41
41
2.5 Potensi Bungkil Jarak Pagar sebagai Sumber Protein untuk Pakan
Meskipun biji jarak pagar kaya dengan minyak dan protein, namun ia sangat beracun sehingga tidak cocok untuk konsumsi manusia atau hewan secara
langsung King et al. 2009. LD
50
bagi konsumsi forbol ester untuk tikus jantan adalah 27,34 mg kg massa tubuh; dan LD
5
dan LD
95
adalah 18,87 dan 39,62 mg kg massa tubuh, masing masingnya Li et al. 2010. Pemanfaatan bungkil jarak
pagar yang layak dan sukses tidak dapat dicapai tanpa penghilangan semua senyawa anti gizi Gaur 2009. Martınez Herrera et al. 2006 mempelajari
kualitas gizi dan dampak berbagai perlakuan teknik pemrosesan hidrotermal, ekstraksi pelarut, ekstraksi pelarut ditambah NaHCO
3
dan perlakuan dengan radiasi ion untuk menonaktifkan faktor antigizi daging buah jarak pagar yang
lemaknya telah dihilangkan pada varitas yang beracun dan tidak beracun dari berbagai daerah di Meksiko. Inhibitor tripsin dengan mudah dapat di
nonaktifkan menggunakan uap panas dengan suhu 121
o
C selama 25 menit. Fitat dapat diturunkan sedikit dengan irradiasi pada 10 kGy. Kandungan saponin dapat
dikurangi melalui ekstraksi dengan etanol dan irradiasi. Ekstraksi dengan etanol, diikuti dengan NaHCO
3
0,07 menurunkan aktivitas lektin dan forbol ester sebesar 97,9 dalam biji. Sementara digestabilitas in vitro akan meningkat
antara 78,6 dan 80,6. Ia meningkat sekitar 86 melalui perlakuan panas. Bungkil jarak pagar yang diperoleh dari perlakuan 4,0 NaOH pada suhu
121
o
C selama 30 menit diikuti baik dengan mencuci dua kali dengan 92 metanol atau empat kali dengan air suling, memperlihatkan hasil detoksifikasi
yang bagus. Kandungan forbol ester bungkil jarak setelah detoksifikasi dengan perlakuan ini menjadi tidak dapat dideteksi. Namun demikian, pada bungkil yang
hanya dicuci dengan air, bungkil ini masih memiliki bau NaOH yang kuat dan hal ini memberikan dampak penerimaan yang negatif di dalam asupan makanan.
Pencucian dengan metanol terlihat menjanjikan untuk detoksifikasi bungkil jarak asalkan metanol yang digunakan dapat didaur ulang sehingga biaya detoksifikasi
menjadi ekonomis
Aregheore et al. 2003.
Hasil penelilitian Chivadi et al. 2004 menunjukkan bahwa detoksifikasi bungkil jarak dengan pelarut hexan dan etanol diikuti dengan perlakuan uap panas
121
o
C selama 30 menit belum dapat menghilangkan lektin dan tripsin secara
42 keseluruhan dan masih meninggalkan residu forbol ester 1,90 mgg daging biji.
Angka ini lebih tinggi daripada kandungan forbol ester pada jarak pagar yang tidak beracun 0,11 mgg daging biji.
Rakshit et al. 2008 menyelidiki pengaruh panas dan detoksifikasi bungkil secara kimia dan mengevaluasi perlakuan bungkil tersebut pada pertumbuhan dan
histologinya pada tikus. Hasil penelitiannya mengindikasikan bahwa perlakuan 2 NaOH atau 2 CaOH
2
diikuti dengan uap panas dari autoklaf pada suhu 131
o
C selama 30 menit dan pencucian dengan air 1:5 wv dapat menurunkan kandungan forbol ester secara sangat berarti. Namun demikian pada uji diet
terhadap tikus jantan menunjukkan masih terjadi penurunan berat badan dan kematian tikus dihari ke 9. Hal ini disebabkan kandungan forbol ester masih
lebih besar daripada kandungan forbol ester pada varitas jarak pagar tidak beracun. Untuk menghilangkan forbol ester tersebut, maka pada penelitian ini
pencucian bungkil jarak setelah perlakuan 2 NaOH adalah dengan menggunakan metanol dan air. Menurut Goel et al. 2007, perlakuan panas
yang diikuti dengan ekstraksi kimia dapat menghilangkan forbol ester dan menurunkan antigizi dan zat racun secara berarti. Bungkil jarak yang
diperlakukan dengan cara ini dapat menjadi tidak berbahaya bagi tikus Makkar and Becker 1997 dan ikan Goel et al. 2007. Kandungan forbol ester daging biji
jarak dirangkum pada Tabel 21. Disamping adanya kandungan toksik dan faktor antigizi, bungkil jarak juga
mengandung jumlah kulit biji yang banyak apabila kulit biji tidak dibuang sebelum dilakukan pengepresan minyak, maka ia tidak cocok digunakan pada
diet binatang. Makkar et al. 2008 melakukan penelitian untuk mendapatkan konsentrat protein dari bungkil tersebut. Hasil konsentrat protein yang paling
tinggi diperoleh apabila bungkil tersebut dilarutkan lebih dahulu dengan NaOH sehingga pH nya menjadi 11 selama 1 jam dan suhu 60
o
C, setelah itu protein diendapkan dengan menurunkan pH nya menjadi 4 menggunakan HCl.
Konsentrat protein yang dihasilkan dari perlakuan ini masih mengandung forbol ester 0,86 – 1,48 mgg, inhibitor tripsin diperkirakan sepuluh kali lipat di dalam
konsentrat protein dibandingkan dengan yang ada dalam bungkil.
43 Tabel 21 Kandungan forbol ester daging biji jarak pagar J. curcas L.
No Substansi yang dianalisis
Kandungan Forbol
ester mgg kernel
Rujukan
1 Kernel varitas Cape Verde
2,70 Makkar and
Becker 1997 2
Kernel varitas Nicaragua 2,17
Makkar and Becker 1997
3 Kernel varitas Mexico tidak beracun
0,11 Makkar and
Becker 1997 4
Bungkil yang diperoleh setelah ekstraksi dengan heksan dan dipanaskan
1,78 Aregheore et al.
2003 5
Bungkil yang diperoleh setelah perlakuan dengan 4.0 NaOH bb dipanaskan pada
121
o
C selama 30 menit diikuti dengan dua kali pencucian dengan methanol
Tidak terdeteksi
Aregheore et al. 2003
6 Bungkil yang diperoleh setelah perlakuan
dengan 4.0 NaOH bb dipanaskan pada 121
o
C s elama 30 menit diikuti dengan dua kali pencucian dengan air distilata
Tidak terdeteksi
a
Aregheore et al. 2003
7 Kernel Varitas dari India
6,05 Gaur 2009
8 Bungkil yang diperoleh setelah
diekstraksi dengan heksan 4,3
Gaur 2009 9
Bungkil yang diperoleh setelah diekstraksi dengan campuran
heksan:methanol 9:1 2,1
Gaur 2009
10 Bungkil yang diperoleh setelah
diekstraksi dengan heksan metanol I metanol II
0,15 Gaur 2009
11 Bungkil yang diperoleh setelah
diekstraksi dengan heksan isopropil alkohol I isopropil alkohol II
1,5 Gaur 2009
12 Bungkil yang diperoleh setelah
diekstraksi dengan heksan selama 1 hari metanol selama 3 hari
0,06 Gaur 2009
a
walaupun forbol estertidak terdeteksi, namun karena kuatnya aroma -aOH, maka diet pada tikus menggunakan bungkil ini secara organoleptik tidak dapat
diterima
44 Sementara itu lektin dan fitat juga ada pada level yang tinggi. Hasil ini
mengindikasikan bahwa konsentrat protein mesti didetoksifikasi dengan menghilangkan forbol ester dan menonaktifkan inhibitor lektin dan tripsin melalui
perlakuan panas Makkar et al. 2008.
2.6 Perancangan Proses dan Kajian Tekno ekonomi Pembuatan Biodiesel
Perancangan proses
dimulai dengan
adanya masalah
yang mengekspresikan situasi saat ini dan adanya peluang untuk memenuhi kebutuhan
manusia. Peluang itu diwujudkan dengan melakukan serangkaian percobaan laboratorium. Sebelum sampai kepada perancangan proses yang lebih detail
maka data laboratorium perlu melewati tahap verifikasi lebih lanjut, yang dapat dilakukan melalui percobaan pada kondisi dan kapasitas yang kita inginkan untuk
mendapatkan basis data yang lebih detail, pengujian skala pilot atau mempersiapkan model simulasi Seider et al. 1999. Pada penelitian ini, tahapan
yang dipilih adalah melalui simulasi. Simulasi proses industri yang melibatkan banyak satuan operasi seperti layaknya sebuah pabrik, dilakukan sebelum kajian
tekno ekonomi dan analisis dampak lingkungan. Simulasi proses banyak dilakukan dengan bantuan perangkat lunak HYSYS Zhang et al. 2003a.
Walaupun terdapat perbedaan antara keputusan simulasi proses dengan pengendalian proses yang sebenarnya, perangkat lunak simulasi proses seperti
HYSYS 3.2 dapat memberikan informasi pengendalian proses yang bisa dipercaya karena mempunyai paket termodinamik serta kaedah perhitungan yang
komprehensif. Karena proses produksi biodiesel dilakukan secara batch, maka hasil perhitungan simulasi perancangan proses oleh HYSYS disesuaikan dengan
kondisi operasi sistem batch menggunakan spreadsheet Microsoft Excel. Langkah pertama dalam mengembangkan simulasi proses batch ini adalah
perancangan dasar basic design yaitu dengan membangun bagan alir proses, menghitung kesetimbangan massa, mengembangkan bagan waktu setiap proses,
menghitung kesetimbangan energi dan membuat daftar peralatan yang digunakan. Langkah berikutnya adalah memperkirakan biaya produksi yang
meliputi biaya peralatan, biaya pabrik secara keseluruhan, biaya peubah, dan biaya lainnya yang berguna untuk kajian tekno ekonomi Sakai et al. 2009.
45 Studi yang berkenaan dengan tekno ekonomi proses produksi biodiesel
telah banyak dipublikasikan. Diantara peubah sistem produksi yang dikaji, harga bahan baku minyak merupakan faktor utama yang menjadi kendala dalam
komersialisasi biodiesel. Disamping itu kapasitas pabrik, teknologi proses, dan harga gliserol merupakan peubah paling nyata yang mempengaruhi kelangsungan
hidup ekonomi produksi biodiesel Nelson et al. 1994, Zhang et al. 2003b; Van Kasteren and Nisworo 2007; You et al. 2008; West et al. 2008; Marchetti and
Errazu 2008; Sakai et al. 2009; Lim et al. 2009. Pada Tabel 22 dirangkum beberapa hasil penelitian berkenaan dengan kajian tekno ekonomi proses produksi
biodiesel.
46 Tabel 22 Kajian tekno ekonomi berbagai proses produksi biodiesel
No Kapasitas
pabrik tontahun
Teknologi Proses
Katalis Minyak
Biaya produksi
ton Biaya
Pabrik juta
Hasil Kajian Referensi
1 8.000
Sinambung Homogen basa
virgin vegetable oil
Kapasitas pabrik dan harga bahan baku minyak dan biodiesel
merupakan faktor yang paling berpengaruh yang mempengaruhi
keberlanjutan secara ekonomi
Zhang et al. 2003b
8.000 Sinambung
Homogen basa Minyak
goreng bekas 8.000
Sinambung Homogen asam
Minyak goreng bekas
8.000 Sinambung
Homogen asam dan menggunakan
Heksana
Minyak goreng bekas
2 8.000
Sinambung Tidak ada
Minyak goreng bekas
442 2,0
Semakin besar kapasitas pabrik, maka biaya produksi biodiesel akan
semakin rendah
Van Kasteren and
Nisworo 2007
125.000 Sinambung
Tidak ada 152
10,40 3
8.000
Sinambung Homogen basa
Kedele 625
1,35 Kapasitas yang paling layak secara
ekonomi adalah 100.000 tontahun. Kapasitas pabrik, harga bahan baku
minyak dan biodiesel, hasil gliserol dan biodiesel merupakan peubah
yang paling signifikan
You et al. 2008
30.000
Sinambung Homogen basa
Kedele 582
4,04 100.000
Sinambung Homogen basa
Kedele 547
11,67
4 8.000
Sinambung Homogen basa
Minyak goreng bekas
520 1,59
Proses katalis Heterogen Asam merupakan proses yang paling
sederhana, mempunyai biaya produksi paling rendah dan
mempunyai nilai kembali modal yang paling tinggi
West et al. 2008
8.000
Sinambung Homogen Asam
Minyak goreng bekas
476 1,99
8.000
Sinambung Heterogen Asam
Minyak bekas 388
0,63 8.000
Sinambung Tidak ada
a
Minyak bekas 459
2,15
47
5 36.036
Sinambung Homogen basa
Minyak goreng bekas
429 7,42
Penggunaan katalis heterogen merupakan alternative teknologi
masa depan untuk produksi biodiesel tidak hanya karena jumlah
efluen yang lebih rendah dan bersahabat dengan lingkungan, tapi
juga menghasilkan gliserol dengan tingkat kemurnian yang tinggi
sehingga harganya lebih kompetitif.
Marchetti and Errazu
2008 36.036
Sinambung Homogen asam
Minyak goreng bekas
439 7,33
36.036 Sinambung
Heterogen asam Minyak
goreng bekas 425
5,15 36.036
Sinambung Tidak ada
a
Minyak goreng bekas
918 8,44
6 7.260
Curah KOH W
b
Homogen basa Minyak
goreng bekas 598
6,48
Dalam rentang produksi 1.452 tonth – 14.520 tonth, proses Curah
CaO W proses yang paling murah biaya produksinya
Sakai et al. 2009
7.260 Curah
KOH D
c
Homogen basa Minyak
goreng bekas 641
7,99 7.260
Curah CaO
W
b
Heterogen basa Minyak
goreng bekas 584
6,76 7.260
Curah CaO D
c
Heterogen basa Minyak
goreng bekas 622
8,30 7
8.000 Sinambung ,
300 C, tekanan 350
bar, 30 menit Tidak ada
a
Rapeseed 2,16
Biaya modal total proses superkritis 1.5 1.6 kali lebih tinggi dari metode
konvensional menggunakan katalis homogen alkali.
Lim et al. 2009
8.000 Sinambung,
350 C, tekanan 430
bar, 4 menit Tidak ada
a
Rapeseed 2,01
8.000 Sinambung,
310 C, tekanan 350
bar, 25 menit Tidak ada
a
Rapeseed 2,10
Keterangan:
a
metode alkohol superkritis;
b
metode metode pemurnian biodiesel dengan pencucian;
c
metode pemurnian biodiesel dengan distilasi
Kategori