Rekayasa pembuatan faktis gelap dari minyak jarak (Castor Oil)

REKAYASA PEMBUATAN FAKTIS GELAP

DARI MINYAK JARAK (

CASTOR OIL

₎

MUSLICH

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

PERNYATAAN MENGENAI DISERTASI

DAN SUMBER INFORMASI

Dengan ini saya menyatakan bahwa disertasi Rekayasa Pembuatan Faktis Gelap dari Minyak Jarak (Castor Oil_{) ada lah karya saya de ngan arahan dari ko misi}

pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir disertasi ini.

Bogor, Pebruari 2012

Muslich

ABSTRACT

MUSLICH. Manufacture Engineering of Dark Factice Derived from Castor Oil. Under direction of DJUMALI MANGUNWIDJAJA, ILLAH SAILAH, and YOHARMUS SYAMSU

Factice is one of processing aid used in rubber finish product manufacturing. Dark factice made by vulcanization of saturated vegetable oil with adding sulfur in high temperature. Dark factice is added in rubber compound that will be extruded and pr inted. Castor oil has the characteristics that qualify as a raw material of dark factice. The aim of this study was to get the valid information regarding: (1). the characteristics of castor oil as a raw material of dark factice, (2). optimum process conditions (sulfur concentration and temperature) to make dark factice from castor oil, (3). quantitative description of cross- linking formation in the dark factice making from castor oil and application of dark factice that used in LPG tube making, (4). pre- feasibility study (technical and financial) of establishment dark factice-castor oil based production unit. The results showed castor oil having iodine numbers of 85.9 g iod /100 g oil that qualifies to be processed into a dark factice. The optimization used response surface method showed the optimum concentration of sulfur was 27.5 pho (part per hundred oil) and temperature was 165oC. Dark factice made from optimum treatment showed the following characteristics : extract of petroleum ether 11.5 %, free sulfur content 1.83%, ash content 4.25%, and pH 7.36. Based on those characteristics, the dark factice made could be categorized as first grade dark factice. The analys is of FTIR spectrum and cross- link density of dark factice, suppo rt the allegation of cross- linking formation during the formation of dark factice. The application of dark factice to make LPG tube reduced the compounding time and increased the extrusion rate. Based on the production capacity of 5 000 kg castor oil/da y, production unit of dark factice derived from castor oil was feasible to be established with IRR and B/C respectively 57.07% and 5.95. The investment of dark factice-production unit establishment was expected to be returned after 21 months.

© Hak cipta milik IPB, tahun 2012

Hak cipta dilindungi Undang-Undang

1. Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebut sumbernya.

a. Pengutipan hanya untuk keperluan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah.

b. Pengutipan tidak merugikan kepentingan IPB

2. Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apapun tanpa izin IPB

RINGKASAN

MUSLICH. Rekayasa Pembuatan Faktis Gelap Dari Minyak Jarak (Castor Oil_).

Dibimbing oleh DJUMALI MANGUNWIDJAJA, ILLAH SAILAH dan YOHARMUS SYAMSU.

Fakt is gelap merupakan salah satu bahan oleh karet yang berupa bahan padat dan bertekstur elastis. Faktis gelap dibuat dari minyak yang ba nyak mengandung asam lemak tidak jenuh melalui reaksi vulkanisasi dengan sulfur pada suhu tinggi. Faktis gelap digunakan pada pembuatan ko mpo n untuk barang jadi karet berwarna. Faktis gelap umumnya ditambahkan pada kompon karet yang aka n dieks trusi ataupun dicetak.

Tujuan da ri pe nelitian ini ada lah untuk mendapatka n infor masi yang valid tentang : (1) : karakteristik minyak jarak sebagai bahan baku pembuatan faktis gelap, (2) kombinasi konsentrasi sulfur dan suhu optimum untuk pembuatan faktis gelap dari minyak jarak serta karakteristik faktis gelap yang dihasilkan, (3) gambaran kuantitatif terjadinya ikatan silang pada reaksi pembentukan faktis gelap dari minyak jarak dan aplikasi faktis gelap yang dihasilkan dalam pembuatan selang gas LPG, dan (4) gambaran kelayakan teknis dan finansial pengembangan unit produksi faktis gelap berbahan baku minyak jarak.

Minyak jarak mempunyai bilangan iod sebesar 85.9 g iod/100 g minyak sehingga memenuhi syarat untuk diolah menjadi faktis gelap. Optimasi dengan metode permukaan respon menunjukkan titik optimum adalah konsentrasi sulfur 27.5 bsm dan suhu 165o

Analisis spektrum FTIR dan kerapatan ikatan silang terhadap faktis gelap yang dihasilka n menunjang dugaan terbentuknya ikatan silang pada pembentukan faktis gelap. Pada spektrum FTIR faktis gelap, terlihat adanya puncak serapan gugus C-S pada kisaran bilangan gelombang 600 – 700 cm

C . Faktis gelap yang dihasilkan dari perlakuan optimum ini mempunya i karakteristik kadar ekstrak petroleum eter 11.5 persen, kadar sulfur bebas 1.83 persen, kadar abu 4.24 persen dan tingkat pH 7.36. Dengan karakteristik tersebut, maka faktis gelap yang diperoleh dapat dikategorikan sebagai mutu I.

-1

serapan ikatan rangkap asam lemak tidak jenuh (C=C) pada spektrum minyak jarak pada bilangan gelombang 1 654.92 cm-1

Penambahan faktis gelap hasil penelitian ini pada pembuatan selang gas LPG mampu mengurangi waktu pengkomponan lapisan luar 26 persen dan pengkomponan lapisan dalam 5 persen dibandingkan dengan jika tidak ditambahkan faktis gelap. Pengamatan terhadap waktu ekstrusi juga menunjukkan bahwa penambahan faktis gelap hasil penelitian ini secara konsisten mampu mengurangi waktu ekstrusi. Pada pembuatan kompon lapisan dalam da n kompon lapisan luar, penambahan faktis hasil penelitian ini mampu mengurangi waktu ekstrusi masing- masing sebesar 46 persen dan 34 persen. Pada pembuatan kompon lapisan dalam dan kompon lapisan luar, penambahan faktis hasil penelitian ini mampu meningkatkan laju ekstrusi masing- masing sebesar 131 persen dan 75 persen.

.

Dengan kapasitas produksi 5 000 kg bahan baku/hari, unit proses pengolahan faktis gelap dari minyak jarak layak dikembangkan dengan IRR dan B/C masing- masing sebesar 57.07 persen dan 5.95. Investasi unit produksi faktis gelap diharapkan dapat dikembalikan setelah 29 bulan. Unit produksi faktis gelap masih layak dikembangkan bila harga bahan baku naik sebesar 10 persen, tetapi menjadi tidak layak jika harga produk turun 10 persen.

REKAYASA PEMBUATAN FAKTIS GELAP

DARI MINYAK JARAK (

CASTOR OIL

₎

MUSLICH

Disertasi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Doktor pada

Program Studi Teknologi Industri Pertanian

SEKOLAH PASCASARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2012

Penguji pada Ujian Tertutup : Prof. Dr. Drs. Purwantiningsih, M.S. Dr. Ir. Amalia Kartika

Penguji pada Ujian Terbuka : Prof. Dr. Ir. Khaswar Syamsu, M.Sc. Dr. Ridha Arizal, M.Sc.

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas segala karunia-NYA sehingga disertasi Rekayasa Pembuatan Faktis Gelap dari Minyak Jarak (Castor Oil_{) ini berhasil diselesaikan.}

Penulis menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang tulus dan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada :

1. Prof. Dr. Djumali Mangunwidjaja, D.E.A. selaku ketua komisi pembimbing, Dr. Ir. Illah Sailah, M.S. da n Dr. Drs. Yoharmus Syamsu, M.S i. APU masing- masing sebagai anggota komisi pembimbing yang telah memberi bimbingan, arahan dan dorongan moral sehingga penulisan disertasi ini dapat diselesaikan.

2. Prof. Dr. Dra. Purwantiningsih, M.S. dan Dr. Ir. Amalia Kartika yang telah memberikan banyak masukan saat bertindak sebagai penguji pada ujian tertutup.

3. Prof. Dr. Ir. Khaswar Syamsu dan Dr. Ridha Arizal, M.Sc. yang telah banyak memberikan saran perbaikan pada saat ujian terbuka.

4. Dekan Sekolah Pascasarjana IPB, Dr. Ir. Dahrul Syah, M.Sc., Ketua Program Studi Teknologi Industri Pertanian, Dr. Ir. Machfud, M.S. dan seluruh staf pengajar yang telah menyampaikan ilmu dan bimbingan selama penulis kuliah di IPB.

5. Tim BPPS, DIKTI atas bantuan dana pendidikan program doktor yang telah diberikan kepada penulis.

6. Ibu Yati, Ibu Santi, dan segenap teknisi di Laboratorium Pusat Penelitian Karet, Bogor serta Ibu Sri Mulyasih di Laboratorium Pengawasan Mutu, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB atas semua bantuan yang telah diberikan selama penulis melaksanakan penelitian.

7. Orang tua penulis, Bapak Masruchin (alm) dan Ibu Siti Aminah (alm) serta mertua penulis, Bapak Kusnadi dan Ibu Sumirat, atas semua jerih payah dan doa yang tiada henti demi keberhasilan penulis.

pengorbanan yang telah diberikan selama penulis menyelesaikan penulisan disertasi ini.

Dengan penuh kesadaran bahwa tiada karya yang sempurna, penulis berharap disertasi ini bermanfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan dan agroind ustri di tanah air.

Bogor, Pebruari 2012

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Jombang, Jawa Timur pada tanggal 1 April 1968, sebagai putra kedua dari enam bersaudara dari Bapak Masruchin dan Ibu Siti Aminah.

Penulis menamatkan sekolah dasar di SDN Perak I Jombang pada tahun 1980, kemudian melanjutkan di SMPN I Jombang dan lulus pada tahun 1983. Setelah lulus dari SMAN I Jombang pada tahun 1986, penulis diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur Penelusuran Minat dan Kemampuan (PMDK). Penulis menyelesaikan studi S1 di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Faklutas Teknologi Pertanian IPB pada tahun 1991 dan pada tahun 2004, penulis menamatkan studi S2 dari Program Studi Teknologi Industri Pertanian, Sekolah Pascasarjana, IPB dengan bantuan biaya dari BPPS, DIKTI. Pada tahun 2006, penulis kembali mendapatkan beasiswa dari BPPS, DIKTI untuk melanjutkan studi program doktor di Program Studi Teknologi Industri Pertanian, Seko lah Pascasarjana, IPB.

Penulis bekerja sebagai staf pengajar di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, IPB sejak tahun 1994. Penulis ditempatkan di Bagian Pengawasan Mutu dengan bidang minat teknologi minyak dan lemak.

Selama mengikuti program S3, penulis telah mengirimkan artikel berjudul Pembuatan Faktis Gelap dari Minyak Jarak (Castor Oil_{) ke Jurnal Sains dan}

Teknologi Indonesia. Artikel tersebut akan diterbitkan pada volume 14, nomor 1, April 2012. Tulisan kedua yang berjudul Optimasi Suhu dan Konsentrasi Sulfur pada Pembuatan Faktis Gelap dari Minyak Jarak (Castor Oil_{) saat ini sedang}

pada tahap telaah oleh tim reviewer _{jurnal Teknologi Industri Pertanian.}

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL ……… vi

DAFTAR GAMBAR ……… vii

DAFTAR LAMPIRAN ………. viii

I. PENDAHULUAN ……….. 1

1.1. Latar Belakang ……… 1

1.2. Tujuan Penelitian ………. 3

1.3. Ruang Lingkup Penelitian ……… 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ……….. 5

2.1. Faktis Gelap.. ……… 5

2.2. Minyak Jarak..……… 6

2.3. Kompon Karet ………. 10

2.4. Vulkanisasi Karet ………. 11

2.5. Penelitian Faktis ……… 12

2.6. Teknik Optimasi dan Metode Permukaan Respon ………. 18

2.7. Sintesis Proses ………. 20

2.8. Kelayakan Teknis dan Ekonomis Rancangan Proses ………. 20

III. METODOLOGI PENELITIAN ………. 24

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian ………. 24

3.2. Bahan dan Alat ……….. 24

3.3. Metode Penelitian ……….. 24

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ………. 31

4.1. Karakterisasi Minyak Jarak ………. 31

4.2. Kajian Pengaruh Jenis dan Konsentrasi Bahan Pencepat ……… 31

4.3. Optimasi Faktor Konsentrasi Sulfur dan Suhu ……… 34

4.4. Analisis Spektrofotometer FTIR dan Kerapatan Ikatan Silang ……….. 39

4.5. Pendugaan Laju Pembentukan Faktis Gelap ……….. 46

4.6. Pengukuran Perubahan Suhu Selama Pembuatan Faktis Gelap ………. 54

4.7. Aplikasi Faktis Gelap pada Pembuatan Selang LPG ………. 56

5.2. Saran ……… 70 DAFTAR PUSTAKA ……….. 71 LAMPIRAN ……… 75

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Karakteristtik faktis gelap mutu II dan III……. ……….. 6

2 Sifat fisiko kimia minyak jarak murni ………..……… 8

3 Kombinasi perlakuan pada optimasi konsentrasi sulfur dan suhu.. …….…….. 27

4 Hasil pengukuran wakt u pembuatan faktis gelap.. ……… 32

5 Hasil pengukuran kadar ekstrak aseton faktis gelap .. ……….. …… 32 6 Hasil pengukuran kadar sulfur bebas, pH dan kadar abu faktis gelap .………. 35 7 Hasil pengukuran kerapatan ikatan silang faktis gelap .……. ………. 46 8 Nilai koefisien determinasi dari persamaan regresi (R2

9 Nilai konstanta laju penurunan kadar sulfur bebas ………. 54

)………. 54

10 Hasil pengukuran wakt u pengko mpo nan da n laju ekstrusi….… ………..……. . 58

11 Hasil pengukuran parameter kualitas selang LPG ..………. 59

12 Penyebaran lahan yang sesuai untuk tanaman jarak kepyar……… 65

1 Struktur trigliserida yang mengarah pada bentuk “garpu tala” ……… 9 2 Pembentukan ikatan sulfur dari ekor ke ekor pada pembuatan faktis gelap……. 10

3 Struktur unit pokok faktis gelap ……….. ……. 10

4 Profil pengaruh interaksi konsentrasi sulfur dan suhu terhadap kadar sulfur bebas 17

5 Reaktor untuk pembuatan faktis gelap skala 2 liter ……… 25

6 Reaktor untuk pembuatan faktis gelap skala 12 liter ………. ……. 28

7 Respon permukaan kadar sisa sulfur dan konturnya sebagai fungsi konsentrasi sulfur dan suhu ………. 38 8 Respon permukaan pH faktis gelap dan konturnya sebagai fungsi konsentrasi

sulfur dan suhu ……… 38 9 Respon permukaan kadar abu faktis gelap dan konturnya sebagai fungsi

konsentrasi sulfur dan suhu..……….. 39 10 Reaksi pembentukan ikatan intramolekuler dan intermolekuler pada pembuatan

faktis gelap .………. 40

11 Spektrum FTIR minyak jarak…….………. .. 42

12 Spektrum FTIR faktis gelap (konsentrasi sulfur 24 bsm, suhu 165o 13 Spektrum FTIR faktis gelap (konsentrasi sulfur 30 bsm, suhu 170

C) ………… 42 o

14 Spektrum FTIR faktis gelap (konsentrasi sulfur 27.5 bsm, suhu 165

C) ………… 43 o

15 Spektrum FTIR faktis gelap (konsentrasi sulfur 25 bsm, suhu 160

C) ………. 43 o

16 Spektrum FTIR faktis gelap (konsentrasi sulfur 27.5 bsm, suhu 172

C) ………… 44 o

17 Spektrum FTIR faktis gelap (konsentrasi sulfur 31 bsm, suhu 165

C)…. …… 44 o

18 Grafik penurunan kadar sulfur bebas dan bilangan iod pada pada reaksi ordo nol (perlakuan : konsentrasi sulfur 24 bsm, suhu 165

C)………… 45

o

19 Grafik penurunan kadar sulfur bebas dan bilangan iod pada reaksi ordo nol (perlakuan : konsentrasi sulfur 25 bsm, suhu 160

C) ……… 47

o

20 Grafik penurunan kadar sulfur bebas dan bilangan iod pada reaksi ordo nol (perlakuan : konsentrasi sulfur 27.5 bsm, suhu 165

C) ………… ……… 48

o

21 Grafik penurunan kadar sulfur bebas dan bilangan iod pada reaksi ordo nol (perlakuan : konsentrasi sulfur 30 bsm, suhu 170

C) ………. 48

o

22 Grafik penurunan kadar sulfur bebas pada reaksi ordo satu (perlakuan : konsentrasi sulfur 24 bsm, suhu 165o

23 Grafik penurunan kadar sulfur bebas pada reaksi ordo satu (perlakuan : konsentrasi sulfur 25 bsm, suhu 160

C) ……….……… 50

o

24 Grafik penurunan kadar sulfur bebas pada reaksi ordo satu (perlakuan : konsentrasi sulfur 27.5 bsm, suhu 165

C) ……….……….. 50

o

25 Grafik penurunan kadar sulfur bebas pada reaksi ordo satu (perlakuan : konsentrasi sulfur 30 bsm, suhu 170

C) ……… 51

o

26 Grafik penurunan kadar sulfur bebas pada reaksi ordo dua (perlakuan : konsentrasi sulfur 24 bsm, suhu 165

C)……… 51

o

27 Grafik penurunan kadar sulfur bebas pada reaksi ordo dua (perlakuan : konsentrasi sulfur 25 bsm, suhu 160

C) ……….………. 52

o

28 Grafik penurunan kadar sulfur bebas pada reaksi ordo dua (perlakuan : konsentrasi sulfur 27.5 bsm, suhu 165

C)………. 52

o

29 Grafik penurunan kadar sulfur bebas pada reaksi ordo dua (perlakuan : konsentrasi sulfur 30 bsm, suhu 170

C)……….………. 53

o

30 Grafik pe ruba han suhu selama pe mbuatan fakt is gelap (perlakuan : konsentrasi sulfur 25 bsm, suhu 160

C)………. 53

o

C dan konsentrasi sulfur 27.5 bsm, suhu 165o 31 Grafik perubahan suhu selama pembuatan faktis gelap (perlakuan :

konsentrasi sulfur 24 bsm, suhu 165

C) 55

o

C dan konsentrasi sulfur 30 bsm, suhu 170o

32 Selang LPG yang dihasilka n ……..………. 57

C). 56

33 Diagram alir kualitatif pembuatan faktis gelap dari minyak jarak ……….… 61 34 Diagram alir kualitatif yang sudah dilengkapi dengan kondisi proses ……… …… 62 35 Diagram alir kuantitatif pembuatan faktis gelap (basis 1 000 g minyak) …………. 63

36 Konfigurasi geometrik reaktor standar……….. 66

1 Prosedur analisis untuk karakterisasi bahan baku da n faktis gelap ………. 76 2 Hasil analisis ragam pengaruh jenis dan konsentrasi bahan pencepat terhadap

waktu proses pembuatan faktis gelap ……….. . 86 3 Hasil analisis ragam pengaruh jenis dan konsentrasi bahan pencepat

terhadap kadar ekstrak aseton faktis gelap ……. ……… 87 4 Perincian modal kerja untuk unit produksi faktis ge lap .………. 88

5 Perincian barang dan modal tetap ………..……….. 90

6 Perincian biaya penyusutan dan penetapan umur ekonomi barang modal….. .. 93 7 Perincian biaya pemeliharaan dan perbaikan barang modal ……… ….. 94

8 Perincian biaya operasi unit produksi faktis gelap..……… 95

9 Perincian modal tetap dan modal kerja unit produksi faktis gelap ……… ….. 96 10 Perincian angsuran kredit unit produksi faktis gelap ……… 97

11 Perincian rugi laba unit produksi faktis gelap ……….. …… 98

12 Perincian aliran kas unit produksi faktis gelap .………. 99

13 Perhitungan NPV unit produksi faktis gelap ………..……… 101

14 Hasil analisis sensitivitas de ngan skenario k enaika n harga ba han baku 10 pe rsen dan harga jual produk tetap………. 102 15 Hasil analisis sensitivitas dengan skenario penurunan harga produk 10 persen dan harga bahan baku tetap……… 103

I.

PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang

Fakt is merupaka n salah satu ba han olah ka ret yang be rupa bahan padat dan bertekstur elastis. Secara umum faktis dibagi menjadi dua golongan, yaitu faktis putih dan faktis gelap (coklat). Fakt is putih dibuat de ngan mereaks ika n minyak tidak jenuh dengan sulfur monoklorida pada suhu ruang, sedangkan faktis gelap dibuat dengan vulkanisasi minyak tidak jenuh dengan menambahkan sulfur pada suhu tinggi (Craig, 1969). Faktis gelap digunakan pada pengolahan produk karet (barang jadi karet) berwarna seperti selang air, pelapis rol, produk barang karet selular, kabel, karet penghapus, produk karet cetakan dan peralatan rumah tangga. Faktis gelap umumnya ditambahkan pada kompon karet yang akan diekstrusi dan dicetak (Flint, 1955).

Penambahan faktis gelap dalam proses pengolahan barang jadi karet memberikan keuntungan teknis, antara lain memudahkan proses pencampuran bahan karet dan bahan kimia dalam pengolahan karet, meningkatkan kecepatan ekstrusi, meningkatkan ketahanan terhadap minyak dan air, serta menghasilkan permukaan produk yang halus. Faktis gelap juga berfungsi mengurangi porositas, meningkatkan kestabilan dimensi, mengurangi jaringan ikatan molekul dan meningkatkan ketahanan flexcracking (Alfa dan Honggokusumo, 1997). Bahan ini dapat digunakan dalam proses pengolahan karet alam maupun karet sintetis.

Minyak jarak (castor oil) merupaka n salah satu hasil pertanian yang potensial untuk dikembangkan menjadi produk olahan yang bernilai ekonomi tinggi. Minyak jarak diperoleh dari tanaman jarak kepyar, Ricinus communis L. Tanaman jarak kepyar merupaka n tanaman yang mudah dibudida yaka n de ngan teknik sederhana dan dapat hidup pada tanah yang relatif kurang subur, terutama di tanah yang berstruktur ringan dimana tanaman pangan umumnya kurang berkembang. Jarak kepyar jenis genjah mulai berbunga pada umur 2 – 2.5 bulan dan dapat dipanen pada umur 4 bulan. Budida ya tanaman jarak kepyar masih terbatas. Beberapa daerah yang merupakan sumber biji jarak adalah Propinsi Nusa Tenggara Barat dengan luasan tanam 575 hektar dengan produksi 303 ton (Dinas Perkebunan Propinsi NTB, 2010), Propinsi Jawa Timur dengan luasan

sekitar 2 ribu hektar dengan produksi 5 800 ton (Dinas Perkebunan Propinsi Jatim, 2010). Keterbatasan ini yang menyebabkan kebutuhan PT. K imia Farma, salah satu perusahaan pengolah minyak jarak terbesar, sekitar 6 r ibu ton biji jarak per tahun sulit terpenuhi.

Minyak jarak dapat diolah menjadi faktis gelap untuk meningkatkan nilai tambahnya karena minyak jarak mempunyai karakteristik (terutama dengan bilangan iod lebih dari 80 g iod/100 g minyak) yang memenuhi persyaratan sebagai bahan baku faktis gelap yang ba ik. Pembuatan fakt is gelap dari minyak jarak diharapkan juga dapat memberikan nilai tambah yang tinggi karena rendemen pembuatan faktis tinggi (sekitar 95%).

Fakt is ge lap umumnya digunakan sebagai bahan bantu olah barang jadi karet dengan dosis 5 – 30 bsk (bagian per seratus karet) dan ekstender dengan dosis 5 – 400 bsk (Alfa, 2002). Sampai dengan tahun 2009, rata-rata pertumbuhan industri karet dunia diperkirakan tumbuh sebesar 1.6 persen per tahun (The International Institute of Synthetic Rubber Producers, 2008). Volume karet yang digunakan dalam berbagai industri di Indonesia mencapai 280 ribu ton dan 48 persen diantaranya merupakan karet sintetis (www. Deptan.go.id, 4 Maret 2009). Dengan dosis rata-rata bahan bantu olah karet sekitar 4 bsk, maka konsumsi faktis gelap diperkirakan sekitar 11.2 ribu ton per tahun. Hingga saat ini kebutuhan faktis gelap Indonesia dipenuhi dengan cara mengimpor dengan harga sekitar USD 4.6 per kg.

Publikasi tentang teknologi pembuatan faktis gelap masih sangat terbatas meskipun faktis gelap telah lama digunakan dalam pembuatan barang jadi karet. Carrington (1962) menyatakan bahwa faktis gelap dibuat dengan menambahkan sulfur pada minyak dan memanaskannya pada suhu antara 130o – 140oC selama 5 - 8 jam. Suhu dijaga agar tidak melebihi 150o

Beberapa penelitian telah dilakukan untuk membuat faktis gelap dari minyak jarak. Siskawati (2005) mencoba membuat faktis gelap dari minyak jarak, minyak jagung dan minyak kedelai dengan perlakuan konsentrasi sulfur (25, 30

C dan selama reaksi berlangsung dilakukan pengadukan. Reaksi dihentikan setelah faktis gelap terbentuk yang ditandai dengan terjadinya gel dan pengaduk tidak dapat lagi berputar. Fakt is gelap umumnya dibuat dari minyak rapeseed.

3

dan 35 bsm) dan variasi suhu (150 dan 160oC). Dari penelitian Siskawati (2005), faktis gelap tidak berhasil dibuat dari minyak jarak. Faktis gelap mutu II berhasil dibuat dari minyak jagung dan minyak kedelai dengan penambahan sulfur 25 bsm (bagian per seratus minyak) dan suhu vulkanisasi 150o

Penelitian yang telah dilakukan belum berhasil menghasilkan faktis gelap mutu I dari minyak jarak. Hal ini diduga karena adanya interaksi antara faktor-faktor yang mempengaruhi mutu faktis gelap, terutama faktor-faktor suhu dan konsentrasi sulfur. Adanya interaksi tersebut menunjukkan bahwa pengaruh masing- masing faktor tidak dapat ditafsirkan secara terpisah. Oleh karena itu, diperlukan optimasi faktor yang berpengaruh sehingga dapat diperoleh pola interaksinya dan kombinasi perlakuan optimumnya. Selain itu, dalam penelitian ini juga dilakukan analisis spektrofotometer FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) dan analisis crosslink density untuk mendapatkan bukti terbe ntuknya ika tan silang yang terbentuk pada pembuatan fakt is gelap dari minyak jarak.

C. Kajian lain pembuatan faktis gelap dilakukan oleh Juningsih (2006). Pada penelitian ini faktis dibuat dari campuran minyak sawit kasar, minyak jarak dan minyak jagung dengan perbandingan 3 : 1 : 1. Hasil penelitian Juningsih (2006) menunjukkan bahwa campuran ketiga minyak yang digunakan hanya mampu menghasilka n faktis gelap mutu III. Selain itu, penelitian ini menggunakan minyak jagung yang merupakan minyak pangan sehingga berpotensi untuk mengalami kesulitan bahan baku karena harus berkompetisi dengan kebutuhan minyak pangan.

1.2. Tujuan Penelitian

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan informasi yang valid tentang :

a. Karakteristik minyak jarak sebagai bahan baku pembuatan faktis gelap. b. Kombinasi konsentrasi sulfur dan suhu optimum untuk pembuatan faktis

c. Gambaran kuantitatif terjadinya ikatan silang pada reaksi pembentukan faktis gelap dari minyak jarak da n aplikasi faktis gelap yang dihasilka n dalam pembuatan selang gas LPG.

d. Gambaran kelayakan teknis dan finansial pengembangan unit produksi faktis gelap berbahan baku minyak jarak.

1.3. Ruang Lingk up Penelitian

Ruang lingk up dari penelitian ini meliputi :

a. Karakterisasi dan pemurnian minyak jarak sebagai bahan baku pembuatan faktis gelap.

b. Optimasi konsentrasi sulfur dan suhu pada pembuatan faktis gelap dari minyak jarak serta karakterisasi faktis gelap yang dihasilkan.

c. Analisis spektrofotometer FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) dan analisis crosslink density untuk membuktikan adanya ikatan silang pada faktis gelap yang dihasilkan serta aplikasi faktis gelap dalam pembuatan selang gas LPG.

d. Perhitungan kelayakan teknis dan finansial pengembangan unit produksi faktis gelap berbahan baku minyak jarak.

II. TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Faktis Gelap

Faktis merupakan minyak yang divulkanisasi dengan sulfur atau sulfur klorida. Secara umum dikenal dua jenis faktis, yaitu faktis gelap (faktis coklat) dan faktis putih. Faktis gelap dibuat dengan mereaksikan minyak dengan sulfur pada suhu tinggi (150 – 160o

Faktis gelap semakin banyak digunakan dalam kompon karet karena selain mampu menurunkan kekerasan karet juga mampu mengurangi jaringan ikatan molekul dan meningkatkan kualitas penyerapan minyak oleh kompon karet. Sebagai bahan bantu olah, faktis gelap ditambahkan sebanyak 5 – 30 bsm (Alfa, 2002).

C), sedangkan faktis putih dibuat dengan mereaksikan minyak dengan sulfur klorida pada suhu yang lebih rendah (Harrison, 1952). Faktis gelap atau vulkanisat minyak tidak memiliki elastisitas dan kekuatan tarik seperti karet alam atau karet sintetis karena sifat polifungs ional gliserida dalam minyak serta sifat produksi faktis gelap yang lebih mengutamakan pembentukan struktur ikatan silang yang intensif daripada pembentukan rantai panjang linear yang merupakan karakteristik utama karet (Sonntag, 1982).

Aplikasi faktis gelap cukup luas meliputi penggunaan dalam pengolahan karet alam maupun sintetis. Faktis gelap yang berasal dari minyak nabati tervulkanisasi umumnya digunakan dalam pencampuran dengan karet alam maupun sintetis dengan tujuan untuk menghasilkan karakter produk yang halus serta meningkatkan daya tahan terhadap cahaya dan ozon (Lever, 1951).

Penggunaan faktis gelap dalam pengolahan karet alam maupun sintetis dapat mengurangi konsumsi energi, mempercepat waktu pencampuran, membantu dalam mengontrol ketebalan lembaran karet dalam proses calendering serta dapat menghasilkan produk yang mengkilap dan lebih halus. Namun demikian, terkadang penambahan faktis gelap juga menyebabkan kerugian seperti penurunan kekuatan tarik vulkanisat (Lever, 1951). Faktis gelap digunakan dalam pengolahan barang jadi karet berwarna seperti selang air, kawat, kabel, peralatan rumah tangga, gasket untuk lemari pendingin dan produk karet untuk otomotif (Alfa, 2002).

Faktis gelap dapat dibuat dari minyak lobak, minyak kedelai, minyak biji kapas dan minyak biji rami (Lever, 1951). Secara umum, minyak yang mempunyai bilangan iod antara 80 – 185 g iod/100 g minyak dapat diolah menjadi faktis gelap (Carrington, 1962). Minyak tidak jenuh terutama minyak mengering dapat mengalami polimerisasi membentuk berbagai bahan elastis atau dikenal dengan rubber like material. Pada dasarnya reaksi polimerisasi untuk menghasilkan faktis gelap serupa dengan reaksi polimerisasi karet. Sulfur dalam hal ini berfungsi sebagai agen pembentukan ikatan silang disulfida (Sonntag, 1982).

Warna faktis gelap dipengaruhi oleh bilangan iod minyak yang digunakan sebagai bahan baku. Minyak dengan bilangan iod yang lebih tinggi menghasilkan faktis gelap yang berwarna lebih gelap. Kandungan asam lemak jenuh yang tinggi menyebabkan faktis gelap yang dihasilkan mempunyai kadar ekstrak aseton yang tinggi. Faktis gelap yang berkualitas tinggi dihasilkan dari minyak dengan kandungan asam lemak jenuh kurang dari 5 persen (Carrington, 1962).

Pembentukan faktis gelap melibatkan reaksi vulkanisasi dengan menggunakan vulkanisator sulfur. Ikatan rangkap dalam dalam asam lemak tidak jenuh minyak nabati akan diadisi oleh sulfur sehingga terbentuk ikatan silang. Dengan demikian, kandungan asam lemak tidak jenuh dalam minyak yang semakin tinggi akan menghasilkan faktis gelap dengan kualitas semakin tinggi pula (Fernando, 1971).

Kualitas faktis gelap dapat dikelompokkan berdasarkan kandungan ekstrak aseton. Faktis gelap kualitas I mempunyai ekstrak aseton kurang dari 20 persen, kualitas II mengandung ekstrak aseton antara 20 – 35 persen. Faktis gelap dengan kadar ekstrak aseton lebih dari 35 persen dikelompokkan sebagai faktis mutu III (Carrington, 1962). Selain kadar ekstrak aseton, kualitas faktis gelap juga ditentukan oleh kadar sulfur bebas, kadar abu dan pH. Faktis gelap dengan kualitas baik mengandung kurang dari 2 persen kadar sulfur bebas, kadar abu kurang dari 5 persen dan pH netral (Fernando, 1971). Mutu faktis gelap terkadang tidak dapat ditentukan melalui uji kimia saja. Kesimpulan yang terpercaya dapat diambil setelah mengaplikasikan faktis gelap dalam vulkanisasi karet. Faktis gelap diharapkan dapat memberikan pengaruh positif terhadap sifat fisik karet.

7

Namun, pada umumnya faktis gelap sebagai bahan bantu olah karet hanya sedikit atau bahkan tidak mempengaruhi sifat fisik karet (Harrison, 1952). Karakteristik faktis gelap ko mersial mutu II dan III disajikan pada Tabel 1.

Tabel 1 Karakteristik faktis gelap mutu II dan III

Karakteristik Fakt is gelap mut u II Fakt is gelap mut u III

Kadar ekstrak aseton (%) 26 – 35 47.2

Kadar sulfur bebas (%) 1.8 0.9

Kadar abu (%) 1.5 5.8

pH Netral Netral

Warna Coklat Coklat tua

Sumber : Alfa dan Honggokusumo (1997)

Mekanisme reaksi sulfur dengan minyak selama proses pembuatan faktis gelap belum diketahui dengan pasti. Sonntag (1982), menyatakan bahwa reaksi sulfur dalam pembentukan faktis gelap serupa de ngan reaksinya dalam karet, yaitu modifikasi struktur polimer dengan membentuk ikatan silang. Pada dasarnya reaksi sulfur dengan minyak merupakan mekanisme vulkanisasi polar secara alami, bukan vulkanisasi radikal bebas.

Flint (1955) menjelaskan proses pembentukan faktis gelap. Pada umumnya molekul trigliserida digambarkan sebagai huruf “E” dan dengan struktur molekul tersebut, minyak tidak dapat membentuk faktis gelap. Struktur molekul trigliserida yang tepat untuk pembuatan faktis gelap diperoleh dengan memutar cabang terbawah (R3) ke posisi perpanjangan cabang yang kedua (R2) (Gambar 1). Hasil akhir perputaran cabang ketiga ini membentuk struktur trigliserida seperti “garpu tala”. Perputaran ini terjadi karena asam lemak pada cabang ketiga trigliserida tidak sama dengan asam lemak pada cabang kesatu dan kedua. Pembentuka n faktis gelap merupakan reaksi adisi sulfur terhadap sepasang ikatan rangkap dari dua rantai asam lemak tak jenuh yang berada dalam posisi sejajar. Dalam hal ini diperluka n empat atom sulfur untuk sepasang ikatan rangkap asam lemak da n dihasilkan ikatan monosulfida atau ikatan disulfida.

Gambar 1 Struktur trigliserida yang mengarah pada bentuk “garpu tala”

Pada proses vulkanisasi, dua molekul trigliserida dalam bentuk “garpu tala” saling berikatan melalui ikatan sulfur dari ekor ke ekor (ikatan intermolekuler). Selain itu, ikatan sulfur juga terbentuk melewati cabang “garpu tala” dari masing-masing trigliserida dan membentuk ikatan intramolekuler. Struktur ini merupakan struktur unit pokok faktis gelap (Gambar 2 dan 3). Susunan unit faktis gelap yang menyusun makromolekul faktis gelap dapat berupa : (i) susunan sejajar menyerupa i “tumpukan buku” da n (ii) susunan menyerupa i batu bata di dinding dan (iii) kombinasi keduanya.

Gambar 2 Pembentukan ikatan sulfur dari ekor ke ekor pada pembuatan faktis gelap C S S C C S S C S C 4 S C 5 S C 1 C S S C C S S C S C 2 C S S C S C 3 C S S

C C

S S C C S S C C S S C S C

6 O C O CH2 O C O CH2

CH2 O C

O

R1

CH3

(CH2)7

CH CH (CH2)11

R2

CH3

(CH2)7

CH CH (CH2)11

R3

CH3

(CH2)7

CH CH (CH2)7

9

a

f

d

b

B

A

C

e

c

Gambar 3 Struktur unit pokok faktis gelap

2.2. Minyak Jarak

Minyak jarak (castor oil) diperoleh dari biji tanaman jarak kepyar (Ricinus communis L.). Biji jarak mengandung sekitar 35 – 55 persen minyak. Karakterisitik minyak jarak berbeda dengan minyak nabati lainnya, terutama karena minyak jarak mempunyai bilangan asetil, bilangan iod dan viskositas yang tinggi. Minyak jarak merupakan senyawa yang mudah dimodifikasi karena memiliki tiga gugus aktif, yaitu gugus karboksilat, ikatan rangkap dan gugus hidroksil. Selain itu, minyak jarak juga mempunyai kelarutan yang tinggi dalam asam asetat glasial dan sebaliknya mempunyai kelarutan yang rendah dalam pelarut petroleum. Karakteristik yang spesifik tersebut disebabkan oleh kandungan asam risinoleat yang tinggi pada minyak jarak. Asam risinoleat adalah asam lemak yang mengandung gugus hidroksil dalam struktur molekulnya (Bernardini, 1983). Minyak jarak tidak dapat digunakan untuk kebutuhan pangan karena dapat meracuni tubuh. Sifat meracuni ini akibat kandungan senyawa ricin,

ricinine da n allergen tertentu (Ogunniyi, 2005). Minyak jarak umumnya dimanfaatkan di bidang kosmetika, farmasi dan cat (Sontag, 1979).

Selanjutnya Bernardini (1983) menjelaskan bahwa kandungan asam risinoleat dalam minyak jarak mencapai sekitar 93 persen dari total asam lemak. Asam lemak lain yang terdapat da lam minyak jarak adalah asam linoleat sebesar 4.5 – 5.0 persen da n asam oleat, asam stearat serta asam palmitat dalam jumlah yang sangat kecil. Asam lemak risinoleat

[CH3(CH2)5CH(OH)CH2CH=CH(CH2)7COOH], linoleat

[CH3(CH2)4CH=CHCH2CH=CH (CH2)7COOH] dan oleat

[CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7

Minyak jarak memiliki viskositas tinggi dan tetap cair pada suhu rendah. Pada suhu 24

COOH] merupakan asam lemak tidak jenuh.

o

C dan 85oC, viskositas kinematik minyak jarak murni berturut-turut adalah 295,4 cSt dan 20,3 cSt dengan indeks viskositas 87. Sifat fisiko kimia minyak jarak disajikan pada Tabel 2.

Tabe l 2 Sifat fisiko kimia minyak jarak murni

No Sifat fisiko k imia Nilai

1 Bilangan asam (mg KOH/g minyak) 0.3 – 6.0

2 Bilangan pe nyabunan (mg KOH/ g minyak) 177 – 187

3 Bahan tidak tersabunka n (%) 0.3 – 1.0

4 Bilangan iod (g iod/100 g minyak) 80 – 90

5 Viskos itas kinematik, 25oC (cSt) 615 – 790

6 Bobot jenis, 15.5o/15.5oC 0.957 – 0.967

7 Kelarutan dalam alkohol, 20oC “no turbidity”

8 Bilangan asetil 144 – 150

9 Titik api, oC 322

10 Putaran optik, 200 mm +7.5 – 9.0

11 Titik tuang, oC -23

12 Tegangan pe rmukaan, 20oC (dyne/cm) 39.0

13 Indeks bias, 25oC 1.476 – 1.478

Sumber : Kirk dan Othmer (1993)

2.3. Kompon Karet

Kompon karet adalah campuran karet mentah dan bahan-bahan tambahan. Pembuatan kompon karet untuk menghasilkan barang jadi karet dengan sifat fisik yang sesuai de ngan kebutuhan. Bahan utama yang dibutuhka n da lam pe mbuatan kompon karet adalah elastomer (karet alam atau karet sintetik) dan bahan pemvulkanisasi (vulcanizing agent). Bahan ini dapat berupa sulfur atau oksida loga m. Bahan pemvulkanisasi bereaksi dengan gugus aktif molekul karet

11

membentuk ikatan silang antar molekul sehingga terbentuk jaringan tiga dimensi (Winspear, 1968).

Selain bahan pemvulkanisasi, pembuatan kompon juga memerlukan bahan pencepat (accelerator), bahan penggiat (activator), bahan pengisi (filler) dan bahan ba nt u olah (processing aid). Bahan pe ncepa t ditamba hka n untuk mempercepat reaksi vulkanisasi dan memungkinkan vulkanisasi berlangsung pada suhu yang lebih rendah (Craig, 1969). Bahan penggiat berfungsi sebagai pengaktif kerja bahan pencepat karena umumnya bahan pencepat organik tidak berfungsi tanpa adanya bahan pengaktif (Craig, 1969). Bahan penggiat terbagi menjadi dua golongan, yaitu anorganik berupa oks ida logam (ZnO, PbO dan MgO) dan organik berupa asam lemak rantai panjang (asam stearat dan asam oleat). Bahan penggiat yang paling banyak digunakan adalah kombinasi ZnO dan asam stearat (Alfa, 2002).

Bahan pengisi ditambahkan untuk memperkuat struktur fisik, memperbaiki karakteristik pengolahan dan menambah volume kompon karet. Bahan pengisi terdiri dari dua jenis, yaitu bahan pengisi aktif dan bahan pengisi tidak aktif. Bahan pengisi aktif meningkatkan kekerasan, ketahanan sobek, ketahanan kikis dan tegangan putus barang jadi karet. Bahan pengisi tidak aktif meningkatkan kekerasan dan kekuatan produk. Bahan pengisi aktif antara lain karbon aktif, silika, aluminium silikat dan magnesium silikat., sedangkan bahan pengisi tidak aktif antara lain kaolin, berbagai jenis tanah liat, kalsium karbonat, magnesium karbonat, barium sulfat dan barit (Craig, 1969).

Bahan bantu olah merupakan bahan kimia karet yang ditambahkan pada pembuatan kompon karet untuk meningkatkan efektifitas tanpa mempengaruhi karakteristik vulkanisasi barang jadinya. Berdasarkan fungsinya, bahan bantu olah karet terdiri dari senyawa penghomogen (homogenizing agent), bahan pelunak atau pelembut (plasticizer), senyawa pemutus rantai (peptizer), senyawa pendispersi (dispersing agent), senyawa peningkat daya lengket (tackifier), bahan penamba h volume (extender), ba han bantu pelepas dari cetakan (mold release agent) dan ba han bantu peningkat aliran kompon selama ekstrusi/calendering

Perlakuan awal terhadap karet yang akan dibuat kompon adalah mastikasi yang bertujuan untuk melunakkan karet sehingga mudah tercampur dengan bahan-bahan lain. Pelunakan ini terjadi karena pemutusan rantai molekul sehingga diperoleh bobot molekul yang lebih rendah (Craig, 1969).

2.4. Vulkanisasi Karet

Vulkanisasi merupakan proses kimiawi yang bersifat tidak dapat balik dengan menggunakan bahan pemvulkanisasi seperti sulfur, bahan yang mengandung sulfur dan peroksida organik. Tujuan vulkanisasi adalah membentuk ikatan silang pada molekul karet yang fleksibel sehingga menghasilkan jaringan tiga dimensi dan mengubah sifat karet mentah yang rapuh dan plastis menjadi produk yang lebih kuat. Vulkanisasi karet biasanya melibatkan pemanasan karet pada suhu 100 – 180o

Morton (1959), menyatakan bahwa vulkanisasi karet alam dilakukan untuk mengurangi sifat karet alam yang rapuh pada suhu dingin dan lunak pada suhu panas. Dengan vulkanisasi, produk karet menjadi lebih fleksibel, stabil terhadap perubahan suhu, daya tahan meningkat dan penggunaan karet alam semakin luas. Pada dasarnya sistem vulkanisasi digolongkan menjadi dua macam, yaitu vulkanisasi dengan sulfur dan bukan sulfur.

C dengan bahan pemvulkanisasi serta bahan pencepat dan bahan penggiat (Craig, 1969). Coran (1978) mendefinisikan vulkanisasi sebagai proses yang melibatkan pembentukan jaringan molekuler melalui ikatan kimia dari rantai-rantai molekul bebas. Proses ini meningkatkan kemampuan karet untuk kembali ke bentuk semula setelah dikenai gaya mekanik. Vulkanisasi, dengan demikian, merupakan reaksi intermolekuler yang meningkatkan elastisitas karet serta mengurangi sifat plastisitasnya.

Sulfur merupakan bahan pemvulkanisasi yang umum digunakan. Atom sulfur terikat dengan atom karbon yang memiliki ikatan rangkap membentuk ikatan silang da lam strukt ur karet. Ikatan silang inilah yang memberikan sifat elastis pada karakteristik karet Formula umum vulkanisasi dengan sulfur adalah : ZnO 2 – 10 bsk (bagian per seratus karet), asam lemak 1 – 4 bsk, sulfur 0.5 – 4 bsk dan bahan pencepat 1.5 – 2 bsk (Coran, 1978). Secara umum, produk hasil vulkanisasi atau barang jadi

13

karet dikenal dengan istilah vulkanisat. Beberapa pengujian sifat fisik vulkanisat ada lah uji tarik (tensile strength), perpanjangan putus (elongation at break), kekerasan (hardness) dan ketahanan sobek (tear strength) (Maspanger, 2002).

2.5. Penelitian Fak tis Gelap

Reynolds (1962), menyebutkan bahwa faktis gelap telah diproduksi secara komersial di Eropa pada tahun 1914. Pada waktu itu, kebutuhan faktis gelap di Perancis tercatat sebesar 2 000 ton. Sebenarnya faktis gelap telah dikenal orang sejak awal abad XIX. Pada waktu itu, di Inggris faktis gelap dikenal dengan nama rubber substitute sebagai terjemahan dari bahasa Perancis

“caoutchouc factice” dan di China faktis dike nal de ngan nama “gun-powder and pottery”. Di Eropa, faktis gelap umumnya dibuat dengan bahan baku minyak

linseed, rapeseed da n hempseed.

Pada pertengahan abad XIX (1846 – 1850), pengembangan faktis gelap memasuki periode “penyimpangan”. Pada periode ini, faktis gelap dibuat dengan mereaksikan minyak dan asam nitrat (bukan dengan sulfur sebagaimana sebelumnya) untuk beberapa jam hingga diperoleh material yang kental. Setelah didinginkan, bahan tersebut dicuci dan dikeringkan. Pada waktu tersebut faktis gelap dikenal dengan nama “oil-rubber”. Sejak tahun 1855 faktis gelap telah dibuat dan dipasarkan pada jumlah yang cukup banyak. Pada periode ini, faktis gelap dibuat dengan mereaksikan minyak linseed, rapeseed dan hempseed dengan sulfur klorida dengan reaksi yang menyerupai proses vulkanisasi karet. Teknologi proses pembuatan faktis gelap dari minyak linseed dengan menambahkan sulfur klorida dipublikasikan oleh French Academy of Sciences pada tahun 1858.

Pada awal abad 20, kebutuhan faktis gelap meningkat akibat tingginya permintaan karet dan melambungnya harga karet. Pada masa ini dikembangkan

“rubbery material” yang mempunyai karakteristik seperti karet tetapi dengan kandungan karet minimum. Faktis gelap dikembangkan dengan menambahkan minyak nabati ke dalam karet non hevea (seperti Guayule) dan kemudian divulkanisasi dengan sulfur. Penambahan faktis gelap ini dimaks udk an untuk meningkatkan sifat seperti karet (rubber – like properties). Metode lain yang digunakan adalah melarutkan karet ke dalam minyak nabati pada temperatur

tinggi dan menambahkan larutan tersebut ke dalam minyak linseed sebelum dilakukan pemanasan dengan sulfur. Dalam sejarah pengembangan faktis gelap, periode ini sering disebut sebagai periode diversifikasi. Faktis gelap lebih banyak digunakan sebagai komponen dalam membuat compound untuk memperbaiki sifat-sifat dari barang jadi karet. Pada masa ini juga dikembangkan faktis campuran (mixed factice) yang diperoleh dengan cara vulkanisasi parsial minyak dengan sulfur dan kemudian dilanjutkan dengan sulfur klorida.

Pada periode berikutnya, faktis gelap tidak hanya dibuat dari minyak nabati (minyak linseed, minyak rapeseed, minyak hempseed, minyak biji kapuk, minyak

olive, minyak poppyseed, minyak jarak, minyak walnut, minyak jagung dan minyak kedelai), tetapi juga dibuat dari minyak ikan (fish oil) minyak ikan paus (whale oil). Bentuk lain dari diversifikasi pengembangan faktis gelap adalah pengembangan produk seperti faktis (factice-like product). Produk ini dikembangkan dengan memanaskan minyak linseed atau minyak jarak dengan tambahan senyawa amina dan sulfur klorida. Senyawa amina yang digunakan antara lain anilin, meta-aminofenol, urea dan dimetil amin. Produk ini tidak larut dalam alkohol, tetapi larut dalam toluen, xylen dan karbon disulfida. Produk ini dikenal sebagai “amine factice” dan banyak digunakan dalam pembuatan ebonit.

Diversifikasi yang lain menghasilkan “loaded factice”. Pada pembuatan faktis gelap ini, ditambahkan ter, resin, silika atau vaselin. Beberapa merk produk yang terkenal adalah Adamanta (fakt is gelap yang dibuat dari minyak linseed

dengan penambahan kapur dan resin), Blandite (fakt is gelap yang dibuat dari minyak linseed dengan penambahan silika), Nigrum Elasticum (faktis gelap yang dibuat dari minyak biji kapas dengan penambahan ter petrokimia), Rubberine

(fakt is gelap yang dibuat dari minyak linseed dengan penambahan ter dan vaselin) dan Leonard’s (faktis gelap yang dibuat dari minyak jarak atau minyak jagung dengan pe namba han magnesia).

Perkembangan berikutnya adalah dihasilkannya faktis putih yang tidak memperlambat proses vulkanisasi. Faktis putih dibuat dengan menambahkan proses penanganan pendahuluan, yaitu penambahan alkali untuk menetralkan asam bebas. Perkembangan lain yang penting adalah ditemukannya senyawa akselerator yang dapat mempercepat reaksi vulkanisasi menjadi hanya sepertiga

15

dari waktu proses tanpa akselerator. Dua senyawa akselerator yang banyak digunakan adalah PPD dan o-tolilbigua nida

Alfa dan Honggokusumo (1997) melakukan penelitian untuk membuat faktis gelap dari minyak biji karet. Pada penelitian ini digunakan dua perlakuan pendahuluan, yaitu oksidasi parsial minyak biji karet untuk meningkatkan viskositasnya dan pengolahan minyak biji karet untuk mengurangi kadar kotoran dan asam lemak bebas. Vulkanisasi minyak biji karet yang telah dioksidasi parsial dengan 20 bagian per seratus bobot minyak (bsm) sulfur dan satu bsm ZDBC (zink dibutil ditiokarbamat) pada suhu 150o

Penelitian lain dilakuka n oleh Siskawati (2005 ) yang membuat faktis gelap dari minyak jarak, minyak jagung dan minyak kedelai dengan perlakuan konsentrasi sulfur (25, 30 dan 35 bsm) dan variasi suhu (150 dan 160

C menghasilkan faktis gelap berwarna coklat muda. Vulkanisasi minyak biji karet olahan dengan penambahan 25 bsm sulfur dan satu bsm ZDBC pada suhu yang sama menghasilkan faktis gelap mut u III yang elastis.

o

C). Ketiga minyak nabati yang digunakan dalam penelitian ini mampu menghasilkan faktis gelap. Dalam analisis kadar ekstrak aseton, faktis gelap dari minyak jarak mempunyai kadar ekstrak aseton 99.61 persen, sedangkan faktis gelap dari minyak jagung dan minyak kedelai mempunyai kadar ekstrak aseton masing-masing 36.22 dan 36.15 persen. Pada tahap selanjutnya dari penelitian ini, minyak jarak tidak digunakan untuk membuat faktis gelap karena kadar ekstrak asetonnya dinilai sangat tinggi. Untuk bahan baku minyak jagung dan minyak kedelai dan dengan suhu 150o

Kombinasi perlakuan terbaik dari penelitian ini adalah bahan baku minyak jagung dan minyak kedelai dengan penambahan sulfur 25 bsm dan suhu vulkanisasi 150

C, faktis gelap terbentuk pada menit ke 120 dan 95.

o

Kholid (2005) melakukan penelitian pembuatan faktis gelap de ngan ba han baku minyak sawit kasar, minyak kedelai serta campuran minyak sawit dan C. Dari bahan baku minyak jagung dihasilkan faktis gelap dengan kadar ekstrak aseton 26.68 persen dan kadar sulfur bebas 1.34 persen, sedangkan dari minyak kedelai dihasilkan faktis gelap dengan kadar ekstrak aseton 23.42 persen dan kadar sulfur bebas 1.51 persen. Kedua faktis yang dihasilkan dari kombinasi terbaik tersebut termasuk faktis gelap mutu II.

minyak kedelai. Dari pengukuran bilangan iod, hanya minyak kedelai dan campuran minyak sawit dengan minyak kedelai (dengan perbandingan 1 : 1) yang mempunyai bilangan iod yang memenuhi syarat sebagai bahan baku faktis gelap (bilangan iod lebih besar dari 80 g iod/100 g minyak). Dalam penelitian ini diterapkan perlakuan penambahan sulfur 25, 30 dan 35 bsm serta penambahan bahan pencepat ZDEC 1, 2 dan 3 bsm. Dengan suhu operasi 150o

Sejalan dengan penelitian Kholid (2005), Agritha (2005) melakuka n penelitian pembuatan faktis gelap dengan bahan baku campuran minyak sawit kasar dengan minyak jagung. Pada penelitian ini diterapkan dua perlakuan, yaitu campuran minyak sawit kasar dan minyak jagung (1 : 1 dan 1 : 2) dan penambahan sulfur (20, 25, dan 30 bsm). Vulkanisasi dilakukan pada suhu 150

C, faktis gelap dari minyak kedelai terbentuk pada menit ke 22 – 62, sedangkan faktis gelap dari campuran minyak sawit dan minyak kedelai terbentuk pada menit ke 107 – 120. Minyak kedelai mempunyai bilangan iod yang jauh lebih besar dibandingkan dengan campuran minyak sawit dan minyak kedelai dengan perbandingan 1 : 1. Hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa penambahan bahan pencepat ZDEC mampu memperpendek waktu proses. Hampir semua perlakuan yang diterapkan menghasilkan faktis gelap yang tergolong mut u III dengan kadar ekstrak aseton antara 37.07 – 55.52 persen de ngan kadar sulfur bebas lebih dari 2 persen, hanya faktis gelap yang diperoleh dari minyak kedelai dan penambahan bahan pencepat ZDEC 3 bsm yang tergolong mutu I dengan kadar ekstrak aseton kurang dari 20 persen.

o C dengan pe namba han Na2CO3 sebanyak 5 bsm. Faktis gelap terbaik dari penelitian ini tergolong mutu II dan diperoleh dari campuran minyak sawit kasar dan minyak jagung, baik dengan perbandingan 1 : 1 maupun 1 : 2 dengan penambahan sulfur 20 bsm. Campuran minyak sawit kasar dengan minyak jagung dengan perbandingan yang sama menghasilkan faktis gelap dengan kadar ekstrak aseton 29.79 persen dan kadar sulfur bebas 1.59 persen, sedangkan campuran 1 : 2 menghasilkan kadar ekstrak aseton 27.30 persen dengan kadar sulfur bebas 1.01 persen. Namun demikian, faktis gelap yang dihasilkan dari penelitian ini masih mengandung kadar abu yang tinggi (5.31 persen) dan pH masih tinggi (9.8).

17

Kajian lain pembuatan faktis gelap dilakukan oleh Juningsih (2006). Pada penelitian ini faktis gelap dibuat dari campuran minyak sawit kasar, minyak jarak dan minyak jagung dengan perbandingan 3 : 1 : 1. Perlakuan yang diterapkan adalah konsentrasi sulfur (20 dan 25 bsm) dan konsentrasi bahan pencepat ZDEC (2 dan 3 bsm). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa campuran ketiga minyak yang digunakan belum mampu menghasilkan karakteristik optimum bagi pe mbuatan faktis gelap. Faktis yang dihasilkan dari penelitian ini termasuk kategor i mut u terenda h (mut u III) dengan kadar abu yang masih tinggi (5.27 persen) dan kadar sulfur bebas yang juga tinggi (3.16 persen).

Kajian pembuatan faktis gelap dari minyak jarak (castor oil) dilakukan oleh Sani (2010). Pada penelitian ini dikaji pengaruh konsentrasi sulfur dan suhu terhadap mutu faktis gelap yang dihasilkan. Konsentrasi sulfur yang dicobakan adalah 25, 30, dan 35 bsm, sedangkan level suhu yang dicobakan adalah 140, 150, 160 dan 170o

Dari penelitian tersebut, diketahui bahwa kadar sulfur bebas dipengaruhi secara nyata oleh kombinasi perlakuan konsentrasi sulfur dan suhu. Profil pengaruh interaksi konsentrasi sulfur dan suhu terhadap kadar sulfur bebas faktis gelap disajikan pada Gambar 4. Kadar sulfur bebas faktis gelap yang dihasilkan dari konsentrasi sulfur 30 dan 35 bsm cende rung turun de ngan ke naikan suhu, sebaliknya pada konsentrasi 25 bsm, kadar sulfur bebas cenderung naik dengan naiknya suhu.

C. Hasil penelitian ini menghasilkan faktis gelap mutu III dengan kadar ekstrak aseton lebih besar dari 35 persen, kadar abu lebih dari 5 persen, kadar sulfur bebas lebih dari 2 persen dengan pH yang tidak netral.

Profil interaksi menunjukkan adanya pola perubahan kadar sulfur bebas yang berbeda antara perlakuan konsentrasi sulfur 30 dan 35 bsm dengan perlakuan konsentrasi sulfur 25 bsm. Pada perlakuan konsentrasi sulfur 30 dan 35 bsm, kadar sulfur bebas faktis gelap meningkat dengan kenaikan suhu proses dari 140oC menjadi 150oC dan pada kenaikan suhu berikutnya (dari 150oC menjadi 160oC dan 170oC), kadar sulfur bebas turun secara konsisten. Pola yang berbeda terjadi pada konsentrasi sulfur 25 bsm dimana kadar sulfur bebas cenderung konstan dengan kenaikan suhu proses.

Gambar 4 Profil pengaruh interaksi konsentrasi sulfur dan suhu terhadap kadar sulfur bebas (Sani, 2010)

Dari profil pengaruh interaksi konsentrasi sulfur dan suhu, diketahui bahwa perlakuan konsentrasi 25 bsm menghasilkan faktis gelap dengan kadar sulfur bebas yang lebih kecil dari 2 pe rsen. Perlakuan ko nsentrasi 35 bsm menghasilkan faktis gelap dengan kadar sulfur bebas yang cenderung turun mendekati nilai 2 persen pada selang suhu 160oC – 170oC, sedangkan perlakuan konsentrasi sulfur 35 bsm menghasilkan kadar sulfur bebas yang jauh lebih besar dari 2 persen pada semua selang perlakuan suhu. Oleh karena itu, faktor konsentrasi sulfur dan suhu perlu dioptimasi dengan rentang konsentrasi sulfur 25 – 30 bsm dan selang suhu 160oC – 170o

Kajian lain pembuatan faktis gelap dari minyak jarak dilakukan oleh Mardiyah (2011). Pada penelitian ini dikaji pengaruh cara netralisasi minyak jarak dan kecepatan pengadukan terhadap mutu faktis gelap yang dihasilkan. Dua metode netralisasi minyak jarak yang dicobakan pada penelitian tersebut, yaitu : (i) penambahan Na

C.

2CO3 tanpa pemisahan sabun yang terbentuk da n (ii) penambahan NaOH dengan pemisahan sabun sebelum minyak digunakan dalam pe mbuatan fakt is gelap. Metode netralisasi yang pertama merupakan metode yang selama ini digunakan dalam pembuatan faktis gelap, seperti yang dilakukan oleh Alfa dan Honggokusumo (1997), Siskawati (2005), Kholid (2005), Agrita

0 1 2 3 4 5 6 7

140 150 160 170

K a d a r su lf u r b e b a s ( % ) Suhu oC 25 bsm 30 bsm 35 bsm

19

(2005) dan Juningsih (2006). Hasil penelitian Mardiyah (2011) menunjukkan bahwa penggunaan cara netralisasi yang kedua dalam pembuatan faktis gelap mampu menghasilkan faktis gelap dengan karakteristik yang lebih baik, yaitu kadar abu dibawah 5 persen (rata-rata 4.09 p ersen) dan pH hampir netral (rata-rata 7.3). Hasil penelitian menunjukkan bahwa faktis gelap yang dihasilkan mempunyai kadar petroleum eter yang baik, yaitu 6 – 14 persen. Selain itu, hasil penelitian juga menunjukkan bahwa faktor kecepatan pengadukan tidak berpengaruh nyata terhadap semua variabe l respo n yang diuk ur. Dalam hal ini, tiga level kecepatan pengadukan dicoba, yaitu 135, 145 dan 160 rpm. Perlakuan terbaik dari penelitian ini (cara netralisasi dengan penambahan NaOH dan kecepatan pengadukan 135 rpm) menghasilkan faktis gelap dengan kadar petroleum eter kurang dari 20 persen, kadar sisa sulfur kurang dari 2 persen, kadar abu kurang dari 5 p ersen da n pH mendekati netral.

2.6. Teknik Optimas i dan Metode Permukaa n Respon

Optimasi merupakan cara mencari nilai yang terbaik dari nilai- nilai yang telah ada. Optimasi merupakan proses untuk menemukan kondisi yang memberikan nilai maksimum atau minimum dari suatu fungs i. Menurut Montgomery (2001), Response Surface Methodology (RSM) adalah kumpulan dari teknik statistika dan matematika yang berguna untuk menganalisis beberapa variabel bebas yang mempengaruhi beberapa variabel tak bebas atau respon serta bertujuan untuk mengoptimumkan respon tersebut.

Park (1996) menyatakan bahwa RSM merupakan sekumpulan alat statistika yang berguna untuk memodelkan dan menganalisis masalah, yaitu satu atau lebih respon yang diamati dipengaruhi oleh beberapa variabel bebas dan bertujuan untuk mendapa tka n hubungan antara respo n de ngan variabel- variabel bebas tersebut dan mengoptimalkan respon tersebut. RSM dapat dikatakan sebagai sekumpulan teknik yang berhubungan dengan :

a. Penyusunan sekumpulan eksperimen (merancang sekumpulan eksperimen)

yang akan menghasilkan pengukuran yang dapat diandalkan terhadap respon yang diamati.

b. Penentuan model matematis yang sesuai dengan data yang dikumpulkan dari desain yang telah ditentukan dengan melakukan pengujian-pengujian yang sesuai terhadap hipotesis yang diajukan berkaitan dengan parameter mod el.

c. Penent uan setting yang optimal dari faktor- faktor yang akan memberikan nilai maksimum atau minimum dari respon yang diamati (Baati et al., 2006, Khuri dan Cornell 1996).

d. Box dan Drapper (1987) menyatakan bahwa RSM dapat digunakan dalam

penelitian untuk : (i) mencari suatu fungsi pendekatan yang cocok untuk meramalka n respo n yang aka n datang, (ii) menentuka n nilai- nilai dari variabel bebas yang mengoptimumkan respon yang dipelajari. Metode permukaan respon dapat diaplikasikan dalam pemetaan wilayah permukaan dalam wilayah yang terbatas untuk memilih operasi dalam mendapatkan spesifikasi yang diinginkan dan untuk pencarian kondisi optimal.

Box et al. (1987) menyatakan bahwa metode permukaan respon memiliki beberapa sifat yang menarik, yaitu metode permukaan respon merupakan suatu pendekatan sekuensial. Hasil dari setiap tahapan akan memandu percobaan yang perlu dilakukan pada tahap selanjutnya. Setiap tahapan iterasi hanya memerlukan sejumlah kecil percobaan sehingga lebih efisien. Ciri kedua metode permukaan respon adalah mengantarkan fokus pe nelitian da lam be ntuk geometri yang muda h untuk dipahami. Metode permukaan respon menghasilkan ringkasan berupa grafik da n plot-plot kontur yang mudah untuk dipahami dibandingkan dengan persamaan-persamaan dalam model.

Metode permukaan respon pada dasarnya serupa dengan analisis regresi, yaitu menggunakan prosedur pendugaan parameter fungsi respon berdasarkan metode kuadrat terkecil. Pada metode permukaan respon diterapkan teknik-teknik matematik untuk menentukan titik op timum agar dapat diperoleh respon optimum. Penentuan kondisi optimum dilakukan menggunakan analisis kanonik da n analisis plot kontur permukaan respon. Analisis kanonik dalam metode permukaan respon adalah mentransformasikan permukaan respon dalam bentuk kanonik, sedangkan plot kontur adalah suatu seri garis atau kurva yang mengidentifikasikan nilai- nilai

21

peubah uji pada respon yang konstan dan plot kontur ini memegang peranan penting dalam mempelajari analisis permukaan respon.

Untuk menentukan kondisi operasi optimum diperlukan fungsi respon ordo dua dengan menggunakan rancangan komposit terpusat (central composit design) dalam mengumpulkan data percobaan. Rancangan komposit terpusat adalah rancangan faktorial 2k

Dalam melakukan optimasi, penting dilakukan pengujian model untuk mengetahui ketepatan model didasarkan atas uji penyimpangan model (lack of fit), koefisien determinasi (R

atau faktorial sebagian yang diperluas melalui penambahan titik-titik pengamatan pada pusat agar memungkinkan pendugaan koefisien parameter permukaan respon ordo dua (Montgomery, 2001).

2

) dan uji signifikansi model. Model yang baik

mempunyai nilai p yang lebih besar dari nilai kesalahan tipe satu (α) yang

ditetapkan. Nilai koefisien determinasi merupakan ukuran kesesuaian model dalam menerangkan keragaman variabel respon, semakin besar nilai koefisien determinasi berarti model semakin baik dalam menerangkan keragaman peubah respon atau dengan kata lain model dapat mewakili keragaman data yang diperoleh. Uji signifikansi model dilakukan untuk mengetahui pengaruh variabel bebas terhadap respon. Model dikatakan tepat bila plot residual data menunjukka n po la distribusi normal (Box et al., 1987).

2.7. Sintesis Proses

Pola kegiatan yang berurutan dan terpadu untuk memasok kesenjangan informasi memerlukan beberapa asumsi yang berkaitan dengan jenis satuan proses yang digunakan dan rangka ian satuan-satuan serta kondisi proses yang akan diterapkan. Pola kegiatan yang berurutan dan terpadu ini lah yang merupaka n suatu sintesis (Seider et al., 1999). Menurut Rudd dan Watson (1973), sintesis proses meliputi lima tahapan , yaitu (i) pemilihan jalur reaksi atau proses, (ii) alokasi bahan atau pereaksi, (iii) pertimbangan teknik pemisahan atau proses hilir, (iv) pemilihan operasi pemisahan dan (v) integrasi rancangan.

Dalam melakukan sintesis proses, metode yang dapat digunakan adalah metode kuantitatif (algoritma dan prosedural) dan kualitatif, yaitu dengan menggunakan heuristik (pengalaman). Menurut Douglas (1988), ada lima

langkah heuristik untuk perancangan proses, yaitu : (i) penentuan proses curah atau sinambung, (ii) pene ntuan strukt ur masuka n da n ke luaran untuk penyusunan diagram alir proses, (iii) pertimbangan adanya struktur daur ulang pada diagram alir, (iv) penyusunan struktur sistem pemisahan dan (v) penyusunan jaringan penukar pa nas.

Menurut Seider et al. (1999), teknik heuristik untuk perancangan proses terdiri dari lima tahapan, yaitu : (i) pe ngurangan perbedaan jenis molekul bahan atau pemilihan jalur reaksi/proses, (ii) pembagian pereaksi atau bahan dengan cara mempertemukan sumber dan tujuan proses, (iii) pengurangan perbedaan komposisi, yang antara lain dilakukan dengan penerapan sistem pemisahan, (iv) pengurangan perbedaan suhu, tekanan dan fasa dan (v) pe maduan tahapan, yaitu menggabungkan kegiatan operasi ke dalam satuan-satuan proses. Hasil akhir dari sintesis adalah tersusunnya rancangan awal diagram alir proses yang menunjukkan proses yang akan dikembangkan serta penentuan satuan operasi serta proses (kimia) yang diperlukan.

2.8. Kelayak an Teknis dan Ekonomis Rancanga n Pros es

Agar dapat mengetahui kelayakan produk yang dihasilkan untuk dikembangkan dan diterapkan lebih lanjut, diperlukan evaluasi kelayakan teknis dan ekonomis rancangan proses yang dihasilkan. Analisis evaluasi kelayakan yang lazim digunakan terhadap pengembangan proses meliputi : Net Present Value (NPV), Net Benefit Cost Ratio (B/C), Internal Rate of Return (IRR), Break Event Point (BEP) dan Pay Back Period (PBP). Adapun perhitungan kriteria tersebut adalah sebagai berikut :

a. Net present value (NPV)

Kriteria NPV merupakan suatu nilai selisih antara nilai sekarang (present value) benefit dengan nilai sekarang biaya (cost). Secara matematis, NPV dirumuskan sebagai berikut (De Garmo et al., 1984) :

23

dengan: Bt = benefit bruto pada tahun ke-t (Rp) Ct = biaya bruto pada tahun ke-t (Rp) n = umur ekonomi proyek (tahun) i = tingkat suku bunga (%) t = tingkat investasi (t = 1,2,3, n)

b. Net Benefit Cost Ratio (Net B/C)

Nisbah total benefit dengan biaya (net benefit cost ratio, net B/C) memberikan gambaran tentang perbandingan antara total nilai sekarang pendapatan dengan total nilai sekarang biaya. Nilai net B/C dapat ditentukan dengan menggunakan rumus sebagai berikut (De Garmo et al., 1984) :

c. Internal Rate ofReturn

(IRR)

IRR merupakan gambaran tentang tingkat pengurangan (discounted)

yang mengakibatkan jumlah nilai sekarang dalam periode tertentu sama dengan besarnya investasi yang telah dikeluarkan. Dengan demikian suatu usaha dikatakan memberi keuntungan jika nilai IRR-nya lebih besar dari discount rate. Semakin besar nilai IRR semakin layak usaha tersebut untuk dijalankan. Nilai IRR dapat ditentukan dengan pendekatan matematis sebagai berikut (De Garmo, et al., 1984) :

Dengan:

NPV2 i

= nilai NPV yang bernilai negatif (Rp), 1

i

= discount rate pada NPV, bernilai positif (%), 2

i* = nilai IRR (%)

= discount rate pada NPV, bernilai negatif (%),

d. Break Event Point (BEP)

Kriteria titik impas (break event point, BEP) dipengaruhi oleh faktor biaya dan total penjualan. Titik impas/BEP menggambarkan jumlah hasil penjualan minimal yang harus dilalui untuk mencapai titik impas dan secara matematis nilai BEP dapat dihitung dengan rumus sebagai berikut (De Garmo et al., 1984) :

e. Pay Back Period (PBP)

Kriteria PBP menggambarkan periode waktu pengembalian investasi yang ditanamkan. Untuk mengetahui efektifitas suatu usaha ditinjau dari nilai PBP, dilakukan perbandingan nilai PBP dengan rencana umur ekonomi suatu usaha. Semakin kecil nilai PBP dibandingkan umur ekonomi menunjukkan investasi semakin cepat dikembalikan yang berarti semakin besar manfaat yang dapat diambil dari usaha tersebut. De Garmo et al. (1984) merumuskan cara perhitungan PBP sebagai berikut :

dengan: m = nilai kumulatif Bt - Ct negatif yang terakhir (Rp) Cn = biaya bruto pada tahun ke-n (Rp)

Bn = pe ndapa tan bruto pada tahun ke- n (Rp)

n = periode investasi pada saat nilai kumulatif Bt -Ct negatif yang terakhir (tahun)

III. METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilakukan di Laboratorium Pusat Penelitian Karet, Bogor, Laboratorium Pengawasan Mutu, Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, dan Laboratorium Terpadu, Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilakukan dalam rentang waktu bulan Agustus 2009 – Juli 2011.

3.2. Bahan dan Alat

Bahan baku yang digunaka n dalam pembuatan faktis gelap adalah minyak jarak yang diperoleh dari PT. Kimia Farma Semarang, Jawa Tengah, sedangkan bahan tamba han ya ng digunaka n antara lain sulfur, NaOH, ZDEC (zinc diethyldithiocarbomate) da n TMTD (tetramethylthiuram disulfide). Bahan kimia yang digunakan untuk karakterisasi minyak jarak dan faktis gelap yang dihasilka n, antara lain : kalium hidroks ida, fenoftalin, kloroform, natrium tiosulfat, asam klorida, asam asetat glasial, kalium iodida, petroleum eter, pereaksi Hanus, aseton, SrCl2, Cd asetat, formaldehid, aseton, asam oksalat, kalium dikromat, natrium sulfit, natrium stearat, paraffin, SrCl2

Peralatan yang digunakan antara lain peralatan pembuatan faktis (reaktor skala 2 liter dan 12 liter), alat pencampur kompon karet dan alat pembuat selang, alat pemvulkanisasi kompon, Rheometer Toyoseiki, tensometer, Lupke pendulum,

Fourier Transform Infrared Spectroscopy, hardness tester , pH meter, mesin dan peralatan untuk pembuatan selang LPG dan peralatan gelas untuk analisis.

, Cd-asetat, formaldehid dan iodine dan larutan kanji. Bahan kimia yang digunakan untuk analisis kerapatan ikatan silang mencakup pelarut karbon disulfida dan p-xilen. Bahan untuk pembuatan selang LPG disajikan pada Lampiran 1.

3.3. Metode Penelitian

3.3.1. Karakterisasi Minyak Jarak

Karakterisasi minyak jarak yang dilakukan meliputi bilangan iod, bilangan asam da n bilangan pe nyabunan.

3.3.2. Kajian Penga ruh Je nis dan Konsentras i Bahan Pencepat

Pada tahap ini, dibuat faktis gelap de ngan dua perlakuan, yaitu jenis bahan pencepat (ZDEC dan TMTD) dan konsentrasi bahan pencepat (1, 2, 3 bagian per seratus minyak/bsm). Percobaan dilakukan dengan reaktor skala 2 liter. Variabel respon yang diukur adalah waktu proses dan kadar ekstrak aseton.

Pembuatan faktis gelap pada tahap ini menggunakan reaktor dengan kapasitas 2 liter. Peralatan ini terdiri dari : gelas piala 2 liter, agitator, kompor listrik sebagai pemanas, panci, tiang penyangga dan termometer (Gambar 5). Sebagai penghantar panas digunakan pelumas.

Gambar 5 Reaktor untuk pembuatan faktis gelap skala 2 liter

Sebanyak 100 g minyak jarak dituang ke dalam gelas piala, kemudian dimasukkan Na2CO3 sebanyak 1 bsm dan diaduk dengan kecepatan sekitar 75 rpm. Pemanasan dilakukan dengan menaikkan suhu secara bertahap hingga tercapai suhu 140oC. Kontrol suhu dilakukan secara manual. Setelah suhu yang dikehendaki tercapai, ditambahkan sulfur 30 bsm dan jenis serta konsentrasi bahan pencepat sesuai dengan pe rlakuan yang ditetapka n. Pemanasan dilakukan

27

hingga diperoleh faktis gelap, yang ditandai dengan dihasilkannya padatan dan pengaduk sudah tidak berputar. Faktis gelap dibiarkan beberapa lama hingga dingin. Setelah dingin, faktis gelap diambil dari gelas piala untuk dianalisis.

Percobaan dilaksanakan menurut Rancangan Percobaan Acak Lengkap Faktorial. Model matematis rancangan percobaannya adalah :

Yijk = μ + Ai + Bj + ABij + ε Y

k(ij) ijk

Μ = rata-rata populasi = variabel respon

Ai B

= pengaruh perlakuan jenis bahan pencepat taraf ke- i j

AB

= pengaruh pe rlakuan ko nsentrasi bahan pencepat taraf ke- j ij

ε

= pengaruh interaksi perlakuan jenis bahan pencepat taraf ke- i dan konsentrasi ba han pe ncepat taraf ke-j

k(ij)

Hipotesis yang diuji adalah :

= error dari unit percobaan yang mendapat perlakuan jenis bahan pencepat taraf ke- i, ko nsentrasi bahan pencepat taraf ke-j dan ulangan ke-k.

H0 = perlakuan jenis, konsentrasi bahan pencepat dan interaksinya tidak berpengaruh nyata terhadap variabel respon penelitian

H1 = perlakuan jenis, ko nsentrasi bahan pencepat dan interaksinya

berpengaruh nyata terhadap variabel respon penelitian.

Analisis Ragam (Analisis Varian, ANOVA) dilakukan untuk menguji hipotesis penelitian tersebut. Bila dari analisis ragam diperoleh pengaruh yang nyata dari perlakuan percobaan (H1 diterima), maka dilakukan Uji Lanjut Duncan (Hicks, 1982).

3.3.3. Optimasi Suhu dan Konsentrasi Sulfur

Pada tahapan ini dilakukan optimasi konsentrasi sulfur (nilai terendah 25 bsm dan tertinggi 35 bsm) dan suhu (nilai terendah 160oC dan nilai tertinggi 170oC) pada pembuatan faktis ge lap dari minyak jarak. Optimasi dilakukan dengan metode permukaan respon (Montgomery, 2001). Berdasarkan metode

central composite design, kombinasi perlakuan yang dicobakan pada tahapan penelitian ini disajikan pada Tabel 3.

Tabe l 3 Kombinasi perlakuan pada optimasi faktor konsentrasi sulfur dan suhu

No Kode Kombinasi Perlakuan Kombinasi Perlakuan

Konsentrasi Sulfur (bs m)

Suhu (oC)

1 1.4142 0 31 165

2 0 -1.4142 27.5 158

3 0 1.4142 27.5 172

4 0 0 27.5 165

5 -1.4142 0 24 165

6 1 1 30 170

7 -1 1 25 170

8 0 0 27.5 165

9 0 0 27.5 165

10 -1 -1 25 160

11 1 -1 30 160

12 0 0 27.5 165

13 0 0 27.5 165

Pembuatan faktis gelap pada tahap ini menggunakan reaktor dengan kapasitas kerja 12 liter (Gambar 6). Dengan peralatan ini, suhu dan kecepatan dikontrol secara otomatis. Sebelum minyak jarak digunakan, dilakukan netralisasi dengan menambahkan sebanyak 75 ml NaOH 14oBe per 1 000 g minyak jarak. Setelah netralisasi, sebanyak 1 000 g minyak jarak dituang ke dalam reaktor, ke mudian dipa naska n sambil diaduk dengan kecepatan 135 rpm. Pemanasan dilakukan dengan menaikkan suhu secara bertahap hingga tercapai suhu yang ditetapkan sesuai dengan kombinasi perlakuannya. Setelah suhu yang dikehendaki tercapai, ditambahkan bahan pencepat ZDEC 3 bsm dan sulfur sesuai dengan pe rlakuan yang ditetapkan. Pemanasan dilakukan hingga diperoleh faktis gelap, yang ditandai dengan dihasilkannya padatan dan pengaduk sudah tidak berputar. Faktis gelap dibiarkan beberapa lama hingga dingin. Setelah dingin, faktis gelap diambil dari reaktor untuk dianalisis. Variabe l respo n yang diukur adalah kadar sulfur bebas, kadar abu dan tingkat pH.

29

Gambar 6 Reaktor untuk pembuatan faktis gelap skala 12 liter

3.3.4. Analisis Spektrofotometer FTIR dan Kerapatan Ikatan Silang

Analisis spektrofotometer FTIR (Fourier Transform Infrared Spectroscopy) dan kerapatan ikatan silang (crosslink density) dilakuka n untuk membuktika n terjadinya ikatan silang dalam faktis gelap yang dihasilkan dari penelitian ini. Analisis spektrofotometer FTIR dilakukan di Laboratorium Terpadu IPB, sedangkan analisis kerapatan ikatan silang dilakukan di Labor atorium Pusat Penelitian Karet, Bogor.

Sampel yang diuji pada tahap penelitian ini adalah sebagian sampel yang dihasilkan pada kajian optimasi suhu dan konsentrasi sulfur. Sampel tersebut dihasilkan dari kombinasi pe rlakuan seba gai berikut : (i) konsentrasi sulfur 24 bsm, suhu 165oC, (ii) konsentrasi sulfur 30 bsm, suhu 170oC, (iii) ko nsentrasi sulfur 27.5 bsm, suhu 165oC, (iv) konsentrasi sulfur 25 bsm, suhu 160oC, (v)

konsentrasi sulfur 27.5 bsm, suhu 172oC dan (vi) konsentrasi sulfur 31 bsm, suhu 165oC.

3.3.5. Pendugaa n Laju Pembentukan Faktis Gelap Denga n Indikator Tidak Langs ung

Tahap penelitian ini dilakukan untuk rnendapatkan gambaran laju pembentukan faktis gelap. Karena faktis gelap terbentuk pada akhir proses, maka laju pembentukan faktis gelap didekati dengan pengukuran indikator tidak langsung. Indikator tidak langsung yang digunakan adalah penurunan kadar sulfur bebas. Indikator tersebut ditunjang dengan indikator pe nurunan bilangan iod selama proses berlangsung.

Percobaan ini dilakukan dengan reaktor kapasitas 2 liter. Reaktor skala 12 liter tidak dapat digunakan untuk melaksanakan penelitian ini karena reaktor tersebut tidak dilengkapi dengan lubang pengambilan sampel. Faktis gelap dibuat dengan empat kombinasi perlakuan, yaitu : (i) konsentrasi sulfur 24 bsm, suhu 165oC, (ii) konsentrasi sulfur 25 bsm, suhu 160oC, (iii) konsentrasi sulfur 27.5 bsm, suhu 165oC dan (iv) konsentrasi sulfur 30 bsm, suhu 170o

Data penurunan kadar sulfur bebas selanjutnya diplot terhadap perubahan suhu untuk mendapatkan ordo reaksi dan tetapan laju penurunan kadar sulfur bebas. Untuk reaksi ordo nol, diplot data kadar sulfur bebas terhadap waktu, sedangkan untuk ordo satu diplot data log kadar sulfur bebas terhadap waktu. Untuk reaksi ordo dua, dibuat plot data 1/kadar sulfur bebas terhadap waktu. Ordo reaksi ditetapkan dari plot data yang meghasilkan persamaan garis lur us dengan koefisien determinasi yang lebih baik.

C. Pengambilan sampe l untuk pengukuran kadar sulfur bebas dan bilangan iod dilakukan setiap 10 menit sejak suhu yang ditetapkan tercapai hingga terbentuknya faktis gelap.

3.3.6. Pengukuran Pe rubahan Suhu Selama Pe mbuatan Faktis Gelap

Tahapa n pe nelitian ini dilakuka n unt uk mendapa tka n gambaran perubahan suhu selama pembuatan faktis gelap. Pada tahap ini, pembuatan faktis gelap dilakukan dengan reaktor 12 liter dengan kombinasi perlakuan seperti pada

Lampiran 13 : perhitungan NPV

Tahun Aliran kas bersih Kumulatif Discount Factor Present Value

0,16

0 (9.729.152.880,01) (9.729.152.880,01) 1,0000 (9.729.152.880,01) 1 (114.449.441,34) (9.843.602.321,35) 0,8621 (8.485.864.070,13) 2 1.581.668.323,36 (8.261.933.997,99) 0,7432 (6.139.962.840,36) 3 2.864.064.421,40 (5.397.869.576,59) 0,6407 (3.458.186.565,02) 4 3.319.017.186,10 (2.078.852.390,49) 0,5523 (1.148.131.669,07) 5 3.773.969.950,81 1.695.117.560,32 0,4761 807.067.533,13 6 5.876.476.298,59 7.571.593.858,91 0,4104 3.107.702.054,88 7 5.985.442.810,85 13.557.036.669,76 0,3538 4.796.879.911,51 8 6.094.409.323,11 19.651.445.992,87 0,3050 5.994.191.290,72 9 6.203.375.835,36 25.854.821.828,23 0,2630 6.798.602.447,06 10 7.043.489.047,62 32.898.310.875,85 0,2267 7.457.507.656,65

Kriteria Kelayakan

Harga p38500,00 NPV 5.542.220.656,77

Suku b 16% IRR 26,46%

Harga b29150,00 B/C 1,00

PBP 93,904bulan

BEP 8.363.328,02 kg 321.988.128.766,11

Lampiran 14. Hasil analisis sensitifitas dengan skenario terjadi kenaikan harga

bahan baku 10 persen dan harga jual produk tetap

Tahun Aliran kas bersih Kumulatif

Discount

Factor Present Value

0.16

0

(9,729,152,880.01) (9,729,152,880.01) 1.0000

(9,729,152,880.01) 1

(114,449,441.34) (9,843,602,321.35) 0.8621

(8,485,864,070.13) 2

1,581, 668,323.36 (8,261,933,997.99) 0.7432

(6,139,962,840.36) 3

2,864, 064,421.40 (5,397,869,576.59) 0.6407

(3,458,186,565.02) 4

3,319, 017,186.10 (2,078,852,390.49) 0.5523

(1,148,131,669.07) 5

3,773, 969,950.81 1,695,117,560.32 0.4761 807,067,533.13 6

5,876, 476,298.59 7,571,593,858.91 0.4104

3,107, 702,054.88 7

5,985, 442,810.85 13,557,036,669.76 0.3538

4,796, 879,911.51 8

6,094, 409,323.11 19,651,445,992.87 0.3050

5,994, 191,290.72 9

6,203, 375,835.36 25,854,821,828.23 0.2630

6,798, 602,447.06 10

7,043, 489,047.62 32,898,310,875.85 0.2267

7,457, 507,656.65

Kriteria Kelayakan

Harga produk/kg 38500.00 NPV 5,542, 220,656.77

Suku bunga 16% IRR 26.46%

Harga bahan baku/kg 29150.00 B/C 1.00

PBP 93.904 bulan

BEP 8,363, 328.02 kg

321,988,128,766.11 rupiah

Lampiran 15. Hasil analisis sensitifitas dengan skenario terjadi penurunan harga

produk 10 persen dan harga bahan baku tetap

Tahun Aliran kas bersih Kumulatif

Discount

Factor Present Value

0.16

0

(9,729,152,880.01)

(9,729,152,880.01) 1.0000

(9,729,152,880.01) 1

(962,680,691.34)

(10,691,833,571.35) 0.8621

(9,217,097,906.34) 2

477,533,323.36

(10,214,300,247.99) 0.7432

(7,590,889,007.12) 3

1,579, 588,171.40

(8,634,712,076.59) 0.6407

(5,531,894,550.69) 4

2,005, 324,686.10

(6,629,387,390.49) 0.5523

(3,661,351,640.17) 5

2,431, 061,200.81

(4,198,326,189.68) 0.4761

(1,998,877,741.86) 6

4,365, 226,298.59

166,900,108.91 0.4104 68,502,857. 01 7

4,474, 192,810.85

4,641, 092,919.76 0.3538

1,642, 155,725.96 8

4,583, 159,323.11

9,224, 252,242.87 0.3050

2,813, 631,754.00 9

4,692, 125,835.36

13,916,378,078.23 0.2630

3,659, 353,086.45 10

5,532, 239,047.62

19,448,617,125.85 0.2267

4,408, 682,612.14

Kriteria Kelayakan

Harga produk/kg 34650.00 NPV 287,435,033.92

Suku bunga 16% IRR 16.57%

Harga bahan baku/kg 26500.00 B/C 0.33

PBP 228.003 bulan

BEP 20,306,476.21 kg

703,619,400,633.78 rupiah

Analisis Sensitivitas

Asumsi harga bahan baku saat ini ada lah Rp.26.500,00 dan harga jual produk

Rp.38.500,00

Tahun Aliran kas bersih Kumulatif

Discount

Factor Present Value

0.16

0

(9,729,152,880.01)

(9,729,152,880.01) 1.0000

(9,729,152,880.01) 1

3,152, 006,808.66

(6,577,146,071.35) 0.8621

(5,669,953,509.78) 2

5,415, 158,323.36

(1,161,987,747.99) 0.7432

(863,546,186.08) 3

7,065, 838,171.40

5,903, 850,423.41 0.6407

3,782, 347,077.20 4

7,491, 574,686.10

13,395,425,109.51 0.5523

7,398, 174,040.31 5

7,917, 311,200.81

21,312,736,310.32 0.4761

10,147,271,151.43 6

9,851, 476,298.59

31,164,212,608.91 0.4104

12,791,109,688.14 7

9,960, 442,810.85

41,124,655,419.76 0.3538

14,551,117,493.89 8

10,069,409,323.11

51,194,064,742.87 0.3050

15,615,492,983.54 9

10,178,375,835.36

61,372,440,578.23 0.2630

16,138,066,139.81 10

11,018,489,047.62

72,390,929,625.85 0.2267

16,409,836,784.45

Kriteria Kelayakan

Harga produk/kg 38500.00 NPV 21,775,534,207.58

Suku bunga 16% IRR 57.07%

Harga bahan baku/kg 26500.00 B/C 5.95

PBP 28.762 bulan

BEP 2,561,596.81 kg

98,621,477,019.83 rupiah

Lampiran 14. Hasil analisis sensitifitas dengan skenario terjadi kenaikan harga

bahan baku 10 persen da n harga jual produk tetap

Tahun Aliran kas bersih Kumulatif

Discount

Factor Present Value

0.16

0

(9,729,152,880.01) (9,729,152,880.01) 1.0000

(9,729,152,880.01) 1

(114,449,441.34) (9,843,602,321.35) 0.8621

(8,485,864,070.13) 2

1,581, 668,323.36 (8,261,933,997.99) 0.7432

(6,139,962,840.36) 3

2,864, 064,421.40 (5,397,869,576.59) 0.6407

(3,458,186,565.02) 4

3,319, 017,186.10 (2,078,852,390.49) 0.5523

(1,148,131,669.07) 5

3,773, 969,950.81 1,695,117,560.32 0.4761 807,067,533.13 6

5,876, 476,298.59 7,571,593,858.91 0.4104

3,107, 702,054.88 7

5,985, 442,810.85 13,557,036,669.76 0.3538

4,796, 879,911.51 8

6,094, 409,323.11 19,651,445,992.87 0.3050

5,994, 191,290.72 9

6,203, 375,835.36 25,854,821,828.23 0.2630

6,798, 602,447.06 10

7,043, 489,047.62 32,898,310,875.85 0.2267

7,457, 507,656.65

Kriteria Kelayakan

Harga produk/kg 38500.00 NPV 5,542, 220,656.77

Suku bunga 16% IRR 26.46%

Harga bahan baku/kg 29150.00 B/C 1.00

PBP 93.904 bulan

BEP 8,363, 328.02 kg

321,988,128,766.11 rupiah

Lampiran 15. Hasil analisis sensitifitas dengan skenario terjadi penurunan harga

produk 10 persen dan harga bahan baku tetap

Tahun Aliran kas bersih Kumulatif

Discount

Factor Present Value

0.16

0

(9,729,152,880.01)

(9,729,152,880.01) 1.0000

(9,729,152,880.01) 1

(962,680,691.34)

(10,691,833,571.35) 0.8621

(9,217,097,906.34) 2

477,533,323.36

(10,214,300,247.99) 0.7432

(7,590,889,007.12) 3

1,579, 588,171.40

(8,634,712,076.59) 0.6407

(5,531,894,550.69) 4

2,005, 324,686.10

(6,629,387,390.49) 0.5523

(3,661,351,640.17) 5

2,431, 061,200.81

(4,198,326,189.68) 0.4761

(1,998,877,741.86) 6

4,365, 226,298.59

166,900,108.91 0.4104 68,502,857. 01 7

4,474, 192,810.85

4,641, 092,919.76 0.3538

1,642, 155,725.96 8

4,583, 159,323.11

9,224, 252,242.87 0.3050

2,813, 631,754.00 9

4,692, 125,835.36

13,916,378,078.23 0.2630

3,659, 353,086.45 10

5,532, 239,047.62

19,448,617,125.85 0.2267

4,408, 682,612.14

Kriteria Kelayakan

Harga produk/kg 34650.00 NPV 287,435,033.92

Suku bunga 16% IRR 16.57%

Harga bahan baku/kg 26500.00 B/C 0.33

PBP 228.003 bulan

BEP 20,306,476.21 kg

703,619,400,633.78 rupiah