 1 atm [26] 2. Kecepatan Pengadukan = 1000 rpm [26] 3. Suhu Reaksi = 100-110 o C [26] b. Variabel berubah : 1. Waktu Reaksi = 25, 35, 45 menit o C 2. Dosis Penambahan Adsorben = 0,5; 1; 1,5 % (b/b) dari CPO yang digunakan Parameter yang dianalisa adalah : Analisa pada adsorben : 1. Analisa Bilangan Iodin 2. Analisa Karakteristik Gugus Fungsi dengan Spektrofotometri FTIR Analisa pada minyak : 1. Analisa Kadar FFA pada Minyak 2. Analisa Bilangan Peroksida pada Minyak 7