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 TEKNIKDEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OKTOBER 2015DEDIKASI 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 Indonesia5 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 Mentah6 Tabel 2.2 Sifat Fisik
6 β-Karoten
Tabel 2.3 Standar Minyak Goreng Untuk Pangan7 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 Adsorpsiβ-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 Langmuir28 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