Perbandingan Penggunaan Isopropil Alkohol (IPA) dan Toluena Sebagai Kolektor Karotenoida Dari Minyak Kelapa Sawit Mutu Rendah Memakai Adsorben Polar pada Sokletasi
(2)
LAMPIRAN 1. DATA BET ADSORBEN CaSiO3
Sample: CASIO3 A USU Operator: Hari S Submitter:
File: C:\2020\DATA\CASIO3A.SMP
Started: 05/05/2015 8:25:50 Analysis Adsorptive: N2 Completed: 05/05/2015 13:54:29 Analysis Bath Temp.: 77.350 K Report Time: 06/05/2015 9:29:42 Thermal Correction: No Sample Mass: 0.2750 g Warm Free Space: 25.6311 cm³ Measured
Cold Free Space: 81.0825 cm³ Equilibration Interval: 10 s Ambient Temperature: 22.00 °C Low Pressure Dose: None Automatic Degas: Yes
Summary Report
Surface Area
Single point surface area at p/p° = 0.300054396: 13.3196 m²/g BET Surface Area: 2.7197 m²/g
t-Plot External Surface Area: 30.0947 m²/g
BJH Adsorption cumulative surface area of pores between 1.7000 nm and 300.0000 nm width: 17.940 m²/g BJH Desorption cumulative surface area of pores between 1.7000 nm and 300.0000 nm width: 18.7151 m²/g
Pore Volume
Single point adsorption total pore volume of pore less than 376.7317 nm width at p/p° = 0.994858283: 0.027577 cm³/g
t-Plot micropore volume: -0.008449 cm³/g
BJH Adsorption cumulative volume of pores
between 1.7000 nm and 300.0000 nm width: 0.025051 cm³/g BJH Desorption cumulative volume of pores
(3)
between 1.7000 nm and 300.0000 nm width: 0.025258 cm³/g
Pore Size
Adsorption average pore width (4V/A by BET): 40.55952 nm BJH Adsorption average pore width (4V/A): 5.5855 nm BJH Desorption average pore width (4V/A): 5.3984 nm
Isotherm Linear Plot
CASIO3 A USU - Adsorption
Relative Pressure (p/p°) Quantity Adsorbed (cm³/g STP) 0.0104716 0.425262
0.0335989 0.778723 0.0676961 1.26095 0.0796655 1.42073 0.0999388 1.69829 0.119856 1.96849 0.139926 2.23023 0.159775 2.49648 0.17971 2.76513 0.199789 3.02724 0.249579 3.70004 0.300054 4.37138 0.35012 5.05648 0.400296 5.73036 0.450137 6.42435 0.500267 7.12245 0.550153 7.82045 0.600182 8.54472 0.650239 9.28229 0.700194 10.0406 0.750201 10.8179 0.800197 11.6393 0.820193 11.9856 0.850181 12.5346 0.875197 13.0148 0.900123 13.5442 0.925122 14.1488 0.949993 14.8988 0.974673 15.9941 0.980579 16.3706
(4)
0.990251 17.147 0.994858 17.8285 CASIO3 A USU - Desorption
Relative Pressure (p/p°) Quantity Adsorbed (cm³/g STP) 0.994858 17.8285
0.974225 16.4936 0.934644 14.9863 0.907692 14.2546 0.882295 13.6846 0.8754 13.5344 0.850165 13.0195 0.825214 12.5402 0.800208 12.0775 0.75056 11.2248 0.700313 10.3759 0.65009 9.57824 0.600303 8.81623 0.549832 8.05623 0.499893 7.30722 0.450105 6.41908 0.399017 5.71024 0.350415 5.05546 0.299984 4.38163 0.250052 3.70804 0.199964 3.05676 0.140027 2.26766 0.0800698 1.47288
(5)
Sample: CASIO3 A USU Operator: Hari S Submitter:
File: C:\2020\DATA\CASIO3A.SMP
Started: 05/05/2015 8:25:50 Analysis Adsorptive: N2 Completed: 05/05/2015 13:54:29 Analysis Bath Temp.: 77.350 K Report Time: 06/05/2015 9:29:42 Thermal Correction: No Sample Mass: 0.2750 g Warm Free Space: 25.6311 cm³ Measured
Cold Free Space: 81.0825 cm³ Equilibration Interval: 10 s Ambient Temperature: 22.00 °C Low Pressure Dose: None Automatic Degas: Yes
BJH Adsorption dV/dlog(w) Pore Volume CASIO3 A USU
Pore Width (nm) Pore Volume (cm³/g) 199.489 0.00109934
100.959 0.00236774 77.6893 0.00298664 39.701 0.00483799 26.6151 0.00612027 19.9688 0.00716922 15.959 0.00810144 13.2542 0.00895748 10.984 0.00995187 9.83975 0.0105839 7.75837 0.0121075 6.34807 0.013565 5.32449 0.0150004 4.54112 0.0163997 3.92004 0.0177724 3.41339 0.019081 2.98625 0.0203768 2.62195 0.0216436 2.3009 0.0228261 2.01493 0.0239913 1.75214 0.0250509
(6)
CASIO3 A USU
Pore Width (nm) dV/dlog(w) Pore Volume (cm³/g) 237.821 0.00399325
120.684 0.00428845 86.2811 0.00543914 47.335 0.00634982 30.5914 0.0073833 22.3255 0.00840674 17.502 0.0095763 14.3462 0.0106138 11.8975 0.0121872 10.3458 0.0132297 8.54333 0.0147614 6.90602 0.0167278 5.74243 0.0187969 4.86783 0.0202466 4.18309 0.0214912 3.63042 0.021772 3.17045 0.0223172 2.77993 0.0224218 2.44027 0.0208456 2.13902 0.0202153 1.86557 0.0174585
(7)
BJH Desorption Pore Distribution Report
Width Range : 1.7000 nm to 300.0000 nm Adsorbate Property Factor: 0.95300 nm Density Conversion Factor: 0.0015468 Fraction of Pores Open at Both Ends: 0.00
Incremental Cumulative Cumulative Average Pore Pore Incremental Pore Pore Width Width Volume Volume Pore Area Area Range (nm) (nm) (cm³/g) (cm³/g) (m²/g) (m²/g) ---
376.0 - 76.4 87.7 0.002233 0.002233 0.102 0.102 76.4 - 30.5 36.5 0.002589 0.004823 0.284 0.386 30.5 - 21.6 24.5 0.001262 0.006084 0.206 0.592 21.6 - 16.9 18.7 0.000996 0.007081 0.213 0.805 16.9 - 16.0 16.4 0.000265 0.007346 0.065 0.869 16.0 - 13.3 14.4 0.000919 0.008264 0.256 1.125 13.3 - 11.3 12.1 0.000866 0.009130 0.286 1.411 11.3 - 9.8 10.5 0.000846 0.009976 0.323 1.734 9.8 - 7.8 8.6 0.001582 0.011558 0.739 2.473 7.8 - 6.4 6.9 0.001602 0.013160 0.926 3.398 6.4 - 5.3 5.8 0.001510 0.014670 1.051 4.449 5.3 - 4.6 4.9 0.001446 0.016116 1.186 5.635 4.6 - 3.9 4.2 0.001442 0.017559 1.377 7.012 3.9 - 3.4 3.6 0.001417 0.018976 1.559 8.571 3.4 - 3.0 3.2 0.001735 0.020711 2.184 10.755 3.0 - 2.6 2.8 0.001261 0.021972 1.812 12.567 2.6 - 2.3 2.4 0.001123 0.023095 1.836 14.404 2.3 - 2.0 2.1 0.001110 0.024205 2.067 16.470
(8)
DAFTAR PUSTAKA
Abiaka, C., Olusi, S., Simbeye, A. 2002. Serum Concentrations of micronutrient antioxidants. Research Gate.
Ahmad, A.L., Chan, C.Y., Shukor, S.R.A., Mashitah, M.D. 2009. Adsorption kinetics
and Thermodynamics of β-carotene on silica-based adsorbent. Chemical Engineering Journal. Elsevier. 148. 378-384.
Aligizaki, K.K. 2006. Pore structure of cement based materials.
Amaya, D.B.R. A guide to carotenoid analysis in food. ILSI Press. USA
Baharin, B,S., Rahman K.A., Karim, M.I.A., Oyaizu, T., Tanaka, K. and Takagi, S. 1998. Separation of Palm Carotene from Crude Palm Oil by Adsorption Chromatography with a Syntetic Polymer Adsorbent. JAOCS, Vol. 75, no. 3. Baptiste, B.M. Jean, N. Ester, P. Mirela, K. Richard. 2013. Adsorption Isoterm and
Kinetics Modelling of Carotene and Free Fatty Acids Adsorption from Palm Oilonto Montmorillonite. IJB, 3(3):15-24.
Cieselczyk, F., Krysztafkiewicz, A., Jesionowski, T. 2007. Adsorptive Properties of Synthetic Magnesium Silicates. Physicochemical Problems of Mineral Processing. 41, 185-193.
Corley. R.H.V and Tinker, P.B. 2003. The Palm Oil. Black Well Science.
Damayanti, S., Andry, S., Khairurrujal, Kartasasmita, R.E. 2014. Isolation of β -carotene from Palm (Elaeis guineensis Jacq.) Oil Using Transesterification-adsorption-desorption Method and its Characterization
Dumbrava, D.G., Hadaruga, N.G., Hadaruga D.I., Moldovan. C., Raba, D. 2010.
Determination by RP-HPLC of β-carotene Concentration From Orange (Citrus Sinensis L.) fruits peel extracts. Journal of Agroalimentary Processes and Technologies.
Fatimah, I. 2014. Adsorpsi dan Katalisis Menggunakan Material Berbasis Clay. Graha Ilmu. Yogyakarta.
GAPKI. 2007. Mengenal Minyak Kelapa Sawit dengan Beberapa Keunggulan.
Hayuningtyas, R.I.R. 2007. Kinetika Adsorpsi Isotermal β-karotendari Olein Sawit Kasar dengan menggunakan Bentonit. [Skripsi]. Bogor : Institut Teknologi Bandung.
Hendrikson, C, 2010. Physical Review Later.
Junmao, T. Zhansheng, W., Xifang, S., Xiaolin, X., Chun, L. 2008. Adsorption
Kinetics of β-carotene and Chlorophyll onto Acid-activated Bentonite in Model Oil. Chinese Journal of Chemical Engineering. 16(2)-270-276.
Karge, H.G., Weitkamps, J. 2006. Adsorption and Diffusion. Berlin : Springer.
Karlina. 2012. Adsorpsi β-karoten dari Bahan yang Mengandung Karotenoida dengan Menggunakan Adsorben Sintetis Kalsium Polistirena Sulfonat. [Skripsi]. Medan: USU, Program Sarjana.
Karo Karo, J.A. 2014. Adsorpsi dan Desorpsi Karotenoida dari Minyak Kelapa Sawit Mentah (Crude Palm Oil/CPO) Menggunakan Adsorben Garam M-Amberlit IR 120 dan Garam M-Polistirena Sulfonat (M = Na, Mg, Ca, Sr dan Ba). [Disertasi]. Medan : USU, Program Doktor.
Kim, N.H., Kim, S.Y., Kim, H.J., Oh, D.K. 2008. Optimized Formation of Detergent
Micelles of β-carotene and Retinal Production Using Recombinant Human β,β -carotene 15,15’-Monooxygenase. Seoul : Konkuk University.
(9)
Kupan, S., Kulkarni, D.A., Hamid, H., Yusoff, M. 2015. Extraction of Palm Carotenes and Effect of Oxidative Degradation on Β-carotene. International Journal of Engineering and Technology. Volume 04. Issue 01. Malaysia : Universiti Malaysia Pahang.
Latip, R.A., Baharin B.S., Man, Y.B.C., Rahman, R.A. 2000. Evaluation of Different Types of SyntheticAdsorbent for Carotene Extraction from Crude Palm Oil.
JAOCS Vol. 77 No. 12 : 1277-1282
Larsen. E., Christensen, L.P. 2015. Simple Saponification Method for the Quantitative Determination of Carotenoids in Green Vegetables. Article. Research Gate. Marx, M. 2003. Effect of Thermal Processing on trans-cis-isomerization of β-carotene
in Carrot Juice and Carotene-containing preparations. Analytical, Nutritional and Clinical Methods. Food Chemistry. Elsevier. 83 609-617.
Merck Index. 2006.
Mokrini, A., Acosta, J.L. 2001. Studies of Sulfonated Block Copolymer and Its Blends.
Elsevier.
Martians, C.R., Ruggeri, G., and Paoli, M. 2003. Synthesis in Pilot Plant Scale and Physical Properties of Sulfonated Polystyrene.J. Braz. Chem. Soc. 2: 797 – 802.
Moore, T.J. 2010. Chemistry Essential for Dummies. England : Wiley Publishing Inc. Muslich., Suryadarma, P., Hayuningtyas, R.I.R. 2012. Kinetika Adsorpsi Isotermal β
-karoten dari Olein Sawit Kasar dengan Menggunakan Bentonit. Bogor : Institut Pertanian Bogor.
Ooi, C.K., Choo, Y.M., Yap, S.C.,Basiron and Ong, 1994. Recovery of Carotenoids from Palm Oil. J. Am. Oil Chem. Soc., 71, 423.
Panggabean, L. 2014. Peranan Kalsium pada Adsorben Kalsium Polistirena Sulfonat dan Kalsium Stearat Terhadap Adsorpsi dan Desorpsi Tokoferol dan Tokotrienol dari Campuran Metil Ester Minyak Kemiri. [Skripsi]. Medan : USU.
Prakash, S. 2009. Modern Inorganic Chemistry. New Delhi : S. Chand and Company, LTD.
Rebecca L.J., Sharmila, S., Das, P.M., Seshiah, C. 2014. Extraction and purification of carotenoids from vegetables. Journal of Chemical and Pharmaceutical Research. Chennai : Bharath University.
Rinaldy, E. 2013. Kalsium Stearat dan Kalsium Oleat Sebagai Adsorben Karotenoid dari CPO. [Tesis]. Medan: USU, Program Pascasarjana.
Rouquerol, F., Rouquerol J., Sing, K.S.W., Llewellyn, P., Maurin, G. 2014.
Adsorption by Powders and Porous Solids. British : Academic Press.
Reinchart, C. 2004. Solvents and Solvents Effect in Organic Chemistry. Germany : Wiley-VCH;
Sahidin, Matsjeh, S., Nuryanto, E. 2001. Pemisahan β-karoten dari Minyak sawit Mentah dengan metode Ekstraksi dan Kromatografi Kolom. Warta PPKS. Vol. 9 (1) : 17-21.
Sadek, P. 2002. Solvent Miscibility and Viscosity Chart. Wiley-Interscience.
Schubert, U., Husing, N. 2005. Synthesis of inorganic materials. Second edition. Wiley-VCH Verlag.
Sea, F. 2012. Pewarna Alami untuk Makanan. Center.
Serlahwaty, D. 2007. Kajian Isolasi Karotenoid dari Minyak Sawit Kasar dengan Metode Adsorpsi menggunakan Penjerap Bahan Pemucat. [Skripsi]. Bogor : Institut Teknologi Bogor.
(10)
Shriver dan Atkins. 2010. Inorganic Chemistry. Fifth Edition. New York : W.H. and Freeman Company.
Silva, S.M., Sampaio, K.A., Ceriani, R., Verhe, R., Stevens, C., Greyt, W.D., Meirelles, A.J.A. 2012. Adsorption of Carotenes and Phosporus from Palm Oil onto Acid Activated Bleaching Earth : Equilibrium, kinetics and Thermodynamics. Journal of Food Engineering. Elsevier.
Singh, S.P. 2011. Mechanochemical Synthesis of Nano Calcium Silicate Particles at Room Temperature. Journal of Glass and Ceramics. Scientific Research. 1,49-52 Sukarjo. 1990. Kimia Anorganik. Yogyakarta : Rineka Cipta
Sulaiman, H. 1997. Kimia Koloid. USU Press. Medan.
Treszczanowicz, T., Treszczanowicz, A.J. 2011. Solubility of Beta-Carotene in Binary Mixed Solvent. Institute of Physical Chemistry. Polish Academy of Sciences. Warsaw, Poland.
Wang, Z.H., Sun, L.M., Hou, F.Y. and Tang, E. Z 2005. In situ Monitoring of C-S-H Gel Processing by Magnetic Susceptibility and Turbidity Measurements. Journal of American Ceramic Society. Vol 88. No 7. pp 1799-1802
Wang, Q., Zhang. P.J., Smith, T.R., Hurst, W.E., Sulpizio, T.2013. An Electrokinetic Study on a Synthetic Adsorbent of Crystalline Calcium Silicate Hydrate and Its Mechanism of Endotoxin Removal. Elsevier.
Wei, P.C., May, C.Y., Ngan, M.A and Hock, C.C. 2005. Supercritical Fluid Extraction of Palm Carotenoids. Journal of Environmental Sciences 1 (4) : 264-269.
Wingqvist, A. 2011. Extraction, Isolation and Purification of β-carotene. Karlstad : Karlstads universitet.
Yazid, E. 2005. Kimia Fisika untuk Paramedis. Yogyakarta : Penerbit Andi Yogyakarta.
Yunus, M.A.C., Ruslan, M.S.H., Jamal, J.B., Aziz, W.A., Idham, Z. 2014. Extraction of Beta Carotene from Palm Mesocarp via Green Sub-Critical Carbon Dioxide.
International Conference on Global Trends in Academic Research. Malaysia : University Teknologi Malaysia.
Zeb, A. and Mohmeed, S. 2004. Carotenoids contents from various sources and their potential health applications. Pakistan Journal of Nutrition 3 (3). 199-204.
Zulkipli. 2007. Optimasi Penggunaan Adsorben pada Proses Pemisahan Karotenoid dari Metil Ester Minyak Kelapa Sawit dengan Metode Kromatografi Kolom Adsorpsi.
(11)
BAB 3
METODE PENELITIAN
3.1 Alat-alat Alat Sokhlet
Brunauer-Emmet-Teller (BET) Cawan Porselen
Neraca Analitis Radwag
Tanur 11000 C Fisher
Termometer 3600 C
UV-Vis Spectrophotometer Spectroquant Pharo 300 Merck
3.2. Bahan-bahan
CaCl2 Teknis
CaPSS
Etanol Teknis
Isopropanol Teknis
Minyak Kelapa Sawit mentah
n-heksana Teknis
NaOH p.a E’Merck
Toluena p.a Merck
Water Glass Teknis
3.3. Prosedur Penelitian
3.3.1. Pembuatan Adsorben CaSiO3
Kedalam sebuah beaker glass (250 ml) dimasukkan water glass (10 g, 0,08 mol) dan serbuk kalsium klorida (10 g, 0,09 mol), diaduk sampai homogen. Campuran ini dimasukkan kedalam cawan kemudian ditanur pada suhu 8000 C selama 3 jam. Setelah itu, gumpalan putih yang terbentuk didinginkan sampai suhu kamar lalu dihaluskan membentuk padatan putih. Padatan putih yang telah dihaluskan dicuci dengan aquadest kemudian dicuci kembali dengan etanol kering dan dikeringkan dalam oven
(12)
pada suhu 105 0C. Padatan yang diperoleh berwarna putih lalu padatan ini diukur besar pori-porinya dengan BET.
3.3.2. Adsorpsi dan ekstraksi karotenoida menggunakan adsorben CaPSS dengan pelarut etanol
Kertas saring yang sudah berisi campuran CPO (10 g, kadar karotenoida 416,34 ppm) dengan CaPSS (10 g) dimasukkan kedalam alat soklet yang labunya sudah berisi etanol (450 ml). Kemudian dipanaskan sampai pelarut melewati kertas saring yang telah berisi campuran CPO dan CaPSS sebanyak 50 siklus. Diambil aliquot 10 ml pada siklus ke- 10, 20, 30, 40 dan 50. Setelah 50 siklus, larutan yang terdapat di dalam labu soklet diuapkan pelarutnya sampai kering dan diperoleh cairan kental berwarna kuning
kemudian ditentukan kadar β-karotennya dengan spektrofotomoter UV-Vis.
3.3.3. Adsorpsi dan ekstraksi karotenoida menggunakan adsorben CaPSS dengan campuran pelarut etanol : IPA
Kertas saring yang sudah berisi campuran CPO (10 g) dengan CaPSS (10 g) dimasukkan kedalam alat soklet yang labunya sudah berisi campuran etanol : IPA (1:1, 450 ml). Kemudian dipanaskan sampai pelarut melewati kertas saring yang telah berisi campuran CPO dan CaPSS sebanyak 50 siklus. Diambil aliquot 10 ml pada siklus ke- 10, 20, 30, 40 dan 50. Setelah itu, larutan yang terdapat pada labu soklet dibagi dua bagian. Larutan pertama diuapkan pelarutnya sampai kering dan diperoleh
cairan kental berwarna kuning dan ditentukan kadar β-karoten dengan spektrofotomoter UV-Vis. Larutan kedua ditambahkan dengan tepung CaSiO3 (10 g) diaduk selama 30 menit lalu pelarutnya diuapkan dengan vakum sampai kering. Kemudian ditambahkan n-heksana (150 ml), diaduk selama 30 menit kemudian
(13)
disaring. Pelarut dari larutan yang diperoleh dari hasil penyaringan diuapkan sampai kering dan diperoleh padatan berwarna kuning.
3.3.4. Adsorpsi dan ekstraksi karotenoida menggunakan adsorben CaPSS campuran pelarut etanol : toluena
Diulangi perlakuan yang sama seperti pada 3.3.3.
(14)
3.4. Bagan Penelitian
3.4.1. Pembuatan Adsorben CaSiO3
water glass (10 g, 0,08 mol)
dimasukkan kedalam beaker glass
ditambahkan dengan CaCl2 (10g, 0,09 mol)
ditanur selama 3 jam pada suhu 800 0C
padatan putih hasil reaksi
dicuci dengan aquadest
dicuci dengan etanol kering
Filtrat Endapan
dikeringkan ditimbang
adsorben CaSiO3
diaduk hingga homogen
dimasukkan kedalam cawan penguap
disaring
(15)
3.4.2. Adsorpsi dan ekstraksi karotenoida menggunakan adsorben CaPSS dengan pelarut etanol
CPO (10 g)
ditambahkan dengan CaPSS (10 g) dimasukkan kedalam kertas saring
dipanaskan sampai etanol (450 ml) melewati kertas saring hingga 50 siklus
Larutan yang terdapat pada labu soklet
diuapkan pelarutnya hingga kering ditimbang
dianalisa kadar beta karoten dengan spektrofotometer UV-Vis
kertas saring
adsorben CaPSS
Diambil aliquot 10 ml pada siklus ke- 10, 20, 30, 40 dan 50.
(16)
3.4.3. Adsorpsi dan ekstraksi karotenoida menggunakan adsorben CaPSS dengan pelarut campuran etanol : IPA atau campuran pelarut etanol : toluena
CPO (10 g)
ditambahkan dengan CaPSS (10 g)
dimasukkan kedalam kertas saring
dipanaskan sampai campuran pelarut etanol : IPA (1:1; 450 ml) melewati kertas saring
sampai 50 siklus
Larutan yang terdapat dalam labu soklet
diuapkan pelarutnya hingga kering ditimbang adsorben CaPSS
dianalisa kadar beta karoten dengan spektrofotometer UV-Vis
Bagian I
dibagi menjadi 2 bagian
Bagian II
ditambahkan
dengan CaSiO3 (10 g)
diaduk selama 30 menit
diuapkan pelarut hingga kering ditambahkan dengan
n-heksana (150 ml) diaduk selama 30 menit
disaring
fase n-heksana adsorben
CaSiO3
diuapkan pelarut dengan
cara divakum ditimbang
dianalisa kadar beta karoten dengan spektrofotometer UV-Vis
kertas saring
Diambil aliquot 10 ml pada siklus ke- 10, 20, 30, 40 dan 50.
Percobaan diatas diulangi kembali dengan menggunakan campuran pelarut etanol : toluena (1:1)
(17)
BAB 4
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Pembuatan Adsorben CaSiO3
Adsorben CaSiO3 dibuat dengan mereaksikan serbuk CaCl2 dengan water glass pada suhu 800 0C. Gumpalan putih CaSiO3yang diperoleh dihaluskan setelah dicuci dengan aquadest dan etanol kering lalu dikeringkan pada suhu 105 0C. Porositas CaSiO3 diukur menggunakan metode Brunauer-Emmet-Teller (BET) dihasilkan pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1. Grafik isoterm adsorpsi/desorpsi nitrogen
Dari Gambar 4.1 terlihat bahwa ada perbedaan isoterm adsorpsi dan desorpsi nitrogen pada daerah tekanan relatif (P/P0) 0,6-1 atm terlihat memiliki lubang terusan (channel) yang menunjukkan adanya hysterisis loop tipe H-3 yang menunjukkan pori-pori CaSiO3 memiliki ukuran slit. Kalsium Silikat Hidrat (CSH) memiliki ukuran slit (Aligizaki, K.K., 2006). Timbulnya hysterisis loop menunjukkan bahwa telah terjadi
(18)
adsorpsi/desorpsi nitrogen oleh CaSiO3. Dari Gamber 4.1 juga ditunjukkan isoterm adsorpsi tipe IV sesuai dengan klasifikasi IUPAC dimana tipe IV memberikan kecenderungan terjadi di lapisan multilayer diikuti dengan kondensasi kapiler. Dari Gambar 4.1 dapat diketahui volume pori sebesar 0,027 cm3/g dengan perhitungan BET.
Distribusi ukuran pori dihitung menggunakan metode Barret-Joyner-Halenda (BJH) dan hasilnya terlihat Gambar 4.2.
Gambar 4.2. Grafik distribusi ukuran pori
Pada Gambar 4.2 terlihat pada volume antara 0,015-0,03 cm3/g distribusi ukuran pori adalah sekitar 2-5 nm dengan luas permukaan sebesar 2,719 m2/g. Dengan perhitungan BJH diperoleh luas pori rata-rata sebesar 5,585 nm. Menurut IUPAC luas pori dengan ukuran 2 – 50 nm merupakan mesopori sehingga adsorben CaSiO3 termasuk ke dalam adsorben mesopori.
4.2. Adsorpsi Karotenoida CPO dengan adsorben CaPSS
Adsorpsi karotenoida dari CPO (10 g; karotenoida = 416,34 ppm) dimana CPO ditambahkan dengan adsorben CaPSS (10g). Campuran ini masing-masing dilewatkan dengan 450 ml pelarut etanol yang menghasilkatn ekstrak A, 450 ml campuran pelarut etanol : IPA (1:1) yang menghasilkan ekstrak B dan 450 ml campuran pelarut etanol :
(19)
toluena (1:1) yang menghasilkan ekstrak C dengan metode ekstraksi sokletasi hingga 50 siklus. Setiap 10 siklus, diambil 10 ml aliquot dan diukur jumlah karotenoida dalam setiap gram aliquot. Penggunaan tiga pelarut yang berbeda pada metode ekstraksi yaitu pelarut etanol, campuran pelarut etanol : IPA (1:1) dan campuran pelarut etanol : toluena (1:1) akan mempengaruhi jumlah karotenoida (mg) pada ekstrak A, B dan C.
Dapat dilihat jumlah karotenoida (mg) yang diperoleh pada ekstrak A pada Tabel 4.1 dibawah ini :
Tabel 4.1. Jumlah karotenoida yang terekstraksi dari CPO* pada ekstrakA Jumlah siklus Karotenoida terekstrasi dalam 450 ml pelarut (mg)
10 siklus 0,319
20 siklus 0,473
30 siklus 0,841
40 siklus 0,812
50 siklus 0,582
Ket ; A : ekstrak yang diperoleh melalui ekstraksi menggunakan pelarut etanol, CPO* : CPO 10 g, kadar karotenoida dalam CPO 416,34 ppm
Pada Tabel 4.1 diatas dapat dilihat bahwa jumlah karotenoida maksimal diperoleh pada 30-40 siklus yakni 0,841 mg dan 0,812 mg. Sedangkan ketika ekstraksi dilanjutkan hingga 50 siklus, jumlah karotenoida yang diperoleh mengalami penurunan menjadi 0,582 mg. Hal ini disebabkan karena adanya kerusakan karotenoida pada etanol saat proses ekstraksi.
Untuk jumlah karotenoida (mg) yang diperoleh pada ekstrak B dapat dilihat pada Tabel 4.2 dibawah ini :
Tabel 4.2. Jumlah karotenoida yang terekstraksi dari CPO* pada ekstrak B Jumlah siklus Karotenoida terekstrasi dalam 450 ml pelarut (mg)
(20)
Ket ; B : ekstrak yang diperoleh melalui ekstraksi menggunakan pelarut etanol : IPA (1:1), CPO* : CPO 10 g, kadar karotenoida dalam CPO 416,34 ppm
Pada Tabel 4.2 dapat dilihat bahwa jumlah karotenoida yang paling maksimal diperoleh pada siklus ke 30 dengan jumlah karotenoida 2,176 mg. Setelah dilanjutkan hingga 40 siklus diperoleh jumlah karotenoida yang menurun menjadi 1,908 mg dan ketika proses ekstraksi menjadi 50 siklus jumlah karotenoida semakin menurun menjadi 1,811 mg. Penyebab turunnya jumlah karotenoida disebabkan karena rusaknya karotenoida pada proses ekstraksi.
Walaupun dengan B hasilnya juga mengalami penurunan tetapi jumlah karotenoida yang diperoleh lebih tinggi dibandingkan dengan hasil yang diperoleh pada A. Penggunaan pelarut isopropil alkohol yang bersifat lebih non polar dapat menjadi alasan kestabilan karotenoida.
Untuk jumlah karotenoida (mg) yang diperoleh pada ekstrak C pada Tabel 4.3 :
Tabel 4.3. Jumlah karotenoida yang terekstraksi dari CPO* pada ekstrak C
10 siklus 1,184
20 siklus 1,173
30 siklus 2,176
40 siklus 1,908
50 siklus 1,811
Jumlah siklus Karotenoida terekstrasi dalam 450 ml pelarut (mg)
10 siklus 1,869
20 siklus 2,112
(21)
Ket ; C : Untuk jumlah karotenoida (mg) yang diperoleh pada ekstrak etanol : toluena (1:1), CPO* : CPO 10 g, kadar karotenoida dalam CPO 416,34 ppm
Dari Tabel 4.3 diperoleh jumlah karotenoida yang hingga 50 siklus ekstraksi terus mengalami peningkatan. Penggunaan campuran pelarut etanol : toluena menghasilkan jumlah karotenoida sebesar 3,248 mg dari 4,163 mg karotenoida yang terdapat di dalam CPO.
Dapat dilihat perbedaan perolehan karotenoida dari masing-masing ekstrak A, B dan C dari Gambar 4.3 berikut :
Gambar 4.3. Perbandingan perolehan karotenoida untuk masing-masing ekstrak A, B dan C
Dari Gambar 4.3 diatas diperlihatkan bahwa untuk keseluruhan ekstrak A, B dan C mengalami peningkatan perolehan karotenoida dari sampai dengan siklus ke- 30. Namun untuk ekstrak C, jumlah karotenoida terus meningkat hingga siklus ke- 50.
Dapat dilihat perbedaan perolehan karotenoida pada siklus ke- 50 dari masing-masing ekstrak A, B dan C pada Gambar 4.4 berikut :
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5
0 10 20 30 40 50 60
A B C
40 siklus 2,894
(22)
Gambar 4.4. Perbandingan perolehan karotenoida dari hasil ekstraksi dengan tiga jenis pelarut
Dari Gambar 4.4 dapat dilihat bahwa ekstrak A memiliki kadar karotenoida yang paling kecil yaitu 0,58 mg dan ekstrak C memiliki kadar karotenoida yang paling besar yaitu 3,248 mg.
CPO yang mengandung komponen makro seperti trigliserida dan asam lemak bebas serta komponen minor seperti karotenoida yang sifatnya lebih non polar dibanding dengan trigliserida sehingga pelarut yang bersifat polar akan lebih cenderung melarutkan senyawa polar seperti trigliserida sehingga dari masing-masing pelarut memiliki kemampuan yang berbeda.
Etanol merupakan pelarut dengan titik didih lebih rendah dari air yang bersifat polar (kepolaran = 5,2). Etanol yang bersifat polar akan lebih cenderung melarutkan senyawa-senyawa polar dalam CPO seperti trigliserida ataupun asam lemak sesuai dengan prinsip like dissolve like. Sehingga, selisih kadar karotenoida antara yang diperoleh ekstrak A dan C memiliki perbedaan hingga 0,27 mg (dapat dilihat pada Gambar 4.3 dan Gambar 4.4)
Pelarut IPA yang kurang non polar (polaritas = 3,9) sehingga IPA lebih mudah menangkap komponen polar lain yang ada pada CPO seperti trigliserida ataupun asam
lemak bebas. Muslich (2012) melakukan adsorpsi β-karoten dengan menggunakan dua adsorben yaitu arang aktif dan bentonit dengan pelarut IPA dan n-heksana. Dari
0,582
1,811
3,248
etanol 450ml etanol : IPA (1:1) 450 ml etanol : toluena (1:1) 450 ml kadar karotenoida (mg)
(23)
penelitiannya diperoleh bahwa, perolehan karotenoida dengan adsorben arang aktif lebih maksimal jika didesorpsi dengan pelarut n-heksana dan perolehan karotenoida dengan adsorben bentonit lebih maksimal jika didesorpsi dengan pelarut IPA. Dari hal ini diperoleh bahwa, adsorben dengan sifat polar akan lebih mudah melepaskan adsorbat jika dilewatkan dengan pelarut yang juga bersifat polar dan sebaliknya. Selain itu, Muslich (2012) juga memperoleh bahwa adsorben akan lebih mudah menyerap komponen yang kuantitasnya lebih banyak didalam zat yang akan diserap. Sama halnya seperti CPO memiliki komponen makro seperti trigliserida dan asam lemak bebas sehingga adsorben terlebih dahulu menyerap trigliserida dan asam lemak bebas disbanding karotenoida.
Pada ekstrak C terlihat karotenoida mengalami peningkatan jumlah
karotenoida. Toluena lebih mudah menangkap dan melarutkan β-karoten yang telah terelusi oleh etanol (Kim, N.H., 2008). Karotenoida lebih stabil dengan adanya lemak. Pada ekstrak C, kadar karotenoida yang diperoleh dengan jumlah yang paling tinggi, disebabkan karena toluena yang non polar (polaritas = 2,4) dan memiliki rantai siklik C-7 sehingga karotenoida tidak mengalami kerusakan pada saat proses ekstraksi. Karotenoida stabil dalam toluena meskipun dipanaskan hingga 140 0C (Marx, M., 2003, dan Tzeszczanowicz, T., 2011).
Ditinjau dari hasil yang diperoleh, kestabilan karotenoida bergantung pada polaritas pelarut. Berikut adalah deret kepolaran pelarut :
air > asam asetat > etanol > kloroform > butanol > isopropanol > etil eter > benzene > xylena > toluena > sikloheksana (Sadek, P., 2002).
Ekstraksi karotenoida dengan alat soklet juga dilakukan oleh Dumbravӓ D.G (2010) dimana pada percobaannya digunakan tiga pelarut yakni etanol, benzena dan petroleum eter. Dari percobaannya diperoleh bahwa petroleum eter merupakan pelarut yang baik karena sifatnya yang polar dan dapat menstabilkan karotenoida dan etanol merupakan pelarut yang paling buruk untuk menstabilkan karotenoida.
Dari perlakuan yang telah dilakukan untuk ekstrak A, B dan C dapat diperoleh % perolehan karotenoida masing-masing 13,98%, 43,50% dan 78,02%.
(24)
4.3. Pengaruh jumlah karotenoida dengan penambahan adsorben CaSiO3.
Adsorben CaSiO3 (10 g) ditambahkan ke ekstrak B (karotenoida 1,811 mg) dan ekstrak C (karotenoida 3.248 mg). Campuran ini diaduk kemudian diuapkan masing-masing pelarutnya hingga kering. Setelah kering lalu ditambahkan dengan n-heksana (150 ml) sehingga dihasilkan ekstrak D dan E. Ekstrak D dan E masing-masing aliquot sebanyak 10 ml kemudian karotenoida yang diperoleh dapat dilihat pada Tabel 4.4 dibawah ini.
Tabel 4.4. Jumlah karotenoida setelah diadsorpsi kembali dengan CaSiO3 menjadi ekstrak D dan E.
Sebelum Sesudah Sebelum Sesudah
Ekstrak B Ekstrak D Ekstrak C Ekstrak E
Jumlah karotenoida (mg) 1,811 2,764 3,248 3,779
Ket; B = ekstrak yang diperoleh dari hasil ekstraksi dengan pelarut etanol dan kolektor IPA
C = ekstrak yang diperoleh dari hasil ekstraksi dengan pelarut etanol dan kolektor toluena
D = ekstrak B yang diadsorpsi kembali dengan CaSiO3 E = ekstrak C yang diadsorpsi kembali dengan CaSiO3
(25)
Dari Tabel 4.4 diperoleh adanya peningkatan kadar karotenoida yang signifikan dari masing-masing bagian B maupun bagian C pada setelah diadsorpsi kembali dengan CaSiO3.
Berikut adalah peningkatan kadar karotenoida setelah diadsorpsi kembali dengan adsorben CaSiO3 yang ditunjukkan pada Gambar 4.5.
Gambar 4.5. Peningkatan kadar karotenoida setelah diadsorpsi kembali dengan adsorben CaSiO3
Dalam hal ini, CaSiO3 berfungsi sebagai adsorben trigliserida ataupun asam lemak bebas dimana sifat trigliserida dan asam lemak bebas lebih polar dari karotenoida sehingga komponen makro tersebut akan lebih cenderung berinteraksi dengan kalsium silikat. Gugus polar CaSiO3 diperoleh dari gugus silanol dimana kutub dipolnya akan diisi oleh gugus polar asam lemak bebas sehingga interaksi antara kalsium silikat lebih kuat dengan asam lemak bebas dan terpisah dari karotenoida sehingga kadar karotenoida mengalami peningkatan pada filtrat D dan E.
Dari penambahan CaSiO3 untuk ekstrak D dan E dapat diperoleh % perolehan karotenoida masing-masing 66,39% dan 90,78%.
1,811
3,248 2,764
3,779
etanol : IPA etanol : toluena
(26)
BAB 5
KESIMPULAN DAN SARAN
5.1. Kesimpulan
1. Metode ekstraksi sokletasi akan menambah waktu kontak pelarut dan karotenoida yang terikat oleh CaPSS sehingga CaPSS lebih mudah melepaskan karotenoida. Proses ekstraksi maksimum untuk ekstrak A dan B terjadi pada siklus ke- 30 dan untuk ekstrak C terjadi pada siklus ke- 50.
2. Karotenoida kurang stabil dalam pelarut alkohol rantai pendek seperti etanol ditinjau dari jumlah karotenoida ekstrak A sebesar 0,582 mg (13,98%). Penggunaan pelarut yang lebih non polar seperti IPA pada ekstrak B menghasilkan karotenoida sebesar 1,811 mg (43,50%) sedangkan penggunaan toluena pada ekstrak C menghasilkan jumlah karotenoida sebesar 3,248 mg (78,02%). Karotenoida lebih stabil pada toluena disebabkan karena sifat toluena yang lebih non polar.
3. Penggunaan adsorben CaSiO3 untuk mengurangi kadar lemak dan asam lemak pada ekstrak Byangsehingga ekstrak D dengan jumlah karotenoida sebesar 2,764 mg (66,39%). Sedangkan ekstrak C yang diadsorpsi kembali dengan CaSiO3 menghasilkan ekstrak E dengan jumlah karotenoida sebesar 3,779 mg (90,77%).
5.2. Saran
- Dapat digunakan kolektor lain yang sifatnya non polar seperti sikloheksana ataupun metil t-butil eter sehingga diharapkan karotenoida lebih stabil sehingga dihasilkan kadar karotenoida yang lebih tinggi
- Penggunaan pelarut lain yang lebih rendah titik didihnya untuk menghindari terjadinya degradasi karotenoida yang dipengaruhi dengan adanya pemanasan.
(27)
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Minyak Kelapa Sawit
Kelapa Sawit (Elaeis Guineensis Jacq.) berasal dari Afrika Barat yang sampai saat ini merupakan salah satu jenis minyak yang diperdagangkan secara global dengan standar mutu dan keamanan pangan yang telah diatur dan diakui oleh FAO dan WHO.
Pada tahun 2014, minyak kelapa sawit telah diproduksi dan di ekspor sekitar 30 juta ton dari total minyak dan lemak. CPO (Crude Palm Oil) kaya asam palmitat (C-16) yang kemudian diproses menjadi minyak goreng, shortening, margarin, vanaspati dan lain-lain.
Tabel 2.1. Komposisi asam lemak pada minyak sawit (GAPKI, 2014) Asam lemak
% terhadap asam lemak total
Kisaran Rata-rata
Asam laurat (C12:0) 0.1-1.0 0.2
Asam miristat (C14:0) 0.9-1.5 1.1
Asam palmitat (C16:0) 41.8-45.8 44.0
Asam palmitoleat (C16:1) 0.1-0.3 0.1
Asam stearat (C18:0) 4.2-5.1 4.5
Asam oleat (C18:1) 37.3-40.8 39.2
Asam linoleat (C18:2) 9.1-11.0 10.1
Asam linolenat (C18:3) 0.0-0.6 0.4
Asam arakidonat (C20:0) 0.2-0.7 0.4
Minyak kelapa sawit bersifat semi-solid dan dapat difraksinasi untuk mendapatkan berbagai jenis minyak; baik minyak yang bersifat lebih jenuh maupun minyak yang bersifat lebih tidak jenuh yang dapat diaplikasikan ke berbagai keperluan.
Minyak kelapa sawit merupakan sumber vitamin E dalam bentuk Tokoferol dan Tokotrienol dan vitamin A dalam bentuk karotenoida yang berfungsi sebagai antioksidan.
Minyak kelapa sawit yang telah dibuat menjadi minyak goreng telah mengalami proses pemurnian dan pemucartan sehingga kandungan karotenoidanya menurun. (GAPKI, 2014)
Syarat mutu minyak kelapa sawit meliputi warna yaitu jingga kemerah-merahan dengan kadar air, kotoran dan asam lemak bebas (sebagai asam palmitat)
(28)
masing-masing maksimum 0.5% (fraksi massa) dan bilangan yodium 50-55 g/100 sesuai dengan SNI 01-2901-2006.
2.2. Karotenoida
Saat ini terdapat sekitar 650 jenis karotenoida yang telah diidentifikasi dan diisolasi. Karotenoida merupakan salah satu pigmen penting yang menyumbangkan warna oranye, kuning dan merah pada makanan dan minuman. Jenis karotenoida yang
banyak digunakan sebagai pewarna alami yaitu β-karoten, likopen, lutein, α-karoten,
γ-karoten, bixin, norbixin, kapsantin dan β-apo-8’-karotenal dimana kebanyakan dari pigmen-pigmen ini bersifat larut dalam lemak.
Karotenoida tersusun atas rantai lurus C40 yang merupakan kerangka dasar dari karotenoida. Kerangka dasar karotenoida dapat dimodifikasi dengan berbagai cara. Warna yang diekspresikan oleh karotenoida dipengarui oleh ikatan rangkap yang terdapat di kerangka dasarnya. Seridaknya dibutuhkan tujuh buah ikatan rangkap bagi karotenoida untuk menghasilkan warna. Warna karotenoida semakin kuat atau pekat dengan semakin banyaknya ikatan rangkap tersebut. Selain ikatan rangkap, siklisasi menyebabkan berkurangnya intensitas warna. α- dan β- karoten memiliki jumlah ikatan rangkap yang sama dengan likopen namun karena mengalami siklisasi, warna dari kedua karotenoida ini tidak semerah likopen, yaitu oranye kemerahan dan oranye.
Karotenoida labil jika terpapar oleh cahaya, oksidator dan panas. Ikatan rangkap di bagian tengah dari rantai kerangka karotenoida rentan terhadap serangan oksidator. Proses oksidasi karotenoida distimulasi oleh adanya cahaya, panas, pengoksidasi, logam seperti Fe serta enzim yang menyebabkan karotenoida kehilangan aktifitasnya. Penambahan antioksidan seperti butylated hydroxytoluene (BHT), tokoferol, atau asam askorbat dapat meningkatkan kestabilan karotenoida.
Karotenoida dapat dikelompokkan berdasarkan keberadaan atom oksigen, yakni:
1. Karotenoida yang tidak memiliki atom oksigen atau hanya berupa hidrokarbon disebut dengan karoten.
2. Karotenoida yang memiliki sekurang-kurangnya satu atom hidrogen yang disebut dengan xantofil. Tipe karotenoida xantofil dapat larut dalam pelarut polar.
(29)
Oleh karena karotenoida memiliki tingkat kepolaran yang beragam maka untuk mengekstrak karotenoida dapat digunakan campuran pelarut polar dan non-polar. Contoh pelarut yang sering digunakan untuk mengekstrak karotenoida antara lain etanol, aseton, heksan, karbon disulfida, klorida dan toluena. (Sea, F, 2012).
2.2.1. Metode-metode memperoleh karotenoida
Metode memperoleh karotenoida dapat dilakukan dengan beberapa metode, yaitu: 1. Metode ekstraksi
- Sahidin (2001) melakukan ekstraksi karotenoida dari minyak kelapa sawit menggunakan pelarut petroleum eter : aseton ( 1 : 3 ).
- Rebecca L.J (2014) melakukan ekstraksi karotenoida dengan pelarut
n-heksana : aseton ( 1 : 1 ) yang diikuti dengan metode kromatografi kolom.
2. Metode ekstraksi superkritis
Wei, P.C (2005) menggunakan CO2 cair sebagai pelarut karotenoida konsentrat dimana sampel ditempatkan pada bejana ekstraksi pada suhu 40 0c dan tekanan 30 MPa. CO2 cair didinginkan pada -5 0c kemudian dipompa ke ekstraktor. 3. Metode adsorpsi
- Latip, R.A (2000) mengadsorpsi karotenoida konsentrat menggunakan adsorben kopolimer stirena divinil benzena yang diikuti dengan ekstraksi pelarut dimana digunakan IPA sebagai pelarut kemudian n-heksana digunakan untuk memisahkan karotenoida hasil ekstraksi dengan adsorben. - Zulkipli (2007) mengadsorpsi karotenoida dengan adsorben abu sekam
padi dan silika gel
- Serlahwaty, D (2007) mengadsorpsi karotenoida dalam larutan n-heksana dengan menggunakan adsorben arang aktif dan bleaching earth.
- Hayuningtyas, R.I.R (2007) mengadsorpsi karotenoida menggunakan bentonit dimana pada proses desorpsi menggunakan pelarut n-heksana dalam suasana gas N2.
- Karlina (2012) mengadsorpsi karotenoida dengan menggunakan adsorben kalsium polistirena sulfonat dengan variasi volume etanol sebagai pelarut
(30)
sampel dan variasi jumlah adsorben yang digunakan. Pelarut desorpsi yang digunakan adalah n-heksana.
- Rinaldy, E (2013) mengadsopsi karotenoida dengan adsorben kalsium stearat dan kalsium oleat.
- Karo Karo, J.A (2013) mengadsorpsi karotenoida dalam larutan etanol dengan adsorben M-polistirena sulfonat dan M-amberlit (M = Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) kemudian masing-masing didesorpsi dengan n-heksana.
4. Metode transesterifikasi
Damayanti S (2014) mentransesterifikasi CPO dengan NaOH-metanol diikuti dengan proses adsorpsi menggunakan adsorben kaolin dan celit, kemudian di desorpsi dengan cara sokletasi menggunakan n-heksana, dimaserasi dan diikuti dengan proses kromatografi kolom.
5. Metode saponifikasi
Larsen (2015) melakukan saponifikasi karotenoida dari tumbuhan hijau dengan pelarut aseton.
2.3. Polistirena Sulfonat
Polistirena adalah polimer yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Umumnya polistirena digunakan sebagai komponen utama pada gabus, komponen plastik dan peralatan elektronika. Polistirena adalah polimer yang tidak larut dalam air sehingga ketika polistirena ditambahkan suatu gugus fungsional bermuatan kation atau anion seperti sulfonat, ammonium tertier, polistirena akan larut dalam air. Polimer yang larut dalam air memliki berbagai kegunaan salah satunya sebagai koagulan terutama untuk separasi kandungan partikel limbah (Mokrini, A, 2001).
Polistirena sulfonat merupakan turunan dari polistirena yang dibuat melalui reaksi sulfonasi polistirena dengan suatu agen pensulfonasi, baik dengan reaksi homogen maupun heterogen. Agen pensulfonasi yang sering digunakan adalah
(31)
H2SO4pekat, SO3, campuran trietil fosfat dan SO3, serta larutan asetil sulfat dalam dikloroetana (Martians et al. 2003).
2.4. Adsorpsi
Suatu keadaaan terjadi penyerapan zat pada bagian permukaan disebut dengan peristiwa adsorpsi. Zat yang digunakan untuk menyerap permukaan disebut sebagai adsorben. Zat yang terserap disebut adsorbat. Adsorpsi dapat terjadi antara zat padat dan zat cair, zat padat dan gas, zat cair dan zat cair serta zat gas dengan zat cair. Peristiwa adsorpsi disebabkan karena adanya gaya tarik menarik molekul-molekul pada permukaan adsorben. (Sukardjo, 1990)
Adsorpsi terjadi apabila gas atau cairan masuk ke permukaan suatu zat padat; adanya pengayaan pada permukaan zat padat tersebut ditunjukkan dengan naiknya densitas cairan. Pada kondisi tententu akan ada sebahagian komponen yang konsentrasinya meningkat pada permukaannya. Dari alasan ini secara keseluruhan diperoleh bahwa suatu bahan adsorben harus mempunyai luas permukaan besar dan spesifik (biasanya lebih dari 100 m2 g-1) dan mempunyai porositas atau susunan partikel yang baik.
Secara universal, adsorpsi adalah pengayaan satu atau lebih komponen yang berada di antara dua fase (contohnya antara permukaan atau ruang adsorpsi). Dalam hal ini, fase yang dimaksud adalah fase padat dan cairan. Proses adsorpsi akan diikuti dengan proses absorpsi, menyusupnya cairan ke dalam fase padat.
Adsorpsi akan terjadi ketika ada interaksi antara fase padat dan molekul pada fase cair. Dalam hal ini akan terjadi dua jenis ikatan yang akan menunjukkan adsorpsi tersebut terjadi secara fisika atau secara kimia. Adsorpsi secara fisika atau fisiosorpsi hampir mirip seperti yang terjadi pada kondensasi uap dan deviasi pada gas ideal, sedangkan adsorpsi secara kimia atau kemisorpsi terjadi jika ada pembentukan senyawa kimia (Rouquerol, F, 2014).
(32)
Adsorben seperti karbon aktif, silika dan zeolit secara esensial bersifat non polar. Adsorben non polar akan mendominasi ikatan van der walls, dan afinitas relatif ditentukan dari ukuran dan kemampuan polarisasi zat sorbat ke pori (Karge, H.G, 2006).
2.4.1. Adsorben
Adsorben adalah zat padat yang bertindak sebagai pengadsorpsi (penjerap) molekul baik cair maupun gas. Secara umum beberapa syarat adsorben adalah:
(a) Memiliki luas permukaan yang tinggi yang juga ditunjukkan oleh volume pori yang tinggi
(b) Memiliki jejaring pori yang memungkinkan transport molekul adsorbat (c) Dapat melepaskan molekul teradsorpsi melalui proses desorpsi
(d) Dapat diregenerasi dengan mudah
Sebuah padatan adsorben harus berpori dan ukurannya bervariasi. IUPAC telah mengklasifikasikan rentang ukuran pori yang dimiliki oleh adsorben sebagai berikut : - Mikropori, apabila diameter pori lebih kecil dari 50 nm
- Mesopori, apabila diameter pori antara 2-50 nm
- Makropori, apabila diameter pori lebih besar dari 50 nm (Fatimah, I., 2014)
Untuk mengukur porositas dari adsorben dapat digunakan metode Burnauer-Emmet-Teller (BET). Teori BET bertujuan menjelaskan adsorpsi fisik molekul gas pada permukaan padatan (solid) dan berfungsi sebagai dasar untuk suatu teknik analisis penting bagi pengukuran luas permukaan spesifik dari suatu material. Pada tahun 1938, Stephen Burnauer, Paul Hugh Emmett dan Edward Teller menerbitkan teori BET yang merupakan perpanjangan dari teori Langmuir untuk adsorpsi monolayer molekul menuju adsorpsi multilayer. Teori ini menyatakan bahwa lapisan monolayer pada teori Langmuir dapat berperan sebagai permukaan adsorben sehingga terjadi beberapa lapis adsorbat.
Persamaan BET dapat diberikan sebagai berikut (Fatimah, I., 2014) :
������ =
������ ���0�
�1− � �0� �
1 +� �� �0� −
� �0�
(33)
Persamaan dibatasi oleh asumsi-asumsi berikut : (a) Adsorpsi molekul gas yang terjadi secara fisik, (b) Tidak ada interaksi antara setiap lapisn adsorpsi
Metode adsorpsi gas N2 dan aplikasi isoterm BET telah dikenal luas untuk mengidentifikasikan porositas material. Hal penting yang dapat diketahui dari analisis material padatan menggunakan metode serapan gas N2 adalah pola adsorpsi-desorpsi dan evaluasi distribusi ukuran pori serta luas permukaan spesifik material (Fatimah, I., 2014).
Isotherm adsorpsi menurut Brunauer-Emmet-Teller dikelompokkan menjadi 5 (lima) kelas. Sedangkan kelas ke VI disebut isotherm bertahap.
Gambar 2.1.Variasi bentuk isotherm gas (Fatimah, I., 2014)
Tipe I hanya terjadi pada monolayer yang terjadi pada permukaan dengan ukuran mikropori. Jenis adsorpsi yang terjadi pada Tipe I adalah kemisorpsi. Contoh adsorben Tipe I adalah zeolit dan karbon aktif. Tipe II terjadi apabila adanya adsorpsi pada monolayer maupun multilayer dengan adsorben yang mikropori ataupun yang tidak memiliki pori. Tipe III terjadi jika adanya interaksi yang lemah antara adsorben dan
(34)
adsorbat. Tipe IV terjadi apabila adanya adsorpsi dan kondensasi kapiler pada monolayer ataupun multilayer. Tipe V terjadi jika adanya interaksi kondensaasi kapiler yang lemah. Tipe VI terjadi apabila adanya adsorpsi bertahap pada multilayer pada permukaan yang tidak berpori. (Sing, K.S.W., et al, 1995).
Hysterisis loop dalam pola adsorpsi menunjukkan adanya kondensasi kapiler dalam mesopori dan diklasifikasikan ke dalam 4 (empat) kelas menurut IUPAC dimana masing-masing bentuknya berkaitan dengan struktur porositas dalam mesopori.
Gambar 2.3. Tipe-tipe hysteresis loop(Fatimah, I., 2014)
Tipe H1 umumnya ditunjukkan oleh mesopori yang mengandung banyak aglomerat dengan ukuran yang seragam sehingga menunnjukkan distribusi ukuran pori yang tajam. Dibandingkan dengan loop tipe 1, tipe H2 lebih sulit diinterpretasi. Tipe H2 lebih cenderung menunjukkan leher sempit dan ruang yang luas didalamnya. Tipe
hysteresis loop H3 mengindikasikan pori dengan ukuran slit, sedangkan tipe H4 umumnya terjadi oleh karena mikropori yang dominan (Fatimah, I.,2014).
Pori memiliki tipe yang berbeda diklasifikasikan berdasarkan aliran zat yang masuk, yakni :
- Pori yang terisolasi (closed pores) yang dipengaruhi sifat makroskopi padatan
- Pori yang terbuka (open pores) terbagi atas pori yang terbuka pada kedua ujung (through pores) berupa silinder terbuka, silinder tertutup (silinder
(35)
blind), bentuk botol tinta (ink bottle), bentuk funnel atau slit dan pori dengan permukaan yang kasar (roughness). (Schubert dan Husing, 2006)
2.5.Desorpsi
Desorpsi adalah proses pelepasan molekul-molekul adsorbat dari permukaan adsorben. Desorpsi dapat terjadi karena interaksi antara molekul adsorbat dengan adsorben relatif lebih lemah sehingga dapat lebih mudah dilepaskan dari permukaan adsorben
Untuk memperlemah interaksi antara adsorben dengan adsorbat dapat dilakukan dengan beberapa cara, yaitu : (Sulaiman, A.H. 1997)
1. Menaikkan temperatur
Proses desorpsi membutuhkan energi panas (endotermik). Dengan menaikkan temperatur sistem maka, interaksi molekul adsorbat dengan adsorben akan menjadi lebih lemah sehingga molekul adsorbat menjadi lebih mudah dilepaskan dari permukaan adsorben.
2. Menambahkan zat-zat kimia/pelarut
Dalam hal ini, molekul adsorbat yang teradsorpsi akan didesorpsi dengan menambahkan zat-zat kimia (pelarut) yang sifatnya lebih kuat berinteraksi dengan molekul adsorbat daripada interaksi antara adsorben dengan molekul adsorbat.
Pelarut desorpsi yang sesuai bergantung kepada jenis adsorben yang digunakan pada setiap proses adsorpsi. Jika adsorben yang digunakan bersifat non polar, seperti arang aktif maka eluen yang baik digunakan adalah pelarut-pelarut non polar seperti n-heksan. Sedangkan jika adsorben yang digunakan bersifat semi polar seperti bentonit maka eluen yang baik digunakan adalah yang bersifat semi polar seperti isopropanol (Muslich, 2012).
(36)
2.6. Ekstraksi
Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan substansi atau zat dari campurannya dengan menggunakan pelarut yang sesuai.
Prinsip metode ini didasarkan pada distribusi zat terlarut dengan perbandingan tertentu antara dua pelarut yang tidak saling bercampur. Ekstraksi merupakan metode yang paling populer diantara berbagai jenis metode pemisahan karena metode ini dapat dilakukan baik dalam tingkat makro maupun mikro.
Ekstraksi dapat digolongkan menjadi dua jenis : a. Berdasarkan bentuk campuran yang diekstraksi
1. Ekstraksi padat-cair, zat yang diekstraksi terdapat di dalam campuran yang berbentuk padatan. Ekstraksi ini banyak dilakukan di dalam usaha mengisolasi zat yang berkhasiat di dalam bahan alam seperti steroid, hormon dan lipida pada biji-bijian.
2. Ekstraksi cair-cair, zat yang diekstraksi terdapat di dalam campuran yang berbentuk cair. Ekstraksi cair-cair sering juga disebut ekstraksi pelarut untuk memisahkan zat-zat seperti iod atau logam-logam tertentu dalam larutan air.
b. Berdasarkan proses pelaksanaannya
1. Ekstraksi Kontinyu (Continues Extraction)
Pada ekstraksi kontinyu, pelarut yang sama digunakan secara berulang-ulang sampai proses ekstraksi selesai. Jenis ekstraksi ini menggunakan alat seperti alat soxhlet.
2. Ekstraksi Bertahap (Batch)
Pada ekstraksi bertahap, setiap tahap ekstraksi digunakan pergantian pelarut sampai ekstraksi selesai. Jenis ekstraksi ini menggunakan alat berupa corong pisah. (Yazid, E, 2005)
2.7. Kalsium Silikat
Kalsium silikat adalah senyawa anorganik yang terbentuk dari [asam silikat (H2SiO3), garam kalsium (1:1)]. Kalsium silikat umumnya mengandung hidrat pada saat proses kristalisasi.
(37)
Kalsium silikat berwarna putih dengan densitas rendah dan absorpsi fisis air yang tinggi. Senyawa ini tidak larut dalam etanol dan air tetapi membentuk gel dengan asam mineral. Kalsium silikat sangat larut dalam asam klorida. Kalsium silikat mengandung kurang dari 50% SiO2 anhidrat dan mengandung CaO kurang dari 3%. Ukuran partikel kalsium silikat berkisar 0.02-0.07 µm (Merck Index, 2006).
Kalsium silikat dibuat dengan cara mereaksikan CaO atau CaCO3 dengan kuarsa (SiO2) pada suhu 1150 0C – 1200 0C selama beberapa jam. (W.M. Yen, 2004). Kalsium silikat disintesis dari kalsium karbonat (CaCO3) dan gel SiO2 dengan reaksi : CaCO3 + SiO2 CaSiO3 + CO2 (Singh, S.P, 2011)
Pada kondisi hidrotermal akan diperoleh jenis kalsium silikat yang berbeda, yakni kalsium silikat hidrat amorf (ACSH), kalsium silikat hidrat kristalin (CCSH) dan kalsium silikat hidrat gel (CSH gel) (Wang, Z.H, 2005)
Tipe CSH umumya dapat digunakan sebagai adsorben sebab CSH memiliki area permukaan yang spesifik dan strukturnya yang besar. CSH juga memiliki kemampuan absorpsi yang tinggi. (Maeda, H, 2011). CCSH telah digunakan sebagai adsorben untuk menghilangkan Aflatoksin B1 (Zeng, L, 2014).
2.8. Pelarut
Suatu senyawa dengan jumlah yang besar dalam suatu larutan disebut sebagai pelarut (Moore, T. J, 2010). Pelarut akan melarutkan reaktan dalam medium reaksi tersebut dan ikut terkibat dalam reaksi subsutusi. Berdasarkan konstanta dielekriknya, pelarut dibagi atas pelarut polar dan non polar. Semakin besar nilai konstanta dielektrik suatu pelarut maka semakin kecil interaksi antara ion dan muatan sebaliknya (Brown, 2009)
Pada proses ekstraksi, pelarut yang baik digunakan adalah pelarut yang dapat memisahkan bagian-bagian dari senyawa dengan cara melarutkan salah satu komponen sehingga akan menghasilkan campuran dua fase. Semakin besar perbedaan kimia dari pelarut tersebut semakin baik proses pemisahannya (Reichart, C, 2004).
(38)
Pelarut polar memiliki molekul dengan interaksi dipole permanen dan memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan hidrogen. Air adalah contoh pelarut polar yang universal (Hendrikson, C, 2010).
Pelarut polar memiliki nilai konstanta dielektrik sebesar 15 atau lebih. Pelarut polar terbagi atas 2 :
1. Pelarut polar protik
Pelarut polar protik yang umum digunakan untuk reaksi subsitusi nukleofilik adalah air, alkohol dan asam karboksilat dengan berat molekul rendah. Masing-masing pelarut ini memiliki muatan parsial negatif pada atom oksigen yang terikat pada muatan parsial positif dari atom hidrogen.
2. Pelarut polar aprotik
Pelarut polar aprotik biasanya digunakan pada reaksi subsitusi nukleofilik. Contoh dari pelarut polar aprotik adalah dimetil sulfoksida (DMSO), asetonitril, N,N-dimetilformamida (DMF), aseton (Brown, 2009)
2.8.2. Pelarut non polar
Pelarut non polar tidak memiliki interaksi dipol yang permanen dan tidak dapat membentuk ikatan hidrogen (Hendrikson, C, 2010).
Pelarut non polar memiliki nilai konstanta dielektik dibawah 5. Contoh dari pelarut non polar adalah dietil eter, toluene dan n-heksana (Brown, 2009).
2.9. Interaksi van der walls
Interaksi van der walls adalah interaksi molekuler yang pendek dengan adanya atom, molekul dan ion yang berada pada posisi dekat ataupun berdampingan. Gaya van der walls mengusung interaksi elektrostatis dimana kekuatannya sangat lemah dibandingkan dengan gaya ikatan kimia (ikatan ionik dan ikatan kovalen). Gaya intermolekular menyebabkan adanya polarisasi dari molekul non polar yang disebut dengan gaya London. Gaya ini sangat lemah, tetapi gaya London terlibat pada proses kondensasi gas.
(39)
Ketika dua atom atau molekul saling berdekatan maka akan timbul gaya-gaya antara lain :
1. Gaya atraktif, terjadi akibat adanya interaksi inti atom dengan elektronnya sendiri dan antara atom pusat dengan salah satu molekul dan elektron dari molekul lain.
2. Gaya repulsif, terjadi akibat interaksi antara dua molekul yang berbeda, dan antara dua inti atom dari dua molekul yang berbeda (Prakash, S, 2009).
2.11.Alkena
Alkena adalah ligan yang dapat mendonasikan dua elektron dari orbital π ke orbital σ logam (Gambar 2.4.1) dan selanjutnya akan terjadi back-donation yaitu donasi
kembali densitas elektron dari orbital σ logam yang terisi ke orbital π*
ligan tersebut (Gambar 2.4.2).
Dalam hal ini, logam yang dapat melakukan backdonation adalah logam-logam transisi yang memiliki orbital d yang tidak terisi penuh. Model ikatan antara logam dengan hidrokarbon tak jenuh ini dinamakan model Dewar-Chatt-Duncanson (DCD) (Shriver dan Atkins, 2010).
Gambar 2.4.Interaksi alkena dengan logam M1: (1) donasi densitas elektron dari orbital π ligan ke orbital σ logam M1, (2) backdonation dari orbital σ logam M1 yang terisi ke orbital π*ligan, dimana M1 = logam-logam transisi yang memiliki orbital d yang tidak terisi penuh
(40)
Logam-logam nontransisi yang tidak memiliki elektron pada orbital d, seperti pada penelitian ini, yaitu logam kalsium, maka interaksi antara hidrokarbon tak jenuh
dengan logam kalsium tersebut hanya terjadi melalui donasi dua elektron dari orbital π
ligan yang terisi ke orbital σ logam, dan tidak mengalami backdonation yang dapat dilihatseperti pada Gambar 2.5 berikut.
π
M2
C
C
H H
H H
Gambar 2.5. Donasi densitas elektron dari orbital π ligan terisi ke orbital σ logam M2, dimana M2 = logam nontransisi yang tidak memiliki elektron pada orbital d
(41)
BAB 1 PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Minyak kelapa sawit mengandung trigliserida sebagai komponen utama dan sedikit digliserida dan monogliserida bercampur dengan asam lemak bebas dan komponen minor seperti karotenoida, vitamin E (tokoferol dan tokotrienol), sterol, fosfolipida, glikolipida, terpenoida dan hidrokarbon alifatik (Corley, 2003). Kandungan karotenoida pada minyak kelapa sawit adalah sekitar 630 sampai 700 ppm (Zeb dan Mehmood, 2004).
Karotenoida merupakan mikronutrisi antioksidan yang berperan sebagai sumber provitamin A dalam regulasi tubuh manusia (Abiaka, 2002). Aktivitas provitamin A lebih tinggi diperoleh dari β-karoten yaitu sekitar 50-54% dibandingkan dari γ-karoten. (Zeb dan Mehmood, 2004). Adapun struktur β-karoten ditunjukkan pada Gambar 1.1.
Gambar 1.1. Struktur β-karoten (Amaya, D.B.R., 2001)
Karo karo, J. A (2014) mengadsorpsi karotenoida menggunakan adsorben garam logam alkali tanah dari resin amberlit dan polistirena sulfonat. Amberlit merupakan resin stirena divinil benzena sedangkan polistirena merupakan senyawa stirena rantai panjang. CaPSS lebih kuat berinteraksi dengan dengan karotenoida disebabkan karena polistirena memiliki rantai panjang dan kalsium memiliki orbital d kosong. Pada Gambar 1.2.1 dapat dilihat unsur kalsium pada adsorben CaPSS yang memiliki orbital d kosong yang dapat berinteraksi dengan ikatan rangkap pada karotenoida seperti yang terlihat pada Gambar 1.2.2 (Shiver dan Atkins, 2010).
(42)
Ca
C
C
Interaksi
donasi elektron
dari karotenoida ke orbital d kosong pada karotenoida
1
2
gugus polar
Beta Karoten
SO3
Gambar 1.2. Interaksi antara adsorben kalsium polistirena sulfonat dengan karotenoida. 1 interaksi gugus non polar dari adsorben dengan karotenoida, 2 interaksi logam kalsium dengan ikatan rangkap pada karotenoida (Shiver dan Atkins, 2010).
Metode-metode yang dapat digunakan untuk memperoleh karotenoida diataranya seperti metode transesterifikasi (Ooi, C. K., 1994), ekstraksi menggunakan pelarut n-heksana : aseton (1:1) (Rebecca, L.J., 2014) dan metode kromatografi kolom (Kupan, S, 2015).
Selain metode-metode diatas, karatenoida juga dapat diperoleh dengan metode adsorps menggunakan adsorben Dialon HP-20 (stirena divinil benzene kopolimer) (Baharin, B.S, 1998), bentonit teraktivasi (Junmao, T, 2008), silika gel (Ahmad, A.L, 2009), dan arang aktif (Silva, S.M, 2012).
Adsorben kalsium polistirena sulfonat merupakan adsorben yang cukup baik dalam mengadsorpsi karotenoida namun kurang baik pada proses desorpsi. Kurangnya waktu kontak antara pelarut dengan karotenoida yang teradsorpsi menyebabkan tidak semua karotenoida terlepas dari adsorben. Proses desorpsi menggunakan metode ekstraksi sokletasi merupakan solusi waktu kontak yang lebih panjang dimana pada proses ekstraksi, pelarut akan mengekstraksi sampel secara berulang-ulang hingga beberapa siklus.
(43)
Selain itu, penggunaan pelarut pada proses desorpsi juga akan mempengaruhi jumlah karotenoida yang diperoleh. Karotenoida kurang stabil jika dalam pelarut alkohol rantai pendek seperti metanol dan etanol (Dumbravă D.G., 2010). Ketidakstabilan ini disebabkan karena rantai atom karbon yang terlalu pendek (Wingqvist, A., 2011). Metanol dan Etanol memiliki polaritas masing-masing 5,1 dan 5,2 (Sadek, P., 2002). Pelarut yang memiliki kepolaran rendah seperti petroleum eter, metil tetra-butil eter, isopropil alkohol dan kloroform memiliki kemampuan untuk berinteraksi kuat dengan senyawa non polar seperti karotenoida (Dumbravă D.G, 2010, Wingqvist, A, 2011, Yunus, M.A.C, 2014). Karotenoida yang bersifat non polar akan lebih stabil dalam pelarut dengan sifat non polar seperti toluena (Kim, N.H, 2008).
Oleh karena sifat karoten yang larut dalam lemak sangat sulit melakukan pemisahan β-karoten dan komponen-komponen makro yang terdapat dalam minyak kelapa sawit seperti asam lemak bebas (Baptiste B.M, 2013). Asam lemak bebas akan ikut teradsorpsi bersama dengan β-karoten (Muslich, 2013) sehingga perlu dilakukan adsorpsi kembali dengan menggunakan adsorben kalsium silikat. Garam-garam silikat dapat digunakan sebagai adsorben dengan sifatnya yang polar dan selektif karena terdapat gugus silanol (Si-OH) pada bagian permukaannya (Cieselczyk, F., 2007). Garam-garam silikat seperti kalsium silikat telah digunakan sebagai adsorben endotoxin (Wang, Q., 2013).
Waktu kontak dan penggunaan pelarut yang dapat menstabilkan karotenoida menjadi fokus utama pada penelitian ini. Tiga tipe pelarut akan digunakan dalam proses ekstraksi untuk dibandingkan kemampuannya sebagai kolektor karotenoida.
Setelah proses sokletasi, ekstrak karotenoida yang juga mengandung asam lemak bebas dan trigliserida akan diadsorpsi kembali dengan kalsium silikat. Dari hasil penelitian ini diharapkan memperoleh karotenoida dengan jumlah yang maksimal.
1.2. Permasalahan
(44)
- Kestabilan karotenoida yang rendah dalam pelarut alkohol rantai pendek. - Kandungan lemak dan asam lemak yang tinggi pada CPO.
1.3 Pembatasan Permasalahan
Permasalahan dibatasi pada proses ekstraksi karotenoida menggunakan variasi kolektor IPA dan Toluena.
1.4. Tujuan Penelitian
- Untuk mengetahui metode perolehan karotenoida dari CPO sehingga diperoleh jumlah karotenoida yang maksimal
- Untuk mengetahui pelarut yang dapat menjaga kestabilan karotenoida pada proses ekstraksi
1.5. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi mengenai teknik perolehan karotenoida dari minyak kelapa sawit.
1.6. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU Medan. Analisa Spektrofotometer UV-VIS dilakukan di Palm Coco Laboratory Medan. Analisa pori dilakukan di Laboratorium FMIPA Universitas Negeri Yogyakarta.
(45)
Karotenoida dari minyak kelapa sawit akan diadsorpsi dengan CaPSS diikuti dengan desorpsi menggunakan metode ekstraksi sokletasi dengan tiga jenis pelarut yakni etanol, etanol : IPA (1:1) dan etanol : toluena (1:1). Ekstraksi akan berlangsung selama 50 siklus dimana pada tiap siklus ke- 10, 20, 30, 40 dan 50 akan diambil aliquout untuk dianalisa kadar karotenoidanya. Ekstrak yang masih mengandung trigliserida dan asam lemak bebas setelah proses ekstraksi selanjutnya akan dilewatkan pada adsorben CaSiO3 dan kemudian diekstrak kembali dengan n-heksana. Ekstrak ini kemudian dianalisa kadar karotenoidanya.
(46)
PERBANDINGAN PENGGUNAAN ISOPROPIL ALKOHOL (IPA) DAN TOLUENA SEBAGAI KOLEKTOR KAROTENOIDA DARI MINYAK
KELAPA SAWIT MUTU RENDAH MEMAKAI ADSORBEN POLAR PADA
SOKLETASI ABSTRAK
Adsorben kalsium polistirena sulfonat telah digunakan untuk mengadsorpsi karotenoida dari minyak kelapa sawit mentah (mengandung 4,163 mg karotenoida). Karotenoida yang teradsorpsi kemudian didesorpsi menggunakan metode ekstraksi sokletasi. Pada proses ekstraksi digunakan 3 pelarut yakni pelarut etanol menghasilkan ekstrak A, campuran pelarut etanol : IPA (1:1) menghasilkan ekstrak B dan campuran pelarut etanol : toluena (1:1) menghasilkan ekstrak C. Proses ekstraksi berlangsung hingga 50 siklus. Pada tiap siklus ke- 10, 20, 30, 40 dan 50 diambil aliquot untuk dianalisa kadar karotenoida yang telah terekstraksi. Karotenoida yang paling tinggi untuk ekstrak A dan B terjadi pada siklus ke-30 dengan jumlah karotenoida masing-masing 0,841 mg (20,20%) dan 2,176 mg (52,26%) sedangkan untuk ekstrak C terjadi pada siklus ke-50 dengan jumlah karotenoida 3,258 mg (78,02%). Kecilnya karotenoida yang diperoleh pada ekstrak A diduga akibat adanya kerusakan karotenoida dalam pelarut etanol. Ekstrak B dan ekstrak C yang masih mengandung trigliserida dan asam lemak bebas masing-masing dilewatkan dengan kalsium silikat kemudian diekstrak kembali dengan n-heksana menghasilkan ekstrak D dan E. Jumlah karotenoida yang diperoleh untuk ekstrak D adalah 2,764 mg (66,39%) sedangkan ekstrak E adalah 3,779 mg (90,77%). Toluena merupakan kolektor yang lebih baik daripada isopropil alkohol disebabkan karena toluena merupakan pelarut non polar (polaritas = 2,4) dan memiliki rantai siklik sehingga karotenoida tetap stabil selama proses ekstraksi.
Kata kunci : Adsorpsi, Ekstraksi, Kolektor, Kalsium Polistirena Sulfonat, Kalsium Silikat
(47)
THE COMPARISON OF ISOPROPYL ALCOHOL (IPA) AND TOLUENE AS CAROTENOIDS COLLECTOR FROM LOW GRADE
CRUDE PALM OIL USING POLAR ADSORBENT IN SOXHLET EXTRACTION
ABSTRACT
Calcium polystyrenesulfonate adsorbent has been used to adsorb carotenoids from crude palm oil (4,163 mg of carotenoids). The adsorb carotenoids then desorb by soxhlet extraction method. In this extraction, three types of solvent were used such as ethanol which was produce extract A, a mixture of ethanol : IPA (1:1) which was produce extract B and a mixture of ethanol : toluene (1:1) which was produce extract C. The soxhlet extraction had been on going until 50 cycles. In every 10, 20, 30, 40 and 50 cycles aliquots were taken to analyze the concentration of carotenoids. The highest carotenoids were happened at 30 cycles for extract A and B which were 0,841 mg (20,20%) and 2,176 mg (52,26%) while forextract C were happened at 50 cycles which was 3,258 mg (78,02%). Least amount of carotenoids in A might occur by a degradation of carotenoids in ethanol. Each extract B and C which were contain triglyceride and free fatty acid were passed through calcium silicate then extracted by
n-hexane to produce extract D and E. It was found that the amount of carotenoids for extract D was 2,764 mg (66,36%) while for extract E was 3,779 mg (90,77%). Toluene was a better collector than isopropyl alcohol caused by toluene is non-polar solvent (polarity = 2,4) that has a cyclic chains that carotenoids stable in extraction process.
Keywords : Adsorption, Extraction, Calcium Polystyrenesulfonate, Calcium Silicate
(48)
PERBANDINGAN PENGGUNAAN ISOPROPIL ALKOHOL (IPA) DAN TOLUENA SEBAGAI KOLEKTOR KAROTENOIDA
DARI MINYAK KELAPA SAWIT MUTU RENDAH MEMAKAI ADSORBEN POLAR PADA
SOKLETASI
SKRIPSI
NABILA KARINA PUTRI
100802054
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUANALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
(49)
PERBANDINGAN PENGGUNAAN ISOPROPIL ALKOHOL (IPA) DAN TOLUENA SEBAGAI KOLEKTOR KAROTENOIDA
DARI MINYAK KELAPA SAWIT MUTU RENDAH MEMAKAI ADSORBEN POLAR PADA
SOKLETASI
SKRIPSI
Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains
NABILA KARINA PUTRI
100802054
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
MEDAN
2015
(50)
PERSETUJUAN
Judul : Perbandingan Penggunaan Isopropil Alkohol (IPA) dan Toluena Sebagai Kolektor Karotenoida
Dari Minyak Kelapa Sawit Mutu Rendah Memakai Adsorben Polar pada
Sokletasi
Kategori : Seminar Hasil
Nama : Nabila Karina Putri
Nomor Induk Mahasiswa : 100802054
Program Studi : Sarjana (S1) Kimia
Departemen : Kimia
Fakultas : Matematika Dan IlmuPengetahuanAlamUniversitas Sumatera Utara
Disetujui di Medan, Agustus2015
KomisiPembimbing :
Pembimbing 2 Pembimbing 1
Prof. Seri Bima Sembiring, M.Sc Dr. Nimpan Bangun, M.Sc
NIP 194907181976031001 NIP 195012221980031002
Diketahui/Disetujuioleh:
Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,
DR.RumondangBulan,MS NIP 195408301985032001
(51)
PERNYATAAN
PERBANDINGAN PENGGUNAAN ISOPROPIL ALKOHOL (IPA) DAN TOLUENA SEBAGAI KOLEKTOR KAROTENOIDA DARI MINYAK
KELAPA SAWIT MUTU RENDAH MEMAKAI ADSORBEN POLAR PADA
SOKLETASI
SKRIPSI
S
aya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.Medan,Agustus2015
NABILA KARINA PUTRI 100802054
(52)
PENGHARGAAN
Segala puji dan rasa syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT atas berkat, rahmat dan kesempatanNya penulis dapat menyelesaikan penyusunan skripsi ini dengan baik.
Penulis mengucapkan rasa terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Bapak Dr. Nimpan Bangun, M.Sc selaku pembimbing 1 dan Kepala Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU serta Bapak Prof. Seribima Sembiring, M.Sc selaku pembimbing 2 dan Ketua Bidang Kimia Anorganik FMIPA USU yang telah banyak memberikan nasehat, bimbingan dan motivasi kepada penulis selama masa penelitian dan penyusunan skripsi ini. Terima kasih kepada Dr. Rumondang Bulan, MS selaku Ketua Departemen Kimia S1 FMIPA USU dan Bapak Dr. Albert Pasaribu selaku Sekretaris Departemen Kimia S1 FMIPA USU dan dosen pembimbing akademik penulis. Terima kasih juga yang sebesar-besarnya kepada Ibu Dr. Andriayani S.Pd yang telah memberikan saran-saran kepada penulis serta seluruh dosen kimia yang telah banyak memberikan ilmu kepada penulis selama perkuliahan. Rasa terima kasih yang besar juga penulis ucapkan kepada Bapak Justaman Karo Karo dan Bapak Zul Alkaf yang telah banyak membantu penulis selama masa penelitian.
Penulis juga menyampaikan rasa terima kasih kepada teman-teman seperjuangan stambuk 2010 terutama untuk Diana, Nami, Suman dan Yabes yang telah banyak berbagi suka cita bersama selama masa perkuliahan maupun saat bersama-sama berjuang menyelesaikan studi. Penulis juga mengucapkan terimakasih kepada rekan – rekan asisten Laboratorium Kimia Anorganik Bang Rizal, Bang Paulus, Kak Christiana, Bang Fantoso,Kak Lois, Wiyanti, Tio, Mars, Rahel, Anita, Daniel, Suryati, Juwita, Freddy, Rendi, Baron, Claresta dan Lince yang selalu memberi keceriaan dan canda tawa pada hari-hari penulis di Laboratorium.
Terima kasih yang sangat dalam akhirnya penulis ucapkan kepada Ibu, Hj. Sri Azimah, yang tak hentinya memberikan dukungan dan mengiringi hari-hari penulis dengan doa juga kepada abang dan adik-adikku yang memberikan suka cita kepada penulis. Terima kasih juga kepada teman-teman penulis yang tidak bisa disebutkan satu – persatu. Semoga Allah SWT selalu memberikan kesehatan, kesempatan dan rahmatnya kepada kita semua.
Penulis menyadari bahwa isi skripsi ini masih jauh dari kata sempurna, namun sekiranya dapat memberikan manfaat bagi ilmu pengetahuan khususnya di bidang kimia.
(53)
PERBANDINGAN PENGGUNAAN ISOPROPIL ALKOHOL (IPA) DAN TOLUENA SEBAGAI KOLEKTOR KAROTENOIDA DARI MINYAK
KELAPA SAWIT MUTU RENDAH MEMAKAI ADSORBEN POLAR PADA
SOKLETASI ABSTRAK
Adsorben kalsium polistirena sulfonat telah digunakan untuk mengadsorpsi karotenoida dari minyak kelapa sawit mentah (mengandung 4,163 mg karotenoida). Karotenoida yang teradsorpsi kemudian didesorpsi menggunakan metode ekstraksi sokletasi. Pada proses ekstraksi digunakan 3 pelarut yakni pelarut etanol menghasilkan ekstrak A, campuran pelarut etanol : IPA (1:1) menghasilkan ekstrak B dan campuran pelarut etanol : toluena (1:1) menghasilkan ekstrak C. Proses ekstraksi berlangsung hingga 50 siklus. Pada tiap siklus ke- 10, 20, 30, 40 dan 50 diambil aliquot untuk dianalisa kadar karotenoida yang telah terekstraksi. Karotenoida yang paling tinggi untuk ekstrak A dan B terjadi pada siklus ke-30 dengan jumlah karotenoida masing-masing 0,841 mg (20,20%) dan 2,176 mg (52,26%) sedangkan untuk ekstrak C terjadi pada siklus ke-50 dengan jumlah karotenoida 3,258 mg (78,02%). Kecilnya karotenoida yang diperoleh pada ekstrak A diduga akibat adanya kerusakan karotenoida dalam pelarut etanol. Ekstrak B dan ekstrak C yang masih mengandung trigliserida dan asam lemak bebas masing-masing dilewatkan dengan kalsium silikat kemudian diekstrak kembali dengan n-heksana menghasilkan ekstrak D dan E. Jumlah karotenoida yang diperoleh untuk ekstrak D adalah 2,764 mg (66,39%) sedangkan ekstrak E adalah 3,779 mg (90,77%). Toluena merupakan kolektor yang lebih baik daripada isopropil alkohol disebabkan karena toluena merupakan pelarut non polar (polaritas = 2,4) dan memiliki rantai siklik sehingga karotenoida tetap stabil selama proses ekstraksi.
Kata kunci : Adsorpsi, Ekstraksi, Kolektor, Kalsium Polistirena Sulfonat, Kalsium Silikat
(54)
THE COMPARISON OF ISOPROPYL ALCOHOL (IPA) AND TOLUENE AS CAROTENOIDS COLLECTOR FROM LOW GRADE
CRUDE PALM OIL USING POLAR ADSORBENT IN SOXHLET EXTRACTION
ABSTRACT
Calcium polystyrenesulfonate adsorbent has been used to adsorb carotenoids from crude palm oil (4,163 mg of carotenoids). The adsorb carotenoids then desorb by soxhlet extraction method. In this extraction, three types of solvent were used such as ethanol which was produce extract A, a mixture of ethanol : IPA (1:1) which was produce extract B and a mixture of ethanol : toluene (1:1) which was produce extract C. The soxhlet extraction had been on going until 50 cycles. In every 10, 20, 30, 40 and 50 cycles aliquots were taken to analyze the concentration of carotenoids. The highest carotenoids were happened at 30 cycles for extract A and B which were 0,841 mg (20,20%) and 2,176 mg (52,26%) while forextract C were happened at 50 cycles which was 3,258 mg (78,02%). Least amount of carotenoids in A might occur by a degradation of carotenoids in ethanol. Each extract B and C which were contain triglyceride and free fatty acid were passed through calcium silicate then extracted by
n-hexane to produce extract D and E. It was found that the amount of carotenoids for extract D was 2,764 mg (66,36%) while for extract E was 3,779 mg (90,77%). Toluene was a better collector than isopropyl alcohol caused by toluene is non-polar solvent (polarity = 2,4) that has a cyclic chains that carotenoids stable in extraction process.
Keywords : Adsorption, Extraction, Calcium Polystyrenesulfonate, Calcium Silicate
(55)
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak iv
Abstract v
Daftar Isi vi
Daftar Tabel viii
Daftar Gambar ix
Daftar Lampiran Daftar Singkatan
x xi Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Permasalahan 4
1.3. Pembatasan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
1.6. Lokasi Penelitian 4
1.7. Metodologi Penelitian 5
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Minyak Kelapa Sawit 6
2.2. Karotenoida 7
2.2.1. Metode Memperoleh Karotenoida 8
2.3. Polistirena Sulfonat 10
2.4. Adsorpsi 11
2.4.1. Adsorben 2.5. Desorpsi 2.6. Ekstraksi
2.8. Kalsium Silikat
12 15 16 17 2.9. Pelarut
2.9.1. Pelarut Polar 2.9.2. Pelarut non Polar
18 18 19
2.10. Interaksi van der walls 19
2.11. Hidrokarbon tak jenuh 20
Bab 3.Metode Penelitian
3.1. Alat-Alat 21
3.2. Bahan-Bahan 3.3. Prosedur Penelitian
21 22
(56)
3.3.1.Pembuatan Adsorben CaSiO3 22 3.3.2. Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan
adsorben CaPSS dengan Pelarut Etanol 22 3.3.3.Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan
adsorben CaPSS dengan campuran pelarut
etanol : IPA 23
3.3.4. Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan adsorben CaPSS dengan campuran pelarut
etanol : toluena 23
3.4. Bagan Penelitian
3.4.1. Pembuatan Adsorben CaSiO3 24
3.4.2 Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan
adsorben CaPSS dengan Pelarut Etanol 25 3.4.3. Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan
adsorben CaPSS dengan campuran pelarut
etanol : IPA dan etanol : toluena 26
Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1.Pembuatan Adsorben CaSiO3 27
4.2. Adsorpsi Karotenoida dengan Adsorben CaPSS
4.3. Pengaruh Jumlah Karotenoida dengan Penambahan Adsorben CaSiO3
29 35 35 Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1.Kesimpulan 37
5.2 Saran 37
(57)
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1. Komposisi asam lemak pada minyak sawit 6
4.1. Jumlah Karotenoida yang Terekstraksi dari CPO dengan pelarut
A 30
4.2. Jumlah Karotenoida yang Terekstraksi dari CPO dengan pelarut
B 31
4.3. Jumlah Karotenoida yang Terekstraksi dari CPO dengan pelarut
C 32
4.4. Jumlah karotenoida setelah diadsorpsi kembali dengan CaSiO3
(58)
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar 1.1. 1.2. 2.1.
Struktur β-karoten
Interaksi antara Adsorben Kalsium Polistirena Sulfonat dengan Karotenoida
Rumus Kerangka Karotenoida
1 2 10
2.2. Variasi bentuk Isoterm Gas 16
2.3. Tipe-tipe hysterisis loop 17
4.1. Grafik Adsorpsi/Desorpsi nitrogen isoterm 32
4.2. 4.3. 4.4. 4.5.
Grafik Distribusi Ukuran Pori
Perbandingan Perolehan Karotenoida untuk masing-masing Perlakuan A, B dan C
Perbandingan Perolehan Karotenoida dari Hasil Ekstraksi dengan Tiga Jenis Pelarut
Peningkatan Kadar Karotenoida setelah diadsorpsi Kembali dengan Adsorben CaSiO3
33 36 37 41
(59)
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran
(1)
THE COMPARISON OF ISOPROPYL ALCOHOL (IPA) AND TOLUENE AS CAROTENOIDS COLLECTOR FROM LOW GRADE
CRUDE PALM OIL USING POLAR ADSORBENT IN SOXHLET EXTRACTION
ABSTRACT
Calcium polystyrenesulfonate adsorbent has been used to adsorb carotenoids from crude palm oil (4,163 mg of carotenoids). The adsorb carotenoids then desorb by soxhlet extraction method. In this extraction, three types of solvent were used such as ethanol which was produce extract A, a mixture of ethanol : IPA (1:1) which was produce extract B and a mixture of ethanol : toluene (1:1) which was produce extract
C. The soxhlet extraction had been on going until 50 cycles. In every 10, 20, 30, 40 and 50 cycles aliquots were taken to analyze the concentration of carotenoids. The highest carotenoids were happened at 30 cycles for extract A and B which were 0,841 mg (20,20%) and 2,176 mg (52,26%) while forextract C were happened at 50 cycles which was 3,258 mg (78,02%). Least amount of carotenoids in A might occur by a degradation of carotenoids in ethanol. Each extract B and C which were contain triglyceride and free fatty acid were passed through calcium silicate then extracted by
n-hexane to produce extract D and E. It was found that the amount of carotenoids for extract D was 2,764 mg (66,36%) while for extract E was 3,779 mg (90,77%). Toluene was a better collector than isopropyl alcohol caused by toluene is non-polar solvent (polarity = 2,4) that has a cyclic chains that carotenoids stable in extraction process.
Keywords : Adsorption, Extraction, Calcium Polystyrenesulfonate, Calcium Silicate
(2)
DAFTAR ISI
Halaman
Persetujuan i
Pernyataan ii
Penghargaan iii
Abstrak iv
Abstract v
Daftar Isi vi
Daftar Tabel viii
Daftar Gambar ix
Daftar Lampiran Daftar Singkatan
x xi Bab 1. Pendahuluan
1.1. Latar Belakang 1
1.2. Permasalahan 4
1.3. Pembatasan Masalah 4
1.4. Tujuan Penelitian 4
1.5. Manfaat Penelitian 4
1.6. Lokasi Penelitian 4
1.7. Metodologi Penelitian 5
Bab 2. Tinjauan Pustaka
2.1. Minyak Kelapa Sawit 6
2.2. Karotenoida 7
2.2.1. Metode Memperoleh Karotenoida 8
2.3. Polistirena Sulfonat 10
2.4. Adsorpsi 11
2.4.1. Adsorben 2.5. Desorpsi 2.6. Ekstraksi
2.8. Kalsium Silikat
12 15 16 17 2.9. Pelarut
2.9.1. Pelarut Polar 2.9.2. Pelarut non Polar
18 18 19
2.10. Interaksi van der walls 19
2.11. Hidrokarbon tak jenuh 20
Bab 3.Metode Penelitian
3.1. Alat-Alat 21
3.2. Bahan-Bahan 3.3. Prosedur Penelitian
21 22
(3)
3.3.1.Pembuatan Adsorben CaSiO3 22
3.3.2. Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan
adsorben CaPSS dengan Pelarut Etanol 22 3.3.3.Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan
adsorben CaPSS dengan campuran pelarut
etanol : IPA 23
3.3.4. Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan adsorben CaPSS dengan campuran pelarut
etanol : toluena 23
3.4. Bagan Penelitian
3.4.1. Pembuatan Adsorben CaSiO3 24
3.4.2 Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan
adsorben CaPSS dengan Pelarut Etanol 25 3.4.3. Adsorpsi dan Ekstraksi Karotenoida Menggunakan
adsorben CaPSS dengan campuran pelarut
etanol : IPA dan etanol : toluena 26 Bab 4. Hasil dan Pembahasan
4.1.Pembuatan Adsorben CaSiO3 27
4.2. Adsorpsi Karotenoida dengan Adsorben CaPSS
4.3. Pengaruh Jumlah Karotenoida dengan Penambahan Adsorben CaSiO3
29 35 35 Bab 5. Kesimpulan dan Saran
5.1.Kesimpulan 37
5.2 Saran 37
(4)
DAFTAR TABEL
Nomor Judul Halaman
Tabel
2.1. Komposisi asam lemak pada minyak sawit 6
4.1. Jumlah Karotenoida yang Terekstraksi dari CPO dengan pelarut
A 30
4.2. Jumlah Karotenoida yang Terekstraksi dari CPO dengan pelarut
B 31
4.3. Jumlah Karotenoida yang Terekstraksi dari CPO dengan pelarut
C 32
4.4. Jumlah karotenoida setelah diadsorpsi kembali dengan CaSiO3
(5)
DAFTAR GAMBAR
Nomor Judul Halaman
Gambar 1.1. 1.2. 2.1.
Struktur β-karoten
Interaksi antara Adsorben Kalsium Polistirena Sulfonat dengan Karotenoida
Rumus Kerangka Karotenoida
1 2 10
2.2. Variasi bentuk Isoterm Gas 16
2.3. Tipe-tipe hysterisis loop 17
4.1. Grafik Adsorpsi/Desorpsi nitrogen isoterm 32 4.2.
4.3. 4.4. 4.5.
Grafik Distribusi Ukuran Pori
Perbandingan Perolehan Karotenoida untuk masing-masing Perlakuan A, B dan C
Perbandingan Perolehan Karotenoida dari Hasil Ekstraksi dengan Tiga Jenis Pelarut
Peningkatan Kadar Karotenoida setelah diadsorpsi Kembali dengan Adsorben CaSiO3
33 36 37 41
(6)
DAFTAR LAMPIRAN
Nomor Judul Halaman
Lampiran