Kinetika Adsorpsi Isotermal Β-Karoten Dari Olein Sawit Kasar Dengan Menggunakan Bentonit

(1)

KINETIKA ADSORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN

DARI OLEIN SAWIT KASAR DENGAN MENGGUNAKAN BENTONIT

Oleh:

R. INDRI RESPATI HAYUNINGTYAS F34102087

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

R. Indri R. Hayuningtyas. F34102087. Kinetika Adsorpsi Isotermal β-karoten dari Olein Sawit Kasar dengan Menggunakan Bentonit. Di bawah bimbingan Muslich dan Prayoga Suryadarma. 2006.

RINGKASAN

Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) merupakan salah satu tanaman golongan palma yang dapat menghasilkan minyak. Nilai tambah yang diperoleh minyak sawit kasar adalah sebagai salah satu sumber penghasil karotenoid terkaya untuk menghasilkan retinol (provitamin A). Minyak sawit kasar mengandung sekitar 15 sampai 300 retinol lebih banyak dibandingkan dengan wortel, sayuran berdaun hijau dan tomat.

Minyak kelapa sawit terdiri dari fraksi cair yang disebut dengan olein dan fraksi padat yang disebut stearin. Olein sawit kasar diperoleh melalui fraksinasi minyak kelapa sawit (crude palm oil) dan belum mengalami proses pemurnian. Penampakan olein sawit kasar yang berwarna kuning kemerahan disebabkan kandungan karotenoidnya yang tinggi. Olein sawit kasar mempunyai jumlah karotenoid yang berkisar antara 680-760 ppm.

Industri minyak goreng melakukan proses pemurnian yang salah satu tujuannya untuk mendapatkan produk akhir minyak goreng yang jernih. Pemucatan atau bleaching merupakan salah satu tahap pada proses pemurnian yang bertujuan untuk mengurangi pigmen warna, suspensi koloid (gum dan resin), bahan-bahan oksidatif dan trace metals yang terdapat dalam minyak sawit. Proses pemucatan tersebut secara tidak langsung dapat mengakibatkan kerusakan atau kehilangan terhadap komponen yang berguna dalam minyak, seperti alfa, beta, gamma karoten dan likopen. Di lain pihak, komponen yang berguna tersebut khususnya β-karoten sangat potensial sebagai sumber provitamin A. Salah satu cara untuk mengupayakan pengambilan kembali komponen β-karoten yang terkandung dalam minyak sawit yaitu dengan adsorpsi.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mendapatkan kondisi kesetimbangan adsorpsi isotermal β-karoten dari olein sawit kasar dengan menggunakan bentonit dan arang aktif. Selain itu, penelitian ini juga bertujuan untuk mendapatkan nilai parameter kinetika adsorpsi isotermal β-karoten dari olein sawit kasar dengan menggunakan bentonit dan arang aktif, yaitu konstanta laju adsorpsi (k) dan energi aktivasi (Ea).

Kinetika adsorpsi isotermal β-karoten dari olein sawit kasar dilakukan pada kondisi suhu 40°C, 50°C, 60°C. Kondisi kesetimbangan diperoleh berdasarkan hubungan antara penurunan konsentrasi β-karoten dalam olein (μg/ml) dengan lama adsorpsi (menit). Kondisi kesetimbangan tercapai apabila dalam lama adsorpsi tertentu konsentrasi β-karoten dalam olein (μg/ml) tidak lagi mengalami penurunan. Nilai konstanta laju adsorpsi (k) dihasilkan dari regresi linear antara konsentrasi β-karoten dalam olein (μg/ml) dan konsentrasi β-karoten dalam adsorben (μg/g). Pemilihan model adsorpsi isotermal dilakukan dengan melihat koefisien determinasi (r2) terbesar untuk mengetahui model yang memiliki tingkat kesesuaian terbaik dengan data percobaan. Perolehan nilai energi aktivasi (Ea)

(3)

dihasilkan dari regresi linear antara konstanta laju adsorpsi (k) dan suhu (T) dengan menggunakan persamaan Arrhenius. Kualitas adsorpsi diperoleh berdasarkan keselektifan adsorben dalam mengadsorpsi komponen β-karoten, α-tokoferol dan asam lemak bebas. Kemampuan adsorben untuk melepaskan komponen β-karoten (desorpsi) juga dilakukan dengan menggunakan pelarut heksan, isopropanol dan etanol.

Karakteristik olein sawit kasar antara lain kadar asam lemak bebas (5,10%) dan indeks bias (1,4619). Bentonit dan arang aktif yang digunakan mempunyai ukuran partikel 150 mesh. Kondisi kesetimbangan yang dicapai oleh bentonit pada

suhu 40°C (20 menit; konsentrasi 68 μg/ml), 50°C (20 menit; konsentrasi 40 μg/ml) dan 60°C (18 menit, konsentrasi 32 μg/ml). Kondisi kesetimbangan

yang dicapai oleh arang aktif pada suhu 40°C (22 menit; konsentrasi 45 μg/ml),

50°C (22 menit; konsentrasi 60 μg/ml) dan 60°C (19 menit, konsentrasi 85 μg/ml).

Model adsorpsi isotermal yang sesuai dengan data percobaan adalah model persamaan Freundlich. Nilai konstanta laju adsorpsi (k) yang diperoleh bentonit pada suhu 40°C (2,81 x 10-5 ml (g)-1), 50°C (5,33 x 10-2 ml (g)-1) dan 60°C (3,36 x 10-2 ml (g)-1). Nilai konstanta laju adsorpsi (k) yang diperoleh arang

aktif pada suhu 40°C (3,04 x 10-4 ml (g)-1), 50°C (1,29 x 10-4 ml (g)-1) dan 60°C (6,16 x 10-3 ml (g)-1). Nilai energi aktivasi (Ea) yang diperoleh bentonit sebesar 74,28 kcal/mol dan arang aktif sebesar 30,04 kcal/mol.

Jumlah β-karoten yang teradsorpsi (50°C, 171 menit) pada bentonit sebesar 375,50 μg/ml dan arang aktif sebesar 426,791 μg/ml. Jumlah α-tokoferol yang teradsorpsi pada bentonit sebesar 1397,451 μg/ml dan arang aktif sebesar 763,180 μg/ml. Kadar asam lemak bebas (%) olein sawit kasar hasil adsorpsi pada bentonit sebesar 4,59% dan arang aktif sebesar 2,83%, sedangkan nilai indeks bias pada bentonit sebesar 1,4606 dan arang aktif sebesar 1,4616. Persentase perolehan β-karoten hasil desorpsi terbesar dari bentonit dan arang aktif diperoleh pelarut etanol, yaitu sebesar 16,6% dan 2,7%.

(4)

R. Indri R. Hayuningtyas. F34102087. Kinetics of Isothermal Adsorption of β-carotene from Crude Palm Olein Using Bentonite. Supervised by Muslich and Prayoga Suryadarma. 2006.

SUMMARY

Oil palm (Elaeis guineensis Jacq.) is one of plant species from the palmae family that can produce oil. Added value that crude palm oil obtain is one of the richest source of carotenoids which can be used to produce retinol (provitamin A). Crude palm oil contains about 15 to 300 times more retinol equivalent than carrots, green leafy vegetables and tomatoes.

Palm oil consists of liquid fraction called olein and solid fraction called stearin. Crude palm olein is obtain from the fractionation of crude palm oil and it has not through the refinery proccess. The yellow-reddish color of crude palm olein occurs because of the large amount of carotenoids content. Crude palm olein contains a significant number of carotenoids, for about 680-760 ppm.

Cooking oil industries do the refining process which one of the intention is to obtain a pure final product of cooking oil. Bleaching is a stage of refinery process that removes colored pigments, colloid suspensions (gum and resin), oxidative materials and trace metals from palm oil. Bleaching process can cause some degradations or even losses of cooking oil compounds such as alpha, beta, gamma carotene and lycopene. In other side, those compounds especially β-carotene is potential as a source of provitamin A. Adsorption is one of the various methods to recover β-carotene compounds from palm oil.

The objectives of this research are to obtain the equilibrium condition and the value of kinetics parameters, which are adsorption rate constanta (k) and activation energy (Ea) of isothermal adsorption of β-carotene from crude palm olein using bentonite and activated carbon.

Kinetics of isothermal adsorption of β-carotene from crude palm olein was done at temperature conditions of 40°C, 50°C and 60°C. Equilibrium condition was obtained from the relation between β-carotene concentration decrease in olein (μg/ml) and adsorption time (minute). Equilibrium condition was achieved when the adsorption time no longer improve the decrease of β-carotene concentration in olein (μg/ml). The adsorption rate constanta (k) was determined by the linear regression between the concentration of β-carotene in adsorbent (μg/g) and concentration of β-carotene in olein (μg/ml). Selection of the highest value of the determination coefficient (r2) was done to choose the fit adsorption isothermal model with the experimental data. The activation energy (Ea) was obtained by using the linear regression between adsorption rate constanta (k) and temperature (T) with the Arrhenius equation. Adsorption quality was obtained by the selectivity of adsorbent to adsorp β-carotene, α-tocopherol and free fatty acid. The ability of adsorbent to release β-carotene by desorption process was done with various eluents, such as hexane, isopropanol and ethanol.

The crude palm olein characteristic were free fatty acid content (5,10%) and refractive index (1,4619). Both bentonite and activated carbon that used in the

(5)

experiment have the 150 mesh particel size. Equilibrium condition achieved by bentonite at temperature 40°C (20 minutes; concentration 68 μg/ml), 50°C (20 minutes; concentration 40 μg/ml) and 60°C (18 minutes, concentration 32 μg/ml). While the equilibrium condition achieved by activated carbon at

temperature 40°C (22 minutes; concentration 45 μg/ml), 50°C (22 minutes; concentration 60 μg/ml) and 60°C (19 minutes, concentration 85 μg/ml).

Freundlich isotherm model showed a good fit and appropriate with the

experimental data. The adsorption rate constanta for bentonite at temperature 40°C (2,81 x 10-5 ml (g)-1), 50°C (5,33 x 10-2 ml (g)-1) and 60°C (3,36 x 10-2 ml (g)-1). While the adsorption rate constanta for activated carbons

at temperature 40°C (3,04 x 10-4 ml (g)-1), 50°C (1,29 x 10-4 ml (g)-1) and 60°C (6,16 x 10-3 ml (g)-1). Activation energy (Ea) value for bentonite was 74,28 kcal/mol and activated carbon was 30,04 kcal/mol.

The adsorption recovery value of β-carotene for bentonite was 375,50 μg/ml and activated carbon was 426,791μg/ml. While the adsorption recovery value of α-tocopherol for bentonite was 1397,451 μg/ml and activated carbon was 763,180 μg/ml. Free fatty acid content (%) of crude palm olein after adsorption process (50°C, 171 minutes) for bentonite was 4,59% and activated carbon was 2,83%, while the refractive index value for bentonite was 1,4606 and activated carbon was 1,4616. The highest recovery percentage of β-carotene by desorption process for bentonite and activated carbons was obtained by using ethanol which was 16,6% and 2,7%.

(6)

SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul “Kinetika Adsorpsi Isotermal β-karoten dari Olein Sawit Kasar dengan Menggunakan Bentonit” adalah hasil karya Saya sendiri dengan arahan Dosen Pembimbing Akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.

Bogor, Januari 2007 Yang membuat pernyataan,

R. Indri Respati Hayuningtyas F34102087

(7)

KINETIKA ADSORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN

DARI OLEIN SAWIT KASAR DENGAN MENGGUNAKAN BENTONIT

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh

R. INDRI RESPATI HAYUNINGTYAS F34102087

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(8)

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

KINETIKA ADSORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN

DARI OLEIN SAWIT KASAR DENGAN MENGGUNAKAN BENTONIT

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Departemen TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

R. INDRI RESPATI HAYUNINGTYAS F34102087

Dilahirkan pada tanggal 7 September 1984 di Bogor

Tanggal lulus : 17 Januari 2007

Menyetujui, Bogor, Januari 2007

Ir. Muslich, MSi Pembimbing Akademik I

Prayoga Suryadarma, S.TP, MT Pembimbing Akademik II

(9)

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 7 September 1984. Penulis adalah anak pertama dari tiga bersaudara, putri dari pasangan Joko Purwanto (Alm) dan R. Zulfaridaningsih. Pada tahun 1996, penulis menyelesaikan pendidikan sekolah dasar di SDN Polisi IV Bogor. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah menengah di SLTPN 4 Bogor pada tahun 1999. Penulis kemudian melanjutkan pendidikan di SMUN 1 Bogor dan lulus pada tahun 2002.

Penulis diterima pada program sarjana Institut Pertanian Bogor pada tahun 2002 melalui jalur Undangan Seleksi Masuk Institut Pertanian Bogor (USMI) di Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian (FATETA). Selama kuliah di IPB, penulis pernah menjadi asisten praktikum pada mata kuliah Analisis Bahan dan Produk Agroindustri periode 2006/2007.

Semasa kuliah penulis pernah aktif dalam organisasi kemahasiswaan Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri (Himalogin) dan pernah menjabat sebagai Bendahara Umum (2003/2004) dan Staf Departemen Hubungan Masyarakat (2004/2005). Penulis juga aktif dalam beberapa kepanitiaan seperti Lepas Landas Sarjana Fateta (2004), Sportin (2004), Seminar ISO 14001 (2004), Hari Warga Industri (HAGATRI) (2004), Techno-F (2004), Seminar Six Sigma (2005) dan sebagai pemimpin umum buletin MIND TIN (2005). Penulis mengikuti pendidikan non formal English Conversation and TOEFL Preparation di Global Reach College Bogor (2006).

Penulis melaksanakan praktek lapang pada tahun 2005 dengan topik “Mempelajari Aspek Proses Produksi Sosis di PT. Badranaya Putra, Bandung”. Untuk menyelesaikan tugas akhir, penulis melakukan penelitian yang dituangkan dalam skripsi berjudul ”Kinetika Adsorpsi Isotermal β-karoten dari Olein Sawit Kasar dengan Menggunakan Bentonit”.

(10)

iii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Alhamdulillahirabbil’alamin. Segala puji dan syukur bagi Allah SWT karena atas rahmat dan hidayah-Nya, penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Kinetika Adsorpsi Isotermal β-karoten dari Olein Sawit Kasar dengan Menggunakan Bentonit”. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknologi Industri Pertanian.

Suatu kehormatan tersendiri bagi penulis, selama penelitian dan penyusunan skripsi ini banyak mendapat arahan dan bantuan dari berbagai pihak. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :

1. Ir. Muslich, MSi dan Prayoga Suryadarma, STP, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan,

2. Dr. Ir. Ani Suryani, DEA selaku dosen penguji yang telah memberikan saran untuk penyempurnaan skripsi ini,

3. Pimpinan dari PT. Sari Dumai Sejati, dan

4. Direktorat Jenderal Pendidikan, Departemen Pendidikan Nasional atas bantuan yang diberikan.

Semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi pembaca. Saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan demi perbaikan selanjutnya. Terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

(11)

KINETIKA ADSORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN

DARI OLEIN SAWIT KASAR DENGAN MENGGUNAKAN BENTONIT

Oleh:

R. INDRI RESPATI HAYUNINGTYAS F34102087

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(12)

R. Indri R. Hayuningtyas. F34102087. Kinetika Adsorpsi Isotermal β-karoten dari Olein Sawit Kasar dengan Menggunakan Bentonit. Di bawah bimbingan Muslich dan Prayoga Suryadarma. 2006.

RINGKASAN

(13)

suhu 40°C (20 menit; konsentrasi 68 μg/ml), 50°C (20 menit; konsentrasi 40 μg/ml) dan 60°C (18 menit, konsentrasi 32 μg/ml). Kondisi kesetimbangan

yang dicapai oleh arang aktif pada suhu 40°C (22 menit; konsentrasi 45 μg/ml),

50°C (22 menit; konsentrasi 60 μg/ml) dan 60°C (19 menit, konsentrasi 85 μg/ml).

(14)

R. Indri R. Hayuningtyas. F34102087. Kinetics of Isothermal Adsorption of β-carotene from Crude Palm Olein Using Bentonite. Supervised by Muslich and Prayoga Suryadarma. 2006.

SUMMARY

The crude palm olein characteristic were free fatty acid content (5,10%) and refractive index (1,4619). Both bentonite and activated carbon that used in the

(15)

temperature 40°C (22 minutes; concentration 45 μg/ml), 50°C (22 minutes; concentration 60 μg/ml) and 60°C (19 minutes, concentration 85 μg/ml).

Freundlich isotherm model showed a good fit and appropriate with the

(16)

SURAT PERNYATAAN

Bogor, Januari 2007 Yang membuat pernyataan,

R. Indri Respati Hayuningtyas F34102087

(17)

KINETIKA ADSORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN

DARI OLEIN SAWIT KASAR DENGAN MENGGUNAKAN BENTONIT

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor

Oleh

R. INDRI RESPATI HAYUNINGTYAS F34102087

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(18)

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

KINETIKA ADSORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN

DARI OLEIN SAWIT KASAR DENGAN MENGGUNAKAN BENTONIT

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

pada Departemen TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

R. INDRI RESPATI HAYUNINGTYAS F34102087

Dilahirkan pada tanggal 7 September 1984 di Bogor

Tanggal lulus : 17 Januari 2007

Menyetujui, Bogor, Januari 2007

Ir. Muslich, MSi Pembimbing Akademik I

Prayoga Suryadarma, S.TP, MT Pembimbing Akademik II

(19)

RIWAYAT HIDUP

(20)

iii

KATA PENGANTAR

Assalamu’alaikum Wr. Wb.

Suatu kehormatan tersendiri bagi penulis, selama penelitian dan penyusunan skripsi ini banyak mendapat arahan dan bantuan dari berbagai pihak. Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :

1. Ir. Muslich, MSi dan Prayoga Suryadarma, STP, MT selaku Dosen Pembimbing Akademik yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan,

2. Dr. Ir. Ani Suryani, DEA selaku dosen penguji yang telah memberikan saran untuk penyempurnaan skripsi ini,

3. Pimpinan dari PT. Sari Dumai Sejati, dan

4. Direktorat Jenderal Pendidikan, Departemen Pendidikan Nasional atas bantuan yang diberikan.

Semoga skripsi ini dapat berguna dan bermanfaat bagi pembaca. Saran dan kritik yang membangun sangat diharapkan demi perbaikan selanjutnya. Terima kasih.

Wassalamu’alaikum Wr. Wb.

(21)

iv DAFTAR ISI

Halaman

KATA PENGANTAR ... iii

DAFTAR TABEL ... vi

DAFTAR GAMBAR ... viii

DAFTAR LAMPIRAN ... ix

I. PENDAHULUAN ... 1

A. LATAR BELAKANG ... 1

B. TUJUAN PENELITIAN ... 3

II. TINJAUAN PUSTAKA ... 4

A. MINYAK KELAPA SAWIT ... 4

B. PEMURNIAN MINYAK KELAPA SAWIT ... 7

C. KAROTENOID... 9

D. ADSORBEN ... 11

1.Bentonit ... 11

2.Arang Aktif ... 14

E. ADSORPSI ... 15

F. MODEL KINETIKA ADSORPSI ... 17

III. METODOLOGI ... 19

A. BAHAN DAN ALAT ... 19

B. METODE PENELITIAN ... 19

1.Tahapan Penelitian ... 19

(22)

(b)Penentuan Kondisi Kesetimbangan Adsorpsi ... 21

(d)Penentuan Energi Aktivasi (Ea) ... 23

(e) Penentuan Kualitas Adsorpsi ... 24

2.Prosedur Percobaan ... 24

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ... 26

A. KARAKTERISTIK OLEIN SAWIT KASAR... 26

B. KARAKTERISTIK ADSORBEN ... 27

C. KONDISI KESETIMBANGAN ... 27

D. KINETIKA ADSORPSI ... 34

1.Konstanta Laju Adsorpsi ... 34

2.Energi Aktivasi ... 38

E. KUALITAS ADSORPSI ... 40

1.Selektivitas Adsorpsi ... 40

2.Kemampuan Melepaskan β-karoten dari Adsorben ... 42 V. KESIMPULAN DAN SARAN ... 44

A. KESIMPULAN ... 44

B. SARAN ... 44

DAFTAR PUSTAKA ... 45

(23)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 1. Komposisi asam lemak minyak kelapa sawit ... 5

Tabel 2. Komponen minor yang merupakan fraksi tidak

tersabunkan pada minyak kelapa sawit ... 5

Tabel 3. Nilai sifat fisikokimia minyak kelapa sawit ... 6

Tabel 4. Komposisi asam lemak olein kelapa sawit ... 7

Tabel 5. Nilai sifat fisikokimia olein sawit kasar ... 7

Tabel 6. Penentuan parameter kinetika adsorpsi dari regresi linear hubungan antara q dan c pada model isoterm adsorpsi

Langmuir dan Freundlich ... 23

Tabel 7. Penentuan nilai energi aktivasi pada bentonit dan arang

aktif ... 24

Tabel 8. Karakteristik sifat fisikokimia olein sawit kasar ... 26

Tabel 9. Karakteristik sifat fisik adsorben ... 27

Tabel 10. Nilai konsentrasi β-karoten dalam olein pada kondisi kesetimbangan untuk masing-masing kondisi suhu dan

jenis adsorben ... 29 Tabel 11. Parameter kinetika adsorpsi isotermal β-karoten dari

olein sawit kasar dengan menggunakan bentonit dan

arang aktif ... 35

Tabel 12. Konstanta laju adsorpsi dan indeks efisiensi adsorpsi β-karoten dari olein sawit kasar dengan menggunakan

bentonit dan arang aktif ... 37

Tabel 13. Energi aktivasi adsorpsi β-karoten dari olein sawit kasar

dengan menggunakan bentonit dan arang aktif ... 40

Tabel 14. Jumlah β-karoten dan α-tokoferol teradsorpsi serta nilai kadar asam lemak bebas dan indeks bias dengan menggunakan bentonit dan arang aktif pada kondisi

(24)

vii

Tabel 15. Nilai parameter desorpsi β-karoten dengan menggunakan

(25)

viii

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 1. Komposisi kimia trigliserida ... 4

Gambar 2. Struktur molekul β-karoten ... 11 Gambar 3. Struktur molekul mineral monmorillonit (Theng, 1979) ... 13

Gambar 4. Beberapa jenis isoterm adsorpsi (McCabe et al., 1989)... 17 Gambar 5. Diagram alir tahapan penelitian ... 20

Gambar 6. Diagram alir adsorpsi β-karoten dari olein sawit kasar ... 25 Gambar 7. Hubungan antara penurunan konsentrasi β-karoten

dalam olein dengan lama adsorpsi ... 28

Gambar 8. Hubungan antara konsentrasi penyerapan β-karoten dalam adsorben dengan konsentrasi β-karoten dalam

olein ... 32

Gambar 9. Regresi linear hubungan log q dan log c adsorpsi β-karoten dari olein sawit kasar pada bentonit ... 36 Gambar 10. Regresi linear hubungan log q dan log c adsorpsi

β-karoten dari olein sawit kasar pada arang aktif ... 36 Gambar 11. Regresi linear hubungan antara suhu (1/T) dengan

ln k pada bentonit ... 39

Gambar 12. Regresi linear hubungan antara suhu (1/T) dengan ln k pada arang aktif ... 39

(26)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

Lampiran 1. Kurva standard konsentrasi β-karoten dalam berbagai

pelarut ... 49

Lampiran 2. Prosedur analisis ... 51 Lampiran 3. Skema reaktor adsorpsi β-karoten dari olein sawit

kasar tipe tangki berpengaduk ... 54

Lampiran 4. Foto reaktor adsorpsi β-karoten dari olein sawit kasar

tipe tangki berpengaduk ... 55

Lampiran 5. Foto perbandingan bentonit dan olein sawit kasar

sebelum dan sesudah adsorpsi ... 56

Lampiran 6. Penentuan kondisi kesetimbangan adsorpsi ... 57

Lampiran 7. Hasil pengukuran konsentrasi α-tokoferol dengan

menggunakan HPLC ... 60

Lampiran 8. Perhitungan konstanta laju adsorpsi (k) dan energi

aktivasi (Ea) ... 62

Lampiran 9. Data hasil penelitian ... 64

Lampiran 10. Data hasil perhitungan parameter kinetika adsorpsi β-karoten dari olein sawit kasar ... 67 Lampiran 11. Data hasil perhitungan parameter kualitas adsorpsi ... 79

(27)

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.) merupakan salah satu tanaman golongan palma yang dapat menghasilkan minyak. Tanaman kelapa sawit dapat tumbuh dengan baik di daerah beriklim tropis seperti Indonesia. Van Gelder (2004) mengemukakan bahwa luas lahan kelapa sawit Indonesia mengalami peningkatan yang pesat sejak pertengahan tahun 1980.

Kelapa sawit merupakan salah satu komoditi perkebunan yang memiliki nilai ekonomis cukup tinggi. Menurut data van Gelder (2004) nilai produksi dan konsumsi minyak sawit dunia meningkat hingga 65% dan 75% sejak tahun 1995. Perkembangan tingkat produksi dan konsumsi tersebut tidak terlepas dari peranan Indonesia sebagai salah satu negara penghasil minyak sawit terbesar kedua di dunia setelah Malaysia. Produksi minyak sawit di Indonesia berkembang sangat pesat hingga 114% yang disertai peningkatan pencapaian pangsa pasar dunia dari 28% menjadi 36% dalam tujuh tahun terakhir. Perkembangan produksi dan konsumsi minyak sawit tidak hanya dipengaruhi oleh adanya permintaan minyak pangan dari dalam atau luar negeri, akan tetapi dipengaruhi juga oleh keberadaan minyak pangan lainnya dalam pasar seperti minyak kedelai, minyak biji rape dan minyak bunga matahari. Oil World (2000) memproyeksikan sampai dengan jangka waktu 20 tahun mendatang volume perdagangan komoditas minyak sawit masih akan terus meningkat.

Nilai tambah minyak sawit kasar adalah sebagai salah satu sumber penghasil karotenoid terkaya untuk menghasilkan retinol (provitamin A). Minyak sawit kasar mengandung 15 sampai 300 lebih retinol dibandingkan dengan wortel, sayuran berdaun hijau dan tomat (Latip et al., 2000). Minyak kelapa sawit terdiri dari fraksi cair yang disebut dengan olein dan fraksi padat yang disebut stearin. Olein sawit kasar diperoleh melalui fraksinasi minyak kelapa sawit (crude palm oil) dan belum mengalami proses pemurnian. Karotenoid yang terkandung dalam olein sawit kasar sebesar 680-760 ppm

(28)

2 dan berwarna khas merah-kuning (Ong dan Tee, 1992 dalam Zeb dan Mehmood, 2004).

Produk turunan kelapa sawit memiliki banyak manfaat serta sangat prospektif untuk dikembangkan. Hal ini dikarenakan sebagian besar (sekitar 90%) produk dari industri turunan minyak sawit Indonesia digunakan untuk kebutuhan bahan pangan seperti minyak goreng. Industri minyak goreng melakukan proses pemurnian yang salah satu tujuannya untuk mendapatkan produk akhir minyak goreng yang jernih. Pemucatan atau bleaching merupakan salah satu tahap pada proses pemurnian yang bertujuan untuk mengurangi pigmen warna, suspensi koloid (gum dan resin), bahan-bahan oksidatif dan trace metal yang terdapat dalam minyak sawit. Diduga bahwa bersamaan dengan pengurangan pigmen warna tersebut terdapat pula komponen karotenoid seperti alfa, beta, gamma karoten dan likopen. Selama ini hasil dari proses pemucatan tersebut tidak dimanfaatkan dan terbuang menjadi limbah. Di lain pihak, komponen tersebut khususnya β-karoten sangat potensial sebagai sumber provitamin A. Selain itu, proses pemucatan juga ditujukan mengingat sensitivitas dari komponen-komponen tersebut terhadap suhu tinggi yang dapat menyebabkan terjadinya oksidasi.

Berbagai metode pengambilan kembali komponen karotenoid dari minyak kelapa sawit telah dilakukan dengan cara saponifikasi, adsorpsi, ekstraksi pelarut dan transesterifikasi dengan pemisahan fase dan destilasi eter (Baharin et al., 1998). Adsorpsi merupakan salah satu cara yang dilakukan pada penelitian ini dalam mengupayakan pengambilan kembali komponen β-karoten yang terkandung dalam minyak sawit. Faktor-faktor yang mempengaruhi ekstraksi karotenoid dari minyak kelapa sawit antara lain jenis adsorben, suhu, pengadukan, waktu ekstraksi dan jenis pelarut yang digunakan (Latip et al., 2001).

Buckl et al. (1999) meneliti tentang penggunaan adsorben yang tepat pada minyak atau lemak nabati dan hewani, khususnya untuk memisahkan unsur warna. Pemilihan terhadap adsorben didasarkan pada kemampuannya untuk mengadsorpsi komponen β-karoten dari olein sawit kasar dan melepaskannya pada saat proses desorpsi. Bentonit atau biasa disebut lempung

(29)

3 pemucat telah digunakan secara luas sebagai adsorben. Bentonit digunakan dalam memisahkan ‘komponen pengotor’ dalam minyak dimana kemampuan adsorpsinya memiliki peranan sangat besar dalam industri minyak pangan. Selain digunakan sebagai bahan pemucat, bentonit juga digunakan dalam industri farmasi dan sebagai bahan produk kesehatan pribadi (www.healingdaily.com). Arang aktif digunakan sebagai adsorben pembanding pada penelitian ini.

Karakteristik kemampuan penyerapan komponen β-karoten pada adsorben dapat dilihat dari laju adsorpsinya. Laju adsorpsi dapat diketahui dari konstanta laju adsorpsi (k) yang dihasilkan dari suatu model kinetika adsorpsi. Model isoterm Freundlich dan Langmuir digunakan untuk menentukan parameter kinetika pada suatu proses adsorpsi. Energi aktivasi (Ea) merupakan parameter yang digunakan untuk mengetahui efektivitas dari adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi. Hasil dari kajian kinetika adsorpsi dapat digunakan sebagai dasar untuk penggandaan skala dalam rangka pengambilan kembali komponen β-karoten dari olein sawit kasar.

B. TUJUAN PENELITIAN

(30)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. MINYAK KELAPA SAWIT

Minyak sawit kasar merupakan hasil ekstraksi dari tubuh buah (mesokarp) tanaman kelapa sawit (Elaeis guineensis Jacq.). Minyak kelapa sawit mengandung komponen utama trigliserida sebesar 94%, asam lemak sebesar 3-5% dan komponen minor bukan minyak yang merupakan bahan tidak tersabunkan sebesar 1%. Reaksi pembentukan trigliserida dapat dilihat pada Gambar 1.

CH2 – OH R1 – COOH CH2 – COOR1

CH – OH + R2 – COOH CH – COOR2 + 3 H2O

CH2 – OH R3 – COOH CH2 – COOR3

Gliserol Asam lemak Trigliserida Air

Gambar 1. Reaksi pembentukan trigliserida

Wujud minyak dan lemak bergantung dari komposisi asam lemak penyusunnya. Minyak yang berwujud padat pada suhu kamar dikarenakan banyak mengandung asam lemak jenuh, misalnya asam palmitat dan stearat yang mempunyai titik cair lebih tinggi dari suhu kamar. Minyak kelapa sawit adalah lemak semi padat yang mempunyai komposisi yang tetap (Ketaren, 1986). Komposisi asam lemak minyak kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 1.

(31)

5 Tabel 1. Komposisi asam lemak minyak kelapa sawit

Asam Lemak Atom C- Komposisi (%)

Laurat C12:0 -

Miristat C14:0 1,1 – 2,5

Palmitat C16:0 40 – 46

Stearat C18:0 3,6 – 4,7

Oleat C18:1 39 – 45

Linoleat C18:2 7 – 11

Sumber : Eckey (1955) dalam Ketaren (1986)

Komponen minor dapat dibagi menjadi dua golongan. Golongan pertama terdiri dari turunan asam lemak, seperti mono dan digliserida, fosfatida, ester dan sterol. Golongan kedua terdiri dari hidrokarbon, alkohol alifatik, sterol bebas, tokoferol, pigmen dan trace metals. Komponen minor pada minyak kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 2. Komponen minor yang merupakan fraksi tidak tersabunkan pada minyak kelapa sawit

Komponen % mg/kg

(dalam minyak sawit) Karotenoid α-karoten β-karoten -karoten Likopen Xantofil 36,2 54,4 3,3 3,8 2,2

500 – 700

Tokoferol α-tokoferol -tokoferol δ-tokoferol + -tokoferol 35 35 10 10

500 – 800

Sterol Kolesterol Kampesterol Stigmasterol β-sitosterol 4 21 21 63 300

Fosfatida 500 – 1000

Total Alkohol Triterpen Alkohol Alifatik Alkohol 80 20 800

(32)

6 Kebutuhan minyak kelapa sawit sebesar 90% digunakan untuk bahan pangan seperti minyak goreng, margarin, shortening, pengganti lemak kokoa dan untuk kebutuhan industri roti, cokelat, es krim, biskuit dan makanan ringan. Kebutuhan 10% lainnya digunakan untuk industri oleokimia yang menghasilkan asam lemak, fatty alcohol, gliserin dan metil ester. Oleokimia digunakan pada industri yang menghasilkan produk pangan dan lemak, sabun dan deterjen, kosmetik dan produk perawatan pribadi, oli dan pelumas, minyak pengering, polimer dan pelapis permukaan (coating) dan biofuel (van Gelder, 2004).

Sifat fisikokimia minyak kelapa sawit meliputi warna, bau dan flavor, kelarutan, titik cair dan polimorphism. Selain itu, beberapa parameter yang dapat juga digunakan untuk mengetahui sifat fisikokimia minyak sawit adalah titik didih, titik pelunakan, slipping point, shot melting point, bobot jenis, indeks bias, titik kekeruhan, titik asap, titik nyala dan titik api (Ketaren, 1986). Nilai sifat fisikokimia minyak kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 3.

Tabel 3. Nilai sifat fisikokimia minyak kelapa sawit

Sifat Nilai

Bobot Jenis (25°C) 0,900

Indeks Bias (D 40°C) 1,4565 – 1,4585

Bilangan Penyabunan

(mg KOH/g minyak) 196 – 205

Bilangan Iod 48 – 56

Sumber : Krischenbauer (1960) dalam Ketaren (1986)

Minyak kelapa sawit terdiri dari fraksi cair yang disebut dengan olein dan fraksi padat yang disebut stearin. Fraksinasi merupakan suatu cara untuk memisahkan komponen cair dan padat pada minyak kelapa sawit, biasanya dengan cara kristalisasi parsial pada suhu tertentu. Pemisahan tersebut didasarkan atas perbedaan titik beku dari kedua jenis fraksi. Sifat fisikokimia olein bergantung pada kondisi fraksinasinya (Beare-Rogers et al., 2001). Crude palm olein atau olein sawit kasar adalah minyak fraksi cair berwarna kuning kemerahan yang diperoleh dengan cara fraksinasi minyak kelapa sawit

(33)

7 (crude palm oil) dan belum mengalami proses pemurnian (SNI, 1998). Komposisi asam lemak olein kelapa sawit dapat dilihat pada Tabel 4.

Tabel 4. Komposisi asam lemak olein kelapa sawit

Asam Lemak Atom C- Komposisi (%)

Laurat C12:0 0,1 – 0,5

Miristat C14:0 0,9 – 1,4

Palmitat C16:0 38,2 – 42,9

Stearat C18:0 3,7 – 4,8

Oleat C18:1 39,8 – 43,9

Linoleat C18:2 10,4 – 13,4

Komponen Lain 0,1 – 0,6

Sumber : Beare-Rogers et al. (2001)

Olein hasil fraksinasi minyak sawit kasar umumnya digunakan sebagai minyak goreng. Olein mempunyai sifat yang tahan terhadap oksidasi dan mempunyai umur simpan yang lama sebagai produk jadi (www.americanpalmoil.com). Nilai sifat fisikokimia olein sawit kasar dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Nilai sifat fisikokimia olein sawit kasar

Sifat Nilai

Titik Leleh (°C) Maks. 24

Air dan Kotoran, (%b/b) Maks. 0,22

Asam Lemak Bebas (sebagai asam

palmitat), (% b/b) Maks. 0,5

Bilangan Iod Min. 56

Sumber : SNI (1998)

B. PEMURNIAN MINYAK KELAPA SAWIT

Proses yang dilalui oleh minyak sawit kasar untuk menghasilkan minyak goreng adalah proses pemurnian. Tujuan utama dari proses

pemurnian minyak adalah untuk menghilangkan rasa serta bau yang tidak enak, warna yang tidak menarik dan memperpanjang masa simpan minyak

(34)

8 sebelum dikonsumsi atau digunakan sebagai bahan mentah dalam industri (Ketaren, 1986).

Ketaren (1986) menambahkan beberapa jenis kotoran yang terdapat dalam minyak terdiri atas tiga golongan, yaitu :

1. Kotoran yang tidak larut dalam minyak (fat insoluble) dan tidak terdispersi dalam minyak, seperti biji atau partikel jaringan, lendir dan getah, serat-serat yang berasal dari kulit, abu atau mineral yang terdiri dari Fe, Cu, Mg dan Ca serta air dalam jumlah kecil,

2. Kotoran yang berbentuk suspensi koloid dalam minyak, seperti fosfolipid, karbohidrat, senyawa yang mengandung nitrogen dan senyawa kompleks lainnya,

3. Kotoran yang terlarut dalam minyak (fat soluble), seperti asam lemak bebas, sterol, hidrokarbon, mono dan digliserida yang dihasilkan dari hidrolisis trigliserida dan zat warna yang terdiri dari karotenoid dan klorofil.

Tahap proses pemurnian pada minyak untuk bahan pangan antara lain pemisahan bahan berupa suspensi atau dispersi koloid dengan cara degumming, pemisahan asam lemak bebas dengan netralisasi, proses pemucatan (bleaching) atau dekolorisasi, deodorisasi dan pemisahan gliserida jenuh (stearin) dengan cara pendinginan.

Pemucatan atau bleaching merupakan salah satu tahap proses pemurnian yang bertujuan untuk mengurangi pigmen warna, suspensi koloid (gum dan resin), bahan-bahan oksidatif dan trace metals melalui cara adsorpsi. Pemucatan minyak biasanya dilakukan dalam kondisi vakum pada suhu 70-120°C (Beare-Rogers et al., 2001). Warna dan kotoran dapat dihilangkan dengan menggunakan adsorben seperti tanah serap (fuller earth), lempung aktif (activated clay) dan arang aktif atau dapat juga menggunakan bahan kimia. Minyak yang telah melewati proses ini akan berwarna lebih jernih (Ketaren, 1986).

Menurut Hui (1996), suatu proses yang dikatakan pemucatan pada minyak dan lemak merupakan suatu proses adsorpsi yang mampu menghilangkan zat-zat warna dan komponen minor lainnya. Walaupun

(35)

9 pengurangan zat warna memperlihatkan pengaruh yang sangat nyata pada proses pemucatan produk pangan, namun penghilangan komponen minor yang terjadi pada saat proses tersebut tidak kalah pentingnya untuk menghasilkan produk deodorisasi yang stabil terhadap oksidasi, rasa yang dapat diterima dan karakteristik umur produk.

C. KAROTENOID

Karotenoid adalah suatu pigmen alami yang dapat ditemukan pada tanaman, ganggang, hewan vertebrata dan mikroorganisme. Pigmen ini berwarna kuning sampai merah, mempunyai ciri tertentu yang dapat menunjukkan sifat-sifatnya yang mendasar (Muchtadi et al., 1995). Karotenoid merupakan komponen intrinsik penting yang terdapat dalam minyak sawit kasar. Karotenoid dapat digolongkan atas empat golongan (Meyer, 1966 dalam Bale-Therik, 1992), yaitu :

1. Karotenoid hidrokarbon C40H56 (alfa, beta, gamma karoten dan likopen),

2. Xantofil, yaitu karoten yang mengandung oksigen dan hidroksil (kriptosantin dan lutein),

3. Ester xantofil,

4. Asam karotenoid yaitu turunan karoten yang mengandung gugus karboksil.

Karotenoid mempunyai struktur kimia yang berupa rantai alifatik simetris yang terdiri dari 18 atom karbon dan memiliki ikatan rangkap secara kontinyu. Rantai karbon alifatik tersebut mengandung empat gugus metil. Perbedaan antara satu provitamin A dengan yang lainnya terletak pada struktur cincin yang terdapat di kedua sisi rantai alifatik tersebut (Andarwulan dan Koswara, 1992). Muchtadi et al. (1995) menambahkan bahwa struktur alifatik pada umumnya disusun oleh delapan unit isoprena (2-metil-2 butana), dimana diantara dua gugus metil yang berdekatan terdapat dua ikatan ganda yang diselingi oleh ikatan tunggal. Ikatan ganda tersebut merupakan ikatan ganda terkonjugasi. Adanya ikatan ganda yang terkonjugasi di dalam molekul karotenoid menandakan adanya gugus khromofor, yaitu lokasi di dalam sel

(36)

10 tempat terdapatnya karotenoid. Semakin banyak ikatan ganda terkonjugasi maka akan semakin pekat warna karotenoid tersebut, artinya semakin mengarah ke warna merah (Wirahadikusumah, 1985). Ikatan ganda ini pula yang menyebabkan karotenoid peka terhadap oksidasi.

Karotenoid mempunyai sifat yang dapat membentuk isomer geometrik yaitu bentuk trans dan cis. Karotenoid terutama terdapat sebagai isomer trans di alam. Bentuk trans dari karoten memiliki derajat aktivitas vitamin A yang lebih tinggi dibandingkan dengan bentuk cis (Iwasaki dan Murakoshi, 1992).

Karotenoid mempunyai sifat larut dalam minyak dan tidak larut dalam air, sangat sensitif terhadap oksidasi, autooksidasi dan cahaya, tetapi stabil terhadap panas dalam atmosfer inert (bebas O2). Menurut Walfford (1980),

oksidasi karotenoid akan lebih cepat dengan adanya sinar dan katalis logam, khususnya tembaga, besi dan mangan. Karotenoid menyerap spektrum cahaya, dimana panjang gelombang maksimumnya sangat tergantung pada jenis pelarutnya. Hal ini diduga karena adanya perubahan dalam keseimbangan isomer cis-trans. Karotenoid mempunyai sifat larut dalam kloroform, karbondisulfida dan benzena, sukar larut dalam petroleum eter dan tidak larut dalam alkohol (Andarwulan dan Koswara, 1992).

Karotenoid belum mengalami kerusakan oleh pemanasan pada suhu 60°C. Karotenoid lebih tahan tersimpan dalam lingkungan asam lemak tidak jenuh dibandingkan dengan penyimpanan dalam asam lemak jenuh. Hal ini disebabkan asam lemak lebih mudah menerima radikal bebas apabila dibandingkan dengan karotenoid, sehingga oksidasi yang pertama kali akan terjadi pada asam lemak dan akibatnya karotenoid terlindung dari oksidasi (Choo et al., 1992).

Pigmen karoten terdiri α, β, -karoten dan likopen penting diperlukan oleh tubuh karena zat tersebut dapat terproses menjadi vitamin A. Husaini (1982) menyatakan bahwa karotenoid yang paling umum dijumpai sebagai pigmen dan sumber provitamin A adalah β-karoten. Hal ini disebabkan aktivitas provitamin A yang sangat tinggi dalam β-karoten, yaitu sebesar 100%. Alfa karoten dan -karoten masing-masing memiliki aktivitas provitamin A sebesar 50–54% dan 42–50%.

(37)

11 Beta karoten mempunyai dua struktur cincin yang sama pada kedua sisi rantai karbon alifatik, yaitu berupa cincin β-ionon (∆5-1, 1,5-trimetil-siklo-heksan). Oleh karena itu, β-karoten disebut pula β-β-karoten (Andarwulan dan Koswara, 1992). Struktur molekul β-karoten dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Struktur molekul β-karoten

Sumber provitamin A yang paling penting bagi manusia dan hewan adalah semua sayuran atau buah-buahan yang berwarna hijau atau kuning. Beta karoten sebagai salah satu zat gizi mikro di dalam minyak kelapa sawit mempunyai beberapa aktivitas biologis yang bermanfaat bagi tubuh, antara lain mencegah penyakit xerophtalmia, mencegah avitaminosis, menghambat perkembangan sel kanker dan dapat berperan aktif sebagai pemusnah radikal bebas (Muhilal, 1991 dalam Muchtadi, 1992).

D. ADSORBEN

Adsorben merupakan bahan padat dengan luas permukaan dalam yang sangat besar. Permukaan yang luas ini terbentuk karena banyaknya pori yang halus pada padatan tersebut (Bernasconi et al., 1995).

1. Bentonit

Bentonit adalah istilah pada lempung yang mengandung monmorillonit sebagai komponen utamanya (Kirk dan Othmer, 1954). Jenis mineral monmorillonit dioktahedral termasuk ke dalam kelompok

(38)

12 smectite yang merupakan adsorben komponen organik utama dan paling banyak digunakan. Nama bentonit berasal dari jenis lempung plastis dan mempunyai sifat koloid tinggi yang ditemukan di daerah Fort Benton, Wyoming, Amerika Serikat (Theng, 1979).

Bentonit dapat dibagi menjadi dua golongan berdasarkan kandungan alumunium silikat hidrousnya (www.tekmira.esdm.go.id), yaitu :

1. Activated clay : lempung yang kurang memiliki daya pemucat, tetapi daya pemucatnya dapat ditingkatkan melalui pengolahan tertentu, 2. Fuller's earth : digunakan di dalam fulling atau pembersih bahan wol

dari lemak.

Rumus molekul dari monmorillonit adalah (Na,Ca)0,33(Al,Mg)2Si4O10(OH)2·(H2O) (www.nusagri.com). Apabila

dilihat dari struktur molekulnya, monmorillonit tersusun atas unit-unit yang terdiri dari dua lapisan silika tetrahedral dengan pusat yang merupakan lapisan alumina oktahedral. Semua ujung dari tetrahedral mengacu pada arah yang sama dan berhadapan dengan pusat dari unit. Lapisan tetrahedral dan oktahedral dikombinasikan sehingga ujung dari masing-masing lapisan tetrahedron silika dan salah satu bidang hidroksil dari lapisan oktahedral membentuk monmorillonit (Grim, 1968). Struktur molekul mineral monmorillonit dapat dilihat pada Gambar 3. Molekul Al3+ dapat ditukar secara parsial oleh kation lain seperti Mg2+, Fe2+ dan Fe3+ pada gugus oktahedral dan pertukaran molekul Si4+ oleh Al3+ pada gugus tetrahedral (Theng, 1979). Bentonit yang telah diaktivasi mempunyai komponen SiO2 sebesar 56%, Al2O3 sebesar 14%, MgO sebesar 4%,

(39)

Kation dan n H2O

4 (Si, Al) 4 (Si, Al) 6 O

6 O 4 (Si, Al) 4 O + 2 (OH) 4 (Al, Fe, Mg) 4 O + 2 (OH)

6 O

Gambar 3. Struktur molekul mineral monmorillonit (Theng, 1979)

Bentonit mempunyai karakteristik yang khas, yaitu mampu mengembang sampai beberapa kali lebih besar dari ukuran semulanya apabila dimasukkan ke dalam air. Bentonit dapat membentuk struktur thixotropic gel dengan air meskipun komposisi jumlah gel yang terdapat dalam bentonit sangat kecil (Grim, 1968).

Bentonit mempunyai ciri-ciri umumnya bertekstur lunak, plastis, berwarna pucat dengan penampakan berwarna putih, hijau muda, abu-abu dan merah muda dalam keadaan segar, serta menjadi krem apabila lapuk yang kemudian berubah menjadi kuning, merah, coklat atau hitam. Ada dua macam jenis bentonit, yaitu Na-bentonit dan Ca-bentonit. Na-bentonit mempunyai sifat yang mampu mengembang apabila dicampurkan dengan air, biasanya digunakan dalam industri penambangan lumpur bor, gas bumi dan minyak sebagai lumpur pembilas. Ca-bentonit biasa digunakan sebagai bahan pemucat pada industri minyak goreng atau minyak pelumas,

sebagai katalis, bahan penyerap, bahan pengisi dan lain sebagainya. Ca-bentonit dalam dunia perdagangan biasa disebut dengan bleaching earth, fuller’s earth, bleaching clay, taylorite atau soapy clay

(www.nusagri.com). Luas permukaan Ca-bentonit adalah 115 m2/g (Theng, 1979).

(40)

14 Menurut Ketaren (1986), daya pemucat bleaching clay disebabkan karena ion Al3+ pada permukaan partikel adsorben dapat mengadsorpsi partikel zat warna. Daya pemucat tersebut tergantung dari perbandingan komponen SiO2 dan Al2O3 dalam bleaching clay. Menurut Adnan (1997)

silika mampu menyerap hampir semua zat, magnesium mempunyai aktivitas yang lemah di dalam menyerap komponen karotenoid dan tokoferol.

Tanah liat monmorillonit terdiri dari Al dan Si yang kekurangan satu elektron sehingga mudah menerima kation. Oleh karena itu, bentonit memiliki kapasitas pertukaran ion (KTK) karena kemampuannya untuk menerima kation, maka senyawa yang diadsorpsi cenderung menempel pada permukaan lempung (Theng, 1979).

2. Arang Aktif

Arang aktif merupakan karbon dengan struktur amorf atau mikrokristalin yang dengan perlakuan khusus dapat memiliki luas permukaan dalam yang sangat besar. Struktur amorf tersebut terdiri dari pelat-pelat datar, disusun oleh atom-atom C yang terikat secara kovalen dalam suatu kisi heksagon (Djatmiko et al., 1985). Pori-pori dalam arang biasanya diisi oleh tar, hidrokarbon dan zat-zat organik lainnya yang terdiri dari fixed carbon, abu, air, persenyawaan yang mengandung nitrogen dan sulfur (Ketaren, 1986). Menurut Gotz (1953) dalam Djatmiko et al. (1985) penghilangan komponen hidrokarbon pada permukaan arang dapat menyebabkan luas permukaannya menjadi lebih besar dan daya adsorpsinya lebih tinggi. Kemampuan arang aktif dalam mengadsorpsi juga ditentukan dari struktur kimianya, yaitu adanya atom O, H dan C yang terikat secara kimia sehingga membentuk gugus fungsi (www.dprin.go.id).

Arang aktif pada umumnya digunakan sebagai bahan penyerap dan penjernih. Arang aktif dapat menyerap zat warna sebanyak 95-97% dari total zat warna yang terdapat dalam minyak dan dapat digunakan dalam

(41)

15 jumlah yang kecil bila dibandingkan dengan bleaching clay (Ketaren, 1986).

Arang aktif dapat dibuat dari bahan yang mengandung karbon. Sumber bahan baku arang aktif antara lain kayu, ampas tebu, tempurung kelapa, tongkol jagung dan batu bara. Suhu aktivasi pada arang berkisar antara 300-900°C bergantung dari cara pengaktifannya. Aktivasi arang dapat juga dilakukan pada suhu 1000°C dengan cara kimiawi. Ukuran pori dari arang aktif dapat digolongkan menjadi tiga macam, yaitu makro, meso dan mikro. Makropori mempunyai ukuran dimeter pori sebesar 1000-100.000 Å, mesopori mempunyai ukuran diameter 100-1000 Å dan

mikropori mempunyai ukuran diameter yang kurang dari 100 Å. Luas permukaan arang aktif pada umumnya berkisar dari 850 hingga 3000 m2/g (Roy, 1995).

Sifat fisikokimia arang aktif bergantung dari cara pengaktifannya. Arang yang diaktifkan dengan gas strukturnya masih menunjukkan struktur bahan mentah, arang yang diaktifkan dengan bahan kimia strukturnya berlainan dari bahan mentahnya. Arang yang diaktifkan dengan uap, mempunyai reaksi basa sedangkan yang diaktifkan dengan asam, memberikan reaksi asam (Djatmiko et al., 1985).

E. ADSORPSI

Adsorpsi menurut McCabe et al. (1989) adalah proses pemisahan dimana komponen tertentu dari suatu fasa fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben). Bernasconi et al. (1995) mendeskripsikan adsorpsi sebagai suatu proses pemisahan bahan dari campuran gas atau cair, bahan yang harus dipisahkan ditarik oleh permukaan sorben padat dan diikat oleh gaya-gaya yang bekerja pada permukaan tersebut. McCabe et al. (1989) menambahkan bahwa biasanya partikel-pertikel kecil zat penyerap ditempatkan di dalam suatu hamparan tetap, dan fluida lalu dialirkan melalui hamparan itu sampai zat padat itu mendekati jenuh dan pemisahan yang

(42)

16 dikehendaki tidak dapat lagi berlangsung. Aliran itu lalu dipindahkan ke hamparan kedua sampai adsorben jenuh tadi dapat diganti atau diregenerasi.

Bernasconi et al. (1995) menyatakan kecepatan adsorpsi dipengaruhi oleh perbedaan konsentrasi, luas permukaan adsorben, suhu, tekanan (untuk gas), ukuran partikel dan porositas adsorben. Hal lain yang juga dapat mempengaruhi kecepatan adsorpsi adalah ukuran molekul bahan yang akan disorpsi dan viskositas campuran yang akan dipisahkan (cairan, gas).

Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorben adalah bahan-bahan yang sangat berpori, dan adsorpsi terutama pada dinding-dinding pori atau pada letak-letak tertentu di dalam partikel itu. Pemisahan terjadi karena perbedaan bobot molekul atau karena perbedaan polaritas menyebabkan sebagian molekul melekat pada permukaan lebih erat daripada molekul-molekul lainnya. Komponen yang diadsorpsi atau adsorbat dapat melekat sedemikian kuat sehingga memungkinkan pemisahan komponen itu secara menyeluruh dari fluida tanpa terlalu banyak adsorpsi terhadap komponen lain. Regenerasi adsorben dapat dilaksanakan kemudian untuk mendapatkan adsorbat dalam bentuk terkonsentrasi atau hampir murni (McCabe et al., 1989).

Isoterm adsorpsi ialah hubungan kesetimbangan antara konsentrasi dalam fase fluida dan konsentrasi di dalam partikel adsorben pada suhu tertentu. Untuk zat cair, konsentrasi biasanya dinyatakan dalam satuan massa, seperti bagian per juta (ppm). Konsentrasi adsorbat pada zat padat dinyatakan sebagai massa yang teradsorpsi per satuan massa adsorben semula (McCabe et al., 1989).

Beberapa contoh bentuk isoterm adsorpsi ditunjukkan dalam grafik aritmetik pada Gambar 4. Isoterm linear mengikuti garis lurus melalui sumbu koordinat dan kuantitas yang diadsorpsi dalam hal ini sebanding dengan konsentrasi di dalam fluida. Isoterm yang cembung ke atas dikatakan favorable karena pemuatan zat padat yang relatif tinggi dengan konsentrasi fluida yang rendah. Isoterm yang cekung ke atas dikatakan unfavorable karena pemuatan zat padatnya relatif rendah dan mengakibatkan zona perpindahan massa di dalam hamparan itu menjadi cukup panjang. Isoterm irreversible mempunyai koefisien perpindahan massa yang konstan karena laju

(43)

c, ppm

perpindahan massa dalam hal ini sebanding dengan konsentrasi fluida. Isoterm very favorable memberikan hasil yang hampir sama dengan adsorpsi irreversible, karena konsentrasi keseimbangan di dalam fluida praktis bernilai nol, sampai konsentrasi zat padat sudah melewati separuh nilai jenuhnya.

Gambar 4. Beberapa jenis isoterm adsorpsi (McCabe et al., 1989)

F. MODEL KINETIKA ADSORPSI

Isoterm Langmuir dikembangkan oleh Irving Langmuir pada tahun 1916 untuk menggambarkan hubungan antara luas permukaan gas yang diadsorpsi pada tekanan gas yang lebih tinggi dari permukaan pada suhu tertentu. Ada beberapa jenis lain dari isoterm ini (Temkin, Freundlich) yang berbeda pada satu atau lebih asumsi yang dibuat dalam menurunkan peubah dari luas permukaan dalam hal bagaimana mereka menggunakan hubungan antara luas permukaan dengan entalpi dari adsorpsi.

Persamaan Langmuir merupakan persamaan yang paling sederhana. Langmuir mengembangkan suatu model kuantitatif yang telah diaplikasikan secara luas untuk menggambarkan data percobaan adsorpsi.

Unfavorable Linear

Favorable Very

favorable

Irreversible

diads

(44)

18 Persamaan adsorpsi sederhana dapat dilihat pada formula :

⎟ ⎠ ⎞ ⎜

⎝ ⎛

+ =

c k

c q q maks.

Konsentrasi penyerapan maksimum dari adsorben dilambangkan dengan qmaks dan k merupakan suatu konstanta laju adsorpsi; q merupakan konsentrasi

kesetimbangan atau penyerapan adsorbat pada adsorben dan c merupakan konsentrasi setimbang dari larutan pada fase cair. Persamaan Langmuir seringkali digunakan untuk menggambarkan adsorpsi dari larutan oleh padatan heterogen (contoh : karbon aktif). Prinsip dasar dari model Langmuir adalah penutupan permukaan oleh lapisan molekul tunggal.

Isoterm Langmuir memiliki tiga asumsi :

1. Molekul yang teradsorpsi membentuk suatu lapisan tunggal (monolayer) pada permukaan adsorben,

2. Semua permukaan situs adsorpsi adalah sama/ekuivalen dalam hal energi adsorpsi,

3. Kemampuan adsorpsi suatu molekul pada suatu situs tidak berinteraksi dengan molekul pada situs lainnya yang berdekatan.

Isoterm Freundlich digunakan untuk menginterpretasikan penemuan adsorpsi dari suatu larutan. Persamaan empiris Freundlich dapat dilihat sebagai berikut :

n f c k q= .

Konstanta kf dan n mengkarakteristikan sistem adsorpsi, q merupakan

konsentrasi kesetimbangan atau penyerapan adsorbat pada adsorben dan c adalah konsentrasi setimbang dari larutan pada fase cair. Nilai parameter kf

meningkat seiring dengan meningkatnya penyerapan adsorbat pada adsorben. Nilai n merupakan indeks efisiensi adsorpsi, dapat juga sejalan dengan proses adsorpsi dan berkaitan dengan energi adsorpsi (Ribeiro et al., 2001).

(45)

III. METODOLOGI

A. BAHAN DAN ALAT

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah olein sawit kasar hasil fraksinasi dari minyak sawit kasar. Minyak sawit kasar yang digunakan berasal dari PT. Asian Agro Agung Jaya, Marunda, Jakarta Utara. Standard β-karoten (Sigma-Aldrich; 1.600.000 IU/gram), standard α-tokoferol (Sigma-Aldrich), bentonit, arang aktif, heksan, isopropanol, etanol dan BHT. Bahan yang digunakan untuk analisis adalah alkohol netral 95%, kalium hidroksida beralkohol (KOH), indikator phenolftalein dan akuades.

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini terdiri dari peralatan gelas (erlenmeyer, gelas piala, tabung ulir), peralatan ukur (timbangan, pipet volumetrik, pipet mohr, buret, labu takar, stopwatch), penangas air (waterbath), pompa vakum, reaktor berpengaduk, termokontrol dan saluran pengambilan contoh. Selain itu, peralatan lain yang digunakan adalah spektrofotometer, refraktometer, High Performance Liquid Chromatrography (HPLC).

B. METODE PENELITIAN

Metode penelitian ini dibagi menjadi tahapan penelitian dan prosedur percobaan. Tahapan penelitian menjelaskan tentang langkah-langkah yang harus dilalui untuk mencapai tujuan penelitian, sedangkan prosedur percobaan merupakan urutan kegiatan dan tatacara secara teknis tentang percobaan yang dikerjakan.

1. Tahapan Penelitian

Penelitian ini terdiri dari lima tahap, yaitu (a) Karakterisasi terhadap olein sawit kasar dan adsorben yang digunakan pada proses adsorpsi,

(46)

20 (b) Penentuan kondisi kesetimbangan adsorpsi, (c) Penentuan nilai konstanta laju adsorpsi (k), (d) Penentuan nilai energi aktivasi (Ea) dan (e) Penentuan kualitas adsorpsi. Diagram alir tahapan penelitian dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Diagram alir tahapan penelitian

Fraksinasi terhadap minyak sawit kasar dilakukan pada kondisi suhu ruang untuk mendapatkan olein sawit kasar. Fraksinasi dilakukan selama satu malam atau hingga didapatkan pemisahan antara fraksi olein dan stearin. Pengukuran nilai absorbansi β-karoten menggunakan spektrofotometer pada panjang gelombang 446 nm dengan menggunakan

heksan sebagai pelarut. Nilai absorbansi kemudian dikonversi menjadi konsentrasi dengan menggunakan kurva standard β-karoten. Kurva standard konsentrasi β-karoten dalam berbagai pelarut dapat dilihat

pada Lampiran 1. Konsentrasi β-karoten dinyatakan dalam ppm Selesai

Penentuan konstanta laju adsorpsi (k) Karakterisasi

Penentuan kondisi kesetimbangan adsorpsi

Penentuan energi aktivasi (Ea) Mulai

(47)

21 (μg β-karoten/ml olein sawit kasar) atau dalam International Unit (IU) sebagai suatu takaran vitamin A adalah 1 IU = 0,6 µg β-karoten. Adsorben yang digunakan dalam penelitian ini adalah bentonit dan sebagai adsorben pembanding digunakan arang aktif. Penjelasan dari tahapan penelitian yang dilakukan adalah sebagai berikut :

(a)Karakterisasi

Karakterisasi yang dilakukan antara lain terhadap olein sawit kasar dan adsorben yang digunakan (bentonit dan arang aktif). Karakterisasi olein sawit kasar terdiri dari penentuan kadar asam lemak bebas (%) (AOAC, 1999) serta indeks bias (Apriyantono et al., 1989). Prosedur karakterisasi terhadap olein sawit kasar dapat dilihat pada Lampiran 2. Karakterisasi terhadap adsorben yang digunakan meliputi ukuran partikel, bentuk dan warna visual. Bentonit dan arang aktif yang diayak dengan vibrating screen yang mempunyai ukuran 150 mesh.

(b)Penentuan Kondisi Kesetimbangan Adsorpsi

Penentuan kondisi kesetimbangan adsorpsi dilakukan dengan memplotkan nilai konsentrasi β-karoten dalam olein sawit kasar (c) dengan lama adsorpsi (t). Kondisi kesetimbangan diperoleh apabila tidak terjadi penurunan lagi terhadap konsentrasi β-karoten dalam olein pada lama adsorpsi tertentu. Parameter yang ditentukan pada saat tercapai kondisi kesetimbangan adalah lama adsorpsi (menit) dan nilai konsentrasi β-karoten dalam olein sawit kasar (μg/ml).

Selanjutnya dapat diketahui hubungan antara konsentrasi penyerapan β-karoten dalam adsorben (q) dengan konsentrasi β-karoten dalam olein sawit kasar (c) dengan menggunakan model isoterm adsorpsi. Perhitungan nilai q dapat dilihat pada persamaan :

(48)

(

)

m V x c c q= ₀− _t

Keterangan :

q = konsentrasi penyerapan β-karoten dalam adsorben (μg/g) c0 = konsentrasi awal β-karoten dalam olein sawit kasar (μg/ml)

ct = konsentrasi β-karoten dalam olein pada lama adsorpsi tertentu

(μg/ml)

V = volume olein sawit kasar (ml) m = massa adsorben (g)

(c) Penentuan Konstanta Laju Adsorpsi (k)

Nilai konstanta laju adsorpsi (k) dapat ditentukan dengan cara memplotkan nilai konsentrasi penyerapan β-karoten dalam adsorben (q) dengan nilai konsentrasi β-karoten dalam olein (c) pada persamaan Langmuir dan Freundlich.

Plot dari 1/q dan 1/c menghasilkan bentuk linear dari model Langmuir. Persamaan linear tersebut dapat dilihat pada persamaan 1 :

maks maks c q q

k q

1 1 1

= ...(1) Kemiringan atau slope dari hasil regresi linear persamaan 1 menghasilkan nilai k/qmaks dimana k merupakan konstanta laju adsorpsi

dan intersepnya menunjukkan nilai 1/qmaks. Plot dari log q dan log c

menghasilkan bentuk linear dari model Freundlich. Persamaan linear tersebut dapat dilihat pada persamaan 2 :

c n k

q log _f log

log = + ...(2) Kemiringan atau slope dari hasil regresi linear persamaan 2 merupakan nilai n dan intersepnya menunjukkan nilai konstanta laju adsorpsi (kf). Parameter kinetika adsorpsi yang dihasilkan dari

(49)

23 Tabel 6. Penentuan parameter kinetika adsorpsi dari regresi linear

hubungan antara q dan c pada model isoterm adsorpsi Langmuir dan Freundlich

Perlakuan Model Isoterm Adsorpsi

Langmuir Freundlich Jenis

Adsorben

Suhu

[°C] qmaks k r

n kf r2

Bentonit

40 qmaks1 k1 r2 n1 kf1 r2

50 qmaks2 k2 r2 n2 kf2 r2

60 qmaks3 k3 r

n3 kf3 r

Arang Aktif

40 qmaks4 k4 r2 n4 kf4 r2

50 qmaks5 k5 r2 n5 kf5 r2

60 qmaks5 k6 r2 n6 kf6 r2

(d)Penentuan Energi Aktivasi (Ea)

Nilai energi aktivasi (Ea) dapat ditentukan dengan cara memplotkan nilai konstanta laju adsorpsi (k) dan suhu (T) dengan menggunakan persamaan Arrhenius. Rancangan percobaan dari penentuan nilai energi aktivasi dapat dilihat pada Tabel 7. Plot antara ln k dan 1/T menghasilkan bentuk linear dari model Arrhenius yang dapat dilihat pada persamaan 3 :

Ao R

Ea T

k 1 ln

ln ⎟+

⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ ⎟ ⎠ ⎞ ⎜ ⎝ ⎛ − = ...(3) Keterangan :

k = konstanta laju adsorpsi T = suhu mutlak (Kelvin) Ea = energi aktivasi (kcal/mol)

R = konstanta tetapan gas (1,987 cal/K.mol)

Ao = konstanta proporsionalitas (besarnya tergantung dari frekuensi

(50)

24 Tabel 7. Penentuan nilai energi aktivasi pada bentonit dan arang aktif

Perlakuan Konstanta Laju Adsorpsi [(b%)-1(menit)-1]

Energi Aktivasi [kcal/mol] Jenis Adsorben Suhu

[°C] Bentonit

40 k1

Ea1

50 k2

60 k3

Arang Aktif

40 k4

Ea2

50 k5

60 k6

(e) Penentuan Kualitas Adsorpsi

Kualitas adsorpsi terdiri atas selektivitas adsorpsi dan kemampuan adsorben untuk melepaskan komponen β-karoten. Selektivitas adsorpsi dapat diketahui berdasarkan penyerapan komponen β-karoten, α-tokoferol dibandingkan dengan komponen lain yang terdapat dalam olein selama 171 menit. Parameter kualitas adsorpsi lain yang digunakan adalah kadar asam lemak bebas dan indeks bias. Selain itu, kemampuan adsorben untuk melepaskan β-karoten dilihat dari persentase desorpsinya pada berbagai jenis pelarut. Penentuan nilai absorbansi β-karoten dilakukan dengan menggunakan spektrofotometer dan penentuan nilai konsentrasi α-tokoferol menggunakan High Performance Liquid Chromatrography (HPLC). Contoh larutan preparasi HPLC ditambahkan BHT. Prosedur penentuan kualitas adsorpsi dapat dilihat pada Lampiran 2.

2. Prosedur Percobaan

Perbandingan antara adsorben dengan olein sawit kasar yang digunakan adalah 1:3. Campuran adsorben dengan olein tersebut disiapkan di dalam reaktor berpengaduk berkapasitas 2 l. Skema dan foto reaktor berpengaduk dapat dilihat pada Lampiran 3 dan 4. Proses adsorpsi dilakukan pada tiga kondisi suhu, yaitu 40°C, 50°C dan 60°C. Kecepatan pengadukan yang digunakan adalah 120 rpm. Contoh diambil melalui

(51)

25 saluran pengambilan contoh pada lama adsorpsi tertentu secara kontinyu selama 171 menit. Selanjutnya contoh disaring dengan kertas saring dan menggunakan pompa vakum. Penyaringan dilakukan untuk memisahkan adsorben yang telah mengandung β-karoten dengan olein. Diagram alir adsorpsi β-karoten dari olein sawit kasar dapat dilihat pada Gambar 6.

Gambar 6. Diagram alir adsorpsi β-karoten dari olein sawit kasar Pencampuran adsorben (300 gram)

dengan olein (900 ml) dalam reaktor berpengaduk (Kecepatan pengadukan =120 rpm; suhu = 40, 50, 60°C; lama adsorpsi = 171 menit)

Mulai

Penyaringan

Pengambilan contoh pada lama adsorpsi (menit) tertentu

Selesai Analisis

(konsentrasi β-karoten, konsentrasi α-tokoferol, kadar asam lemak bebas, indeks bias

(52)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. KARAKTERISTIK OLEIN SAWIT KASAR

Karakterisasi terhadap olein sawit kasar dilakukan untuk mengetahui sifat fisikokimianya. Hasil karakterisasi dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Karakteristik sifat fisikokimia olein sawit kasar

Karakteristik Nilai Standar Mutu*

Kadar Asam Lemak Bebas (%) 5,10 Maks. 5

Indeks Bias 26,9oC 1,4619 -

Sumber : *SNI (1998)

Kadar asam lemak bebas atau %FFA menunjukkan banyaknya asam lemak bebas yang terkandung di dalam 1 mg olein. Asam lemak bebas dalam minyak atau lemak dapat terbentuk dari hasil reaksi hidrolisis. Tinggi rendahnya kandungan asam lemak bebas dapat dipengaruhi oleh adanya reaksi hidrolisis tersebut. Berdasarkan hasil karakterisasi dapat diketahui bahwa olein sawit kasar yang digunakan dalam penelitian ini memiliki kadar asam lemak bebas sebesar 5,10%. Nilai tersebut menunjukkan nilai yang lebih tinggi dibandingkan dengan standar mutu yang ditentukan oleh SNI tahun 1998, yaitu sebesar 5%.

Indeks bias dalam pengujian minyak dan lemak digunakan untuk menentukan kemurnian dan derajat ketidakjenuhan minyak atau lemak. Indeks bias dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kadar asam lemak bebas, proses oksidasi dan suhu. Nilai indeks bias yang didapatkan dari hasil karakterisasi adalah 1,4619. Semakin besar nilai indeks bias menunjukkan semakin panjang rantai karbon dan semakin banyak ikatan rangkap di dalam minyak.

(1)

langmuir

y = 9,8304x - 0,0868 R2_{= 0,9391}

0 0,05 0,1 0,15

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025

1/c

freundlich

y = 2,8403x - 3,8906 R2_{= 0,974}

0 0,5 1 1,5 2 2,5

log c

Persamaan :

1. Langmuir :

1 =

9 ,

8304

.

1 −

0 ,

0868

c

q

; r

= 0,9391

2. Freundlich :

log

q

=

2 ,

8403

log

c

−

3 ,

8906

; r

= 0,974

(2)

6)

Nilai persamaan Langmuir dan Freundlich pada arang aktif suhu 60°C

t

(menit)

c

(konsentrasi

β

-karoten

dalam olein)

(

μ

g/ml)

c (slope)

(

μ

g/ml.menit)

q

(

μ

g/g)

Langmuir Freundlich

1/ce

(

μ

g/ml)

1/q

(

μ

g/g)

log ce

(

μ

g/ml)

log q

(

μ

g/g)

0 472,969

11 175,446

27,048 81,143

0,006

0,012

2,244

1,909

13 152,437

24,656 73,969

0,007

0,014

2,183

1,869

15 141,891

22,072 66,216

0,007

0,015

2,152

1,821

17 19 132,304

17,930 53,789

0,008

0,019

2,122

1,731

22 25 121,438

14,061 42,184

0,008

0,024

2,084

1,625

28 117,763

12,686 38,058

0,008

0,026

2,071

1,580

31 106,258

11,829 35,488

0,009

0,028

2,026

1,550

36 98,748

10,395 31,185

0,010

0,032

1,995

1,494

46 90,919

8,305 24,916

0,011

0,040

1,959

1,396

61 73,662

6,546 19,638

0,014

0,051

1,867

1,293

81 72,224

4,947 14,842

0,014

0,067

1,859

1,172

111 55,925

3,757 11,271

0,018

0,089

1,748

1,052

141 52,570

2,982 8,945

0,019

0,112

1,721

0,952

171 45,539

2,500 7,499

0,022

0,133

1,658

0,875

(3)

langmuir

y = 7,5428x - 0,0391 R2_{= 0,9771}

0 0,05 0,1 0,15

0 0,005 0,01 0,015 0,02 0,025

1/c

freundlich

y = 1,8514x - 2,2102 R2_{= 0,9899}

0 0,5 1 1,5 2 2,5

log c

log q

Persamaan :

1. Langmuir :

1 =

7 ,

5428

.

1 −

0 ,

0391

c

q

; r

= 0,9771

2. Freundlich :

log

q

=

1 ,

8514

log

c

−

2 ,

2102

; r

= 0,9899

B. Hubungan 1/T dan ln k persamaan Arrhenius untuk energi aktivasi (Ea)

Jenis Adsorben

1/T (Kelvin)

ln k

Bentonit

0,003193 -10,4804

0,003095 -2,93096

0,003002 -3,39424

Arang Aktif

0,003193 -8,09796

0,003095 -8,95844

0,003002 -5,08917

(4)

Lampiran 11. Data hasil perhitungan parameter kualitas adsorpsi

A. Selektivitas Adsorpsi pada Suhu 50°C selama 171 menit

Formula : c0 – ct

= Konsentrasi olein awal (menit ke-0) – konsentrasi olein menit ke-171

1) Jumlah

β

-karoten teradsorpsi [

μ

g/ml] pada bentonit :

=

409 ,

055 −

33 ,

555 =

375 ,

50 μ

g

/

ml

2) Jumlah

β

-karoten teradsorpsi [

μ

g/ml] pada arang aktif :

=

472 ,

969 −

46 ,

178 =

426 ,

791 μ

g

/

ml

3) Jumlah

α

-tokoferol teradsorpsi [

μ

g/ml] pada bentonit :

=

1634

,

309 −

236 ,

858 =

1397

,

451 μ

g

/

ml

4) Jumlah

α

-tokoferol teradsorpsi [

μ

g/ml] pada arang aktif :

=

763 ,

180 −

0 =

763 ,

180 μ

g

/

ml

B. Perhitungan Kemampuan Melepaskan

β

-karoten dari Adsorben

(desorpsi) pada Suhu 40°C selama 10 menit

Formula :

Konsentrasi penyerapan

β

-karoten dalam adsorben (qa) (

μ

g/g) = c0 – ct x V

m

Konsentrasi

β

-karoten terdesorpsi dalam 1 gram adsorben (qd) (

μ

g/g) = c x V

m

Persen terdesorpsi =

x

100 %

qa

qd

1) Perolehan

β

-karoten pada bentonit dengan menggunakan heksan :

qa =

30 2835

,

90

10

236 ,

153

535 ,

1098

−

₌

x

μ

g/g

qd =

50

2 ,

75

1

055 ,

0 =

(5)

Persen terdesorpsi =

100 %

0 ,

1 %

90 ,

2835

75 ,

2 =

x

2) Perolehan

β

-karoten pada bentonit dengan menggunakan isopropanol :

qa =

30 2835

,

90

10

236 ,

153

535 ,

1098

=

−

x

μ

g/g

qd =

50

104 ,

4

1

088 ,

2 =

x

μ

g/g

Persen terdesorpsi =

100 %

3 ,

7 %

90 ,

2835

4 ,

104 =

x

3) Perolehan

β

-karoten pada bentonit dengan menggunakan etanol :

qa =

30 2835

,

90

10

236 ,

153

535 ,

1098

=

−

x

μ

g/g

qd =

50

471 ,

95

1 4390

,

9 =

x

μ

g/g

Persen terdesorpsi =

100 %

16 ,

6 %

90 ,

2835

95 ,

471 ₌

x

4) Perolehan

β

-karoten pada arang aktif dengan menggunakan heksan :

qa =

30 3013

,

023

10

194 ,

94

535 ,

1098

=

−

x

μ

g/g

qd =

50

12 ,

065

1 2413

,

0 ₌

x

μ

g/g

Persen terdesorpsi =

100 %

0 ,

4 %

023 ,

3013

065 ,

12 ₌

x

5) Perolehan

β

-karoten pada arang aktif dengan menggunakan isopropanol :

qa =

30 3013

,

023

10

194 ,

94

535 ,

1098

=

−

x

μ

g/g

qd =

50

17 ,

645

1 3529

,

0 =

x

μ

g/g

(6)