Pengaruh Suhu Adsorpsi Terhadap Mutu Minyak Goreng Bekas Oleh Arang Aktif Tempurung Kemiri (Aleurites Moluccana) Yang Diaktivasi Dengan H2SO4 10%
13
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan negara agraris, negara yang sangat subur tanahnya. Pohon
sawit dan kelapa tumbuh subur di tanah Indonesia. Indonesia merupakan negara
penghasil sawit terbesar didunia. Minyak hasil kelapa sawit berupa minyak
goreng, memiliki manfaat besar terhadap kehidupan (Winarni, 2010). Minyak
goreng merupakan kebutuhan masyarakat yang saat ini harganya masih cukup
mahal, akibatnya minyak goreng digunakan berkali-kali untuk menggoreng, baik
untuk penjual makanan gorengan maupun rumah tangga. Secara ilmiah minyak
goreng banyak digunakan berkali-kali terutama dengan pemanasan tinggi, sangat
tidak sehat dikarenakan minyak tersebut asam lemaknya lepas dari trigliserida
sehingga ikatan rangkapnya akan mudah teroksidasi menjadi Keton dan Aldehid
sebagai penyebab bau tengik pada minyak (Ketaren, 1986).
Biasanya penggunaan minyak goreng dengan suhu tinggi akan mengalami
kerusakan yaitu makanan menjadi gosong, sehingga rasanya pahit dan minyak
berwarna hitam, akibatnya makanan tersebut ditenggorokan terasa gatal. Minyak
goreng bekas agar tetap bisa dimanfaatkan, maka perlu dilakukan pengolahan
secara sekunder. Salah satu metode pengolahan yang dapat dilakukan adalah
dengan proses adsorpsi. Zat warna dalam minyak goreng bekas akan diserap oleh
permukaan aktif adsorben. Adsorben yang dapat digunakan adalah karbon aktif.
Tempurung kemiri merupakan limbah yang tidak dipergunakan secara
baik serta sifatnya keras seperti kayu sehingga dapat dibuat arang aktif.
Masyarakat mengetahui bahwa tempurung kemiri hanya dapat digunakan sebagai
Universitas Sumatera Utara
14
pengeras jalan dan untuk obat bakar nyamuk. Terdapat perbedaan antara arang
dan arang aktif, dimana bagian permukaan arang masih ditutupi oleh deposit
hidrokarbon yang menghalangi keaktifannya sementara bagian permukaan arang
aktif relatif bebas dari deposit dan permukaannya lebih luas serta pori-porinya
lebih terbuka sehingga dapat melakukan penyerapan. Arang aktif dikatakan baik
jika memiliki kemampuan adsorpsi dengan luas permukaan besar sehingga mudah
untuk mengadsorpsi senyawa volatil (Wibowo, S, 2011).
Tan, I. (2007) meneliti tentang Preparation Of Activated Carbon From
Cocconut husk : Optimization Study on Removal Of 2, 4, 6- trichloro Phenol
Using response Surface Methology, aktivasi dilakukan dengan larutan KOH dan
gas CO2, dimana karakterisasi dilakukan dengan variasi suhu dan waktu aktivasi.
Hasil menunjukkan bahwa kondisi optimum terjadi pada suhu 750oC, selama 2
jam 29 menit. Suhendra, D. (2010), meneliti tentang Pembuatan Arang Aktif dari
Batang Jagung Menggunakan Aktivator Asam Sulfat dan Penggunaannya Pada
Penyerapan Ion Tembaga (II) dimana menggunakan aktivator asam sulfat dengan
perbandingan suhu karbonisasi 250-400oC selama 1-4 jam hasil menunjukkan
bahwa kondisi optimum aktivasi yang diperoleh adalah pada rasio aktivator :
prekursor yaitu 1 : 25, suhu 300 oC dan waktu 1 jam, kapasitas serapan untuk
menyerap ion logam tembaga (II) sebesar 25,1 mg/g. Lempang, M. (2011),
meneliti tentang Struktur dan komponen arang serta arang aktif tempurung kemiri
dimana tempurung kemiri dikarbonisasi dengan tungku drum yang dimodifikasi,
kemudian diaktivasi dalam retort listrik dengan menggunakan aktivator panas
selama 120 menit pada suhu 550oC, 650oC dan 750oC dan aktivator uap air selama
90 dan 120 menit pada suhu 750oC. Hasil menunjukkan bahwa proses aktivasi
menyebabkan terjadinya perubahan pola gugus fungsi, peningkatan kristalinitas,
pembukaan pori dan reduksi senyawa kimia. Semakin tinggi suhu aktivasi maka
terjadi peningkatan kristalinitas, diameter pori dan reduksi senyawa kimia arang
aktif. Mardina, P. (2012), meneliti tentang Penurunan Angka Asam Pada Minyak
Jelantah dengan variasi adsorben arang aktif 5, 7,5, 10 g dengan variasi waktu 30,
60, 90 menit didapat bahwa, efisiensi adsorpsi kandungan asam lemak bebas
meningkat dengan semakin besarnya dosis adsorben yang digunakan. Winarni,
Universitas Sumatera Utara
15
(2010), juga meneliti tentang Penetralan dan Adsorpsi Minyak Goreng Bekas
menjadi Minyak goreng Layak Konsumsi dimana penelitian dilakukan dengan
bahan penetral larutan soda kue dan adsorben tanah diatome yang telah
dinetralkan dengan asam sulfat 2 M, didapat perbedaan antara minyak goreng
baru dengan minyak goreng bekas dimana minyak goreng bekas diatas sedikit dari
standar SNI minyak goreng (0,3%), begitu juga dengan angka asamnya (0,3%),
angka peroksidanya juga tinggi dari minyak goreng baru serta angka iodnya
rendah.
Murdiono, A. (2011), meneliti tentang Penjernihan Minyak Goreng
Bekas dengan Proses Adsorpsi Menggunakan Arang Biji Salak dimana penelitian
dilakukan untuk meningkatkan kualitas minyak goreng dengan adsorben biji salak
dimana proses adsorpsi dengan variasi suhu 40oC, 50oC, 60oC, dan 70oC dengan
variasi berat adsorben 10 g, 20 g, 50 g dan variasi waktu pengadukan yaitu 20, 40,
60, 80, 100, dan 120 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi
optimum adsorpsi tidak dapat ditentukan karena sampai pada suhu yang paling
tinggi yaitu 70oC dengan berbagai variasi berat adsorben dan waktu pengadukan
tetap terjadi penurunan nilai absorbansi dan nilai penyerapan warnanya semakin
meningkat.
Dari uraian diatas peneliti mencoba untuk menjernihkan minyak goreng
bekas dengan menggunakan adsorben arang aktif tempurung kemiri yang
dikarbonisasi pada suhu 750oC dengan aktivator H2SO4 10% dimana tujuannya
untuk mengetahui mutu minyak goreng bekas dengan parameter uji kadar asam
lemak bebas (ALB), kadar air, densitas dan indeks bias dengan variasi suhu
adsorpsi serta karakterisasi arang aktif seperti kadar air, kadar abu, ukuran pori
dengan Particle Size Analyzer (PSA), serta morfologi permukaan arang ktif
dengan menggunakan Scaning electron microscopy (SEM).
1.2 Permasalahan
Adapun permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Berapakah rendemen, kadar air, kadar abu , karakterisasi ukuran pori arang
aktif dengan Particle Size Analyzer (PSA) serta karakterisasi morfologi
Universitas Sumatera Utara
16
permukaan dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) pada arang aktif
tempurung kemiri dengan aktivator H2SO4 10%.
2. Berapakah kadar asam lemak bebas (ALB), kadar air, densitas dan indeks
bias minyak goreng bekas sebelum dan setelah adsorpsi dengan
perbandingan variasi suhu adsorpsi.
1.3 Pembatasan Masalah
1. Tempurung kemiri berasal dari tempat penampungan kemiri di daerah
Binjai.
2. Karbonisasi dilakukan pada suhu 750oC selama 90 menit.
3. Aktivator yang digunakan adalah H2SO4 10%.
4. Minyak goreng bekas untuk proses adsorpsi terdiri dari minyak curah dan
minyak kemasan.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui hasil dari rendemen, kadar air, kadar abu, karakterisasi
ukuran pori arang aktif dengan Particle Size Analyzer (PSA) dan
morfologi permukaan arang aktif tempurung kemiri dengan Scanning
Electron Microscopy (SEM).
2. Untuk mengetahui hasil kadar asam lemak bebas (ALB), kadar air,
densitas, indeks bias sebelum dan setelah adsorpsi dengan variasi suhu
adsorpsi.
1.5 Manfaat Penelitian
Melalui hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah bahwa
limbah tempurung kemiri dapat dibuat arang aktif dan berguna sebagai adsorben
minyak goreng bekas agar minyak dapat dimanfaatkan kembali.
Universitas Sumatera Utara
17
1.6 Metodologi Penelitian
Penelitian ini adalah sebuah eksperimen laboratorium, dimana dilakukan melalui
2 tahap, yaitu:
1. Pembuatan Arang aktif
Pada tahap ini merupakan proses pembuatan arang aktif tempurung kemiri.
Kemudian dikarakterisasi rendemen, kadar air, kadar abu, karakterisasi ukuran
pori arang aktif dengan Particle Size Analyzer (PSA) dan analisa morfologi
permukaan arang aktif tempurung kemiri dengan Scanning Electron Microscopy
(SEM).
2. Adsorpsi minyak goreng bekas dengan arang aktif
Pada tahap ini merupakan proses pemurnian minyak goreng bekas dengan
menggunakan adsorben arang aktif tempurung kemiri yang diaktivasi dengan
H2SO4 10% dengan variasi suhu adsorpsi 30, 50, 70, 90, 110oC dan dihitung kadar
asam lemak bebas (ALB), kadar air, densitas dan indeks bias.
Variabel- variabel yang digunakan adalah sebagai berikut:
•
Tahap I (Pembuatan Arang aktif )
Variabel tetap :
1. Suhu karbonisasi 7500C
2. Waktu karbonisasi 90 menit
3. Ayakan yang digunakan 100 mesh
4. Aktivator yang digunakan H2SO4 10%
5. Suhu pengeringan 110o C
Variabel terikat: rendemen, kadar air , kadar abu, karakterisasi ukuran pori
dengan
Particle
Size
Analyzer
(PSA),
morfologi
Universitas Sumatera Utara
18
permukaan dengan Scanning Electron Microscopy
(SEM).
Tahap II (Adsorpsi minyak goreng bekas dengan arang aktif )
Variabel tetap:
1. Volume minyak goreng bekas 40 ml
2. Kecepatan pengadukan 800 rpm
3. Waktu pengadukan 45 menit
Variabel terikat: kadar asam lemak bebas ( ALB), kadar air, densitas dan
indeks bias
Variabel bebas : suhu adsorpsi 30oC, 50oC, 70oC, 90oC, 110oC.
1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika, Laboratorium kimia
Polimer dan Laboratorium Ilmu dasar (LIDA) Universitas Sumatera Utara, Uji
Morfologi Permukaan Arang Aktif dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
di Laboratorium Rekayasa Material Banda Aceh.
Universitas Sumatera Utara
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1 Latar Belakang
Indonesia merupakan negara agraris, negara yang sangat subur tanahnya. Pohon
sawit dan kelapa tumbuh subur di tanah Indonesia. Indonesia merupakan negara
penghasil sawit terbesar didunia. Minyak hasil kelapa sawit berupa minyak
goreng, memiliki manfaat besar terhadap kehidupan (Winarni, 2010). Minyak
goreng merupakan kebutuhan masyarakat yang saat ini harganya masih cukup
mahal, akibatnya minyak goreng digunakan berkali-kali untuk menggoreng, baik
untuk penjual makanan gorengan maupun rumah tangga. Secara ilmiah minyak
goreng banyak digunakan berkali-kali terutama dengan pemanasan tinggi, sangat
tidak sehat dikarenakan minyak tersebut asam lemaknya lepas dari trigliserida
sehingga ikatan rangkapnya akan mudah teroksidasi menjadi Keton dan Aldehid
sebagai penyebab bau tengik pada minyak (Ketaren, 1986).
Biasanya penggunaan minyak goreng dengan suhu tinggi akan mengalami
kerusakan yaitu makanan menjadi gosong, sehingga rasanya pahit dan minyak
berwarna hitam, akibatnya makanan tersebut ditenggorokan terasa gatal. Minyak
goreng bekas agar tetap bisa dimanfaatkan, maka perlu dilakukan pengolahan
secara sekunder. Salah satu metode pengolahan yang dapat dilakukan adalah
dengan proses adsorpsi. Zat warna dalam minyak goreng bekas akan diserap oleh
permukaan aktif adsorben. Adsorben yang dapat digunakan adalah karbon aktif.
Tempurung kemiri merupakan limbah yang tidak dipergunakan secara
baik serta sifatnya keras seperti kayu sehingga dapat dibuat arang aktif.
Masyarakat mengetahui bahwa tempurung kemiri hanya dapat digunakan sebagai
Universitas Sumatera Utara
14
pengeras jalan dan untuk obat bakar nyamuk. Terdapat perbedaan antara arang
dan arang aktif, dimana bagian permukaan arang masih ditutupi oleh deposit
hidrokarbon yang menghalangi keaktifannya sementara bagian permukaan arang
aktif relatif bebas dari deposit dan permukaannya lebih luas serta pori-porinya
lebih terbuka sehingga dapat melakukan penyerapan. Arang aktif dikatakan baik
jika memiliki kemampuan adsorpsi dengan luas permukaan besar sehingga mudah
untuk mengadsorpsi senyawa volatil (Wibowo, S, 2011).
Tan, I. (2007) meneliti tentang Preparation Of Activated Carbon From
Cocconut husk : Optimization Study on Removal Of 2, 4, 6- trichloro Phenol
Using response Surface Methology, aktivasi dilakukan dengan larutan KOH dan
gas CO2, dimana karakterisasi dilakukan dengan variasi suhu dan waktu aktivasi.
Hasil menunjukkan bahwa kondisi optimum terjadi pada suhu 750oC, selama 2
jam 29 menit. Suhendra, D. (2010), meneliti tentang Pembuatan Arang Aktif dari
Batang Jagung Menggunakan Aktivator Asam Sulfat dan Penggunaannya Pada
Penyerapan Ion Tembaga (II) dimana menggunakan aktivator asam sulfat dengan
perbandingan suhu karbonisasi 250-400oC selama 1-4 jam hasil menunjukkan
bahwa kondisi optimum aktivasi yang diperoleh adalah pada rasio aktivator :
prekursor yaitu 1 : 25, suhu 300 oC dan waktu 1 jam, kapasitas serapan untuk
menyerap ion logam tembaga (II) sebesar 25,1 mg/g. Lempang, M. (2011),
meneliti tentang Struktur dan komponen arang serta arang aktif tempurung kemiri
dimana tempurung kemiri dikarbonisasi dengan tungku drum yang dimodifikasi,
kemudian diaktivasi dalam retort listrik dengan menggunakan aktivator panas
selama 120 menit pada suhu 550oC, 650oC dan 750oC dan aktivator uap air selama
90 dan 120 menit pada suhu 750oC. Hasil menunjukkan bahwa proses aktivasi
menyebabkan terjadinya perubahan pola gugus fungsi, peningkatan kristalinitas,
pembukaan pori dan reduksi senyawa kimia. Semakin tinggi suhu aktivasi maka
terjadi peningkatan kristalinitas, diameter pori dan reduksi senyawa kimia arang
aktif. Mardina, P. (2012), meneliti tentang Penurunan Angka Asam Pada Minyak
Jelantah dengan variasi adsorben arang aktif 5, 7,5, 10 g dengan variasi waktu 30,
60, 90 menit didapat bahwa, efisiensi adsorpsi kandungan asam lemak bebas
meningkat dengan semakin besarnya dosis adsorben yang digunakan. Winarni,
Universitas Sumatera Utara
15
(2010), juga meneliti tentang Penetralan dan Adsorpsi Minyak Goreng Bekas
menjadi Minyak goreng Layak Konsumsi dimana penelitian dilakukan dengan
bahan penetral larutan soda kue dan adsorben tanah diatome yang telah
dinetralkan dengan asam sulfat 2 M, didapat perbedaan antara minyak goreng
baru dengan minyak goreng bekas dimana minyak goreng bekas diatas sedikit dari
standar SNI minyak goreng (0,3%), begitu juga dengan angka asamnya (0,3%),
angka peroksidanya juga tinggi dari minyak goreng baru serta angka iodnya
rendah.
Murdiono, A. (2011), meneliti tentang Penjernihan Minyak Goreng
Bekas dengan Proses Adsorpsi Menggunakan Arang Biji Salak dimana penelitian
dilakukan untuk meningkatkan kualitas minyak goreng dengan adsorben biji salak
dimana proses adsorpsi dengan variasi suhu 40oC, 50oC, 60oC, dan 70oC dengan
variasi berat adsorben 10 g, 20 g, 50 g dan variasi waktu pengadukan yaitu 20, 40,
60, 80, 100, dan 120 menit. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kondisi
optimum adsorpsi tidak dapat ditentukan karena sampai pada suhu yang paling
tinggi yaitu 70oC dengan berbagai variasi berat adsorben dan waktu pengadukan
tetap terjadi penurunan nilai absorbansi dan nilai penyerapan warnanya semakin
meningkat.
Dari uraian diatas peneliti mencoba untuk menjernihkan minyak goreng
bekas dengan menggunakan adsorben arang aktif tempurung kemiri yang
dikarbonisasi pada suhu 750oC dengan aktivator H2SO4 10% dimana tujuannya
untuk mengetahui mutu minyak goreng bekas dengan parameter uji kadar asam
lemak bebas (ALB), kadar air, densitas dan indeks bias dengan variasi suhu
adsorpsi serta karakterisasi arang aktif seperti kadar air, kadar abu, ukuran pori
dengan Particle Size Analyzer (PSA), serta morfologi permukaan arang ktif
dengan menggunakan Scaning electron microscopy (SEM).
1.2 Permasalahan
Adapun permasalahan dalam penelitian ini adalah :
1. Berapakah rendemen, kadar air, kadar abu , karakterisasi ukuran pori arang
aktif dengan Particle Size Analyzer (PSA) serta karakterisasi morfologi
Universitas Sumatera Utara
16
permukaan dengan Scanning Electron Microscopy (SEM) pada arang aktif
tempurung kemiri dengan aktivator H2SO4 10%.
2. Berapakah kadar asam lemak bebas (ALB), kadar air, densitas dan indeks
bias minyak goreng bekas sebelum dan setelah adsorpsi dengan
perbandingan variasi suhu adsorpsi.
1.3 Pembatasan Masalah
1. Tempurung kemiri berasal dari tempat penampungan kemiri di daerah
Binjai.
2. Karbonisasi dilakukan pada suhu 750oC selama 90 menit.
3. Aktivator yang digunakan adalah H2SO4 10%.
4. Minyak goreng bekas untuk proses adsorpsi terdiri dari minyak curah dan
minyak kemasan.
1.4 Tujuan Penelitian
1. Untuk mengetahui hasil dari rendemen, kadar air, kadar abu, karakterisasi
ukuran pori arang aktif dengan Particle Size Analyzer (PSA) dan
morfologi permukaan arang aktif tempurung kemiri dengan Scanning
Electron Microscopy (SEM).
2. Untuk mengetahui hasil kadar asam lemak bebas (ALB), kadar air,
densitas, indeks bias sebelum dan setelah adsorpsi dengan variasi suhu
adsorpsi.
1.5 Manfaat Penelitian
Melalui hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah bahwa
limbah tempurung kemiri dapat dibuat arang aktif dan berguna sebagai adsorben
minyak goreng bekas agar minyak dapat dimanfaatkan kembali.
Universitas Sumatera Utara
17
1.6 Metodologi Penelitian
Penelitian ini adalah sebuah eksperimen laboratorium, dimana dilakukan melalui
2 tahap, yaitu:
1. Pembuatan Arang aktif
Pada tahap ini merupakan proses pembuatan arang aktif tempurung kemiri.
Kemudian dikarakterisasi rendemen, kadar air, kadar abu, karakterisasi ukuran
pori arang aktif dengan Particle Size Analyzer (PSA) dan analisa morfologi
permukaan arang aktif tempurung kemiri dengan Scanning Electron Microscopy
(SEM).
2. Adsorpsi minyak goreng bekas dengan arang aktif
Pada tahap ini merupakan proses pemurnian minyak goreng bekas dengan
menggunakan adsorben arang aktif tempurung kemiri yang diaktivasi dengan
H2SO4 10% dengan variasi suhu adsorpsi 30, 50, 70, 90, 110oC dan dihitung kadar
asam lemak bebas (ALB), kadar air, densitas dan indeks bias.
Variabel- variabel yang digunakan adalah sebagai berikut:
•
Tahap I (Pembuatan Arang aktif )
Variabel tetap :
1. Suhu karbonisasi 7500C
2. Waktu karbonisasi 90 menit
3. Ayakan yang digunakan 100 mesh
4. Aktivator yang digunakan H2SO4 10%
5. Suhu pengeringan 110o C
Variabel terikat: rendemen, kadar air , kadar abu, karakterisasi ukuran pori
dengan
Particle
Size
Analyzer
(PSA),
morfologi
Universitas Sumatera Utara
18
permukaan dengan Scanning Electron Microscopy
(SEM).
Tahap II (Adsorpsi minyak goreng bekas dengan arang aktif )
Variabel tetap:
1. Volume minyak goreng bekas 40 ml
2. Kecepatan pengadukan 800 rpm
3. Waktu pengadukan 45 menit
Variabel terikat: kadar asam lemak bebas ( ALB), kadar air, densitas dan
indeks bias
Variabel bebas : suhu adsorpsi 30oC, 50oC, 70oC, 90oC, 110oC.
1.7 Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Fisika, Laboratorium kimia
Polimer dan Laboratorium Ilmu dasar (LIDA) Universitas Sumatera Utara, Uji
Morfologi Permukaan Arang Aktif dengan Scanning Electron Microscopy (SEM)
di Laboratorium Rekayasa Material Banda Aceh.
Universitas Sumatera Utara