KAJIAN PEMBUATAN LIGNIN POWDER DARI KULIT BUAH COKLAT.

(1)

KAJIAN PEMBUATAN LIGNIN POWDER

DARI KULIT BUAH COKLAT

SKRIPSI

Disusun Oleh :

ANGGA YANUAR SUGIYANTO

0931010008

JURUSAN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS PEMBANGUNAN

NASIONAL “VETERAN”

JAWA TIMUR

2013

(2)

(3)

(4)

KATA PENGANTAR

Dengan mengucapkan puji syukur kehadirat Allah SWT yang telah melimpahkan karunia beserta rahmat-Nya kepada kita semua, sehingga kami diberikan kekuatan dan kelancaran dalam menyelesaikan laporan penelitian kami yang berjudul “kajian pembuatan lignin powder dari kulit buah cokelat”.

Adapun penyusunan penelitian ini merupakan salah satu syarat yang harus ditempuh dalam kurikulum program studi S-1 Teknik Kimia dan untuk memperoleh

gelar Sarjana Teknik Kimia di Fakultas Teknologi Industri UPN “Veteran” Jawa

Timur, Surabaya.

Laporan penelitian yang kami dapatkan tersusun atas kerjasama dan berkat bantuan dari berbagai pihak. Oleh karena itu pada kesempatan ini kami mengucapkan terima kasih kepada:

1. Bapak Ir. Sutiyono, MT selaku Dekan Fakultas Teknologi Industri UPN

“Veteran” Jawa Timur.

2. Ibu Ir. Retno Dewati, MT selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia UPN “Veteran” Jawa Timur.

3. Bapak Ir,Novel Karaman,MT selaku Dosen Pembimbing Penelitian. 4. Bapak Ir.Mu’ttasim Billah, MT selaku Dosen Penguji.

5. Ibu Ir.Luluk Edahwati, MT selaku Dosen Penguji.

6. Kedua orang tua yang telah memberikan dukungan moril dan material dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan penelitian.

7. Seluruh teman-teman yang telah memberikan dorongan semangat dalam pelaksanaan dan penyusunan laporan penelitian.

Akhir kata, kami menyampaikan maaf atas kesalahan yang terdapat dalam laporan penelitian ini, semoga dapat memenuhi syarat akademis dan bermanfaat bagi kita semua. Kritik dan saran yang bersifat membangun demi perbaikan peneliti berikutnya, penyusun mengucapkan terima kasih.

Surabaya, 2 September 2013

(5)

INTISARI

Kakao atau buah cokelat merupakan salah satu komoditas perkebunan yang peranannya cukup penting bagi perekonomian nasional, khususnya sebagai penyedia lapangan kerja, sumber pendapatan dan devisa negara. Saat ini bagian buah kakao yang dianggap mempunyai nilai ekonomis adalah bijinya, sedangkan kulitnya kurang dimanfaatkan. Kulit cokelat merupakan limbah pengolahan dari biji cokelat. Kulit ini biasanya hanya dibuang sebagai sampah. Padahal sebenarnya kulit buah cokelat ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan pektin, makanan ternak, dan produksi biogas sehingga memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Salah satu pemanfaatan kulit cokelat ini adalah digunakan sebagai lignin. Lignin biasanya digunakan sebagai bahan perekat, sebagai bahan baku pembuatan vanili sintetik,bahan pengisi karet dll.

Pengambilan lignin dari kulit buah coklat ini dilakukan dengan menggunakan proses Delignifikasi. Proses delignifikasi ini dilakukan dengan menggunakan pelarut Metanol dengan konsentrasi dan variable waktu yang berbeda. Pada kondisi operasi suhu 700C, konsentrasi pelarut ( 20%,30%,40%,50%,60%), dan waktu ekstraksi ( 0,5jam, 1jam, 1,5jam, 2jam, 2,5jam ).

Hasil terbaik yang di peroleh dari pengambilan lignin powder pada kulit buah coklat ini di hasilkan oleh pelarut dengan konsentrasi 40% pada waktu 2 jam yang menghasilkan kadar sebanyak 84,05 %.

(6)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ... i

INTISARI ... ii

DAFTAR ISI ... iii

DAFTAR GAMBAR ... v

DAFTAR TABEL ... vi

BAB I PENDAHULUAN I.1 Latar Belakang ... 1

I.2 Tujuan Penelitian ... 2

I.3 Manfaat Penelitian ... 2

BAB II TINJAUAN PUSTAKA I.1 Secara Umum ... 3

II.1.1 buah cokelat... 3

II.1.2 Kulit Buah cokelat...4

II.1.3 Lignin...5

II.1.3.1 Macam-macam Lignin ...8

II.1.3.2 Sifat Fisis Lignin...9

II.1.3.3 Sifat Kimia lignin...10

II.1.3.4 Kegunaan lignin...10

II.2 Macam Proses Pengambilan Lignin ... 12

II.2.1 Ekstraksi...12

II.2.2 Pengasaman...13

II.3 LandasanTeori ... 14

II.3.1 Proses perlakuan terhadap bahan baku...14

II.3.2 Proses Ekstraksi...14

II.3.3 Proses Organosolv...15

(7)

II.3.5 Pengeringan... 18

II.4. Hipotesis ... 19

BAB III METODE PENELITIAN III.1 Bahan yang digunakan ... 20

III.2 Alat yang digunakan ... 20

III.3 Gambar Alat ... 20

III.4 Variabel yang digunakan ... 21

III.5 Prosedur Penelitian ... 22

III.6 Skema pengambilan lignin ... 23

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN IV.1 Hasil ... 25

IV.1.1 Analaisa Bahan Baku...25

IV.1.2 Analisa Kadar Lignin...25

IV.2 Pembahasan ... 26

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN V.1 Kesimpulan ... 28

V.2 Saran ... 28

DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN

(8)

DAFTAR GAMBAR

Gambar II.1. Struktur Kakao ... 3

Gambar II.2. Struktur Alkohol ... 6

Gambar II.3. Struktur Lignin ... 7

Gambar II.4. Kegunaan Lignin Secara Luas Dalam Industri ... 11

Gambar III.1. Gambar Rangkaian Alat Ekstraksi ... 20

Gambar III.2. Gambar Bagan Proses ... 23

Gambar IV.1. Gambar Grafik kadar lignin dan konsentrasi pelarut ... 26

(9)

DAFTAR TABEL

Tabel II.1. Komponen Utama Kulit Buah Coklat ... 4

Tabel II.2. Presentase Perbandingan Lignoselulosa ... 6

Tabel II.3. Hasil Analisa Kulit Buah Coklat ... 7

Tabel IV.1. Hasil Analaisa Kulit Buah Coklat ... 25

(10)

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Kakao atau buah cokelat merupakan salah satu komoditas perkebunan yang peranannya cukup penting bagi perekonomian nasional, khususnya sebagai penyedia lapangan kerja, sumber pendapatan dan devisa negara. Perkebunan kakao Indonesia mengalami perkembangan pesat sejak awal tahun 1980-an. Indonesia berhasil menempatkan diri sebagai produsen kakao terbesar kedua dunia setelah Pantai

Gading (Cote d’Ivoire) pada tahun 2002. (www.litbang.deptan.go.id) . Saat ini

bagian buah kakao yang dianggap mempunyai nilai ekonomis adalah bijinya, sedangkan kulitnya kurang dimanfaatkan. Kulit cokelat merupakan limbah pengolahan dari biji cokelat. Kulit ini biasanya hanya dibuang sebagai sampah. Padahal sebenarnya kulit buah cokelat ini dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pembuatan pektin, makanan ternak, dan produksi biogas sehingga memiliki nilai ekonomis yang tinggi. Salah satu pemanfaatan kulit cokelat ini adalah digunakan sebagai lignin.

Lignin bersifat tidak larut dalam kebanyakan pelarut organik. Lignin yang melindungi selulosa bersifat tahan terhadap hidrolisa yang disebabkan oleh adanya ikatan alkil dan ikatan eter. Pada suhu tinggi, lignin dapat mengalami perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam asetat, aseton, vanilin dan lain-lain. Sedangkan bagian lainnya mengalami kondensasi (Judoamidjojo et al.,

(11)

1.2 Tujuan Penelitian

Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh pelarut methanol dan waktu delignifikasi terhadap kadar lignin powder dari kulit buah cokelat.

1.3 Manfaat Penelitian

Penelitian ini bermanfaat untuk memberikan alternatif pemanfaatan dan meningkatkan nilai ekonomis dari limbah kulit buah cokelat sebagai bahan pembuat Lignin Powder.

(12)

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

II.1. Secara Umum

II.1.1. Buah Cokelat (Kakao)

Kakao (Theobroma cacao) merupakan tumbuhan berwujud pohon yang berasal dari Amerika Selatan. Dari biji tumbuhan ini dihasilkan produk olahan yang dikenal sebagai cokelat. Kakao merupakan tumbuhan tahunan (perennial) berbentuk pohon, di alam dapat mencapai ketinggian 10 m. Meskipun demikian, dalam pembudidayaan tingginya dibuat tidak lebih dari 5m. Hal ini dilakukan untuk memperbanyak cabang produktif. (Spillane,james

J.Dr.1995).

Delapan negara penghasil kakao terbesar adalah (data tahun panen 2005) :

a. Pantai Gading (38%)

b. Ghana (19%)

c. Indonesia (13%, sebagian besar kakao curah)

d. Nigeria (5%)

e. Brasil (5%)

f. Kamerun (5%)

g. Ekuador (4%)

h. Malaysia (1%)

i. Negara-negara lain menghasilkan 9% sisanya.

(13)

Klasifikasi ilmiah

Kerajaan: Plantae

Divisi: Magnoliophyta

Kelas: Magnoliopsida

Ordo: Malvales

Famili: Malvaceae (Sterculiaceae)

Genus: Theobroma

Spesies: T. cacao

II.1.2. Kulit Buah Cokelat (Kakao)

Kulit Buah kakao (Shel fod Husk) merupakan hasil samping (limbah) dari agrobisnis pemrosesan biji coklat yang sangat potensial untuk dijadikan salah satu Pulp. Kulit buah coklat adalah kulit bagian terluar yang menyelubungi biji coklat dengan tekstur kasar, tebal dan agak keras. Kulit buah memiliki 10 alur dengan ketebalan 1 – 2 cm. Pada waktu muda, biji menempel pada bagian dalam kulit buah, tetapi saat masak biji akan terlepas dari kulit buah. Buah yang masak akan berbunyi bila digoncang Kulit buah kakao mengandung serat – serat yang dapat diolah. Buah cokelat terdiri atas 74 % kulit buah, 2 % placenta dan 24 % biji. Adapun kandungan kulit buah kakao dapat dilihat pada Tabel II.1.

Tabel II.1. Komponen Utama Kulit Buah Kakao KOMPONEN Smith&Adegbola(1982) Amirroenas

(1990)

Roesmanto (1991)

Bahan kering 84,00 – 90,00 91,33 90,4

Protein kasar 6,00 – 10,00 6,00 6,00

Lemak 0,5 – 1,5 0,9 0,9

Serat kasar 19,00 – 28,00 40,33 31,50

Abu 10,00 – 13,80 14,80 16,40

Kalsium - - 0,67

(14)

Kulit buah kakao merupakan limbah padat perkebunan kakao. Kulit buah kakao mengandung serat kasar sebesar 40,1%, kandungan pektin antara 6-12% tiap berat kering. Adapun manfaat dari kulit buah kakao untuk menghasilkan pektin, hasil yang di peroleh yaitu kadar metoksil sekitar 11,41% dan rendemennya 11,65% serta kadar air 9,6%. Sedangkan ampas dari sisa pengambilan pektin dimanfaatkan sebagai sumber serat untuk pembuatan pulp, dengan memakai solvent organik. Sebagai limbah dari pembuatan pulp adalah black liquor atau lindi hitam yang banyak mengandung lignin.

II.1.3. Lignin

Lignin merupakan polimer non karbohidrat yang bersifat tidak larut dalam air. Lignin merupakan senyawa turunan alkohol kompleks yang menyebabkan dinding sel tanaman menjadi keras. Lignin merupakan heteropolimer yang sebagian besar monomernya p-hidroksilfenilpropana dan semua lignin mengandung koniferil alkohol. (Robinson, 1991)

Lignin adalah termasuk penyusun sebagian besar biomassa atau lebih dikenal dengan ligoselulosa. Lignin terbentuk dari gugus aromatik yang saling dihubungkan dengan rantai alifatik, yang terdiri dari 2-3 karbon. Lignin merupakan salah satu komponen dasar yang terdapat pada tanaman dan merupakan material organik penyusun matrik dinding sel tanaman tingkat tinggi. Lignin di dalam tanaman berfungsi sebagai perekat selulosa dalam tanaman. (Sarju Ambriyanto, 2010).

Menurut Kirk dan Othmer (1952), lignin tidak larut dalam asam sulfat 72%. Hal tersebut dapat dijadikan uji kuantitatif terhadap lignin. Lignin terdiri dari 61-65% karbon,5-6% hidrogen dan oksigen. Secara fisis lignin berwujud amorf (tidak berbentuk), berwarna kuning cerah. Lignin relatif lebih tinggi kandungan atom C dan H nya namun kandungan O nya lebih rendah dibandingkan selulosa dan hemiselulosa,dan lignin sebagai bahan bakar lebih bernilai dibanding selulosa dan hemiselulosa karena nilai panas pembakarannya

(15)

lebih besar. Menurut (Glazer and Nikaido,2007) persentase perbandingan lignoselulosa adalah:

Tabel II.2. Persentase ( % ) perbandingan lignoselulosa

Jenis Tanaman Lignin Selullosa Hemiselullosa

Rumput-rumputan 10 – 30 25 – 40 25 – 50

Softwood 25 – 35 45 – 50 25 – 35

Hardwood 18 – 25 45 – 55 24 – 50

Sumber : http://digilib.its.ac.id/public/ITS-Undergraduate-13517-Paper.pdf

Senyawa p-kuomaril; alkohol (I),koniferil alkohol (II) dan sinapil alkohol (III) merupakan senyawa induk polimer dan merupakan senyawa unit pembentuk semua lignin.

Gambar II.2. (I) p-komaril alkohol, (II) koniferil alkohol dan (III) sinapil alkohol

Sinapil alkohol disebut juga unit siringil (S), koniferil alkohol disebut juga unit guaiasil (G) dan para koumaril alkohol disebut juga unit para-hidroksifnil (H). Lignin yang terbentuk pada umumnya mempunyai berat molekul yang tinggi,dan sangat sulit untuk mendapatkan fragmen-fragmen lignin dengan berat molekul yang kecil.

Lignin dapat mengalami reaksi-reaksi oksidasi, reduksi, hidrolisis, dan reaksi-reaksi enzimatik lainnya. Hal ini dikarenakan lignin mempunyai gugus hidroksi yang berpartisipasi dalam pembentukan intermediet. (Fengel dkk,1984).

(16)

Tabel II.3. Hasil analisa kulit buah cokelat

Kandungan Kadar (%)

Lignin 11,56

Sumber : BPPKI Surabaya

Struktur kimia pada lignin yang terdapat di alam dapat berubah pada kondisi suhu tinggi dan asam, seperti saat dilakukan perlakuan dengan menggunakan uap air. Pada saat dilakukan perlakuan dengan menggunakan suhu di atas 180°C, maka lignin akan mengalami degradasi menjadi senyawa partikel dengan ukuran yang kecil dan lepasnya ikatan dengan selulosa. Karena lignin merupakan polimer alam yang sangat kompleks dengan kopling acak banyak, struktur kimia yang tepat tidak diketahui. (Palonen,2004)

Pelarut – pelarut yang cocok untuk lignin analitik adalah pelarut dioksana,dimetilsulfoksida (DMSO), formamida, dimetilformamida (DMF), tetrahidrofuran (THF), piridin, dikloroetana, lignin alkali (KOH atau NaOH), asetil bromide dalam asam asetat dan heksafluoropropanol ( Fengel dkk, 1984).

Gambar II.3. Struktur lignin

http://www.lsuagcenter.com/en/our_offices/departments/Audubon_Sugar_Instit ute/news/potential+market+for+biorefinery+lignin.html

(17)

Klasifikasi lignin dibagi menjadi lignin kayu lunak, lignin kayu keras dan rerumputan, namun pembagian ini tidak begitu penting dengan semua hasil yang diperoleh dari banyak lignin. Untuk mengatasi hal tersebut digunakan suatu sistem klasifikasi yaitu:

Lignin menurut strukturnya, dapat dibagi menjadi 2 kelompok:

1)Lignin guaiasil, yaitu lignin yang terdapat pada hampir semua kayu lunak dan sebagian besar merupakan produk polimerisasi dari koniferil alkohol.

2)Lignin guaiasil-siringil,yaitu lignin khas kayu keras yang merupakan produk polimerisasi dari koniferil alkohol dan sinapil alcohol. (Gibbs,1958).

II.1.3.1. Macam-macam lignin

1. Lignosulfonat

Lignosulfonat juga disebut dengan lignin sulfat dan lignin sulfit diturunkan dari proses pulping kayu. Dalam proses puping sulfit lignin dalam kayu larut dengan sulfonasi, terutama pada ikatan benzyl alcohol,benzyl aril eter dan benzyl alkil eter pada unit fenil propane.

2. Lignin kraft

Lignin ini diperoleh dari black liquor dengan pengendapan oleh asam. Pada umumnya asidifikasi dilakukan dalam dua tahap. Tahap pertama yang digunakan untuk mereduksi pH liquor dari 12 hingga 10-9. Sebanyak tiga seperempat bagian lignin dapat diendapkan pada tahap ini sebagai garam natrium. Setelah isolasi material yang diperoleh dipurifikasi dengan pencucian dengan mengendapkan garam dalam air dan menurunkan pH hingga 3 atau kurang dengan asam sulfat, lignin asam diperoleh. Untuk memperoleh lignin bebas asam, dicuci dengan air hangat.

3. Organosolv pulping lignin

Dalam proses organosolv pulping bagian harwood dimasak selama waktu tertentu, pH dan temperature yang tepat dalam etanol atau methanol. Dalam proses ini lignin, hemiselulosa dan komponen kayu lain diekstrak ke

(18)

dalam bentuk alcohol membentuk black liquor. Organosolv lignin diambil dari black liquor dengan pengendapan,sentrifugasi dan pengeringan.Lignin yang diperoleh berupa bubuk coklat. Organosolv lignin larut dalam beberapa pelarut organic dan larut dalam alkali.Massa molekul rata-rata kurang dari 1000 dan polidisprsitas antara 2.4 dan 6.3.

(Vivi, 2010)

II.1.3.2. Sifat fisis lignin

Secara fisis lignin berwujud amorf, berwarna kuning cerah dengan bobot jenis berkisar antara 1,3-1,4 bergantung pada sumber ligninnya. Karena sifatnya yang amorf, lignin sulit dianalisa dengan sinar-x. Pada suhu tinggi, lignin dapat mengalami perubahan struktur dengan membentuk asam format, metanol, asam asetat, aseton, vanilin dan lain-lain.

Salah satu faktor penting yang mempengaruhi fungsi fisik lignin adalah bobot molekul. Bobot molekul rata-rata lignin tidak seragam karena beragamnya proses isolasi lignin, degradasi makromolekul selama isolasi, efek kondensasi terutama pada kondisi asam dan ketidakteraturan sifat fisis lignin larutan. http://eckonopianto.blogspot.com/2009/04/lignin.html

Lignin yang diperdagangkan larut dalam alkali encer dan dalam beberapa senyawa organik.Lignin umumnya tidak larut dalam pelarut sederhana, namun ligninalkali dan lignin sulfonat alkali encer, larutan garam dan buffer. (Fengel dan Wegener, 1995).

Menurut Achmadi (1980), pada suasana asam lignin cenderung melakukan kondensasi. Peristiwa ini menyebabkan bobot molekul lignin bertambah dan dalam keadaan yang sangat asam, lignin terkondensasi ini akan mengendap.Proses pengasaman dilakukan dengan penambahan asam sulfat, penggunaan konsentrasi asam sulfat lebih dari 20 % menyebabkan randemen dan tingkat kemurnian lignin semakin kecil, karena adanya reaksi kondensasi yang berlebih dan degradasi komponen non lignin. (Heradewi.2007)

(19)

II.1.3.3. Sifat Kimia Lignin

Karakteristik kimia lignin dapat dilakukan dengan analisis unsure dan penentuan gugus metoksil. Selanjutnya ditentukan kandungan gugus fungsional yan menunjukkan perubahan-perubahan struktur lignin yang disebabkan oleh prosedur isolasi atau perlakuan kimia (Meiernet al, 1981 dalam Fengel and Wegener, 1995)

II.1.3.4. Kegunaan lignin

Lignin berfungsi sebagai pengikat sel-sel kayu satu sama lain, ibarat adukan semen pada susunan batu bata sehingga kayu menjadi keras dan membuat pohon dapat berdiri tegak. Hal inilah yang menyebabkan kayu mampu meredam kekuatan mekanik yang dikenakan terhadapnya. Atas dasar inilah Rudatin (1989) mengembangkan teori, bahwa lignin mampu berfungsi sebagai perekat dalam pembuatan papan partikel dan kayu lapis. Lignin yang terdapat dari lindi hitam, komposisi komponen kimianya bervariasi bergantung pada spesies kayu dan kondisi pemasakannya.

Manfaat lignin diantaranya sebagai berikut:

 Dapat digunakan sebagai bahan baku pembuatan vanilli sintetik.

 Digunakan sebagai bahan perekat

 Sebagai bahan pengisi karet.

 Di laboratorium, lignin sering digunakan sebagai indikator di dalam eksperimen studi kecernaan pada ternak ruminansia karena sifatnya yang tidak larut. http://eckonopianto.blogspot.com/2009/04/lignin.html

(20)

Gambar II.4. Kegunaan lignin secara luas dalam industry

Sumber:http://repository.ipb.ac.id/bitstream/handle/123456789/11691/FO7he

(21)

II.2. Macam Proses Pengambilan Lignin II.2.1. Ekstraksi

Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun cair dengan bantuan pelarut. Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material lainnya. Atau dapat diartikan ekstraksi merupakan proses pemisahan suatu zat berdasarkan perbedaan kelarutannya terhadap dua cairan tidak saling larut yang berbeda, biasanya air dan yang lainnya pelarut organik. Ekstraksi merupakan salah satu metode pemisahan suatu zat berdasarkan atas penggunaan pelarut yang tepat.

Pelarut yang digunakan dapat berupa pelarut organic atau anorganik. Jika zat organic yang akan dihasilkan maka pelarut yang digunakan juga zat organic begitu pula sebaliknya untuk anorganik. Apabila pemilihan pelarut tidak sesuai maka hasil yang diperoleh sedikit atau bahkan tidak diperoleh sama sekali karena pelarutnya tidak tepat.

Salah satu metode pemisahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah ekstraksi padat-cair dengan menggunakan sohxhlet. Ekstraksi dengan alat soxhlet merupakan ekstraksi dengan pelarut, umumnya dilakukan menggunakan alat khusus sehingga terjadi ekstraksi konstan dengan adanya pendingin balik (kondensor). (Harper 1979).

Ada dua macam ekstraksi yaitu:

1. Ekstraksi padat – cair

Ekstraksi padat–cair adalah suatu metode pemisahan campuran terlarut yang terdapat dalam sampel padat misal: bahan alam, daun, rimpang, kayu dan sebagainya, dengan menggunakan pelarut organik. Contoh pemisahan minyak dari biji kemiri, kedelai, kelapa dan sebagainya.

(22)

2. Ekstraksi cair – cair

Ekstraksi cair-cair merupakan metode pemisahan suatu zat dalam dua pelarut yang tidak saling larut menjadi dua senyawa penyusunnya berdasakan pada perbedaan kelarutan. Ekstraksi ini sangat berguna untuk pemisahan secara cepat dengan menggunakan alat corong pisah atau

berupa alat” counter current craig. Prinsip ekstraksi cair-cair (corong pisah)merupakan pemisahan komponen kimia di antara 2 fase pelarut yang tidak saling bercampur di mana sebagian komponen larut pada fase pertama dan fase kedua ,lalu kedua fase yang mengandung zat terdispersi dikocok,lalu didiamkan sampai terjadi pemisahan sempurna dan terbentuk dua lapisan fase cair,dan komponen kimia akan terpisah ke dalam kedua fase tersebut sesuai dengan tingkat kepolarannya dengan perbandingan konsentrasi yang tetap. http://robbaniryo.com/ilmu-kimia/ekstraksi/

II.2.2. Pengasaman

Pengasaman ini bertujuan untuk memisahkan lignin dari zat-zat lain seperti hemiselulosa. Menurut Kirk dan Othmer (1952), lignin tidak larut dalam asam sulfat 72%. Hal tersebut dapat dijadikan uji kuantitatif terhadap lignin. Lignin yang diasamkan akan mengalami pengendapan. Menurut Sjostrom (1995), pengendapan yang dilakukan pada pH yang lebih rendah akan dihasilkan randemen yang lebih tinggi, karena reaksi polimerisasi yang terjadi pada pH yang lebih rendah berlangsung lebih sempurna sehingga semakin banyak unit penyusun lignin yang semula larut mengalami polimerisasi lagi dan membentuk polimer lignin. Proses dengan metode pengasaman banyak digunakan untuk mendapatkan lignin dengan kemurnian tinggi. Sumber : Heradewi.2007.

(23)

II.3. Landasan Teori

Pada proses pengambilan lignin dapat dibagi menjadi beberapa tahap proses, yaitu:

1. Proses perlakuan terhadap bahan baku 2. Ekstraksi

3. Pengasaman 4. Pengeringan

5. Menghitung Randemen lignin 6. Analisa kadar lignin

II.3.1. Proses perlakuan terhadap bahan baku

Kulit buah cokelat pada proses ini mengalami perlakuan secara mekanis, yaitu mulai dari pemotongan kulit buah cokelat, yang kemudian diangin anginkan dibawah sinar matahari selama kurang lebih 7 hari hingga kering dengan tujuan untuk menghilangkan kadar air yang berlebih. Kemudian pengecilan ukuran sesuai yang dikehendaki. Tujuannya untuk memperluas permukaan kulit buah cokelat sehingga distribusi zat yang diekstrak lebih banyak dan memudahkan dalam proses lebih lanjut yang banyak menggunakan reaksi kimia.

II.3.2. Proses ekstraksi

Salah satu metode pemisahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah ekstraksi padat-cair. Ekstraksi adalah metode pemisahan suatu senyawa dari komponen-komponennya yang berdasarkan pada perbedaan kelarutannya. Prinsip ekstraksi adalah distribusi zat-zat terlarut antara dua lapisan yang tidak saling larut, antara solute dan solvent. Proses ekstraksi bertujuan untuk untuk mengambil atau mengekstrak lignin agar larut ke dalam pelarut. Zat- zat cair

(24)

yang memiliki struktur serupa akan saling melarutkan satu sama lain dalam segala perbandingan. Serta perbedaan kepolaran antara zat terlarut dan zat pelarut pengaruhnya cukup besar dalam hal kelarutan. Pelarut – pelarut yang cocok untuk lignin analitik adalah pelarut dioksana, dimetilsulfoksida (DMSO), formamida, dimetilformamida (DMF), tetrahidrofuran (THF), piridin, dikloroetana, lignin alkali (KOH atau NaOH), asetil bromide dalam asam asetat dan heksafluoropropanol (Fengel dkk, 1984).

Sumber: (Vivi, 2010)

II.3.3. Proses Organosolv

Pembuatan pulp menggunakan proses sulfat telah lama dikenal dan masih dipergunakan sampai sekarang dan delignifikasi yang terjadi kurang sempurna, karena masih adanya ikatan lignin yang tidak dapat diputuskan sehingga tidak dapat larut dalam lindi hitam. Hasil pulp relatif baik daya tariknya, tetapi warna kurang baik sehingga sulit untuk diputihkan (Austin G. 1988).

Pembuatan pulp dengan proses soda menghasilkan pulp dengan kualitas rendah karena proses delignifikasinya tidak sempurna. Salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut ialah penambahan pelarut organik berupa Alkohol, yang disebut dengan proses organosolv. Proses ini didasarkan pada perbedaan kelarutan komponen utama bahan baku pulp, dimana lignin larut dalam pelarut organik dan karbohidrat larut dalam air, sedangkan sellulosa tidak larut dalam keduanya. Sehingga dengan penambahan pelarut organik dan air, sellulosa dapat dipisahkan dari komponen lainnya. Penggunaan pelarut Organik dimaksudkan untuk mengurangi tegangan permukaan dalam larutan pemasak dan pada suhu tinggi mempercepat penetrasi ke dalam.

Proses organosolv adalah proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan kimia organik seperti misalnya metanol, etanol, aseton, asam asetat,

(25)

dan lain-lain. Proses ini telah terbukti memberikan dampak yang baik bagi lingkungan dan sangat efisien dalam pemanfaatan sumber daya hutan.

Dengan menggunakan proses organosolv diharapkan permasalahan lingkungan yang dihadapi oleh industri pulp dan kertas akan dapat diatasi. Hal ini karena proses organosolv memberikan beberapa keuntungan, antara lain yaitu rendemen pulp yang dihasilkan tinggi, daur ulang lindi hitam dapat dilakukan dengan mudah, tidak menggunakan unsur sulfur sehingga lebih aman terhadap lingkungan, karena menghasilkan limbah yang bersifat ramah lingkungan.

Penelitian mengenai penggunaan bahan kimia organik sebagai bahan pemasak dalam proses pulping sebenarnya telah lama dilakukan. Ada berbagai macam jenis proses organosolv, namun yang telah berkembang pesat pada saat ini adalah proses alcell (alcohol cellulose) yaitu proses pulping dengan menggunakan bahan kimia pemasak alkohol, proses acetocell (menggunakan asam asetat), dan proses organocell (menggunakan metanol).

Proses alcell telah memasuki tahap pabrik percontohan di beberapa negara misalnya di Kanada dan Amerika Serikat, sedangkan proses acetocell mulai diterapkan dalam beberapa pabrik di Jerman pada tahun 1990-an. Proses alcell yang telah beroperasi dalam skala pabrik di New Brunswick (Kanada) terbukti mampu manghasilkan pulp dengan kekuatan setara pulp kraft, rendemen tinggi, dan sifat pendauran bahan kimia yang sangat baik.

Seorang peneliti, Sri Hidayati, S.T.P., M.P. Lembaga penelitian Unila telah meneliti Ampas tebu limbah lignoselulosa yang dihasilkan oleh pabrik gula, dengan proses Acetocell, menggunakan suhu pemasakan 160°C diperoleh pada perlakuan dengan konsentrasi larutan pemasak (asam asetat) 80% v/v dan rasio larutan pemasak : ampas tebu, 8:1 dengan rendemen 57,36%, kadar selulosa 59,23%, hemiselulosa 15,68%, kadar lignin 19,74% dan bilangan kappa 26,63.

(http://pembuatanpulpacetocellunila.blogspot.com/2009/06/mempelajari-pembuatan-pulp-acetocell.html).

(26)

Artati, Enny kriswiyanti ST. ,Penelitian ini mempelajari tentang proses organosolv pada delignifikasi enceng gondok menggunakan 2 pelarut etanol dan asam asetat. Pada penelitian ini, Batang enceng gondok dilakukan pengadukan dengan kecepatan 900 rpm. Perbandingan berat sampel dan volume larutan pemasak 1gram : 10 ml. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kondisi optimum proses delignifikasi dengan menggunakan larutan pemasak etanol 40 % pada pH larutan 2 dan waktu pemasakan 2 jam dengan kadar selulosa 69 % , untuk larutan pemasak asam asetat 50 % pada penambahan katalis 20 ml dan waktu pemasakan juga 2 jam dan kadar selulosa 50%. (http://sirine.uns.ac.id/penelitian.php?act=detail&idp=347&judul=Delignifika si%20Enceng%20Gondok%20dengan%20Proses%20Organosolv).

Faktor-faktor yang mempengaruhi laju ekstraksi adalah: 1. Jenis pelarut

Jenis pelarut mempengaruhi senyawa yang tersekstrak, jumlah solute yang terekstrak dan kecepatan ekstraksi.

Pembuatan pektin menggunakan perbandingan variabel pelarut asam sitrat didapat perbandingan pelarut 1:12 dengan waktu 250 menit dengan hasil terbaik pektin 84% (Putra dkk,2011)

2. Temperatur

Secara umum, kenaikan temperatur akan meningkatkan jumlah zat terlarut ke dalam pelarut. Temperatur pada proses ekstraksi memang terbatas hingga suhu titik didih pelarut yang digunakan, Metanol mempunyai titik didih 70oC. (Heradew, 2007)

3. Volume pelarut dan bahan baku

Jika volume pelarut bahan baku besar maka akan memperbesar pula jumlah senyawa yang terlarut. Akibatnya laju ekstraksi akan semakin meningkat. Dengan volume 300 ml. ( Indah Ashofa, 2005)

(27)

4. Ukuran partikel

Laju ekstraksi juga meningkat apabila ukuran partikel bahan baku semakin kecil. Dalam arti lain, rendemen ekstrak akan semakin besar bila ukuran partikel semakin kecil. Ukuran bahan tersebut berkisar 100-200 mesh (Agra, 1970)

5. Konsentrasi pelarut.

Dengan penambahan pelarut basa (Metanol) lebih dari 40 % menyebabkan rendemen dan tingkat kemurnian isolate lignin semakin kecil karena adanya degradasi komponen non lignin dan reaksi kondensasi yang berlebihan. (Heradewi.2007)

6. Waktu ekstraksi

Bila waktu terlalu lama maka bahan baku yang terlarut semakin bertambah besar. Range : 2-5 jam.(http://majarimagazine.om/2009/03/ekstraksi/)

II.3.4. Pengasaman ( Pengendapan )

Pengasaman dilakukan dengan H2SO4 sampai pH 2. Reaksi

pengendapan ini merupakan reaksi penetralan dimana filtrate yang mengandung lignin yang bersifat basa dinetralkan dengan asam. Pengendapan dengan pH 2 dilakukan sebab pada pH 2 lignin mengendap maksimal. Hal ini didukung oleh laporan penelitian mengenai presipitasi lignin yang berlangsung optimal pada pH sebesar 2,57 – 0,72 dimana presipitasi yang diperoleh sekitar 45,20 – 52,36 % (Garcia dkk 2009)

II.3.5. Pengeringan

Pengeringan di lakukan di dalam oven pada suhu + 65oC, untuk menghilangkan asam dan menghilangkan air. (Vivi, 2010)

(28)

II.4. Hipotesis

Pemanfaatan kulit buah cokelat dalam pengambilan lignin powder dilakuakan dengan proses ekstrkasi,delignifikasi yang mana proses delignifikasi dipengaruhi beberapa faktor yaitu konsentrasi pelarut dan waktu pengaduk. Dalam hal ini digunakan Metanol sebagai pelarut dalam proses delignifikasi, dan H2SO4

(29)

BAB III

METODELOGI PENELITIAN

Pengambilan lignin dari kulit buah coklat dapat dilakukan dengan menggunakan metanol sebagai pelarut untuk mengekstraksi kulit buah coklat yang sebelumnya telah dirajang, dijemur, diblender, dan ditimbang. Sehingga dapat dilakukan proses selanjutnya.

III.1. Bahan Yang digunakan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah kulit buah kakao yang di ambil dari kota Jember dengan analisa awal bahan baku adalah di dalam kulit buah coklat ini terdapat 11,56% lignin (BPPKI), Aquadest, Asam Sitrat, H2SO4, NaOH,

Methanol.

III.2. Alat Yang Digunakan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini adalah labu didih, pengaduk, kondensor, thermometer, water bath, beaker glass, gelas ukur, pipet, labu ukur, erlenmeyer, statif, kertas saring, oven, timbangan.

III.3. Gambar Alat

(30)

Keterangan Gambar 1. Labu leher 3 2. Alat pengaduk

3. Thermometer

4. Kondensor/ pendingin

5. Kompor/water bath

6. Cawan

7. Clamp

8. Statif

III.4. Variabel Yang Digunakan Kondisi yang ditetapkan :

 Ekstraksi Pektin

1. Kulit Buah Kakao : 25 gram

2. Ukuran Kulit Buah Kakao : 10 mesh

3. Pelarut Bahan : Asam Sitrat : 1 : 12 (gram)

4. Putaran Pengaduk : 600 rpm

5. Suhu titik didih : 80 oC

 Delignifikasi

1. Putaran Pengaduk : 600 rpm

2. Suhu : 45 oC

3. Volume Methanol : 100 ml

Kondisi yang berubah :

 Konsentrasi Methanol : 20%; 30%; 40%; 50%; 60%

(31)

III.5. Prosedur Percobaan

1) Persiapan Bahan Baku, kulit buah cokelat dipisahkan dari kotoran-kotoran setelah itu ditumbuk sampai halus (100 mesh). 2) Proses Ekstraksi, proses ekstraksi dilakukan dengan penambahan asam sitrat dengan perbandingan 1:12 ( kecepatan pengadukan 600rpm,suhu 800C selama 75 menit ) setelah proses ekstraksi dilakukan pemisahan filtart dan pulp. 3) Proses delignifikasi, pulp dari proses ekstraksi diambil sebanyak 25 gr dilarutkan menggunakan metanol 40 % sebanyak 100 ml ( kecepatan pengadukan 600rpm,suhu 700C selama 120 menit ) setelah proses delignifikasi dilakukan pemisahan filtart dan endapan. 4) Pembuatan lignin powder, filtrat dari proses delignifikasi sebanyak 200 ml diasamkan dengan H2SO4 2N sampai Ph 2 lalu disaring

untuk memisahkan filtrat dan endapan, endapan yang diperoleh dilarutkan menggunakan NaOH 0,5 N lalu disaring kembali untuk mendapatkan endapan yang kemudian diasamkan kembali dengan menggunakan H2SO4 2 N sampai

Ph 2 lalu disaring untuk mendapatkan endapan kemudian endapan di cuci dengan air panas lalu di cuci lagi dengan air dingin sampai Ph netral. Setelah semua proses itu endapan yag diperoleh di oven (suhu 500C) lalu dihaluskan dan di ayak hinnga mendapatkan ukuaran 100 mesh

(32)

III.6. Diagram alir

Dihaluskan Limbah kulit cokelat

kering

Ekstraksi + as.sitrat

Dipanaskan pd suhu 80oC

Limbah kulit cokelat

Pengeringan alami ( 2 – 3 ) hari

Disaring

Delignifikasi dengan proses organosolv Filtrat di analisa

pektin dan etanol

Endapan

Ampas di analisa sellulosa lignin

Disaring

Pengasaman dengan H2SO4 2N sampai PH 2

Larutan lignin Serat kasar dianalisa

(33)

Analisa Kadar lignin

Gambar III.2. Bagan proses Endapan dilarutkan

NaOH 0,5 N

Filtrat dibuang

disaring

Pengasaman dengan H2SO4 2N sampai PH 2

Filtrat dibuang

Endapan cuci air panas lalu cuci air dingin sampai PH netral, dioven 500C

Dihaluskan 100 mesh

(34)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1. Hasil

Seluruh analisa dalam proses pengambilan lignin dari batang kulit buah cokelat ini, dianalisakan di Balai Penelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya.

IV.1.1. AnalisaBahan Baku

Berdasarkan hasil analisa bahan awal (kulit buah cokelat ) diperoleh data sebagai berikut :

Tabel IV.1. Hasil Analisa Kulit Buah Cokelat

Sumber :Balai Penelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya

IV.1.2. Analisa Kadar Lignin

Tabel IV.2. Perolehan kadar lignin setelah proses delignifikasi

Pelarut Konsentrasi

(%)

Kadar lignin (%) dlm lignin powder

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

20 53,80 60,34 68,25 79,82 78,12

30 56,72 63,88 69,84 82,14 81,03

METANOL 40 61,52 65,12 71,66 84,05 82,46

50 62,32 65,80 70,24 82,63 81,22

60 60,11 63,18 69,65 80,22 80,04

Sumber :Balai Penelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya (2013)

NAMA SAMPEL KADAR LIGNIN

(35)

IV.2. Pembahasan

Dari hasil analisa yang didapat, maka diperlukan pembahasan yang lebih mendetail agar dapat diambil kesimpulan.

Gambar IV.2.1. Hubungan antara kadar lignin dengan konsentarasi pelarut

Pada gambar IV.2.1 menunjukkan bahwa saat menggunakan pelarut Metanol dengan konsentrasi 20%,30% dan 40%, randemen lignin dalam endapan mengalami peningkatan karena pada konsentrasi tersebut pelarut masih mampu untuk mengekstraksi lignin pada kulit buah cokelat secara optimal, namun pada konsentrasi 50% dan 60% diperoleh randemen lignin dalam endapan yang semakin menurun. Hal ini disebabkan karena dengan bertambahnya konsentrasi terus-menerus maka pelarut tidak hanya mengekstraksi lignin tetapi pelarut juga ikut mngekstraksi senyawa lain seperti selulosa dan hemiselulosa.

Dari data hasil penelitian kami didapatkan perolehan randemen lignin optimum pada pelarut Metanol dengan konsentrasi 40% yaitu dengan rendemen lignin sebesar 84,05% dengan kadar lignin dalam bahan baku sebesar 11,54%. Pada peneliti terdahulu (Haradewi, 2010), bahan baku Tandan Kosong Kelapa Sawit (TKKS) dengan proses isolasi, kadar lignin dalam bahan baku sebesar 22,12% randemen

(36)

lignin optimum sebesar 19,95% pada pelarut NaOH dengan konsentrasi 10%. Jika dibandingkan dengan isolasi lignin dari TKKS, randemen lignin yang di hasilkan dari kulit buah cokelat lebih banyak. Hal ini dikarenakan bahan baku yang di gunakan pada penelitian ini berbeda.

Gambar IV.2.2. Hubungan antara waktu dan kadar lignin

Gambar IV.2.2 menunjukkan bahwa waktu ekstraksi kulit buah cokelat semakin lama maka randemen lignin dalam endapan lignin yang diperoleh semakin tinggi,waktu relativ terbaik dalam proses ekstraksi adalah 2 jam. Karena dengan bertambahnya waktu ekstraksi maka kontak antara bahan baku dengan pelarut semakin besar dan kemampuan pelarut dalam mengekstrak juga semakin besar pula, sehingga lignin yang terekstrak akan semakin banyak yang mengakibatkan randemen lignin semakin meningkat. Menurut Nursyamsu (1990), dan apabila waktu terlalu lama maka bahan baku yang terlarut semakin besar karena kecepatan kelarutan lignin tergantung pada waktu ekstraksi, temperatur dan konsentrasi metanol. Pada penelitian ini pada waktu 2 jam lignin dapat terekstraksi secara optimum sedangkan pada pada waktu 2,5 jam pelarut tidak dapat mengekstraksi lignin secara optimum karena adanya bahan lain yang ikut terekstrak.

(37)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

Dari penelitian ini dapat kita simpulkan, berdasarkan analisa yang dilakukan kadar lignin pada kulit buah kakao sebesar 11,54 % (Balai Penelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya, 2013).Setelah proses ekstraksi, kondisi terbaik di peroleh pada konsentrasi pelarut Metanol40% dengan waktu ekstraksi 2 jam yang menghasilkan kadar lignin sebesar 84,05%, dan kadar lignin terkecil di dapat pada kondisi konsentrasi 20% dengan waktu ekstraksi 0,5 jam sebesar 53,80%. Konsentrasi pelarut dan waktu ekstraksi merupakan faktor yang sangat berpengaruh dalam ekstraksi lignin.

V.2. Saran

Diharapkan pada penelitian selanjutnya menggunakan variabel yang lain dengan bahan baku yang berbeda karena masih banyak lagi tumbuhan yang mengandung lignin yang belum di manfaatkan secara maksimal, dan di harapkan pada penelitian selanjutnya lignin dapat diolah menjadi berbagai macam produk, karena manfaat lignin sangat banyak.

(38)

DAFTAR PUSTAKA

Amonia, http://wikipedia.org/wiki/Amonia, diakses 3 oktober 2012

Asam klorida, http://majalahkimia.blogspot.com/2011/06/asam-klorida.html, diakses 4 oktober 2012

Cokelat(kakao), http://litbang.deptan.go.id, diakses 28 september 2012

Ekstraksi, http://industri17imafa.blog.mercubuana.ac.id/tag/ekstraksi, diakses 3 oktober 2012

Metanol, http://wikipedia.org/wiki/Metanol, diakses 3 oktober 2012

Phenol, http://wikipedia.org/wiki/Phenol, diakses 4 oktober 2012

Resorsinol, http://wikipedia.org/wiki/Resorsinol, diakses 29 september 2012

Ruhendi, S., D. N. Koroh, F. A. Syamani, H. Yanti, Nurhaida, S. Saad, dan T. Sucipto. 2007.

Analisis Perekatan Kayu. Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Spillane,james J.Dr.,1995,Komiditi Kakao,kanisius,yogyakarta

(39)

(1)

BAB IV

HASIL DAN PEMBAHASAN

IV.1. Hasil

Seluruh analisa dalam proses pengambilan lignin dari batang kulit buah cokelat ini, dianalisakan di Balai Penelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya.

IV.1.1. AnalisaBahan Baku

Berdasarkan hasil analisa bahan awal (kulit buah cokelat ) diperoleh data sebagai berikut :

Tabel IV.1. Hasil Analisa Kulit Buah Cokelat

Sumber :Balai Penelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya

IV.1.2. Analisa Kadar Lignin

Tabel IV.2. Perolehan kadar lignin setelah proses delignifikasi

Pelarut Konsentrasi (%)

Kadar lignin (%) dlm lignin powder 0,5 jam 1 jam 1,5 jam 2 jam 2,5 jam 20 53,80 60,34 68,25 79,82 78,12 30 56,72 63,88 69,84 82,14 81,03 METANOL 40 61,52 65,12 71,66 84,05 82,46 50 62,32 65,80 70,24 82,63 81,22 60 60,11 63,18 69,65 80,22 80,04 Sumber :Balai Penelitian dan Konsultasi Industri (BPKI) Surabaya (2013)

NAMA SAMPEL KADAR LIGNIN

(2)

IV.2. Pembahasan

Dari hasil analisa yang didapat, maka diperlukan pembahasan yang lebih mendetail agar dapat diambil kesimpulan.

Gambar IV.2.1. Hubungan antara kadar lignin dengan konsentarasi pelarut

(3)

Gambar IV.2.2. Hubungan antara waktu dan kadar lignin

(4)

BAB V

KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan

V.2. Saran

(5)

DAFTAR PUSTAKA

Amonia, http://wikipedia.org/wiki/Amonia, diakses 3 oktober 2012

Asam klorida, http://majalahkimia.blogspot.com/2011/06/asam-klorida.html, diakses 4 oktober 2012

Cokelat(kakao), http://litbang.deptan.go.id, diakses 28 september 2012

Ekstraksi, http://industri17imafa.blog.mercubuana.ac.id/tag/ekstraksi, diakses 3 oktober 2012

Metanol, http://wikipedia.org/wiki/Metanol, diakses 3 oktober 2012

Phenol, http://wikipedia.org/wiki/Phenol, diakses 4 oktober 2012

Resorsinol, http://wikipedia.org/wiki/Resorsinol, diakses 29 september 2012

Ruhendi, S., D. N. Koroh, F. A. Syamani, H. Yanti, Nurhaida, S. Saad, dan T. Sucipto. 2007. Analisis Perekatan Kayu. Institut Pertanian Bogor, Bogor.

Spillane,james J.Dr.,1995,Komiditi Kakao,kanisius,yogyakarta

(6)

KAJIAN PEMBUATAN LIGNIN POWDER DARI KULIT BUAH COKLAT.