Tempat dan Waktu Penelitian Bahan dan Alat Metode Penelitian .1 Analisa Tempurung Biji

13

III. BAHAN DAN METODE

3.1 Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian dilaksanakan di Laboratorium Kimia Kayu dan Energi Biomasa Puslitbang Hasil Hutan Bogor, Lab. Kimia Hasil Hutan, Institut Pertanian Bogor, Laboratorium Kimia Instrumen Jurusan Kimia FMIPA UPI Bandung, Lab. Biofarmaka, Institut Pertanian Bogor. Penelitian dilaksanakan pada bulan Februari sampai Juni 2009.

3.2 Bahan dan Alat

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah tempurung biji nyamplung dan minyak nyamplung kasar yang diperoleh dari Kabupaten Kebumen, Jawa Tengah. Bahan kimia yang digunakan antara lain iodin, benzena, Na 2 S 2 O 3 , larutan kanji 1, KOH, H 3 PO 4 dan bahan kimia analisis lainnya. Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah; reaktor pirolisis untuk pengarangan, retort listrik untuk pembuatan arang aktif, timbangan analitik, oven, spektrofotometer FTIR Fourier Transform Infra Red merk Shimadzu 8400, SEM Scaning Electron Microscopy merk Evo 50, dan XRD X-ray Difractometer merk Shimadzu 7000 series, GCMS Gas Chromatography Mass Spectrometry Pyrolisis merk dan GCMS merk Shimadzu QP 5050 A, spektroskopi UV-VIS 1700 series dan peralatan gelas untuk analisa kimia. 3.3 Metode Penelitian 3.3.1 Analisa Tempurung Biji Sebelum dikarbonisasi tempurung biji nyamplung dianalisa sifat fisiko kimianya meliputi kadar air, kadar abu, kadar holoselulosa, lignin, pentosan dan ekstraktif Lampiran 1. 14

3.3.2 Pembuatan Arang

Tempurung biji nyamplung yang sudah kering diarangkan dalam retort pirolisis listrik Gambar 2. Tempurung biji nyamplung ditempatkan di dalam tabung wadah silinder, kemudian dipasang di tengah retort. Selanjutnya labu berleher tiga dipasang pada pipa pembuangan gas dan alat destilasi untuk menampung senyawa hidrokarbon berberat molekul tinggi, tar dan cuka tempurung. Tahap berikutnya listrik dihidupkan dan proses berjalan selama sekitar 5 jam. Hasil arang kemudian dianalisa rendemen, kadar air, zat terbang, abu, karbon terikat, daya jerap terhadap iodin dan benzena menggunakan standar BSN SNI 01-1682-1996. Gambar 2. Retort pyrolisis listrik 1. Rendemen arang Rendemen arang ditetapkan dengan menghitung perbandingan berat arang terhadap berat bahan baku awal. Rendemen = Berat arang x 100 Berat bahan baku 2. Kadar air Contoh sebanyak 2 gram dimasukkan ke dalam cawan porselin, lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 105 o C selama 24 jam. Setelah didinginkan dalam desikator, lalu ditimbang sampai beratnya tetap. Kadar air = Berat contoh awal – berat contoh akhir x 100 Berat contoh awal 15 3. Kadar zat terbang Contoh kering oven ditimbang sebanyak 1 gram dan dimasukkan ke dalam cawan porselin yang telah diketahui beratnya, lalu dimasukkan ke dalam tanur listrik pada suhu 950 o C selama 10 menit. Setelah didinginkan dalam desikator ditimbang sampai beratnya tetap. Kadar zat terbang = Berat contoh awal – berat contoh sisa x 100 Berat contoh awal 4. Kadar abu Contoh kering oven ditimbang sebanyak 1 gram dan dimasukkan ke dalam cawan porselin yang sudah diketahui beratnya, kemudian dimasukkan ke dalam tanur listrik pada suhu 700 o C selama 5 jam. Setelah didinginkan dalam desikator ditimbang sampai beratnya tetap. Kadar abu = Berat contoh sisa x 100 Berat contoh awal 5. Kadar karbon terikat Kadar karbon terikat dihitung dengan cara pengurangan dari kadar abu dan zat terbangnya. Kadar karbon terikat = 100 - kadar abu + kadar zat terbang 6. Nilai kalor Contoh kering oven ditimbang 1 gram, lalu diikat dengan kawat halus. Kemudian dimasukkan ke dalam tempat pembakaran pada alat kalorimeter dan ditutup dengan rapat agar tidak ada udara yang masuk. Dicatat perubahan kalor yang terjadi. Percobaan diulang sebanyak 3 kali. 7. Daya jerap terhadap iodin Contoh kering oven ditimbang 1 gram dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer bertutup dan ditambahkan 25 ml larutan iod 0,1 N dan dikocok selama 15 menit pada suhu kamar, selanjutnya larutan disaring. Larutan hasil saringan dipipet 10 ml dan dititer dengan larutan Na 2 S 2 O 3 0,1 N sampai berwarna kuning, lalu ditambahkan larutan kanji 1 sebagai indikator sehingga larutan berwarna biru. Selanjutnya larutan dititer kembali sampai warna biru hilang. Daya jerap iod mgg = [10 – ml contoh x N Na 2 S 2 O 3 ] x 126,93 x fp Berat contoh g 8. Daya jerap terhadap uap benzena Contoh kering oven ditimbang 1gram dan dimasukkan ke dalam petridish, lalu ditimbang lagi, kemudian diletakkan di dalam eksikator yang berisi uap benzena. Diamati pada jam ke-24 dan 48 dengan cara mengangkat petridish, lalu dibiarkan ± 15 menit lalu ditimbang. Daya jerap uap benzena = Berat contoh akhir – berat contoh awal x 100 Berat contoh awal

3.3.3 Pembuatan Arang Aktif

Arang tempurung biji nyamplung kemudian diaktivasi dengan retort aktivasi kapasitas 300 g. Sebelumnya arang direndam dalam asam phosfat teknis sesuai perlakuan yaitu 0, 5 dan 10 bv. Kemudian arang di aktivasi dengan suhu 700 o C dan 800 o C selama 60 dan 120 menit. Arang aktif yang dihasilkan kemudian dianalisis meliputi rendemen, kadar air, zat terbang, abu, karbon terikat, daya jerap iodin dan benzena sesuai standar BSN SNI 06-3730-1995. 1. Rendemen arang aktif Rendemen arang aktif ditetapkan dengan menghitung perbandingan berat arang aktif hasil aktivasi terhadap berat arang sebelum aktivasi. Rendemen = Berat arang hasil aktivasi x 100 Berat arang sebelum aktivasi 2. Kadar air Contoh sebanyak 2 gram dimasukkan ke dalam cawan porselin, lalu dikeringkan dalam oven pada suhu 105 o C selama 24 jam. Setelah didinginkan dalam desikator, lalu ditimbang sampai beratnya tetap. Kadar air = Berat contoh awal – berat contoh akhir x 100 Berat contoh awal 3. Kadar zat terbang Contoh kering oven ditimbang sebanyak 1 gram dan dimasukkan ke dalam cawan porselin yang telah diketahui beratnya, lalu dimasukkan ke dalam tanur listrik pada suhu 950 o C selama 10 menit. Setelah didinginkan dalam desikator ditimbang sampai beratnya tetap. 17 Kadar zat terbang = Berat contoh awal – berat contoh sisa x 100 Berat contoh awal 4. Kadar abu Contoh kering oven ditimbang sebanyak 1 gram dan dimasukkan ke dalam cawan porselin yang sudah diketahui beratnya, kemudian dimasukkan ke dalam tanur listrik pada suhu 700 o C selama 5 jam. Setelah didinginkan dalam desikator ditimbang sampai beratnya tetap. Kadar abu = Berat contoh sisa x 100 Berat contoh awal 5. Kadar karbon terikat Kadar karbon terikat dihitung dengan cara pengurangan dari kadar abu dan zat terbangnya. Kadar karbon terikat = 100 - kadar abu + kadar zat terbang 6. Daya jerap terhadap iodin Contoh kering oven ditimbang 1 gram dan dimasukkan ke dalam erlenmeyer bertutup dan ditambahkan 25 ml larutan iod 0,1 N dan dikocok selama 15 menit pada suhu kamar, selanjutnya larutan disaring. Larutan hasil saringan dipipet 10 ml, dan dititer dengan larutan Na 2 S 2 O 3 0,1 N sampai berwarna kuning, lalu ditambahkan larutan kanji 1 sebagai indikator sehingga larutan berwarna biru. Selanjutnya larutan dititer kembali sampai warna biru hilang. Daya jerap iod mgg = [10 – ml contoh x N Na 2 S 2 O 3 ] x 126,93 x fp Berat contoh g 7. Daya jerap terhadap uap benzena Contoh kering oven ditimbang 1gram dan dimasukkan ke dalam petri dish, lalu ditimbang lagi, kemudian diletakkan di dalam eksikator yang berisi uap benzena. Diamati pada jam ke-24 dan 48 dengan cara mengangkat petridish, lalu dibiarkan ± 15 menit lalu ditimbang. Daya jerap uap benzena = Berat contoh akhir – berat contoh awal x 100 Berat contoh awal 18

3.3.4 Karakteristik pola struktur arang dan arang aktif

Untuk mengetahui pola struktur arang dan arang aktif aktif digunakan peralatan: 1. FTIR Fourier Transform Infra Red; digunakan untuk mengetahui perubahan gugus fungsi contoh akibat kenaikan suhu pada proses pirolisis dan aktivasi. Caranya adalah dengan mencampur serbuk arang dengan KBr menjadi bentuk pelet. Selanjutnya diukur serapannya pada bilangan gelombang 60-4000 cm -1 2. SEM Scaning Electron Microscopy; digunakan untuk mengetahui topografi permukaan dan ukuran pori contoh. 3. XRD X-ray Difractometer; untuk mengetahui derajat kristalinitas, tinggi, lebar, jarak dan jumlah lapisan aromatik yang dilakukan dengan cara menginterpretasikan pola difraksi dari hamburan sinar X pada contoh. Penetapan derajat kristalinitas, tinggi Lc, lebar La, jarak d dan jumlah lapisan aromatik N dilakukan menurut Kercher Nagle 2003; Schukin et al. 2002 yaitu: Derajat kristalinitas X = Bagian kristalin x 100 Bagian kristalin + bagian amorf Jarak antar lapisan aromatik d 002 : = 2 d sin θ dan d = Tinggi lapisan aromatik Lc pada θ 24-25: Lc 002 = Lebar lapisan aromatik La pada θ 43 : La 100 = Jumlah lapisan aromatik N : N = = 0,15406 nm panjang gelombang dari radiasi sinar Ca β = intensitas ½ tinggi dan lebar intensitas difraksi radian K = Tetapan untuk lembaran graphene 0,89 θ = sudut difraksi X = derajat kristalinitas 19

3.3.5 Aplikasi Arang Aktif pada pemurnian minyak nyamplung

Sampel arang aktif yang memiliki nilai analisa fisiko-kimia terbaik diuji cobakan pada minyak nyamplung. Arang aktif terlebih dahulu dicuci dengan air suling sampai pH air cuciannya netral, lalu ditiriskan dan dihaluskan hingga lolos saringan 120 mesh, kemudian dikeringkan dalam oven dengan suhu 105 °C. Penjernihan minyak dilakukan dengan mencampur arang aktif dengan konsentrasi 0, 5, 10, 15 dan 20 bb ke dalam 100 g minyak lalu diaduk dengan shaker selama 1 jam. Minyak hasil pencampuran didiamkan selama ± 24 jam kemudian disaring dengan kertas saring. Minyak sebelum dan sesudah perlakuan dianalisa sifat fisiko-kimianya yaitu; kadar air, bilangan asam, bilangan peroksida, bilangan iod dan kejernihan minyak serta kandungan senyawa minyak. Kemudian dilakukan penelitian pemurnian minyak menggunakan bentonit sebagai pembanding dengan konsentrasi 5, 10, 15 dan 20.

3.3.6 Pengujian Mutu Minyak Nyamplung

a. Penentuan Bilangan Asam dan Asam Lemak Bebas AOAC 1999a Minyak ditimbang sebanyak 5 gram dalam erlenmeyer 250 ml dan ditambahkan 50 ml alkohol netral 95, lalu dipanaskan selama 10 menit dalam penangas air sambil diaduk. Setelah ditambahkan 3-5 tetes indikator phenolphalein 1, larutan kemudian dititrasi dengan NaOH atau KOH 0,1 N sampai berwarna merah jambu yang tidak hilang dalam 15 detik, dan dihitung jumlah miligram KOH yang digunakan untuk menetralkan asam lemak bebas dalam satu gram atau lemak. Bilangan Asam = V x N x 56,1 m Kadar asam lemak bebas FFA, = V x N x BM 10 x m V = volume NaOH atau KOH yang diperlukan dalam titrasi contoh ml N = normalitas NaOHKOH m = berat contoh gram M = berat molekul asam lemak yang dinyatakan sebagai asam oleat yaitu 282 20 b. Penentuan Bilangan peroksida AOAC 1999b Contoh minyak sebanyak 5 ± 0,005 g dimasukkan ke dalam erlenmeyer 250 ml, kemudian ditambahkan 30 ml larutan campuran kloroform dan asam asetat glasial 2:3 dikocok sampai larut. Kemudian ditambahkan 0,5 ml larutan KI jenuh dan dikocok selama satu menit, selanjutnya erlenmeyer dibilas dengan 30 ml air destilata. Kelebihan iod dititrasi dengan natrium tiosulfat 0,1 N sampai warna kuning hampir hilang, kemudian ditambahkan 0,5 ml larutan kanji 1 dan titrasi dilanjutkan sampai titik akhir warna biru tepat hilang. Jika Natrium tiosulfat 0,1 N yang digunakan kurang dari 0,5 ml, penentuan bilangan peroksida diulangi dengan menggunakan Natrium tiosulfat 0,01 N. Bilangan Peroksida = mg O 2 100 g minyak = S-B N x 100 G Dimana : S = jumlah titrasi contoh ml B = jumlah blanko ml N = normalitas natrium tiosulfat G = bobot contoh c. Bilangan Iod SNI 01-3555-1994 Contoh minyak yang sudah disaring ditimbang sebanyak 0,1 – 0,5 gram dalam labu erlenmeyer 250 ml yang tertutup. Sebanyak 20 ml khoroform dan 25 larutan Wijs ditambahkan ke dalam contoh menggunakan pipet dengan hati-hati. Erlenmeyer kemudian disimpan ditempat gelap selama 1 jam kemudian ditambahkan 20 ml KI 15 dan 100 ml aquades. Titrasi dilakukan dengan larutan tiosulfat 0,1 N dengan indikator kanji. Dengan cara yang sama dilakukan juga titrasi blanko. Bilangan Iod = B – A x N x 12,69 berat contoh dimana : A = ml natrium tiosulfat untuk titrasi contoh B = ml natrium tiosulfat untuk titrasi blanko N = normalitas titer 12,69 = sepersepuluh dari berat atom iod 21 d. Bilangan Penyabunan SNI 01-3555-1994 Contoh minyak ditimbang sejumlah 5 gram di dalam erlenmeyer 250 ml, kemudian ditambahkan 50 ml larutan KOH beralkohol 0,5 N. Selanjutnya erlenmeyer dihubungkan dengan pendingin tegak dan contoh didihkan dengan hati-hati sampai semua contoh tersabunkan dengan sempurna, yaitu jika diperoleh larutan yang bebas dari butir-butir lemak. Larutan kemudian didinginkan, lalu dititrasi dengan larutan HCL 0,5 N dengan indikator phenolphtalein 1, sampai warna merah jambu hilang. Dengan cara yang sama dilakukan juga titrasi blanko. Bilangan penyabunan = A-B x N x 56,1 G dimana : A = jumlah ml HCL 0,5 N untuk titrasi blanko B = jumlah ml HCL 0,5 N untuk titrasi sampel N = normalitas titer HCL G = berat sample e. Kejernihan Minyak Ozcan and Ozcan 2004 Kejernihan minyak dapat diukur dari persen transmitan dengan alat spektrofotometer UV pada panjang gelombang tertentu. Semakin jernih minyak maka semakin besar nilai persen transmitannya, yang menunjukkan semakin banyak cahaya yang dapat diteruskan pada panjang gelombang tertentu. Tahap pertama, spektrofotometer dan komputer yang terintegrasi dinyalakan. Kemudian dilakukan scanning panjang gelombang minyak nyamplung sebelum diberi perlakuan adsorban 0 atau kontrol, lalu dipilih panjang gelombang masksimum, sampai diperoleh nilai persen terendah. Setelah nilai panjang gelombang maksimum diperoleh, larutan banko etanol dimasukkan dalam kuvet dan ditempatkan pada tempat sampel, selanjutnya program dijalankan untuk mendapatkan nilai persen transmisi 100. Setelah itu sampel minyak dimasukkan ke dalam kuvet dan diukur persen transmisinya. e. Analisis Kandungan Senyawa Minyak Nyamplung Minyak nyamplung sebelum dan sesudah perlakuan yang mempunyai sifat yang terbaik dianalisis kandungan senyawa kimianya menggunakan GCMS 22 Shimadzu QP 5050 A. Kondisi alat memakai suhu kolom 60 o C, suhu detector 300 o C, suhu injector 280 o C dan waktu analisa 35 menit. Minyak nyamplung disaring dengan kertas saring, kemudian minyak diijeksikan ke dalam GC sejumlah 0,2 μL sehingga terkromatografi dengan komponen yang terpisah. Selanjutnya spektrum puncak kromatogram dari sampel akan dicocokkan oleh spektrum yang ada dalam Library yang menyimpan berbagai jenis senyawa. Bagan alir penelitian dapat dilihat pada Gambar 3. 23 Gambar 3. Bagan alir penelitian Tempurung biji bintangur Pengarangan karbonisasi ± 500 o C, 5 jam Perlakuan perendaman dalam H 3 PO 4 0, 5, 10 vb 24 jam Aktivasi pada suhu 700 o C dan 800 o C selama 1 dan 2 jam Uap panas Steam ± 125 o C ± 0,27 kgjam 0,025 mbar Arang Ditiriskan Arang aktif dihaluskan lolos ayakan 100 mesh Analisa mutu Arang aktif Mutu terbaik Minyak nyamplung kasar Analisa arang Pencampuran Arang aktif 0, 5, 10, 15, 20 bb dan bentonit Pengadukan, pemanasan ± 80 o C, 1 jam, pengendapan, dan penyaringan Minyak Analisa Analisa Analisa 24

3.4 Rancangan Percobaan Dan Analisa Data