Adsorpsi β-Karoten yang Terkandung Dalarn Minyak Kelapa Sawit (Crude Palm Oil) Menggunakan Adsorben Karbon Aktif

  ADSORPSI β-KAROTEN YANG TERKANDUNG DALAM MINYAK KELAPA SAWIT (CRUDE

PALM OIL

  ) MENGGUNAKAN ADSORBEN KARBON AKTIF SKRIPSI Oleh OLYVIA PUTRI WARDHANI 110405006 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA MEDAN OKTOBER 2015

  ADSOR PSI β-KAROTEN YANG TERKANDUNG DALAM MINYAK KELAPA SAWIT (CRUDE

PALM OIL

  ) MENGGUNAKAN ADSORBEN

KARBON AKTIF

SKRIPSI

  

Oleh

OLYVIA PUTRI WARDHANI

110405006

  

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI

SEBAGIAN PERSYARATAN UNTUK MENJADI SARJANA TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

OKTOBER 2015

  DEDIKASI Skripsi ini saya persembahkan untuk : Bapak & Ibu tercinta

  Bapak Wandeh dan Ibu Syafrida Zul Orang tua dengan seluruh perhatian, nasehat dan kasih sayang yang telah membesarkan dan mendidikku hingga seperti saat ini. Terima kasih atas pengorbanan, cinta kasih sayang dan do’a yang tak pernah putus selalu kalian berikan kepadaku .

RIWAYAT HIDUP PENULIS

  Nama : Olyvia Putri Wardhani NIM : 110405006 Tempat, tanggal lahir : Medan, 08 Oktober 1993 Nama orang tua : Wandeh dan Syafrida Zul Alamat orang tua : Jalan Garu 1 Gg. Apel No. 9

  • –e Sp. Limun, Medan Asal Sekolah:

   SD Swasta Nur Hasanah tahun 1999-2005  SMP Swasta ERIA tahun 2005 – 2008  SMA Swasta Al- Ulum tahun 2008 – 2011 Pengalaman Kerja dan Organisasi: 1.

  Covalen Study Group (CSG) periode 2013-2014 sebagai Anggota Hubungan Masyarakat (HUMAS)

  2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013/2014 sebagai Anggota Bidang Sosial dan Kerohanian (SOSROH)

  3. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai Bendahara Umum (BENDUM)

4. Kerja Praktek di PT Pacific Palmindo KIM II Medan (2015).

  Artikel yang akan dipublikasikan pada : 1.

  Jurnal Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara

  

ABSTRAK

Minyak kelapa sawit mentah (CPO) adalah sumber alami terkaya karotenoid.

  Karotenoid dalam CPO (500-700 ppm) memberikan warna oranye-merah pada karakteristik minyak sawit mentah. Warna pada minyak kelapa sawit yang belum diolah tidak disukai oleh konsumen. Penelitian ini bertujuan untuk mengadsorpsi β–karoten dari CPO menggunakan karbon aktif, mendapatkan model kinetika, isoterm, dan data termodinamika adsorpsi. Bahan-bahan yang digunakan adalah minyak kelapa sawit dan karbon aktif. Parameter yang diamati adalah konsentrasi akhir β-karoten dan jumlah β–karoten yang dijerap oleh karbon aktif. Proses adsorpsi dilakukan dengan mencampur adsorben ke dalam CPO dengan variasi ratio adsorben : CPO (w/w) = 1:3; 1:4; 1:5 dan 1:6 dengan kecepatan pengaduk

  o o o

  120 rpm, dan variasi temperatur 40 C , 50 C dan 60

  C. Campuran diambil dalam interval waktu 2 menit hingga mencapai waktu setimbang. Konsentrasi akhir β-karoten dianalisa menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian memperlihatkan semakin besar jumlah massa CPO maka persentase adsorpsi semakin menurun. Semakin besar temperatur adsorpsi maka persentase adsorpsi semakin meningkat. Dalam penelitian ini, diperoleh nilai persentase adsorpsi paling maksimum adalah sebesar 95,1086% pada perbandingan 1:3 dan T = 60

  o

  C . Model kinetika adsorpsi yang mewakili penjerapan β-karoten adalah kinetika orde dua dengan nilai koefisien korelasi sebesar 0,9987. Model isoterm adsorpsi yang mewakili dalam penjerapan β-karoten adalah isoterm Langmuir dengan nilai

  o

  koefisien korelasi sebesar 0,9590 pada T = 60

  C. Untuk data termodinamika adsorpsi diperoleh nilai ΔG pada masing-masing temperatur sebesar -24.482,4845;

  • 24.708,0595 dan -

  24.933,6345 (J/mol), nilai ΔS sebesar 22,5575 (J/mol K) dan nilai ΔH sebsar -17.421,9870 (J/mol). Kata kunci: adsorpsi , β-karoten, karbon aktif, kinetika, Langmuir.

  

ABSTRACT

  Crude palm oil (CPO) is a natural resources that is rich in carotenoid. Carotenoid in CPO (500-700 ppm) gives the reddish-orange color in crude palm oil characteristics. The color of unprocessed palm oil is disliked by consumer. This research is aimed to adsorb the β–carotene from the CPO using activated carbon and to obtain the kinetics, isotherm models and thermodynamics data of the adsorption process. The materials used in this research were CPO and activated carbon. The observed parameters were β–carotene final concentration and the amounts of adsorbed β–carotene in activated carbon. The adsorption process was conducted by mixing the adsorbent with CPO with the variation of adsorbent: CPO (w/w) ratio = 1:3; 1:4; 1:5 and 1:6 with steering speed 120 rpm and the

  o o o

  temperature of 40

  C, 50 C and 60

  C. The sample was analyzed at every 2 minutes until the equilibrium was achieved. The final concentration of the unadsorbed β– carotene was analyzed using UV-Vis spectrophotometer. The results showed that the more CPO used in the process, the lower the adsorption percentage. The higher the adsorption temperature, the higher adsorption percentage. In this research, the maximum adsorption percentage was 95,1086% obtained at ratio 1:3

  o

  and T = 60

C. The adsorption isotherm model which fit with the β–carotene

  o

  adsorption at T = 60 C was Langmuir model with the correlation coefficient of 0,9590. The adsorption kinetics mo del which fit with the β–carotene adsorption was the second order kinetics model with the correlation coefficient of 0,9987. The thermodynamics data obtained from the adsorption process a value of were ΔG = -24.482,4845; -24.708,0595 and -24.933,6345 (J/mol) for temperature of 40

  o o o

  C, 50 C and 60 C respectively, ΔS = 22,5575 (J/mol K), and ΔH = -17.421,9870 (J/mol).

  Keywords : adsorption, β-carotene, activated carbon, kinetics, Langmuir

DAFTAR ISI

  Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRISPI i PENGESAHAN UJIAN SKRIPSI ii PENGESAHAN iii

  PRAKATA iv

  DEDIKASI vi

  RIWAYAT HIDUP PENULIS vii

  ABSTRAK viii

  ABSTRACT ix

  DAFTAR ISI x

  DAFTAR GAMBAR xii

  DAFTAR TABEL xiii

  DAFTAR LAMPIRAN xv

  DAFTAR SINGKATAN xvii

  DAFTAR SIMBOL xviii

  BAB I PENDAHULUAN

  1

  1.1 LATAR BELAKANG

  1

  1.2 PERUMUSAN MASALAH

  3

  1.3 TUJUAN PENELITIAN

  3

  1.4 MANFAAT PENELITIAN

  3

  1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN

  4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA

  5

  2.1 MINYAK KELAPA SAWIT

  5

  2.2 METODE

  8

  • – METODE PEMISAHAN β–KAROTEN DARI CPO

  2.2.1 EKSTRAKSI FLUIDA SUPERKRITIS

  8

  2.2.2 PEMISAHAN DENGAN MEMBRAN

  9

  2.2.3 ADSORPSI MENGGUNAKAN ADSORBEN

  9

  2.3 ADSORBEN

  11

  2.4 STUDI KINETIKA

  13

  2.5 STUDI ISOTERM

  14

  2.6 TERMODINAMIKA ADSORPSI

  15 BAB III METODOLOGI PENELITIAN

  16

  3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN

  16

  3.2 BAHAN DAN PERALATAN

  16

  3.2.1 Bahan Penelitian

  16

  3.2.2 Peralatan Penelitian

  16

  3.3 VARIASI PENELITIAN

  17

  3.4 PROSEDUR PENELITIAN

  18

  3.4.1 Prosedur Kinetika Adsorpsi

  18

  3.4.2 Prosedur Adsorpsi

  18

  3.4.3 Prosedur Analisa

  18

  3.5 FLOWCHART PENELITIAN

  19

  3.5.1 Flowchart Prosedur Kinetika

  19 Adsorpsi β-Karoten

  3.5.2 Flowchart

  20 Prosedur Adsorpsi β-Karoten

  BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

  21

  4.1 PERUBAHAN WARNA CPO (CRUDE PALM OIL)

  21

  4.2 ANALISA GUGUS

  22 β -KAROTEN

  4.3 KINETIKA ADSORPSI

  23 β-KAROTEN

  4.4 PENENTUAN MODEL ADSORPSI ISOTERM YANG TERJADI

  27 PADA PENJERAPAN β-KAROTEN

  31

  4.5 TERMODINAMIKA ADSORPSI

  33

  4.6 EFEK TEMPERATUR

  34

  4.7 ANALISI EKONOMI

  36 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

  36

  5.1 KESIMPULAN

  36

  5.2 SARAN

  37 DAFTAR PUSTAKA

  

DAFTAR GAMBAR

  22

  o

  C Kurva Isoterm Adsorpsi Freundlich Pada T = 40

  o

  C,

  50

  o

  C dan 60

  o

  C Kurva Termodinamika Adsorpsi

  β-Karoten Foto Minyak Kelapa Sawit Sebelum Adsorps

  21

  25

  o

  25

  26

  28

  29

  32

  33

  51

  52

  53

  54

  56

  58

  C dan 60

  50

  Halaman

  50

Gambar 2.1 Grafik Produksi CPO Indonesia

  5 Gambar 2.2 Struktur

  β-karoten

  7 Gambar 3.1 Gambar 3.2

  Flowchart Prosedur Kinetika Adsorpsi Flowchart Prosedur Proses Adsorpsi - Karoten

  19

  20 Gambar 4.1 Gambar 4.2 Gambar 4.3 Gambar 4.4 Gamabr 4.5 Gambar 4.6 Gambar 4.7 Gambar 4.8 Gambar 4.9 Gambar L2.1 Gambar L2.2 Gambar L2.3 Gambar L2.4 Gambar L2.5 Gambar L2.6 Gambar L3.1

  Foto Perubahan Warna CPO (a) Sebelum Adsorpsi, (b)Sesudah Adsorpsi Spektrum

  β-Karoten Kurva Kinetika Orde Satu Lagergen Kurva Kinetika Orde Dua Kurva Kinetika Difusi Intra Partikel Kurva Isoterm Adsorpsi Langmuir Pada T = 40

  o

  C,

  o

  C,

  C dan 60

  o

  C Kurva Isoterm Adsorpsi Freundlich Pada T = 40

  o

  C,

  50

  o

  C dan 60

  o

  C Kurva Termodinamika Adsorpsi

  β-Karoten Pengaruh Temperatur Terhadap Persentase Adsorpsi Kurva Kinetika Orde Satu Lagergen Kurva Kinetika Orde Dua Kurva Kinetika Difusi Intra Partikel Kurva Isoterm Adsorpsi Langmuir Pada T = 40

  o

  60 Gambar L3.2 Gambar L3.3 Gambar L3.4

  Foto Karbon Aktif Foto Minyak Kelapa Sawit Sesudah Adsorpsi

  Foto Rangkaian Peralatan

  60

  60

  61

  DAFTAR TABEL

  Halaman

Tabel 2.1 Komponen Dalam Minyak Sawit Mentah

  6 Tabel 2.2 Sifat Fisik

  6 β-Karoten

Tabel 2.3 Standar Minyak Goreng Untuk Pangan

  7 Tabel 2.4 Sifat Fisika Beberapa Adsorben yang Biasa Digunakan

  11 Tabel 2.5 Sifat Fisik dan Sifat Kimia Karbon Aktif

  12 Tabel 3.1 Variasi Percobaan Pada Proses Adsorpsi

  17 β-Karoten

Tabel 4.1 Data Hasil Perhitungan Kinetika Adsorpsi

  β-Karoten

  o

  Pada T = 60 C

  24 Tabel 4.2 Data Konstanta Masing-Masing Model Kinetika

  26 Tabel 4.3 Data Konsentrasi

  27 β-Karoten

Tabel 4.4 Data Perhitungan Untuk Model Adsorpsi Langmuir

  28 Tabel 4.5 Data Perhitungan Untuk Model Adsorpsi Freundlich

  29 Tabel 4.6 Nilai Konstanta Masing - Masing Adsorpsi

  30 Tabel 4.7 Data Untuk Perhitungan Sifat Termodinamika Adsoprsi

  32 β-Karoten

Tabel 4.8 Data Nilai

  • – Nilai Termodinamika Adsorpsi

  32 β-Karoten

  o

  Tabel L1.1 C

  35 Data Konsentrasi β-Karoten Pada T = 40

  o

  Tabel L1.2 C

  44 Data Konsentrasi β-Karoten Pada T = 50

  o

  Tabel L1.3 C

  44 Data Konsentrasi β-Karoten Pada T = 60 Tabel L1.4

  Data Jumlah β-Karoten yang Terjerap Pada

  o

  T = 40 C

  44 Tabel L1.5 Data Jumlah β-Karoten yang Terjerap Pada

  o

  T = 50 C

  45 Tabel L1.6 Data Jumlah β-Karoten yang Terjerap Pada

  o

  T = 60 C

  45 Tabel L1.7 Data Untuk Isoterm Adsorpsi Langmuir Hasil Pada

  o o o

  T = 40

  C, 50 C dan 60 C

  45 Tabel L1.8 Data Untuk Isoterm Adsorpsi Freundlich Hasil Pada

  o o o

  T = 40

  C, 50 C dan 60 C

  46 Tabel L1.9

  46 Data Hasil Isoterm Adsorpsi β-Karoten Tabel L1.10

  46 Data Untuk Penentuan Kinetika Adsorpsi β-Karoten

  o

  Pada T = 60 C

  47 Tabel L1.11

  47 Data Model Kinetika Adsorpsi β-Karoten Tabel L1.12 Data Untuk Te

  47 rmodinamika Adsorpsi β-Karoten Tabel L1.13

  48 Data Hasil Termodinamika Adsorpsi β-Karoten