Pengaruh Suhu Terhadap Nilai pH, Densitas Dan Kandungan Senyawa Asap Cair Hasil Pirolisis Limbah Kopi

(1)

PENGARUH SUHU TERHADAP NILAI pH, DENSITAS DAN

KANDUNGAN SENYAWA ASAP CAIR HASIL PIROLISIS

LIMBAH KOPI

SKRIPSI

SURYA NUGROHO

060802043

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

(2)

PENGARUH SUHU TERHADAP NILAI pH, DENSITAS DAN KANDUNGAN SENYAWA ASAP CAIR HASIL PIROLISIS

LIMBAH KOPI SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

SURYA NUGROHO 060802043

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2013

(3)

PERSETUJUAN

Judul : PENGARUH SUHU TERHADAP NILAI

pH, DENSITAS DAN KANDUNGAN SENYAWA ASAP CAIR HASIL PIROLISIS LIMBAH KOPI

Kategori : SKRIPSI

Nama : SURYA NUGROHO

Nomor Induk Mahasiswa : 060802043

Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU

PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATRA UTARA

Disetujui di

Medan, Mei 2013

Komisi pembimbing :

Pembimbing II, Pembimbing I,

Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si Prof. Dr. Thamrin, M.Sc

NIP. 196106141991031002 NIP. 19600704198031003

Diketahui/ Disetujui Departemen Kimia Ketua,

Dr. Rumondang Bulan, M.S NIP. 195408301985032001

(4)

PERNYATAAN

PENGARUH SUHU TERHADAP NILAI pH, DENSITAS DAN KANDUNGAN SENYAWA ASAP CAIR HASIL PIROLISIS LIMBAH KOPI

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Mei 2013

Surya Nugroho 060802043

(5)

PENGHARGAAN

Alhamdulillahi rabbil ‘alamin, penulis mengucapkan puji dan syukur kepada Allah SWT yang telah memberikan karunia-Nya kepada saya sehingga skripsi ini dapat saya selesaikan dengan tepat waktu sebagai salah satu persyaratan untuk meraih gelar Sarjana Sains Jurusan Kimia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Shalawat dan salam atas junjungan kita Nabi Muhammad Saw, yang insya Allah kita akan mendapatkan syafa’atnya di kemudian hari. Amin.

Saya menyampaikan penghargaan dan cinta kasih yang tulus kepada ibunda dan ayahanda tercinta atas doa, nasehat, bimbingan, pengorbanan, semangat, cinta dan kasih sayangnya yang telah diberikan kepada penulis sehingga saya dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Tak lupa kepada adik-adik saya tercinta atas doa dan semangat kepada penulis.

Dengan segala kerendahan hati, penulis mengucapkan terima kasih yang sebesar- besarnya kepada Prof. Dr. Thamrin M,Sc selaku dosen pembimbing 1 dan Drs. Amir Hamzah Siregar, M.Si selaku pembimbing 2 yang telah banyak memberikan saya arahan, bimbingan, masukan, dan saran dalam penyelesaian skripsi ini. Dr. Rumondang Bulan, MS dan Drs. Albert Pasaribu, M.Sc selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA USU, serta seluruh staff pegawai Departemen Kimia. Bapak dan ibu dosen yang telah memberikan saya ilmu yang insya Allah dapat saya amalkan dikemudian hari. Terima kasih kepada teman-teman kimia stambuk 2006 yang telah memberikan semangat dan kerjasama yang baik selama ini. Teristimewa untuk teman dan sahabat-sahabat saya tercinta, Ismail, Fatma, Reni, Harry, Rivan, Sony, Benny, Veros, Bayu, Adrian, Ajir, Aam, Andang, Fredy, Dian, Reza, Putra, Hendi dan masih banyak lagi yang saya tidak bisa sebutkan namanya satu persatu, terima kasih atas doa, arahan, kerja sama, pengorbanan, dan semangat yang telah diberikan kepada saya selama ini. Semoga Allah Swt membalas semua kebaikan kita kelak.

Penulis

(6)

ABSTRAK

Telah dilakukan penelitian tentang pengaruh suhu terhadap nilai pH, densitas dan kandungan senyawa asap cair hasil pirolisis limbah kopi dengan suhu pirolisis 500°C, 550°C dan 600°C. analisa yang dilakukan pada asap cair meliputi uji pH, penentuan densitas serta analisa menggunakan GC-MS untuk mengetahui kandungan senyawanya. Dari hasil analisa yang dilakukan menunjukkan bahwa suhu pirolisis berpengaruh pada nilai pH, densitas dan kandungan senyawa pada asap cair limbah kopi, dimana nilai densitas pada suhu pirolisis 500°C, 550°C dan 600°C mengalami peningkatan dan masing-masing nilai densitas bernilai 1,030; 1,038 dan 1,046. Sedangkan pH asap cair menunjukkan bahwa asap cair limbah kopi bersifat asam dimana nilai pH menurun seiring dengan peningkatan suhu pirolisis dan besarnya nilai pH untuk asap cair limbah kopi pada suhu pirolisis 500°C, 550°C dan 600°C masing-masing 4,780; 4,740 dan 4,710. Analisa dengan GC-MS menunjukkan bahwa terdapat kandungan berbagai macam senyawa pada asap cair limbah kopi dan diantara yang terbesar ialah senyawa fenol dan asam asetat dengan kandungan sekitar 50 % hingga 55 %.

(7)

THE EFFECT OF PIROLISIS TEMPERATURE ON pH VALUE, DENSITY AND COMPOUND CONTENT FROM

COFFE PEEL WASTE LIQUID SMOKE

ABSTRACT

A research on the effect of pyrolisis temperature on pH value, density and compound content from coffe peel waste liquid smoke with temperature at 500°C, 550°C and 600°C has been done. analysis carried out in liquid smoke tests include pH and density determination and followed by GC-MS analysis to determine the content of compounds. From the analysis carried out shows that pyrolisis temperature affecting pH, density and compound content in coffe peel waste liquid smoke which the density of liquid smoke at 500°C, 550°C and 600°C increased which each density value 1.030; 1.038 and 1.046. While the analysis shows that the pH of the coffe peel waste liquid smoke is acidic where pH value decreases with increasing in pyrolysis temperature and pH of coffee peel waste liquid smoke at 500°C, 550°C and 600°C respectively worth 4.780; 4.740 and 4.710. Analysis by GC-MS showed that the contents are consist of various compounds among the greatest is phenolic and acetic acid which contain about 50 % to 55 %.

(8)

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v Abstract vi

Daftar isi vii

Daftar tabel ix

Daftar gambar x

Daftar lampiran xi

BAB 1 PENDAHULUAN

1.1. Latar Belakang 1

1.2. Permasalahan 3

1.3. Pembatasan Masalah 4

1.4. Tujuan Penelitian 4

1.5. Manfaat Penelitian 4

1.6. Metodologi Penelitian 4

1.7. Lokasi Penelitian 5

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

2.1. Tanaman Kopi 6

2.2. Proses Pengolahan Kopi 7

2.3. Kandungan Kimia Kopi 8

2.4. Pirolisis 11

2.5. Asap Cair 13

2.6. Manfaat Asap Cair 14

2.7. Keunggulan Asap Cair Sebagai Pengawet 15

2.8. Asap Cair Redestilasi 17

2.9. Kromatografi Gas-Spektrometri Massa 18

2.10. Instrumentasi Kromatografi Gas-Spektrometri Massa 19

2.10.1.Instrumentasi Kromatografi Gas 19

(9)

BAB 3 METODOLOGI PENELITIAN

3.1. Alat 22

3.2. Bahan 22

3.3. Prosedur Penelitian 22

3.3.1. Pembuatan Asap Cair Dari Limbah Kopi 22

3.3.2. Penentuan Densitas Asap Cair 23

3.3.3. Penentuan pH Asap Cair Menggunakan pH-meter 23

3.4. Skema Pengambilan Data 24

3.4.1. Pembuatan Asap Cair Limbah Kopi 23

3.4.2. Analisa Densitas Asap Cair 25

3.4.3. Analisa pH Asap Cair 25

3.4.4. Analisa Senyawa Menggunakan GC-MS 26

BAB 4 HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1. Hasil 27

4.2. Pembahasan 31

4.2.1. Analisa Densitas Asap Cair 31

4.2.2. Analisa pH Asap Cair 31

4.2.3. Analisa Kandungan Senyawa Asap Cair

Menggunakan GC-MS 32

BAB 5 KESIMPULAN DAN SARAN

5.1. Kesimpulan 36

5.2. Saran 37

DAFTAR PUSTAKA 38

(10)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Sistematik Tanaman Kopi 1

Tabel.2.2 Komposisi Kimia Biji Kopi Dan Bubuk Kopi 9

Tabel 2.3 Komposisi Kimia Kulit Tanduk Kopi Robusta Dan Arabika 10

Tabel 4.1 Volume Asap Cair Pada Berbagai Suhu Pirolisis Limbah Kopi 27

Tabel 4.2 Nilai Densitas Dan pH Asap Cair Pada Berbagai Suhu Pirolisis

Limbah Kopi 27

Tabel 4.3 Senyawa Hasil Analisa Asap Cair Suhu Pirolisis 500°C

Dengan GC-MS 33

Tabel 4.4 Senyawa Hasil Analisa Asap Cair Suhu Pirolisis 550°C

Dengan GC-MS 34

Tabel 4.5 Senyawa Hasil Analisa Asap Cair Suhu Pirolisis 600°C

(11)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Bagian-Bagian Buah Kopi 7

Gambar 4.1 Kromatogram Hasil Analisa GC-MS Asap Cair

Limbah Kopi Pada Suhu Pirolisis 500°C 28

Gambar 4.2 Kromatogram Hasil Analisa GC-MS Asap Cair

Limbah Kopi Pada Suhu Pirolisis 550°C 29

Gambar 4.3 Kromatogram Hasil Analisa GC-MS Asap Cair

(12)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman LAMPIRAN A. KONDISI OPERASI GC-MS PADA ANALISA

ASAP CAIR LIMBAH KOPI 41

LAMPIRAN B. SPEKTRUM MS DARI ASAP CAIR LIMBAH KOPI

PADA SUHU PIROLISIS 500°C 42

LAMPIRAN C. SPEKTRUM MS DARI ASAP CAIR LIMBAH KOPI

PADA SUHU PIROLISIS 550°C 49

LAMPIRAN D. SPEKTRUM MS DARI ASAP CAIR LIMBAH KOPI

PADA SUHU PIROLISIS 600°C

(13)

ABSTRAK

(14)

THE EFFECT OF PIROLISIS TEMPERATURE ON pH VALUE, DENSITY AND COMPOUND CONTENT FROM

COFFE PEEL WASTE LIQUID SMOKE

ABSTRACT

(15)

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Pemerintah dewasa ini sedang meningkatkan ekspor hasil bumi non-migas. Kopi sebagai salah satu komoditi non-migas, belakangan ini memiliki pasaran yang cukup baik dipasaran dunia. Hal ini terbukti bahwa ekspor kopi tahun 1986 sudah mulai menggeser nilai ekspor karet yang selama ini mendominasi nilai subsektor perkebunan. Oleh karena itu tepatlah apabila dewasa ini para petani dan pengusaha perkebunan kopi mulai berlomba untuk meningkatkan produksi dan mutu. Sejak tahun 1696 tanaman kopi ini sudah dibudidayakan di Indonesia, dan sampai sekarang ini cukup berkembang, serta hasilnya sebagai salah satu bahan minuman yang menyegarkan badan sangat disukai oleh masyarakat baik didalam maupun diluar negeri (Najiati et al, 1997).

Dalam dunia perdagangan kopi hanya dapat diperdagangkan dalam bentuk biji-biji kering yang sudah terlepas dari daging buah dan kulit arinya. Pengolahan kopi bertujuan untuk memisahkan biji kopi dari kulitnya. Biji-biji kopi yang diperdagangkan itu disebut kopi beras (AAK, 1988). Sementara itu kulit arinya belum banyak dimanfaatkan dan biasanya di buang begitu saja sehingga menjadi limbah pada proses pengolahan kopi. Seiring terjadinya peningkatan produksi kopi, terjadi pula peningkatan limbah kulit kopi ini, dan bila tidak ditangani dengan baik dapat menyebabkan masalah baru pada lingkungan.

Limbah padat dari proses pengupasan dan pencucian buah kopi merupakan hasil samping yang akan menimbulkan masalah apabila tidak diolah. Pulpa, kulit

(16)

tanduk dan kulit ari merupakan limbah padat yang dapat diubah menjadi produk samping bernilai ekonomis, sehingga dapat meningkatkan penghasilan petani. Proses pengupasan kulit kopi menghasilkan limbah padat yang cukup besar berupa kulit dan daging buah kopi. Berdasarkan analisis neraca massa, persentase limbah padat yang dihasilkan dari proses pengupasan dapat mencapai kisaran 40-60%, pada pengolahan kopi akan menghasilkan 65% biji kopi dan 35% limbah kulit kopi, Sedangkan produksi kopi Indonesia pada tahun 2009 mencapai total 689 ribu ton (Najiati et al, 1997). Nilai ini menunjukkan potensi pencemaran yang besar dari limbah padat jika tidak dimanfaatkan. Meskipun telah dilakukan upaya untuk mengurangi air proses pengolahan kopi, tetapi limbah cair dan limbah padat masih dihasilkan. Upaya penanganan limbah cair dan limbah padat dibutuhkan agar aktivitas agroindustri kopi rakyat tidak menimbulkan dampak negatif terhadap lingkungan dan masyarakat.

Pirolisis yang dilakukan pada pengolahan limbah kopi menghasilkan asap cair yang merupakan bahan kimia hasil destilasi asap dari proses pirolisis. Pirolisis adalah proses konversi dari suatu bahan organik pada suhu tinggi dan terurai menjadi ikatan molekul yang lebih kecil. Proses ini menghasilkan uap organik, gas pirolisis, dan arang. Uap organik yang dihasilkan mengandung karbon monoksida, metana, karbon dioksida, tar dan air. Uap organik kemudian dikondensasikan menjadi cairan. Cairan hasil pirolisis dikenal sebagai asap cair (Maga, 1987).

Bahan baku asap cair dapat dibuat dari kayu seperti kayu jati, kayu kelapa sawit, kayu bakau dan jenis kayu lainnya atau limbah pertanian dan rumah tangga seperti tempurung kelapa, limbah kemiri, kulit kopi, sekam padi dan tongkol jagung. Untuk menghasilkan asap yang baik pada waktu pembakaran sebaiknya menggunakan jenis kayu keras seperti rasa mala, serbuk dan serutan kayu jati serta tempurung kelapa, sehingga diperoleh asap yang baik (Tranggono et al, 1997).

(17)

Asap cair mampu menjadi desinfektan sehingga bahan makanan dapat bertahan lama tanpa membahayakan konsumen. Senyawa-senyawa yang terdapat dalam asap cair terutama fenol dan asam-asam organik diketahui mempunyai efek bakterisida yang dalam kombinasinya bekerjasama secara efektif untuk mengontrol pertumbuhan mikroba, dapat mengawetkan makanan sehingga mampu bertahan lama karena memiliki fungsi utama yaitu sebagai penghambat perkembangan bakteri.

Pemanfaatan asap cair sebagai pengawet makanan telah banyak diteliti dan dilakukan oleh manusia, pemanfaatan asap cair ini sangat bergantung pada kondisi asap cair itu sendiri karena selain terdapat kandungan fenol dan asam-asam organik, juga terdapat beberapa komponen yang berbahaya pada asap cair itu yaitu tar dan senyawa-senyawa polisiklik hidrokarbon aromatis yang sebagian bersifat karsinogenik serta menyebabkan kerusakan asam amino esensial dari protein dan vitamin. juga sifat keasaman asap cair yang sebagian besar dihasilkan dari senyawa-senyawa asam organik yang terdekomposisi pada proses pirolisis, kualitas asap cair itu sendiri dan kandungan senyawanya sebagian besar juga dipengaruhi oleh suhu pirolisis mengingat senyawa kimia didalamnya dapat terdekomposisi pada suhu yang berbeda-beda.

Pemanfaatan limbah kulit kopi dari satu daerah penghasil kopi di Sumatera Utara yaitu kota Sidikalang dikabupaten Dairi. Limbah kulit ari kopi yang ada disetiap pabrik kopi di Sidikalang masih kurang digunakan sebagai abu gosok setelah proses pembakaran secara manual. Limbah ini sangat berpotensi untuk digunakan kembali karena adanya kandungan lignin pada kulit kopi ini. Disetiap pabrik kopi Sidikalang hampir mencapai 1 Ton kulit kopi perminggu yang dihasilkan. Di Sidikalang lebih kurang terdapat 30 pabrik pengolahan kopi yang berarti ada sekitar 30 ton limbah kopi yang dapat dimanfaatkan setiap minggunya.

Hal ini membuat peneliti ingin memanfaatkan limbah kopi disidikalang sebagai bahan pembuatan asap cair melalui proses pirolisis. Diharapkan dari penelitian ini dapat bermanfaat dalam mengurangi dampak negatif dari limbah proses pengolahan kopi pada lingkungan dan memberikan nilai tambah bagi

(18)

peningkatan pendapatan masyarakat desa. Serta memberikan informasi yang bermanfaat tentang senyawa-senyawa yang terkandung dalam asap cair tersebut untuk mengetahui pemanfaatannya dan memperkaya wawasan ilmu pengetahuan dan teknologi.

1.2 Permasalahan

Adapun permasalahan pada penelitian ini adalah: 1. Berapa pH asap cair hasil pirolisis limbah kopi. 2. Berapa densitas asap cair hasil pirolisis limbah kopi.

3. Senyawa apa saja yang terkandung dalam asap cair hasil pirolisis limbah

kopi.

1.3 Pembatasan Masalah

Dalam penelitian ini permasalahan dibatasi pada:

1. Limbah kopi yang digunakan pada pembuatan asap cair berasal dari pabrik pengolahan kopi di Sidikalang.

limbah ini berasal dari biji buah kopi yang telah dikeringkan pada sinar matahari. setelah kering, biji kopi ini masih mengandung kulit ari kopi (parchment). Setelah pengolahan dipabrik kopi kulit ari ini lepas dari bijinya dan merupakan limbah kopi.

2. Suhu pirolisis yang digunakan pada pembuatan asap cair adalah 500ºC,

550ºC, 600ºC.

1.4 Tujuan Penelitian

(19)

1. Untuk mengetahui kandungan senyawa yang terdapat pada asap cair hasil pirolisis limbah kopi.

2. Untuk mengetahui pengaruh suhu pirolisis terhadap densitas asap cair limbah kopi.

3. Untuk mengetahui pengaruh suhu pirolisis terhadap pH asap cair limbah

kopi.

1.5 Manfaat Penelitian

Hasil yang diperoleh dari penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat :

1. Mengurangi masalah limbah yang ditimbulkan pada proses pengolahan kopi.

2. Mengetahui kandungan senyawa yang terdapat pada asap cair hasil pirolisis

limbah kopi.

3. Memberikan solusi pemanfaatan asap cair limbah kopi berdasarkan senyawa

yang terkandung didalamnya.

1.6 Metodologi Penelitian

Penelitian ini bersifat eksperimental laboratorium, dimana pada penelitian ini dilakukan dalam beberapa tahapan yaitu :

1. Pembuatan asap cair dengan metode pirolisis

2. Pengujian kadar pH dan densitas asap cair limbah kopi yang dihasilkan.

3. Analisa kandungan senyawa asap cair menggunakan alat GC-MS.

Adapun variabel-variabel yang dilakukan pada penelitian ini ialah:

- Variabel bebas : suhu pirolisis yaitu 500°C, 550°C dan 600°C

- Variabel tetap : berat limbah kopi yang dipirolisis 10 kg

- Variabel terikat : uji pH, uji densitas dan analisa kandungan

(20)

1.7 Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Polimer Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Universitas Sumatera Utara dan di Bengkel program studi Teknik Mesin, Politeknik Negeri Medan.

(21)

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Tanaman Kopi

Kopi (coffea spp) adalah spesies tanaman berbentuk pohon yang termasuk dalam famili rubiaceae dan genus coffea. Tanaman ini tumbuhnya tegak, bercabang dan bila dibiarkan tumbuh dapat mencapai tinggi 12 m. Daunnya bulat telur dengan ujung agak meruncing. Daun tumbuh berhadapan pada batang, cabang, dan ranting-rantingnya. Didunia perdagangan dikenal berbagai macam jenis kopi, tetapi yang paling sering dibudidayakan hanya kopi arabika, robusta, dan liberika. Penggolongan kopi tersebut umumnya didasarkan pada spesiesnya. Sistematik tanaman kopi adalah sebagai berikut:

Tabel 2.1 Sistematik Tanaman Kopi

Kingdom Plantae Subkingdom Tracheobionta

Super Divisi Spermatophyta

Divisi Magnoliophyta Kelas Magnoliopsida SubKelas Asteridae

Ordo Rubiales Famili Rubiaceae Genus Coffea (Tjitrosoepomo, 2001)

(22)

Bu bagian lap tanduk (en butir biji, berbiji (ha sering dis bahan me dapat dilih

2.2 Prose

Buah kop yang suda bertujuan tersebut s dipasarkan basah dan lebih besa al, 1997).

uah kopi ter pisan kulit l ndokarp) ya tetapi kad ampa) sama sebut endos mbuat min hat pada gam

es Pengolah

i biasanya ah terlepas

untuk me sehingga d n. Pengolah

cara kering ar, tetapi leb

rdiri dari d luar (eksoka ang tipis tet dang-kadang

a sekali. Bij sperma mer uman kopi mbar 2.1 dib

Gambar 2.1

han Kopi

diperdagang dari dagin misahkan b diperoleh ko han buah k g. Pengolaha

bih cepat da

daging buah arp), lapisan tapi keras. B g hanya me ji ini terdiri rupakan ba

(Najiati et bawah ini.

1 Bagian-B

gkan dalam ng buah dan biji kopi d kopi beras kopi dapat d

an secara ba an menghas

h dan biji. n daging (m Buah kopi u engandung

atas kulit d agian yang

t al, 1997).

Bagian Bua

m bentuk ko n kulit arin dari kulitny

dengan ka dilakukan m

asah biasan silkan mutu

Daging bua mesokarp), d umumnya m 1 butir ata dan lembaga bisa diman

Gambar an

h Kopi

opi beras, y nya. Pengol ya dan me adar air ter melalui dua

ya memerlu u yang lebih

ah terdiri a dan lapisan mengandung au bahkan ga. Lembaga nfaatkan se anatomi biji

yaitu kopi k lahan buah engeringkan ertentu dan a cara yaitu

ukan modal h baik (Naji

atas 3 n kulit g dua tidak a atau ebagai i kopi kering kopi n biji siap u cara yang iati et

(23)

Pada prinsipnya pengolahan kopi secara basah, karena dalam prosesnya banyak menggunakan air. Mutu kopi yang dihasilkan cara ini pada umumnya baik dan prosesnya cepat. Pengolahan basah dimulai dengan proses pemanenan yang baik, dimana pada pengolahan ini dipastikan biji kopi yang digunakan adalah biji kopi yang telah benar-benar matang, kemudian dibersihkan dan dibuang daging buah serta kulitnya lalu difermentasi. Proses fermentasi dilakukan dengan cara merendam biji kopi dengan menggunakan air selama lebih kurang 72 jam (Clarke et al, 1985).

Pengolahan cara kering tujuannya untuk jenis Robusta, karena tanpa fermentasi sudah dapat diperoleh mutu yang baik. Dan untuk kopi jenis Arabika sebaiknya dilakukan cara basah. Diperkebunan besar pengolahan secara kering hanya digunakan untuk mengolah kopi yang berwarna hijau, kopi rambang dan kopi yang diserang bubuk . Salah satu masalah yang sering dihadapi pada pengolahan kopi secara kering adalah kadar air dari kopi yang akan dihasilkan. Lamanya proses pengeringan tergantung pada cuaca, ukuran buah kopi, tingkat kematangan dan kadar air dalam buah kopi, biasnya proses pengeringan memakan waktu sekitar 3-4 minggu. Setelah proses pengeringan kadar air akan menjadi sekitar 12%.

Pulping bertujuan untuk memisahkan biji dari kulit buahnya sehingga diperoleh biji kopi yang masih terbungkus oleh kulit tanduknya. Sedangkan proses hulling bertujuan untuk memisahkan biji kopi yang sudah kering dari kulit tanduk dan kulit arinya. Pemisahan ini dilakukan dengan mesin huller. Didalam mesin huller kulit yang sudah terlepas dari biji akan dihembuas keluar sehingga terpisah dari biji dan biji bisa keluar dari mesin dalam keadaan bersih. Kopi yang keluar dari huller ini adalah kopi beras yang sudah siap disortasi untuk diklasifikasikan mutunya (AAK, 1988).

(24)

2.3 Kandungan Kimia Kopi

Kopi seperti halnya tanaman lain mengandung ribuan komponen kimia dengan karakteristik yang berbeda-beda. Walaupun kopi merupakan salah satu jenis tanaman yang paling banyak diteliti, tetapi masih banyak komponen dari kopi yang tidak diketahui dan hanya sedikit diketahui efek dari komponen yang terdapat pada kopi bagi kepentingan manusia baik dalam bentuk biji maupun bentuk minuman. Komposisi kimia dari biji kopi bergantung pada spesies dan varietas dari kopi tersebut serta faktor-faktor lain yang berpengaruh antara lain lingkungan tempat tumbuh, tingkat kematangan dan kondisi penyimpanan. Proses pengolahan juga akan mempengaruhi komposisi kimia dari kopi. Misalnya penyangraian akan mengubah komponen yang labil yang terdapat pada kopi sehingga membentuk komponen yang kompleks. Adapun komposisi kimia dari biji dan bubuk kopi dapat dilihat pada Tabel 2.2 berikut ini:

Tabel 2.2 Komposisi Kimia Biji Kopi Dan Bubuk Kopi

Komponen Biji kopi Kopi bubuk

Mineral 4,0 - 4,5 4,6-5,0

Kafein 1,6 - 2,4 2,0

Trigonelinne 0,6 - 0,75 0,3-0,6

Lipid 9,0 - 13,0 6,0-11,0

Total asam klorogenat 7,0–10 3,9-4,6

Asam alifatik 1,5-2,0 1,0-1,5

Oligosakarida 5,0-7,0 0-3,5

Total polisakarida 37,0-47,0 -

Asam amino 2,0 0

Protein 11,0-13,0 13,0-15,0

Asam hummin - 16,0-17,0

(Sumber: Clarke et al, 1985)

Kulit buah kopi sangat tipis dan mengandung klorofil serta zat – zat warna lainnya. Daging buah terdiri dari 2 bagian yaitu bagian luar yang lebih tebal dan

(25)

keras serta bagian dalam yang sifatnya seperti gel atau lendir. Pada lapisan lendir ini, terdapat sebesar 85% air dalam bentuk terikat, dan 15% bahan koloid yang tidak mengandung air. Bagian ini bersifat koloid hidrofilik yang terdiri dari ±80% pektin dan ±20% gula. Bagian buah yang terletak antara daging buah dengan biji disebut kulit tanduk. Kulit tanduk berperan sebagai pelindung biji kopi dari kerusakan mekanis yang mungkin terjadi pada waktu pengolahan. Berikut komposisi kimia kulit tanduk pada biji kopi robusta dan biji kopi Arabica dapat dilihat pada tabel 2.3.

Tabel 2.3 Komposisi Kimia Kulit Tanduk Kopi Robusta Dan Arabika

Komponen Arabika (%) Robusta (%)

Protein kasar Serat kasar Hemiselulosa Gula Pentosan Abu

Light petroleum extract

1,46 50,20 11,60 21,30 26,00 0,96 0,35 2,20 60,24 7,58 - - 3,30 - (Sumber: Clarke et al, 1985)

Senyawa terpenting yang terdapat dalam kopi adalah kafein. Kafein dapat bereaksi dengan asam, basa, dan logam berat dalam asam. Kafein disintesis dalam perikarp, Kafein dapat larut dalam air, mempunyai aroma wangi tetapi rasanya sangat pahit. Kafein bersifat basa monosidik yang lemah dan dapat memisah dengan penguapan air. Dengan asam, kafein akan bereaksi dan membentuk garam yang tidak stabil. Sedangkan reaksi dengan basa akan membentuk garam yang stabil. Kafein mudah terurai dengan alkali panas membentuk kafeidin (Muchtadi, 2010).

Analisis komponen organik pada limbah padat kopi membantu menentukan proses daur ulang sebagai bahan dasar pakan ternak, kompos, pupuk, briket, produksi biogas maupun alternatif pemanfaatan lainnya. Rata-rata

(26)

kandungan serat kasar pada kulit kopi maupun kulit tanduk cukup tinggi demikian pula dengan kandungan senyawa organik memiliki potensi dimanfaatkan sebagai kompos ataupun pupuk. Nilai kalori kulit tanduk kopi adalah sebesar 4600 kkal/kg sedangkan pulpa kopi pada kandungan air 5% memiliki nilai kalori 3300 kkal/kg berpotensi sebagai sumber bahan bakar. Meskipun agak sulit diterapkan pada pulpa kopi yang diperoleh dari pengolahan basah karena masih mengandung kadar air bahan yang tinggi (84%) (Clarke et al, 1985).

2.4 Pirolisis

Pirolisis adalah salah satu metode untuk menangani limbah padat sekaligus memanfaatkan menjadi bahan-bahan yang berguna. Metode ini didefinisikan sebagai suatu proses dekomposisi senyawa kimia dengan suhu tinggi dengan pembakaran tidak sempurna atau suatu proses perubahan kimia melaui aksi panas secara umum perubahan kimia dapat meliputi croslinking, isomerisasi deoksigenasi, denitrogenisasi dan sebagainya. Bahan yang paling mudah didekomposisi adalah selulosa. Hasil dari proses pirolisa dapat berupa gas, cairan dan padatan (Murtadho. D, 1988).

Sedangkan menurut Girard (1992), Pirolisa merupakan proses pemecahan lignoselulosa oleh panas dengan oksigen yang terbatas dan menghasilkan gas, cairan dan arang yang jumlahnya tergantung pada jenis bahan, metode, dan kondisi dari pirolisanya. Pada proses pirolisa selulosa mengalami 2 tahap. Tahap pertama merupakan reaksi hidrolisis asam yang diikuti oleh dehirasi yang menghasilkan glukosa. Tahap kedua pembentukan asam asetat dan homolognya bersama air serta sejumlah kecil furan dan fenol (Girard, 1992).

Produksi asap merupakan reaksi pembakaran tidak sempurna yang meliputi reaksi dekomposisi karena pengaruh panas (pirolisis) konstituen polimer organik menjadi senyawa organik dengan berat molekul rendah, reaksi oksidasi, polimerisasi dan kondensasi (Tranggono et al, 1997). Menurut Tranggono, asap

(27)

kayu mengandung dua komponen, yaitu komponen yang mengandung Tar dan komponen uap. Secara kimia, asap kayu mengandung ratusan senyawa termasuk sejumlah senyawa fenolat dan asam yang menguap.

Selama pembakaran, komponen utama kayu yang berupa selulosa, hemiselulosa dan lignin akan menglami pirolisis. Pengolahan asap cair dilakukan dengan berbagai suhu untuk menghasilkan senyawa-senyawa organik yang diharapkan, diantarnya fenol, karbonil, asam, furan, alkohol, ester, lakton dan hidrokarbon aromatik polisiklik.

Adapun pada proses pirolisis tersebut yang terjadi adalah dekomposisi senyawa-senyawa penyusunnya, yaitu :

1. Pirolisis selulosa.

Selulosa adalah makromolekul yang dihasilkan dari kondensasi linear struktur heterosiklis molekul glukosa. Selulosa terdiri dari 100-1000 unit glukosa. Selulosa terdekomposisi pada temperatur 280°C dan berakhir pada 300-350°C. Girard (1992), menyatakan bahwa pirolisis selulosa berlangsung dalam dua tahap, yaitu :

a. Tahap pertama adalah reaksi hidrolisis menghasilkan glukosa.

b. Tahap kedua merupakan reaksi yang menghasilkan asam asetat dan

homolognya, bersama-sama air dan sejumlah kecil furan dan fenol. 2. Pirolisis hemiselulosa

Hemiselulosa merupakan polimer dari beberapa monosakarida seperti pentosan (C5H8O4) dan heksosan (C6H10O5). Pirolisis pentosan menghasilkan

furfural, furan dan derivatnya beserta satu seri panjang asam-asam karboksilat. Pirolisis heksosan terutama menghasilkan asam asetat dan homolognya. Hemiselulosa akan terdekomposisi pada temperatur 200-250°C. 3. Pirolisis lignin

Lignin merupakan sebuah polimer kompleks yang mempunyai berat molekul tinggi dan tersusun atas unit-unit fenil propana. Senyawa-senyawa yang diperoleh dari pirolisis struktur dasar lignin berperanan penting dalam

(28)

memberikan aroma asap produk asapan. Senyawa ini adalah fenol, eter fenol seperti guaiakol, siringol dan homolog serta derivatnya (Girard, 1992). Lignin mulai mengalami dekomposisi pada temperatur 300-350°C dan berakhir pada 400-450°C.

Menurut Freheim (1980), produksi asap cair terbesar dicapai pada suhu 4500°C. Senyawa fenol merupakan komponen yang paling besar (40%) yang terdapat dalam asap cair. Fenol mempunyai aktivitas antioksidan yang cukup besar dan merupakan senyawa utama dalam asapan. Berdasarkan analisis dengan GC-MS diketahui ada 7 senyawa utama golongan fenolat dalam asap cair

(Tranggono et al, 1996) yaitu fenol (44,13%), 3-metil -1,2- siklopentadiol

(3,55%), 2-metoksifenol (11,5%), 2-metoksi-4-metil-fenol (4,10%), 4-etil-2-metoksifenol (2,21%), 2,6-di4-etil-2-metoksifenol (11,06%) dan 2,5-dimetoksi benzil alkohol (3,02%).

Penggunaan berbagai jenis kayu sebagai bahan bakar pengasapan telah banyak dilaporkan, tempurung kelapa, serbuk gergaji, kayu jati, ampas tebu dan kayu bekas kotak kemasan dan menyimpulkan bervariasinya kandungan utama dari komponen kayu akan mempengaruhi asap yang dihasilkan. Namun untuk menghasilkan asap yang lebih baik pada waktu pirolisis sebaiknya menggunakan jenis kayu keras, seperti kayu jati (Info Ristek, 2005).

2.5 Asap Cair

Asap cair merupakan suatu hasil destilasi atau pengembunan dari uap hasil pembakaran tidak langsung maupun langsung dari bahan bahan yang banyak mengandung karbon serta senyawa-senyawa lain, bahan baku yang banyak digunakan adalah kayu, bongkol kelapa sawit, ampas hasil penggergajian kayu dan lain lain (Amritama, 2007). Pszczola (1995), menyatakan asap cair didefinisikan sebagai kondensat berair alami dari kayu yang telah mengalami aging dan filtrasi untuk memisahkan senyawa tar dan bahan-bahan tertentu.

(29)

Sedangkan menurut Darmadji (1996), asap cair merupakan hasil kondensasi dari pirolisis kayu yang mengandung sejumlah besar senyawa yang terbentuk akibat proses pirolisis konstituen kayu seperti selulosa, hemiselulosa dan lignin. Hasil pirolisis dari senyawa selulosa, hemiselulosa dan lignin diantaranya akan menghasilkan asam organik, fenol, karbonil yang merupakan senyawa yang berperan dalam pengawetan bahan makanan.

Senyawa-senyawa tersebut berbeda proporsinya diantaranya tergantung pada jenis, kadar air kayu, dan suhu pirolisis yang digunakan. Senyawa-senyawa yang terdeteksi didalam asap cair pernah dikemukakan oleh Girard yang meliputi :

1. Fenol, tidak kurang dari 85 macam diiidentifikasi dalam kondensat dan 10 macam diidentifikasi dalam produk asapan.

2. Karbonil, keton dan aldehid, lebih kurang 45 macam yang diidentifikasi

dalam kondensat

3. Asam, 35 macam terdapat dalam kondensat.

4. Alkohol dan eter, 15 macam

5. Hidrokarbon alifatik, 1 macam dalam kondensat dan 20 macam dalam

produk asapan

6. Hidrokarbon aromatik polisiklis, 47 macam diidentifikasi dalam kondensat dan 20 macam dalam produk asapan. (Girard, 1992)

2.6 Manfaat Asap Cair

Pengasapan merupakan salah satu proses paling tua yang digunakan untuk tujuan pengawetan bahan makanan. Namun dalam pengembangannya tujuan pengawetan itu berubah menjadi untuk memperoleh cita-rasa dan aroma asap serta kenampakan tertentu pada bahan makanan. Pengaruh yang diinginkan dari pengasapan bahan makanan adalah memberikan cita-rasa, pengawetan dan pewarnaan, sedangkan pengaruh yang tidak dikehendaki adalah kontaminan

(30)

dengan komponen toksik dan kerusakan asam-asam amino esensial dari protein (Tranggono et al, 1997).

Asap cair telah banyak diaplikasikan pada pengolahan, diantaranya pada daging dan hasil ternak, daging olahan, keju dan keju oles. Asap cair juga digunakan untuk menambah cita rasa asap pada saus, sup, sayuran kaleng, bumbu dan campuran rempah-rempah. Aplikasi baru asap cair adalah untuk menambah cita rasa pada makanan rendah lemak. Pada aplikasi tersebut perlu diperhatikan warna produk yang dihasilkan, karena ada beberapa produk yang menghendaki warna coklat, sementara beberapa produk lain tidak menghendaki warna coklat (Darmadji, 1998).

Dua senyawa utama dalam asap cair yang diketahui mempunyai efek bakterisida adalah fenol dan asam-asam organik yang dalam kombinasinya bekerjasama secara efektif untuk mengontrol pertumbuhan mikroba. Fenol mempunyai aktifitas antioksidan yang cukup besar. Telah diteliti bahwa asap kayu dapat difraksionasikan menjadi komponen asam, basa dan netral. Sebaliknya memiliki sedikit sifat antioksidan pada komponen bersifat asam, sedangkan komponen basa memacu oksidasi lipida (Psczola, 1995).

Pengasapan dilakukan dengan menggunakan kayu keras yang mengandung bahan-bahan pengawet kimia yang berasal dari pembakaran selulosa dan lignin, misalnya formaldehid, asetaldehid, asam karboksilat (asam formiat, asetat dan butirat), fenol, kresol, alkohol-alkohol primer dan sekunder, keton dll. Zat-zat yang terdapat dalam asap ini dapat menghambat aktivitas bakteri (bakteriostatik). Asap mengandung senyawa fenol dan formaldehida, masing-masing bersifat bakterisida (membunuh bakteri). Kombinasi kedua senyawa tersebut juga bersifat fungisida (membunuh kapang). Kedua senyawa membentuk lapisan mengkilat pada permukaan daging. Asap juga mengandung uap air, asam formiat, asam asetat, keton alkohol dan 4 karbon dioksida. Rasa dan aroma khas produk pengasapan terutama disebabkan oleh senyawa fenol

(31)

(guaiacol, 4- mettyl-guaiacol, 2,6-dimetoksi 1 fenol) dan senyawa karbonil (Widyani et al, 2008).

Prinsip utama dalam pembuatan asap cair sebagai bahan pengawet adalah dengan mendestilasi asap yang dikeluarkan oleh bahan berkarbon dan diendapkan dengan destilasi multi tahap untukmengendapkan komponen larut. Untuk menghasilkan asap yang baik pada waktu pembakaran sebaiknya menggunakan jenis kayu keras seperti kayu bakau, rasa mala, serbuk dan serutan kayu jati serta tempurung kelapa, sehingga diperoleh ikan asap yang baik (Tranggono et al, 1997). Hal tersebut dikarenakan asap yang dihasilkan dari pembakaran kayu keras akan berbeda komposisinya dengan asap yang dihasilkan dari pembakaran kayu lunak. Pada umumnya kayu keras akan menghasilkan aroma yang lebih unggul, lebih kaya kandungan aromatik dan lebih banyak mengandung senyawa asam dibandingkan kayu lunak (Girard, 1992).

2.7 Keunggulan Asap Cair Sebagai Bahan Pengawet

Keuntungan penggunaan asap cair sebagai pengawet menurut Maga (1987) antara lain lebih intensif dalam pemberian cita rasa, kontrol hilangnya cita rasa lebih mudah, dapat diaplikasikan pada berbagai jenis bahan pangan, lebih hemat dalam pemakaian kayu sebagai bahan asap, polusi lingkungan dapat diperkecil dan dapat diaplikasikan ke dalam bahan dengan berbagai cara seperti penyemprotan, pencelupan, atau dicampur langsung ke dalam makanan. Selain itu keuntungan lain yang diperoleh dari asap cair, adalah sebagai berikut :

1. Keamanan Produk Asapan

Penggunaan asap cair yang diproses dengan baik dapat mengeliminasi komponen asap berbahaya yang berupa hidrokarbon polisiklis aromatis. Komponen ini tidak diharapkan karena beberapa di antaranya terbukti bersifat karsinogen pada dosis tinggi. Melalui pembakaran terkontrol, aging, dan teknik

(32)

pengolahan yang semakin baik, tar dan fraksi minyak berat dapat dipisahkan sehingga produk asapan yang dihasilkan mendekati bebas PAH (Pszczola, 1995).

2. Aktivitas Antioksidan

Adanya senyawa fenol dalam asap cair memberikan sifat antioksidan terhadap fraksi minyak dalam produk asapan. Dimana senyawa fenolat ini dapat berperan sebagai donor hidrogen dan efektif dalam jumlah sangat kecil untuk menghambat autooksidasi lemak (Prananta, 2005).

3. Aktivitas Antibakterial

Peran bakteriostatik dari asap cair semula hanya disebabkan karena adanya formaldehid saja tetapi aktivitas dari senyawa ini saja tidak cukup sebagai penyebab semua efek yang diamati. Kombinasi antara komponen fungsional fenol dan kandungan asam organik yang cukup tinggi bekerja secara sinergis mencegah dan mengontrol pertumbuhan mikrobia. Kandungan kadar asam yang tinggi dapat menghambat pertumbuhan mikrobia karena mikrobia hanya bisa tumbuh pada kadar asam yang rendah (Pszczola, 1995). Adanya fenol dengan titik didih tinggi dalam asap juga merupakan zat antibakteri yang tinggi (Prananta, 2005).

4. Potensi pembentukan warna coklat

Karbonil mempunyai efek terbesar pada terjadinya pembentukan warna coklat pada produk asapan. Jenis komponen karbonil yang paling berperan adalah aldehid glioksal dan metal glioksal sedangkan formaldehid dan hidroksiasetol memberikan peranan yang rendah. Fenol juga memberikan kontribusi pada pembentukan warna coklat pada produk yang diasap meskipun intensitasnya tidak sebesar karbonil (Darmajdi, 1998).

5. Kemudahan dan variasi penggunaan

Asap cair bisa digunakan dalam bentuk cairan, dalam fasa pelarut minyak dan bentuk serbuk sehingga memungkinkan penggunaan asap cair yang lebih luas dan mudah untuk berbagai produk (Pszczola, 1995).

(33)

2.8 Asap Cair Redestilasi

Asap cair juga mengandung senyawa yang merugikan yaitu Tar dan senyawa Benzopiren yang bersifat toksik dan karsinogenik serta menyebabkan kerusakan asam amino esensial dari protein dan vitamin. Pengaruh ini disebabkan adanya sejumlah senyawa kimia di dalam asap cair yang dapat bereaksi dengan komponen bahan makanan. Upaya untuk memisahkan komponen berbahaya di dalam asap cair dapat dilakukan dengan cara redistilasi, yaitu proses pemisahan kembali suatu larutan berdasarkan titik didihnya. Redestilasi dilakukan untuk menghilangkan senyawa-senyawa yang tidak diinginkan dan berbahaya sehingga diperoleh asap cair yang jernih, bebas Tar, poliaromatik hidrokarbon (PAH) dan benzopiren pendispersi. Asap cair hasil redestilasi memiliki warna yang lebih coklat bening, kandungan tar 16,6% jauh lebih rendah, kandungan fenol 9,55%, karbonil 1,67%, dan aroma asapnya sudah berkurang.

Destilasi merupakan proses pemisahan komponen dalam campuran berdasarkan perbedaan titik didihnya, atau pemisahan campuran berbentuk cairan atas komponennya dengan proses penguapan dan pengembunan sehingga diperoleh destilat dengan komponen-komponen yang hampir murni. Destilasi adalah suatu proses pemisahan suatu komponen dari suatu campuran dengan menggunakan dasar bahwa beberapa komponen dapat menguap lebih cepat daripada komponen yang lainnya. Ketika uap diproduksi dari campuran, uap tersebut lebih banyak berisi komponen-komponen yang bersifat lebih volatil, sehingga proses pemisahan komponen-komponen dari campuran dapat terjadi (Prananta, 2005).

Destilasi sederhana dilakukan secara bertahap, sejumlah campuran dimasukkan ke dalam sebuah bejana, dipanaskan bertahap dan dipertahankan selalu berada dalam tahap pendidihan kemudian uap yang terbentuk dikondensasikan dan ditampung dalam labu erlenmeyer. Produk destilat yang pertama kali tertampung mempunyai kadar komponen yang lebih ringan dibandingkan destilat yang lain. Komponen-komponen dominan yang

(34)

mendukung sifat-sifat fungsional dari asap cair adalah senyawa fenolat, karbonil dan asam. Titik didih dari komponen-komponen pendukung sifat fungsional asap cair. Asap cair redestilasi ini mempunyai kegunaan yang sangat besar sebagai pemberi rasa dan aroma yang spesifik juga sebagai pengawet karena sifat antimikrobial dan antioksidannya. Dengan tersedianya asap cair maka proses pengasapan tradisional dengan menggunakan asap secara langsung yang mengandung banyak kelemahan seperti pencemaran lingkungan, proses tidak dapat dikendalikan, kualitas yang tidak konsisten serta timbulnya bahaya kebakaran, yang semuanya tersebut dapat dihindari (Wulandari, 1999).

2.9 Kromatografi Gas - Spektrometri Massa

GC-MS merupakan instrumentasi yang digunakan pada pemisahan senyawa organik yang menggunakan dua metode analisis senyawa yaitu kromatografi gas untuk memisahkan komponen penyusun suatu senyawa secara kuantitatif dan spektrometri massa untuk menganalisis dan mengidentifikasi senyawa-senyawa individual yang terpisah tersebut serta mencoba menentukan struktur molekul senyawa itu.

Kromatografi Gas merupakan salah satu teknik spektrometri yang menggunakan prinsip pemisahan campuran berdasarkan perbedaan kecepatan migrasi komponen-komponen penyusunnya. Kromatografi Gas biasa digunakan untuk mengidentifikasi suatu senyawa yang terdapat pada campuran gas dan juga menentukan konsentrasi suatu senyawa dalam fase gas.

Spektrometri massa adalah suatu metode untuk mendapatkan berat molekul dengan cara mencari perbandingan massa terhadap muatan dari ion yang muatannya diketahui dengan mengukur jari-jari orbit melingkarnya dalam medan magnetik seragam (Gary, 1997).

Kombinasi dari alat pemisahan kromatografi gas untuk pemisahan dan spektrometri massa untuk deteksi dan identifikasi komponen gabungan senyawa

(35)

merupakan alat yang telah digunakan secara luas baik untuk keperluan research dilaboratorium maupun kebutuhan komersial seperti kebutuhn dibidang industri dan fabrikasi. Sistem GC-MS memiliki berbagai jenis dan ukuran bergantung pada kebutuhan dan design yang diinginkan (McMaster, 2008).

Prinsip dari GC-MS adalah pemisahan komponen-komponen dalam campurannya dengan kromatografi gas dan tiap komponen dapat dibuat spektrum massa dengan ketelitian yang lebih tinggi. Hasil pemisahan dengan kromatografi gas dihasilkan kromatogram sedangkan hasil pemeriksaan spektrometri massa masing-masing senyawa disebut spektrum (Rohman, 2009).

GC-MS memiliki beberapa kekurangan antara lain, hanya

senyawa-senyawa dengan tekanan uap yang melebihi sekitar 1010 torr yang mampu

dianalisa menggunakan instrumen ini. GC-MS hanya dapat digunakan untuk mendeteksi senyawa-senyawa yang mudah menguap. Glukosa, sukrosa, sakarosa bersifat tidak menguap, sehingga tidak dapat dideteksi dengan alat GC-MS. (Gritter, 1991).

2.10 Instrumentasi Kromatografi Gas – Spektrometri Massa (GC-MS)

2.10.1 Instrumentasi Kromatografi Gas

a. Gas Pembawa

Gas pembawa (carrier gas) pada kromatografi gas berfungsi sebagai fase gerak yang dapat digunakan pada dasarnya haruslah inert, kering, dan bebas oksigen. b. Injeksi Sampel

Sejumlah kecil sampel yang akan dianalisis diinjeksikan pada mesin menggunakan semprit kecil.

c. Kolom

Ada dua tipe utama kolom dalam kromatografi gas-cair. Tipe pertama, tube panjang dan tipis berisi material padatan; Tipe kedua, lebih tipis dan memiliki fase diam yang berikatan dengan pada bagian terdalam permukaannya.

(36)

2.10.2 Instrumentasi Spektrometri Massa

a. Sumber Ion

Sumber ion adalah bagian MS yang berfungsi untuk mengionkan material analit. Ion kemudian di transfer oleh medan listrik dan medan magnet ke massa analizer . Karena ion sangat reaktif dan massa hidupnya singkat, pembentukan harus di lakukan di ruang vakum, tekanan atmosfer sekitar 760 torr. Pada umumnya, ionisasi di pengaruhi oleh energi sinar yang tinggi dari elektron, dan pemisahan elektron dicapai dengan meningkatkan dan memfokuskan sinar ion, yang kemudian di bengkokkan oleh medan magnet eksternal.

b. Mass Analizer

Mass Analizer memisahkan ion berdasarkan perbandingan massa dengan muatan. Jika partikel mempunyai muatan sama, energi kinetik sama dan kecepatan akan bergantung pada massanya. Ion ringan akan mencapai defaktor terlebih dahulu.

c. Detektor

Detektor merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat keluar fase gerak (gas pembawa) yang membawa komponen hasil pemisahan. Detektor pada kromatografi adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah sinyal gas pembawa dan komponen-komponen di dalamnya menjadi sinyal elektronik. Sinyal elektronik detektor akan sangat berguna untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif terhadap komponen-komponen yang terpisah di antara fase diam dan fase gerak (Rohman, 2009).

(37)

BAB 3

METODE PENELITIAN

3.1 Alat

- Gelas beaker 500 mL pyrex

- Piknometer 5 mL pyrex

- Neraca analitik Sartorius

- Reaktor pirolisis

- Seperangkat alat destilasi

- Plastik

- Termometer

- Karet

- pH-meter

3.2 Bahan

- limbah kulit kopi

- Aquadest

3.3 Prosedur Penelitian

3.3.1 Pembuatan Asap Cair Dari Limbah Kopi

1. 10 kg limbah kopi dalam wadah kaleng dimasukkan kedalam tungku

(38)

2. dihidupkan tungku pengarangan dan asap yang dihasilkan dialirkan ke kolom pendingin melalui pipa penghubung.

3. Ditampung destilat dalam gelas beaker ketika suhu pemanasan 500°C dan

setiap interval suhu 50°C

4. Dihentikan pemanasan pada saat asap cair tidak menetes lagi

5. Asap cair yang dihasilkan masih bercampur dengan Tar didestilasi

sehingga dihasilkan asap cair yang sudah terpisah dengan Tar.

3.3.2 Penentuan Densitas Asap Cair

1. Ditimbang piknometer kosong

2. Diisi piknometer dengan asap cair hingga penuh tanpa gelembung udara

3. Ditimbang

4. Dilakukan percobaan yang sama sebanyak 3 kali

5. Dicatat hasilnya

3.3.3 Penentuan pH Asap Cair Menggunakan pH-Meter

1. Dilakukan kalibrasi alat pH-meter dengan larutan buffer

2. Dikeringkan elektroda dengan kertas tisu dan dibilas dengan aquadest

3. Dicelupkan elektroda kedalam larutan asap cair sampai pH-meter

menunjukkan pembacaan yang tetap

(39)

3.4 Skema Pengambilan Data

3.4.1 Pembuatan Asap Cair Limbah Kopi

Dimasukkan kedalam wadah pengarangan yang dilengkapi termometer

Dihidupkan tungku pengarangan

Dialirkan ke pipa pendingin melalui tabung

Dicatat suhu pada saat asap cair pertama kali menetes Ditampung pada gelas beaker setiap interval suhu 50C Dihentikan pembakaran jika tidak ada lagi cairan yang menetes

Didestilasi

Analisa pH

Analisa densitas Analisa dengan GC-MS

10 kg limbah kopi

Asap

Campuran asap cair dan Tar

(40)

3.4.2 Analisa Densitas Asap Cair

Ditimbang menggunakan neraca analitik

Diisi dengan asap cair hingga penuh tanpa gelembung udara Ditimbang

Dilakukan percobaan yang sama sebanyak 3 kali

3.4.3 Analisa pH Asap Cair

Dikalibrasi dengan larutan buffer

Dikeringkan dengan kertas tisu dan dibilas dengan aquadest

Dicelupkan kedalam larutan asap cair sampai

menunjukkan pembacaan yang tetap

Dicatat hasil pembacaan pada tampilan

Piknometer

Hasil

pH-meter

(41)

3.4.4 Analisa Senyawa Menggunakan GC-MS

Disuntikkan kedalam alat Kromatografi

Gas-Spektrometri Massa Diamati kromatogram yang dihasilkan oleh recorder dan mass recorder serta mass spectra masing-masing senyawa

1μl larutan

(42)

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan, diperoleh asap cair limbah kopi pada

pemanasan 500C, 550°C dan 600C, dimana asap cair yang dihasilkan

ditampung dengan interval suhu 50C, hal ini dapat dilihat pada tabel 4.1 lalu dilakukan penentuan densitas dan penentuan pH untuk masing-masing perbedaan suhu tersebut dimana data yang dihasilkan masing-masing terdapat pada tabel 4.2 Sedangkan analisa kandungan senyawa pada masing-masing variasi suhu asap cair menggunakan alat GC-MS dapat dilihat pada gambar 4.1; 4.2 dan 4.3 dengan spesifikasi dan kondisi alat GC-MS terlampir.

Tabel 4.1 Volume Asap Cair Pada Berbagai Suhu Pirolisis Limbah Kopi

No Suhu (C) Volume Asap Cair (ml)

1 500 1200

2 550 350

3 600 30

Tabel 4.2 Nilai Densitas Dan pH Asap Cair Pada Berbagai Suhu Pirolisis Limbah Kopi

No Suhu (°C) Densitas pH

1 500 1,030 4,78

2 550 1,038 4,74

(43)

Gambar 44.1 Kromat Pada Su

togram Ha uhu Pirolis

asil Analisa sis 500C

(44)

Gambar 44.2 Kromat Pada Su

togram Ha uhu Pirolis

asil Analisa sis 550C

(45)

Gambar 44.3 Kromat

Pada S

togram Ha Suhu Pirolis

asil Analisa sis 600C

(46)

4.2 Pembahasan

4.2.1 Analisa Densitas Asap Cair

Bobot jenis merupakan rasio antara berat suatu sampel dengan volumenya. Dalam sifat fisik asap cair, bobot jenis tidak berhubungan langsung dengan tinggi rendahnya kualitas asap cair. Namun bobot jenis dapat menunjukkan banyaknya komponen di dalam asap cair. Dari penelitian yang dilakukan didapatkan bobot jenis yang semakin meningkat seiring peningkatan suhu pemanasan. Penentuan bobot jenis asap cair ini dilakukan dengan menggunakan alat piknometer.

Dari uji penentuan densitas yang dilakukan pada percobaan didapatkan hasil kenaikan nilai densitas yang tidak jauh berbeda pada masing-masing variasi suhu asap cair. Hal ini menunjukkan bahwa perbedaan suhu pirolisis berpengaruh pada nilai densitas dari asap cair limbah kopi. Hasil pengamatan bobot jenis asap cair pada penelitian ini berkisar antara 1,030 sampai 1,046. Hasil yang didapat tidak jauh berbeda dengan hasil penelitian Nurhayati (2000) yang menggunakan bahan pengasap kayu mengium dan tusam dengan bobot jenis asap cair antara 1,019 sampai 1,028. dan hasil penelitian Candra Luditama (2006) yang menggunakan bahan asap cair dari tempurung kelapa dengan bobot jenis asap cair antara 1,113 sampai 1,119.

4.2.2 Analisa pH Asap Cair

Nilai pH merupakan salah satu parameter kualitas asap cair yang dihasilkan. Pengukuran nilai pH ini dilakukan dengan menggunakan alat pH meter. Pengukuran nilai pH dalam asap cair yang dihasilkan bertujuan untuk mengetahui tingkat proses penguraian bahan baku untuk menghasilkan asam organik berupa asap secara pirolisis. Hasil pengukuran pH rata-rata dalam asap cair hasil pirolisis limbah kopi pada penelitian ini seperti tertera pada tabel 4.2 diatas menunjukkan bahwa asap cair bersifat asam. Sifat keasaman dari asap cair ini sebagian besar

(47)

dipengaruhi oleh komponen-komponen yang terdekomposisi oleh proses pirolisis yang berlangsung.

Hemiselulosa dan selulosa adalah komponen kayu yang apabila terdekomposisi akan menghasilkan senyawa-senyawa asam organik seperti asam asetat. Nilai pH yang rendah secara keseluruhan berpengaruh terhadap nilai awet dan daya simpan produk asap ataupun sifat organoleptiknya. Karena pada pH yang rendah mikroba atau bakteri sebagai pengganggu dalam proses pengawetan cenderung tidak dapat hidup dan berkembang biak dengan baik. Dari hasil penelitian yang dilakukan dapat disimpulkan bahwa suhu pirolisis berpengaruh pada pH asap cair yang dihasilkan. Perbedaan pada nilai pH beberapa asap cair umunya juga disebabkan oleh perbedaan bahan baku yang digunakan pada pirolisis.

4.2.3 Analisa Kandungan Senyawa Asap Cair Menggunakan GC-MS

Kandungan senyawa pada asap cair telah dianalisa dengan menggunakan alat GC-MS dengan spesifikasi dan kondisi sebagaimana terlampir. Terlihat pada gambar 4.1; 4.2 dan 4.3 kromatogram menghasilkan 7 peak yang menunjukkan masing-masing senyawa yang terkandung pada asap cair suhu 500°C, 7 peak pada asap

cair limbah kopi suhu 550C dan 11 peak yang menunjukkan masing-masing

senyawa yang terkandung pada asap cair suhu 600°C.

Gambar kromatogram diatas masing-masing menunjukkan bahwa kandungan terbesar yang terdapat pada asap cair limbah kopi adalah senyawa fenol sekitar 35%, 50% dan 55% dan asam asetat sekitar 41%, 21% dan 28%. Ini ditandai dengan adanya peak yang tajam dengan waktu retensi 37,579 pada kromatogram 1 dan peak yang tajam dengan waktu retensi 37,573 pada kromatogram 2 serta peak dengan waktu retensi 37,561 pada kromatogram 3.

(48)

Hasil analisa ini juga menunjukkan bahwa perbedaan pada suhu pirolisis berpengaruh pada kandungan senyawa yang didapatkan pada asap cair. Dari percobaan dilakukan untuk suhu pirolisis 600°C didapatkan jumlah senyawa terdeteksi 4 jenis lebih banyak dari pada untuk suhu pirolisis dengan suhu dibawah itu. Hal ini sebagian besar dikarenakan sebagian senyawa-senyawa organik pada limbah kopi terdekomposisi pada suhu yang lebih tinggi.

Tabel 4.3 Senyawa Hasil Analisa Asap Cair Suhu Pirolisis 500°C Dengan GC-MS No Rumus Molekul Area (%) Waktu Retensi (Menit)

Puncak Fragmen Nama Senyawa

Yang Diduga

1 C9H17FO 3.99 4.986 32, 44

1-Fluoro- 2,2,4,4- tetrametil-3-pentanon

2 CH4O 2.03 6.077 -- Methanol

3 C2H4O2 41.23 20.841 43, 60 Asam asetat

4 C3H6O2 4.78 23.766 45, 57, 74 Asam propanoat

5 C7H14O2 1.25 27.800 396, 383, 371, 357,

340, 331, 307, 275, 265, 243, 230, 222, 207, 190, 173, 164, 151, 125, 98, 87, 74, 60, 43, 41

Asam heptanoat

6 C6H6O 35.71 37.579 94, 74, 66, 55, 39 fenol

7 C10H12O2 11.00 41.569 164, 149, 131, 121,

103, 91, 77, 65, 55, 39

(49)

Tabel 4.4 Senyawa Hasil Analisa Asap Cair Suhu Pirolisis 550C Dengan GC-MS No Rumus Molekul Area (%) Waktu Retensi (Menit)

Puncak Fragmen Nama Senyawa

Yang Diduga

1 C3H6O 13.42 5.629 58, 43, 39 2-propanon

2 C5H8O2 0.62 5.925 397, 377, 357, 344,

332, 321, 302, 286, 869, 258, 244, 222, 208, 193, 171, 151, 121, 108, 96, 74, 58, 43, 39

1-propen-2-ol asetat

3 C2H6O 2.30 6.391 45 Etil alkohol

4 C2H4O2 28.97 20.890 60, 43, 41 Asam asetat

5 C3H6O2 3.69 23.793 96, 74, 57, 45 Asam propanoat

6 C4H8O2 0.92 26.600 251, 203, 193, 129,

120, 88, 73, 60, 41

Asam butirat

(50)

Tabel 4.5 Senyawa Hasil Analisa Asap Cair Suhu Pirolisis 600C Dengan GC-MS No Rumus Molekul Area (%) Waktu Retensi (Menit)

PuncakFragmen Nama Senyawa

Yang Diduga

1 C3H6O 11.33 5.626 58, 43, 39 2-propanon

2 C3H6O 0.59 5.917 397, 374, 341, 331,

305, 269, 251, 224, 207, 186, 176, 145, 95, 58, 43, 39

2-propanon

3 C2H4O2 21.66 20.873 60, 43, 41 Asam asetat

4 C3H6O2 3.70 23.805 96, 74, 57, 45 Asam Propanoat

5 C4H8O2 1.11 26.614 88, 73, 60, 41 Asam butirat

6 C7H14O2 1.38 27.834 206, 98, 87, 74, 60, 43,

Asam heptanoat

7 C6H6O 55.81 37.561 94, 74, 66, 55, 39 fenol

8 C8H16O2 0.34 38.590 381, 368, 354, 317,

306, 263, 246, 229, 220, 181, 159, 143, 129, 115, 101, 85, 73, 60, 41

Asam oktanoat

9 C7H8O 0.96 39.542 204, 183, 112, 107, 90,

77, 56, 53, 39

4-metil-phenol

10 C7H8O 0.71 39.756 392, 357, 328, 260,

250, 201, 187, 171, 143, 112, 108, 90, 79, 63, 51, 39

2-metil-phenol

11 C10H12O2 2.41 41.589 164, 149, 131, 121,

103, 91, 77, 65, 55, 39

eugenol

(51)

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian yang telah dilakukan mengenai pengaruh suhu pirolisis asap cair limbah kopi terhadap nilai pH, densitas serta kandungan senyawanya, dapat diambil kesimpulan sebagai berikut :

1. Suhu pirolisis berpengaruh pada densitas asap cair yang dihasilkan dimana

nilai densitas asap cair meningkat seiring dengan peningkatan suhu pirolisis. pada penelitian yang dilakukan didapatkan nilai densitas asap cair terendah dihasilkan pada suhu pirolisis 500°C sebesar 1,030 dan nilai densitas asap cair tertinggi dihasilkan pada suhu pirolisis 600°C sebesar 1,046.

2. Suhu pirolisis berpengaruh pada pH asap cair yang dihasilkan dimana nilai

pH mengalami penurunan seiring dengan peningkatan suhu pirolisis, sehingga asap cair yang dihasilkan semakin bersifat asam. Nilai pH asap cair limbah kopi terendah dihasilkan pada suhu pirolisis pada suhu 600°C sebesar 4,71 dan nilai pH asap cair tertinggi dihasilkan pada suhu pirolisis 500°C sebesar 4,78.

3. Suhu pirolisis juga berpengaruh terhadap kandungan senyawa asap cair

limbah kopi dimana hasil analisa GC-MS untuk asap cair menunjukkan jumlah dan jenis senyawa terdeteksi yang berbeda-beda untuk setiap suhu pirolisis. hasil analisa GC-MS menunjukkan terdapat 7 senyawa terkandung dalam asap cair limbah kopi suhu pirolisis 500°C dengan komposisi terbesar

(52)

ialah senyawa fenol (35,71%) dan asam asetat (41,23%), 7 senyawa pada suhu pirolisis 550°C dengan kandungan terbesar senyawa fenol (50,08%) dan asam asetat (28,97%), 11 senyawa pada asap cair suhu pirolisis 600°C dengan kandungan terbesar senyawa fenol (55,81%) dan asam asetat (21,66%).

5.2 Saran

Pada penelitian ini hanya dilakukan penentuan densitas, kadar pH dan analisa kandungan senyawa menggunakan GC-MS. Oleh karena itu disarankan pada penelitian berikutnya perlu diteliti tentang aplikasi asap cair limbah kopi pada pengawetan bahan pangan.

(53)

DAFTAR PUSTAKA

AAK. 1988. Budidaya Tanaman Kopi. Yogyakarta : Penerbit Kanisius.

Bambang, S., Darmadji P., Supryanto, dan Sudarmanto. 1996. Identifikasi Asap Cair Dari Berbagai Jenis Kayu Dan Tempurung Kelapa. Jurnal Ilmu dan Teknologi Pangan I.

Clarke, R. J. dan Macrae, R. 1987. Coffe Technology (Volume 2). London : Elsevier Applied Science.

Darmadji, P. 1995. Produksi Asap Cair dan Sifat-Sifat Fungsionalnya. Yogyakarta : Fakultas Teknologi Pangan Universitas Gajah Mada.

Darmadji, P. 1996. Aktivitas Anti bakteri Asap Cair yang Diproduksi dari Bermacam-macam Limbah Pertanian. Yogyakarta : Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Gajah Mada.

Darmadji, P. 1998. Potensi Pencoklatan Fraksi-fraksi Asap Cair Tempurung Kelapa. Yogyakarta : Prosiding Seminar Nasional Pangan Antar Universitas. Universitas Gajah Mada.

Gary, D.C. 1997. Analytical Chemistry. Fifth Edition. New York : John Wiley & Sons, INC.

Girard, J. P. 1992. Smoking in Technology of Meat and Meat Products. New York : Ellis Horwood.

Gritter, R.J. 1991. Pengantar Kromatografi.. Bandung : Penerbit ITB.

Info Ristek. 2005. Tempurung kelapa sawit. Jakarta : Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia. Vol. 3, No. 1.

Maga, Y.A. 1987. Smoke in Food Processing. Florida : CSRC Press.

McMaster M, C. 2008. GC/MC, A Practical User’s Guide. Second Edition. New York : John Willey and Sons, INC.

Muchtadi, Tien R., Sugiyono, dan Ayustaningwarno, F. 2010. Ilmu Pengetahuan Bahan Pangan. Bogor : Alfabeta CV.

Murtadho, D., Said, E.G. 1988. Penanganan dan Pemanfaatan Limbah Padat. Edisi Pertama. Jakarta : PT. Mediyatama Sarana Perkasa.

(54)

Najiati, S., dan Danarti. 1997. Kopi, Budidaya Dan Penanganan Lepas Panen. Jakarta : Penebar Swadaya.

Prananta, J. 2005. Pemanfaatan Sabut dan Tempurung Kelapa serta Cangkang Sawit Untuk Pembuatan Asap Cair Sebagai Pengawet Makanan Alami. Lhokseumawe : Universitas Malikussaleh.

Psczola. 1995. Tour Highlights Production and Uses of Smoke Based Flavor. Food Technology.

Rohman, A. 2009. Kromatografi Untuk Analisis Obat. Edisi Pertama. Yogyakarta : Graha Ilmu.

Tjitrosoepomo, G. 2001. Morfologi Tumbuhan. Yogyakarta : Gajah Mada University Press.

Tranggono, Suhardi, Setiadji, B.A.H. 1997. Produksi Asap Cair dan Penggunaanya pada Pengolahan Beberapa Bahan Makanan Khas Indonesia. Yogyakarta : Pusat Penelitian Ilmu Pengetahuan dan Teknologi (PUSPITEK).

Widyani, R., Tety, S. 2008. Prinsip Pengawetan Pangan. Cirebon : Swagati Press.

Wulandari, R., Darmadji, P., dan Umar Santosa. 1999. Sifat Antioksidan Asap Cair Hasil Redestilasi Selama Penyimpanan. Yogyakarta : Prosiding Seminar Nasional Pangan.

(55)

(56)

LAMPIRRAN A. KO LIM

ONDISI OPE MBAH KO

ERASI GC OPI

(57)

LAMPIR 500°C

(58)

(59)

(60)

(61)

(62)

(63)

(64)

LAMPIRRAN C. SPE SUH

EKTRUM M HU 550°C

(65)

(66)

(67)

(68)

(69)

(70)

(71)

LAMPIRRAN D. SP 60

PEKTRUM 00°C

(72)

(73)

(74)

(75)

(76)

(77)

(78)

(79)

(80)

(81)

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

Pengaruh Suhu Terhadap Nilai pH, Densitas Dan Kandungan Senyawa Asap Cair Hasil Pirolisis Limbah Kopi