corong pemisah 500 ml dan ditambahkan air hangat dengan disemprotkan. Corong pemisah digoyang sebentar agar air menyebar mengikat gum lalu didiamkan agar
air dengan gum yang terikat turun dan terpisah dari minyak. Penyemprotan air dilakukan hingga air buangan yang diukur dengan kertas pH pada kisaran pH 6.5-7.
Air yang tersisa dihilangkan dengan pengeringan dengan pemanasan hot plate pada suhu 105
o
C selama 20 menit kemudian dilanjutkan dengan pengeringan vakum pada suhu 80
o
C sampai tidak terdapat gelembung uap air ±10 menit.
3.4.2.2 Karakterisasi Minyak Biji Nyamplung . Karakterisasi Minyak Biji Nyamplung Kasar
crude oil. Karakterisasi
ini bertujuan untuk mengetahui sifat-sifat khas dari minyak biji nyamplung. Minyak nyamplung yang digunakan dalam penelitian dilakukan analisis kadar air
SNI 01-3555-1998, bilangan asam SNI 01-3555-1998, kadar asam lemak bebas SNI 01-3555-1998, bilangan penyabunan SNI 01-3555-1998, bilangan iod SNI
01-3555-1998, densitas SNI- 06-4085-1996 dan viskositas Codex, 1992. Prosedur analisis bilangan asam, kadar asam lemak bebas, bilangan penyabunan,
bilangan iod, densitas, dan viskositas berturut-turut dapat dilihat pada Lampiran 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1,9 dan 1.10.
Karakterisasi Minyak Biji Nyamplung Hasil Proses Degumming.
Minyak biji nyamplung hasil proses degumming dilakukan pengujian kadar air, densitas, bilangan asam, kadar asam lemak bebas, indek refraksi dan viskositas.
Berdasarkan penelitian pendahuluan minyak nyamplung hasil proses degumming mempunyai kadar asam lemak bebas sangat tinggi ± 30. Minyak hasil
degumming dilakukan analisis komposisi asam lemak bebas dengan menggunakan Gas khromatografi GC. Sebelum diinjeksikan pada GC, sampel dimetilasi
terlebih dahulu. Analisis komposisi asam lemak bebas bertujuan untuk membandingkan komposisi asam lemak bebas minyak biji nyamplung dengan
komposisi asam lemak bebas sumber lainnya yang sudah terbukti dapat digunakan
sebagai bahan baku biodiesel. Prosedur analisis asam lemak bebas dapat dilihat pada Lampiran 1.11.
3.4.2.3 Pemilihan Proses
Pemilihan jalur proses didasarkan pada karakteristik bahan baku. Untuk menentukan jalur proses yang sesuai dilakukan survei literatur mengacu pada
Seider et al. 1999 yang menyatakan bahwa sebelum kreasi proses dilakukan survai literatur.
3.4.2.4 Optimasi Proses Esterifikasi
Esterifikasi bertujuan untuk mengurangi ALB minyak sekaligus mengkonversi ALB tersebut menjadi metil ester. Esterifikasi juga berfungsi untuk
membersihkan minyak dari pengotor bersifat polar yang masih tertinggal dari proses degumming seperti resin turunan koumarin.
Penetapan Jenis Kondisi Proses.
Tahapan ini bertujuan untuk menentukan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap proses esterifikasi yang akan digunakan
untuk proses optimasi. Kondisi proses yang optimum diperlukan untuk menentukan kinetika reaksi yang diperlukan dalam perancangan proses. Faktor-faktor yang
dimaksud meliputi suhu, kecepatan pengadukan, nisbah molar metanol dan konsentrasi katalis. Percobaan mempelajari pengaruh perlakuan suhu esterifikasi,
kecepatan pengadukan, nisbah molar metanol dan konsentrasi katalis dilakukan secara terpisah menggunakan rancangan acak lengkap RAL. Parameter
pengukuran untuk empat perlakuan tersebut adalah sama yaitu kadar asam lemak bebas akhir esterifikasi yang diambil dari bagian lapisan bawah hasil esterifikasi
setelah didiamkan selama 2 jam. Model matematika untuk rancangan acak satu faktor menurut Mattjik dan Sumertajaya 2002 adalah sebagai berikut :
a. Penetapan suhu
Y
ij
=
µ
+ T
i
+ Є
ij
Y
ij
= Kadar asam lemak bebas pada perlakuan suhu esterifikasi ke- i dan ulangan ke-j
µ
= Nilai rata-rata sebenarnya
T
i
= Pengaruh perlakuan suhu esterfikasi ke-i Є
ij
= Galat percobaan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j b.
Penetapan kecepatan pengadukan Y
ij
=
µ
+ R
i
+ Є
ij
Y
ij
= Kadar asam lemak bebas pada perlakuan kecepatan pengadukan ke-i dan ulangan ke-j
µ
= Nilai rata-rata sebenarnya R
i
= Pengaruh kecepatan pengadukan ke-i Є
ij
= Galat percobaan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j c.
Penetapan nisbah molar metanol Y
ij
=
µ
+ M
i
+ Є
ij
Y
ij
= Kadar asam lemak bebas pada perlakuan nisbah molar metanol terhadap ALB ke-i dan ulangan ke-j
µ
= Nilai rata-rata sebenarnya M
i
= Pengaruh perlakuan nisbah molar metanol terhadap ALB ke-i Є
ij
= Galat percobaan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j R x M
1
x A Gram metanol = ---------------
M
2
ml metanol = gram metanol 0,7918 R
= Nisbah molar metanol terhadap ALB M
1
= BM metanol = 32 A
= Bobot ALB dalam minyak gram M
2
= BM asam lemak bebas yang dinyatakan dari BM asam lemak bebas dominan yaitu asam oleat = 282
d. Penetapan konsentrasi katalis
Y
ij
=
µ
+ K
i
+ Є
ij
Y
ij
= Kadar asam lemak bebas pada perlakuan konsentrasi katalis ke-i dan ulangan ke-j
µ
= Nilai rata-rata sebenarnya K
i
= Pengaruh perlakuan konsentrasi katalis ke-i Є
ij
= Galat percobaan pada perlakuan ke-i dan ulangan ke-j gram HCl pekat = Katalis x Bobot ALB dalam minyak gram
ml HCl pekat = gram HCl 1,19 Masing-masing percobaan di atas diulang tiga kali dengan analisis keragaman
satu arah dan untuk mengetahui taraf perlakuan yang berbeda digunakan uji Duncan. Suhu esterifikasi yang digunakan ada empat taraf yaitu 50, 60, 70
dan 80 C. Kecepatan pengadukan yang digunakan ada lima taraf yaitu 100
rpm, 200 rpm, 300 rpm, 400 rpm dan 500 rpm. Nisbah molar metanol terhadap ALB yang digunakan ada 11 taraf yaitu 0, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 35,
40, 45, dan 50. Konsentrasi katalis HCl terhadap berat ALB yang digunakan ada tujuh taraf yaitu 0, 3, 6, 9, 12, 15 dan 18.
Optimasi Kondisi Proses. Optimasi proses esterifikasi bertujuan untuk
menentukan kondisi proses optimum yang dapat menghasilkan respon optimum. Optimasi dilakukan untuk mendapatkan rancangan yang paling menguntungkan.
Kondisi proses yang paling optimum respon permukaan optimum digunakan
untuk menentukan kinetika reaksi pada tahapan berikutnya. Optimasi respon
esterifikasi dilakukan berdasarkan pengaturan kondisi proses dengan cara menentukan titik-titik optimum pada setiap variabel perlakuan proses dengan
menggunakan metode permukaan respon Surface Respon Methode Box et al. 1978, Montgomery 1991 dan Gaspers 1996. Parameter respon hasil esterifikasi
yang dioptimasi adalah penurunan kadar asam lemak bebas ALB. Pengolahan data optimasi respon hasil esterifikasi menggunakan program Minitab 14 dan
SAS V6.12.
Taraf percobaan yang diambil didasarkan pada hasil penelitian kajian pengaruh dan dikaitkan dengan hasil studi pustaka. Rentang nisbah molar
mempertimbangkan hasil penelitian Canacki dan Van Gerpen 2003; Van Gerpen et al.
2004; Zhang et al. 2004 yaitu antara 20:1– 40:1 berdasarkan bobot ALB. Rentang katalis mempertimbangkan hasil penelitian Canacki dan Gerpen 2003
yaitu 5-10 dari ALB yang diberikan 2 kali, Canacki dan Gerpen 2001 yaitu 15
dari ALB, Sudradjat et al. 2005 yaitu 1 dari jumlah minyak. Rentang suhu mempertimbangkan hasil penelitian Van Gerpen et al. 2004 ; Canacki dan Van
Gerpen 2003; dan Sudradjat et al. 2005 yaitu sekitar 60
o
C. Waktu esterifikasi dan kecepatan pengadukan ditetapkan sama untuk seluruh perlakuan.
Optimasi respon hasil esterifikasi terdiri dari 3 variabel bebas yang dicobakan pada proses esterifikasi yaitu: nisbah molar metanol terhadap asam
lemak bebas ALB sebagai X
1
, konsentrasi katalis terhadap ALB sebagai X
2
dan suhu esterifikasi sebagai X
3
. Langkah-langkah dalam percobaan optimasi respon ini adalah sebagai berikut:
a. Menentukan taraf-taraf faktor percobaan. Faktor, kode dan taraf kode yang dicobakan dapat dilihat pada Tabel 18 dan
Tabel 19. Tabel 18 Faktor, kode dan taraf kode pada percobaan proses esterifikasi
No. Faktor Kode
Taraf kode
α
-1.682 Rendah
-1 Tengah
Tinggi +1
α
+1.682 1 Nisbah
molar metanol terhadap
ALB X
1
3
10 20
30
37
2 Konsentrasi katalis terhadap
ALB X
2
.
1
3 6
9
11
3 Suhu esterifikasi X
3
.
35
45 60
75
85
Nilai faktor yang dikodekan dihitung dengan cara sebagai berikut: W – W
tengah
X = --------------- atau W = 0.5 r X
+ W
tengah
0.5 r r
= adalah selisih taraf kode aktual tertinggi dan terendah X
= nilai taraf kode = -1,682, -1, 0, +1, dan +1,682. W
= taraf kode aktual yang dicari W
tengah
= Taraf kode aktual tengah b.
Melakukan pengumpulan data percobaan berdasarkan matrik pengamatan c.
Melakukan pengujian orde satu jika hasil pengujian menunjukan berbeda nyata secara statistik maka dilanjutkan dengan membuat model permukaan respon
orde dua dengan k=3 yaitu : Y =
βo + β
1
X
1
+ β
2
X
2
+ β
3
X
3
+ β
11
X
1 2
+ β
22
X
2 2
+ β
33
X
3 2
+ β
12
X
1
X
2
+ β
13
X
1
X
3
+ β
23
X
2
X
3
+
ε
Pengujian model orde satu dan dua menggunakan analysis of variance ANOVA
d. Melakukan pengujian model persamaan orde kedua untuk menentukan
ketepatan model melalui pengujian lack of fit. Tabel 19 Nilai taraf kode dan nilai taraf aktual pada percobaan esterifikasi
Matrik rancangan
No Nilai taraf kode
Nilai taraf aktual Nisbah
molar metanol
terhadap ALB
Konsen- trasi
katalis Suhu Nisbah
molar metanol
terhadap ALB
Konsentrasi katalis
Suhu
Faktorial 2
3
1 -1
-1 -1
10 3 45
2 1 -1
-1 30
3 45
3 -1 1
-1 10
9 45
4 1 1
-1 30
9 45
5 -1 -1
1 10
3 75
6 1 -1
1 30
3 75
7 -1 1
1 10
9 75
8 1 1
1 30
9 75
Tambahan faktorial
α=2
k4
9 -1,682 3
6 60
10 1,682 37
6 60
11 0 -1,682
20 1
60 12 0
1,682 20
11 60
13 0 -1,682
20 6
35 14 0
1,682 20
6 85
Pengulang- an titik
pusat 15 0
20 6
60 16 0
20 6
60 17 0
20 6
60 18 0
20 6
60 19 0
20 6
60 20 0
20 6
60
e. Menentukan pendugaaan hasil berdasarkan data yang dimiliki dan perhitungan
nilai R
2
. f.
Melakukan analisis kanonik untuk menentukan peubah pada titik stasioner. g.
Melakukan validasi model dengan percobaan dengan data laboratorium.
3.4.2.5 Analisis Pemodelan Kinetika Reaksi Esterifikasi