Kajian Pengaruh Kehadiran Kontaminan Organik dan Nonorganik Terhadap Produksi Busa SDS Pada Foam Generator
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Surfaktan
Surfaktan (surface active agent) adalah senyawa amphiphilic, yang merupakan
molekul heterogendan berantai panjang yang memiliki bagian kepala yang suka air
(hidrofilik) dan ekor yang tidak suka air (hidrofobik). Berdasarkan pada sumber
asalnya dapat diklasifikasikan sebagai surfaktan sintetik dan biosurfaktan.
Berdasarkan sifat dari bagian kepala (hidrofilik), surfaktan sintetis dapat
diklasifikasikan sebagai jenis anionik, kationik, nonionik dan zwitterionic.
Sebagai jenis senyawa amfifilik memiliki konstanta dielektrik rendah dan
viskositas lebih tinggi dari air, surfaktan dapat meningkatkan kelarutan senyawa
organik dengan menurunkan tegangan antarmuka serta oleh solubilisasi misel. Pada
konsentrasi yang lebih tinggi, monomer akan dikelompokkan, terakumulasi ke dalam
grup, kelompok, yang disebut ''misel''. Konsentrasi di mana hal ini terjadi dikenal
sebagai CMC [5].
2.1.1 Sifat Antar Muka Surfaktan
Surfaktan bekerja dengan mengurangi energi bebas sebuah sistem dengan cara
menggantikan energi yang lebih tinggi pada antar muka molekul-molekulnya.
Berdasarkan kemampuan surfaktan untuk menurunkan tegangan permukaan (lower
surface tension), peningkatan kelarutan (solubility), daya pembersih (detergency),
kemampuan pembasahan (wetting ability) dan kapasitas busa (foam capacity).
Surfaktan telah digunakan dalam berbagai aplikasi [2].
Konsentrasi spesifik disaat nilai kritis itu disebut konsentrasi kritis misel
(critical micelle concentratin /CMC). Jika surfaktan ditambah melebihi CMC, maka
jumlah misel akan terus bertambah tetapi ukuran mereka akan hampir tetap konstan.
Untuk perubahan konsentrasi dibawah CMC, maka sifat fisik seperti: tegangan
permukaan, tegangan antar muka, adsorpsi dan daya bersih akan terjadi perubahan.
Gambar 2.1 menunjukkan pengaruh konsentrasi surfaktan terhadap sifat-sifat fisik
surfaktan secara umum.
5
Universitas Sumatera Utara
6
Gambar 2.1 Kecenderungan sifat fisik surfaktan terhadap perubahan konsentrasi
(CMC/critical micelle concentration) [2].
2.1.2 Busa dan Sifat Antar Muka Busa Surfaktan
Busa adalah sistem dispersi di mana gelembung gas dikelilingi oleh fase cair
kontinu. Sistem ini ditemui dalam banyak aplikasi,seperti formulasi produk dalam
makanan,kosmetik,deterjen, dan farmasi daerah, serta perpindahan partikel,pemadam
kebakaran, dan peningkatan pemurnian minyak [6]. Busa merupakan media pengisi
yang dapat mempertahankan suhu dan kelembaban dengan baik, karena mempunyai
daya serap air yang baik [7].
Busa dapat digambarkan sebagai sistem yang terdispersi yang mana
terbentuknya gelembung gas yang dikelilingi dan stabil oleh molekul surfaktan yang
terserapnya di antar muka udara-likuid dalam media cair secara kontinu [6]. Busa
adalah fluida kompleks yang tersebar yaitu fluida yang terdispersi mengandung
gelembung udara kecil dengan area permukaan yang luas yang dapat distabilkan oleh
molekul surfaktan [1].
Universitas Sumatera Utara
7
2.1.3 Aplikasi Busa Surfaktan Dalam Proses Remediasi
Aplikasi kolom produksi busa skala laboratorium dilaporkan di sejumlah
bereputasi. Salah satunya adalah proses meremediasi materi yang terkontaminasi
minyak (oil) dimana minyak merupakan salah satu bahan yang bersifat anti busa
(anti foam) di samping partikel padat [2]. Untuk media berpori maka dengan
hadirnya busa dapat meningkatkan kemungkinan monomer surfaktan berinteraksi
hingga ke area intra partikel [2,3]. Produk busa surfaktan telah diaplikasikan lebih
lanjut untuk proses remediasi baik secara insitu dan eksitu.
Gambar 2.2 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Minyak.
Potensi misel surfaktan dalam menghilangkan ion logam pada permukaan media
yang terkontaminasi [2].
Gambar 2.3 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Ion Logam [2].
Universitas Sumatera Utara
8
Interaksi surfaktan dengan pasir pada proses remediasi [8]
Gambar 2.4 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Pasir [8].
2.1.4 Sodium Dodecyl Sulfat (SDS)
Sodium Dodecyl Sulfat (SDS), sulfat alkil primer adalah turunan Alkohol
sulfat. Pembuatan sulfat alkil primer didasarkan pada bahan baku yang berasal dari
olefin rantai panjang dengan menggunakan proses okso, yang menghasilkan
campuran linear dan bercabang alkohol primer. Sulfonasi dari alkohol dicampur
menghasilkan campuran linear sulfat primer alkil (LPAS) dan bercabang sulfat alkil
primer (BPAS), yang memiliki sifat deterjen yang sangat baik dan secara luas
digunakan dalam aplikasi deterjen heavy duty. SDS dinyatakan dengan rumus
molekul NaC12H25SO4, memiliki berat molekul 288,38 g mol-1.
SDS banyak digunakan dalam produk rumah tangga seperti pasta gigi,
shampoo, busa cukur, sabun mandi dan kosmetik. Dalam industri digunakan sebagai
agen pelunakan kulit, agen pembersih wol, dalam industri kertas sebagai penetran,
agen flokulasi, agen penghilang tinta, dalam konstruksi bangunan sebagai aditif
beton, perangkat pemadam kebakaran, minyak pelumas mesin, pembersih lantai, dan
sabun cuci mobil dll. SDS dapat meningkatkan penyerapan bahan kimia melalui
kulit, mukosa saluran cerna, dan membran mukosa lainnya. Penting juga digunakan
dalam transepidermal, sistem penghantaran obat mata dan hidung, untuk
Universitas Sumatera Utara
9
meningkatkan usus penyerapan obat sulit diserap dan juga sekarang banyak
digunakan dalam penelitian biokimia yang melibatkan elektroforesis[9].
2.2 Kapasitas Busa Dinamis
Kemampuan dan stabilitas surfaktan adalah faktor yang paling penting dalam
mengaplikasikannya pada proses remediasi dengan menggunakan busa. Kemampuan
busa terkait dengan kemampuan surfaktan daalam memproduksi busa dan stabilitas
busa adalah kemampuan surfaktan yang tetap dalam bentuk busa dan kemampuannya
untuk tidak pecah. Sejumlah penelitian dan teori dalam mengevaluasi kemampuan
dan stabilitas busa [10]. Ada beberapa metode untuk mengukur sifat kapasitas busa
ini, salah satunya adalah kapasitas busa dinamis ditentukan dengan membagi volume
konstan busa (mL) dengan laju alir gas N2 (mL / menit).
e
Kapasitas busa dinamis =
g
N2
[3].
Razafindralambo mengukur kapasitas busa dengan rumus:
Kapasitas busa =
e
eg
y
g
[6].
2.3 Stabilitas Busa
Stabilitas busa merupakan kemampuan untuk mempertahankan gas untuk waktu
tertentu. Kemampuan berbusa dapat dilihat dari peningkatan volume, setelah gas
diumpankan ke dalam larutan. Stabilitas busa berhubungan dengan penurunan
volume busa dengan waktu [6]. Efisiensi agen aktif permukaan untuk membentukdan
menstabilkan busa terutama tergantung pada struktur molekul dan sifat intrinsik
surfaktan [6].
2.4 Pencemaran Logam Berat
Berdasarkan daya hantar panas dan listriknya, semua unsur-unsur kimia yang
terdapat dalam Susunan Berkala Unsur-unsur dapat dibagi atas dua golongan yaitu
golongan logam dan non-logam. Golongan logam mempunyai daya hantar panas dan
listrik yang tinggi, sedangkan unsur-unsur nonlogam mempunyai daya hantar panas
dan listrik rendah. Berdasarkan densitasnya, unsur-unsur logam dapat pula dibagi
Universitas Sumatera Utara
10
atas dua golongan, yaitu golongan logam ringan dan logam berat. Unsur-unsur logam
ringan (light metals) mempunyai densitas lebih kecil dari 5, sedangkan unsur-unsur
logam berat (heavy metals) mempunyai densitas lebih besar dari 5. Seperti unsurunsur kimia lainnya, unsur unsur logam berat juga dibutuhkan oleh organisme hidup
dalam berbagai proses metabolisme untuk pertumbuhan dan perkembangan sel-sel
tubuhnya. Sebagai contoh, kobal (Co) dibutuhkan untuk pembentukan vitamin BB12, besi (Fe) dibutuhkan untuk pembuatan haemoglobin, sedangkan seng (Zn)
berfungsi dalam enzim-enzim dehidrogenase. Tetapi unsur logam berat dalam jumlah
yang berlebihan akan bersifat racun. Oksisitas (daya racun) logam berat tergantung
pada jenis, kadar, efek sinergis-antagonis dan bentuk fisika-kimianya. Semakin besar
kadar logam berat, daya toksisitasnya semakin besar pula. Adanya efek sinergis dari
beberapa logam, juga akan memperbesar toksisitas logam berat. Misalnya, perak
(Ag) bila berkombinasi dengan Cu akan menghasilkan toksisitas yang 10 kali lebih
toksik dari raksa (Hg). Tembaga (Cu) dalam bentuk ion lebih toksik dari pada bentuk
organik, Arsen (As) dalam bentuk anorganik lebih toksik dari pada bentuk organik,
sedangkan Hg dan Pb lebih toksik dalam bentuk organik [11].
Kadmium (Cd)
Kadmium (Cd) adalah logam berwarna putih keperakan menyerupai alumunium
dengan berat atom 112,41 g/mol dengan titik cair 321 oC dan titik didih 765 oC.
mengatakan bahwa kadmium selalu bercampur dengan logam lain, terutama dalam
pertambangan zink dan timbal selalu ditemukan kadmium dengan kadar 0,2 0,4
%, sebagai hasil sampingan dari proses pemurnian zink dan timbal. Unsur ini
bersifat lentur, tahan terhadap tekanan, memiliki titik lebur rendah serta dapat
dimanfaatkan untuk pencampur logam lain seperti nikel, perak, tembaga, dan besi.
Logam ini sering digunakan sebagai pigmen pada keramik, dalam penyepuhan
listrik, pada pembuatan alloy, dan baterai alkali. Senyawa kadmium juga digunakan
sebagai bahan kimia, bahan fotografi, pembuatan tabung TV, cat, karet, sabun,
kembang api, percetakan tekstil dan pigmen untuk gelas dan email gigi. Lu (2006)
menyatakan kadmium memiliki sifat dan kegunaan antara lain :
1. Mempunyai sifat tahan panas sehingga bagus untuk campuran pembuatan
bahan-bahan keramik, enamel dan plastik.
Universitas Sumatera Utara
11
2. Tahan terhadap korosi sehingga bagus untuk melapisi pelat besi dan baja.
Kadmium tergolong logam berat dan memiliki afinitas yang tinggi terhadap
kelompok sulfhidrid dari pada enzim dan meningkat kelarutannya dalam
lemak [12].
Kadmium tergolong logam berat dan memiliki afinitas yang tinggi terhadap
kelompok sulfhidrid dari pada enzim dan meningkat kelarutannya dalam lemak. Pada
perairan alami yang bersifat basa, cadmium mengalami hidrolisis, teradsorpsi oleh
padatan tersuspensi dan membentuk ikatan kompleks dengan bahan organik.
Kadmium pada perairan alami membentuk ikatan kompleks dengan ligan baik
organik maupun anorganik, yaitu: Cd2+, Cd(OH) +, CdCl+, CdSO4, CdCO3dan Cdorganik. Ikatan kompleks tersebut memiliki tingkat kelarutan yang berbeda: Cd
2+
>
CdSO4>CdCl+> CdCO3> Cd(OH)+.
Logam kadmium adalah bahan yang bersifat karsinogen. Organ tubuh yang
menjadi sasaran keracunan Cd adalah ginjal dan hati. Toksisitas Cd ini dipengaruhi
karena adanya interaksi antara Cd dan gugus sulfhidril(-SH) dari protein yang
menyebabkan terhambatnya aktivitas enzim [13].
2.5 Kopi Hitam
Kopi dikonsumsi pertama kali pada abad ke-9 di Ethiopia. Saat ini kopi
merupakan minuman yang masih difavoritkan dan dikonsumsi oleh sebagian besar
masyarakat di seluruh dunia dalam berbagai kesempatan, bahkan menjadi salah satu
menu utama dalam perjamuan resmi.
Kopi dapat digolongkan sebagai minuman psikostimulant yang akan
menyebabkan orang tetap terjaga, mengurangi kelelahan, dan membuat perasaan
menjadi lebih bahagia. Oleh karena itu, tidak mengherankan di seluruh dunia kopi
menjadi minuman favorit, terutama bagi kaum pria. Konsumsinya yang luas di
berbagai kalangan dan sudah berabad lamanya, menyebabkan kopi menarik untuk
diteliti. Di samping itu, beberapa zat yang ditemukan dalam biji kopi dan minuman
kopi yang tidak difiltrasi, seperti yang sering diminum oleh bangsa Turki dan
Skandinavia, mempunyai efek samping dan kemoproteksi. Apalagi dengan adanya
data secara epidemiologi dan penelitian yang dilakukan pada hewan menunjukkan
Universitas Sumatera Utara
12
bahwa minuman kopi berhubungan dengan adanya hiperkolesterolemia, penyakit
jantung koroner, kanker kolon, dan peningkatan enzim fungsional hepar pada
manusia.
Tanaman kopi termasuk dalam golongan famili Rubiaceae yang mempunyai
500 macam genus dan lebih dari 6000 spesies. Kebanyakan merupakan tumbuhan
tropis dan tumbuhan peralihan yang tumbuh di lereng gunung. Akan tetapi ada dua
jenis tanaman kopi yang sering dikonsumsi masyarakat antara lain Kopi Arabika dan
Kopi Robusta. Adapun Kopi Liberika dan Kopi Ekselsa tidak begitu banyak
digunakan.
Senyawa kimia yang ada didalam kopi terdiri dari senyawa volatile dan
nonvolatil. Senyawa volatile berpengaruh pada aroma kopi, sedangkan senyawa
nonvolatil akan berpengaruh terhadap mutu kopi, seperti kafein yang merupakan
alkaloid xanthin. Selain kafein, di dalam kopi juga terdapat chlorogenic acid, yaitu
salah satu jenis senyawa polyphenol yang menjadi antioksidant kuat di dalam kopi.
Kopi jenis robusta kandungan senyawa polyphenolnya lebih tinggi dibandingkan
kopi arabika ataupun tanaman lain.
Nilai pH
Hasil analisa nilai pH pada penelitian ini menunjukkan bahwa nilai pH
seduhan kopi jantan dan kopi betina dari jenis arabika dan robusta berkisar antara
5,16 – 5,69. Nilai pH seduhan kopi arabika berbeda sangat nyata dengan nilai pH
seduhan kopi robusta. Nilai pH keempat seduhan kopi berbeda nyata. Nilai pH
seduhan kopi robusta lebih tinggi dari pada seduhan kopi arabika.
Salah satu faktor penting yang mempengaruhi nilai pH pada kopi adalah
proses fermentasi biji kopi, semakin lama waktu fermentasi (lebih dari 12 jam)
didapat pH kopi yang lebih asam. Kopi hasil fermentasi masih layak dikonsumsi jika
pH kopi diatas 4. Kopi beras arabika diolah dengan cara pengolahan basah,
sedangkan kopi beras robusta diolah dengan cara semi basah, kopi arabika
difermentasi selama 12 jam dan kopi robusta tidak melalui proses fermentasi,
sehingga proses pencucian lendir dapat dilakukan segera setelah pengupasan kulit
yaitu dengan menggunakan mesin pencuci lendir (washer). Dengan proses semi
basah tersebut kopi robusta yang dihasilkan memiliki penampakan fisik dan citarasa
yang baik. Perbedaan tersebut diperlukan agar harga jual kopi dapat dihargai lebih
Universitas Sumatera Utara
13
baik. Suhu fermentasi kopi beras arabika adalah 300 oC, bila suhu kurang dari 300 oC
pertumbuhan mikroorganisme penghasil asam akan semakin lambat sehingga dapat
mempengaruhi kualitas produk.
Nilai pH yang terdapat pada kopi terbentuk dari kandungan asam yang ada
dalam kopi. Asam – asam karboksilat pada biji kopi antara lain asam format, asam
asetat, asam oksalat, asam sitrat, asam laktat, asam malat, dan asam quinat. Pada
proses penyangraian asam-asam tersebut berubah menjadi asam asetat, asam malat,
asam sitrat, dan asam phosporat, yang berperan dalam pembentukan citarasa asam
pada kopi. Nilai pH biji kopi juga dipengaruhi oleh lokasi atau tempat tumbuh
tanaman, besar kecilnya suhu pemanggangan, jenis pemanggang, dan metode
pemasakan [14].
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Surfaktan
Surfaktan (surface active agent) adalah senyawa amphiphilic, yang merupakan
molekul heterogendan berantai panjang yang memiliki bagian kepala yang suka air
(hidrofilik) dan ekor yang tidak suka air (hidrofobik). Berdasarkan pada sumber
asalnya dapat diklasifikasikan sebagai surfaktan sintetik dan biosurfaktan.
Berdasarkan sifat dari bagian kepala (hidrofilik), surfaktan sintetis dapat
diklasifikasikan sebagai jenis anionik, kationik, nonionik dan zwitterionic.
Sebagai jenis senyawa amfifilik memiliki konstanta dielektrik rendah dan
viskositas lebih tinggi dari air, surfaktan dapat meningkatkan kelarutan senyawa
organik dengan menurunkan tegangan antarmuka serta oleh solubilisasi misel. Pada
konsentrasi yang lebih tinggi, monomer akan dikelompokkan, terakumulasi ke dalam
grup, kelompok, yang disebut ''misel''. Konsentrasi di mana hal ini terjadi dikenal
sebagai CMC [5].
2.1.1 Sifat Antar Muka Surfaktan
Surfaktan bekerja dengan mengurangi energi bebas sebuah sistem dengan cara
menggantikan energi yang lebih tinggi pada antar muka molekul-molekulnya.
Berdasarkan kemampuan surfaktan untuk menurunkan tegangan permukaan (lower
surface tension), peningkatan kelarutan (solubility), daya pembersih (detergency),
kemampuan pembasahan (wetting ability) dan kapasitas busa (foam capacity).
Surfaktan telah digunakan dalam berbagai aplikasi [2].
Konsentrasi spesifik disaat nilai kritis itu disebut konsentrasi kritis misel
(critical micelle concentratin /CMC). Jika surfaktan ditambah melebihi CMC, maka
jumlah misel akan terus bertambah tetapi ukuran mereka akan hampir tetap konstan.
Untuk perubahan konsentrasi dibawah CMC, maka sifat fisik seperti: tegangan
permukaan, tegangan antar muka, adsorpsi dan daya bersih akan terjadi perubahan.
Gambar 2.1 menunjukkan pengaruh konsentrasi surfaktan terhadap sifat-sifat fisik
surfaktan secara umum.
5
Universitas Sumatera Utara
6
Gambar 2.1 Kecenderungan sifat fisik surfaktan terhadap perubahan konsentrasi
(CMC/critical micelle concentration) [2].
2.1.2 Busa dan Sifat Antar Muka Busa Surfaktan
Busa adalah sistem dispersi di mana gelembung gas dikelilingi oleh fase cair
kontinu. Sistem ini ditemui dalam banyak aplikasi,seperti formulasi produk dalam
makanan,kosmetik,deterjen, dan farmasi daerah, serta perpindahan partikel,pemadam
kebakaran, dan peningkatan pemurnian minyak [6]. Busa merupakan media pengisi
yang dapat mempertahankan suhu dan kelembaban dengan baik, karena mempunyai
daya serap air yang baik [7].
Busa dapat digambarkan sebagai sistem yang terdispersi yang mana
terbentuknya gelembung gas yang dikelilingi dan stabil oleh molekul surfaktan yang
terserapnya di antar muka udara-likuid dalam media cair secara kontinu [6]. Busa
adalah fluida kompleks yang tersebar yaitu fluida yang terdispersi mengandung
gelembung udara kecil dengan area permukaan yang luas yang dapat distabilkan oleh
molekul surfaktan [1].
Universitas Sumatera Utara
7
2.1.3 Aplikasi Busa Surfaktan Dalam Proses Remediasi
Aplikasi kolom produksi busa skala laboratorium dilaporkan di sejumlah
bereputasi. Salah satunya adalah proses meremediasi materi yang terkontaminasi
minyak (oil) dimana minyak merupakan salah satu bahan yang bersifat anti busa
(anti foam) di samping partikel padat [2]. Untuk media berpori maka dengan
hadirnya busa dapat meningkatkan kemungkinan monomer surfaktan berinteraksi
hingga ke area intra partikel [2,3]. Produk busa surfaktan telah diaplikasikan lebih
lanjut untuk proses remediasi baik secara insitu dan eksitu.
Gambar 2.2 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Minyak.
Potensi misel surfaktan dalam menghilangkan ion logam pada permukaan media
yang terkontaminasi [2].
Gambar 2.3 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Ion Logam [2].
Universitas Sumatera Utara
8
Interaksi surfaktan dengan pasir pada proses remediasi [8]
Gambar 2.4 Interaksi Sodium Dodecyl Sulfate dengan Pasir [8].
2.1.4 Sodium Dodecyl Sulfat (SDS)
Sodium Dodecyl Sulfat (SDS), sulfat alkil primer adalah turunan Alkohol
sulfat. Pembuatan sulfat alkil primer didasarkan pada bahan baku yang berasal dari
olefin rantai panjang dengan menggunakan proses okso, yang menghasilkan
campuran linear dan bercabang alkohol primer. Sulfonasi dari alkohol dicampur
menghasilkan campuran linear sulfat primer alkil (LPAS) dan bercabang sulfat alkil
primer (BPAS), yang memiliki sifat deterjen yang sangat baik dan secara luas
digunakan dalam aplikasi deterjen heavy duty. SDS dinyatakan dengan rumus
molekul NaC12H25SO4, memiliki berat molekul 288,38 g mol-1.
SDS banyak digunakan dalam produk rumah tangga seperti pasta gigi,
shampoo, busa cukur, sabun mandi dan kosmetik. Dalam industri digunakan sebagai
agen pelunakan kulit, agen pembersih wol, dalam industri kertas sebagai penetran,
agen flokulasi, agen penghilang tinta, dalam konstruksi bangunan sebagai aditif
beton, perangkat pemadam kebakaran, minyak pelumas mesin, pembersih lantai, dan
sabun cuci mobil dll. SDS dapat meningkatkan penyerapan bahan kimia melalui
kulit, mukosa saluran cerna, dan membran mukosa lainnya. Penting juga digunakan
dalam transepidermal, sistem penghantaran obat mata dan hidung, untuk
Universitas Sumatera Utara
9
meningkatkan usus penyerapan obat sulit diserap dan juga sekarang banyak
digunakan dalam penelitian biokimia yang melibatkan elektroforesis[9].
2.2 Kapasitas Busa Dinamis
Kemampuan dan stabilitas surfaktan adalah faktor yang paling penting dalam
mengaplikasikannya pada proses remediasi dengan menggunakan busa. Kemampuan
busa terkait dengan kemampuan surfaktan daalam memproduksi busa dan stabilitas
busa adalah kemampuan surfaktan yang tetap dalam bentuk busa dan kemampuannya
untuk tidak pecah. Sejumlah penelitian dan teori dalam mengevaluasi kemampuan
dan stabilitas busa [10]. Ada beberapa metode untuk mengukur sifat kapasitas busa
ini, salah satunya adalah kapasitas busa dinamis ditentukan dengan membagi volume
konstan busa (mL) dengan laju alir gas N2 (mL / menit).
e
Kapasitas busa dinamis =
g
N2
[3].
Razafindralambo mengukur kapasitas busa dengan rumus:
Kapasitas busa =
e
eg
y
g
[6].
2.3 Stabilitas Busa
Stabilitas busa merupakan kemampuan untuk mempertahankan gas untuk waktu
tertentu. Kemampuan berbusa dapat dilihat dari peningkatan volume, setelah gas
diumpankan ke dalam larutan. Stabilitas busa berhubungan dengan penurunan
volume busa dengan waktu [6]. Efisiensi agen aktif permukaan untuk membentukdan
menstabilkan busa terutama tergantung pada struktur molekul dan sifat intrinsik
surfaktan [6].
2.4 Pencemaran Logam Berat
Berdasarkan daya hantar panas dan listriknya, semua unsur-unsur kimia yang
terdapat dalam Susunan Berkala Unsur-unsur dapat dibagi atas dua golongan yaitu
golongan logam dan non-logam. Golongan logam mempunyai daya hantar panas dan
listrik yang tinggi, sedangkan unsur-unsur nonlogam mempunyai daya hantar panas
dan listrik rendah. Berdasarkan densitasnya, unsur-unsur logam dapat pula dibagi
Universitas Sumatera Utara
10
atas dua golongan, yaitu golongan logam ringan dan logam berat. Unsur-unsur logam
ringan (light metals) mempunyai densitas lebih kecil dari 5, sedangkan unsur-unsur
logam berat (heavy metals) mempunyai densitas lebih besar dari 5. Seperti unsurunsur kimia lainnya, unsur unsur logam berat juga dibutuhkan oleh organisme hidup
dalam berbagai proses metabolisme untuk pertumbuhan dan perkembangan sel-sel
tubuhnya. Sebagai contoh, kobal (Co) dibutuhkan untuk pembentukan vitamin BB12, besi (Fe) dibutuhkan untuk pembuatan haemoglobin, sedangkan seng (Zn)
berfungsi dalam enzim-enzim dehidrogenase. Tetapi unsur logam berat dalam jumlah
yang berlebihan akan bersifat racun. Oksisitas (daya racun) logam berat tergantung
pada jenis, kadar, efek sinergis-antagonis dan bentuk fisika-kimianya. Semakin besar
kadar logam berat, daya toksisitasnya semakin besar pula. Adanya efek sinergis dari
beberapa logam, juga akan memperbesar toksisitas logam berat. Misalnya, perak
(Ag) bila berkombinasi dengan Cu akan menghasilkan toksisitas yang 10 kali lebih
toksik dari raksa (Hg). Tembaga (Cu) dalam bentuk ion lebih toksik dari pada bentuk
organik, Arsen (As) dalam bentuk anorganik lebih toksik dari pada bentuk organik,
sedangkan Hg dan Pb lebih toksik dalam bentuk organik [11].
Kadmium (Cd)
Kadmium (Cd) adalah logam berwarna putih keperakan menyerupai alumunium
dengan berat atom 112,41 g/mol dengan titik cair 321 oC dan titik didih 765 oC.
mengatakan bahwa kadmium selalu bercampur dengan logam lain, terutama dalam
pertambangan zink dan timbal selalu ditemukan kadmium dengan kadar 0,2 0,4
%, sebagai hasil sampingan dari proses pemurnian zink dan timbal. Unsur ini
bersifat lentur, tahan terhadap tekanan, memiliki titik lebur rendah serta dapat
dimanfaatkan untuk pencampur logam lain seperti nikel, perak, tembaga, dan besi.
Logam ini sering digunakan sebagai pigmen pada keramik, dalam penyepuhan
listrik, pada pembuatan alloy, dan baterai alkali. Senyawa kadmium juga digunakan
sebagai bahan kimia, bahan fotografi, pembuatan tabung TV, cat, karet, sabun,
kembang api, percetakan tekstil dan pigmen untuk gelas dan email gigi. Lu (2006)
menyatakan kadmium memiliki sifat dan kegunaan antara lain :
1. Mempunyai sifat tahan panas sehingga bagus untuk campuran pembuatan
bahan-bahan keramik, enamel dan plastik.
Universitas Sumatera Utara
11
2. Tahan terhadap korosi sehingga bagus untuk melapisi pelat besi dan baja.
Kadmium tergolong logam berat dan memiliki afinitas yang tinggi terhadap
kelompok sulfhidrid dari pada enzim dan meningkat kelarutannya dalam
lemak [12].
Kadmium tergolong logam berat dan memiliki afinitas yang tinggi terhadap
kelompok sulfhidrid dari pada enzim dan meningkat kelarutannya dalam lemak. Pada
perairan alami yang bersifat basa, cadmium mengalami hidrolisis, teradsorpsi oleh
padatan tersuspensi dan membentuk ikatan kompleks dengan bahan organik.
Kadmium pada perairan alami membentuk ikatan kompleks dengan ligan baik
organik maupun anorganik, yaitu: Cd2+, Cd(OH) +, CdCl+, CdSO4, CdCO3dan Cdorganik. Ikatan kompleks tersebut memiliki tingkat kelarutan yang berbeda: Cd
2+
>
CdSO4>CdCl+> CdCO3> Cd(OH)+.
Logam kadmium adalah bahan yang bersifat karsinogen. Organ tubuh yang
menjadi sasaran keracunan Cd adalah ginjal dan hati. Toksisitas Cd ini dipengaruhi
karena adanya interaksi antara Cd dan gugus sulfhidril(-SH) dari protein yang
menyebabkan terhambatnya aktivitas enzim [13].
2.5 Kopi Hitam
Kopi dikonsumsi pertama kali pada abad ke-9 di Ethiopia. Saat ini kopi
merupakan minuman yang masih difavoritkan dan dikonsumsi oleh sebagian besar
masyarakat di seluruh dunia dalam berbagai kesempatan, bahkan menjadi salah satu
menu utama dalam perjamuan resmi.
Kopi dapat digolongkan sebagai minuman psikostimulant yang akan
menyebabkan orang tetap terjaga, mengurangi kelelahan, dan membuat perasaan
menjadi lebih bahagia. Oleh karena itu, tidak mengherankan di seluruh dunia kopi
menjadi minuman favorit, terutama bagi kaum pria. Konsumsinya yang luas di
berbagai kalangan dan sudah berabad lamanya, menyebabkan kopi menarik untuk
diteliti. Di samping itu, beberapa zat yang ditemukan dalam biji kopi dan minuman
kopi yang tidak difiltrasi, seperti yang sering diminum oleh bangsa Turki dan
Skandinavia, mempunyai efek samping dan kemoproteksi. Apalagi dengan adanya
data secara epidemiologi dan penelitian yang dilakukan pada hewan menunjukkan
Universitas Sumatera Utara
12
bahwa minuman kopi berhubungan dengan adanya hiperkolesterolemia, penyakit
jantung koroner, kanker kolon, dan peningkatan enzim fungsional hepar pada
manusia.
Tanaman kopi termasuk dalam golongan famili Rubiaceae yang mempunyai
500 macam genus dan lebih dari 6000 spesies. Kebanyakan merupakan tumbuhan
tropis dan tumbuhan peralihan yang tumbuh di lereng gunung. Akan tetapi ada dua
jenis tanaman kopi yang sering dikonsumsi masyarakat antara lain Kopi Arabika dan
Kopi Robusta. Adapun Kopi Liberika dan Kopi Ekselsa tidak begitu banyak
digunakan.
Senyawa kimia yang ada didalam kopi terdiri dari senyawa volatile dan
nonvolatil. Senyawa volatile berpengaruh pada aroma kopi, sedangkan senyawa
nonvolatil akan berpengaruh terhadap mutu kopi, seperti kafein yang merupakan
alkaloid xanthin. Selain kafein, di dalam kopi juga terdapat chlorogenic acid, yaitu
salah satu jenis senyawa polyphenol yang menjadi antioksidant kuat di dalam kopi.
Kopi jenis robusta kandungan senyawa polyphenolnya lebih tinggi dibandingkan
kopi arabika ataupun tanaman lain.
Nilai pH
Hasil analisa nilai pH pada penelitian ini menunjukkan bahwa nilai pH
seduhan kopi jantan dan kopi betina dari jenis arabika dan robusta berkisar antara
5,16 – 5,69. Nilai pH seduhan kopi arabika berbeda sangat nyata dengan nilai pH
seduhan kopi robusta. Nilai pH keempat seduhan kopi berbeda nyata. Nilai pH
seduhan kopi robusta lebih tinggi dari pada seduhan kopi arabika.
Salah satu faktor penting yang mempengaruhi nilai pH pada kopi adalah
proses fermentasi biji kopi, semakin lama waktu fermentasi (lebih dari 12 jam)
didapat pH kopi yang lebih asam. Kopi hasil fermentasi masih layak dikonsumsi jika
pH kopi diatas 4. Kopi beras arabika diolah dengan cara pengolahan basah,
sedangkan kopi beras robusta diolah dengan cara semi basah, kopi arabika
difermentasi selama 12 jam dan kopi robusta tidak melalui proses fermentasi,
sehingga proses pencucian lendir dapat dilakukan segera setelah pengupasan kulit
yaitu dengan menggunakan mesin pencuci lendir (washer). Dengan proses semi
basah tersebut kopi robusta yang dihasilkan memiliki penampakan fisik dan citarasa
yang baik. Perbedaan tersebut diperlukan agar harga jual kopi dapat dihargai lebih
Universitas Sumatera Utara
13
baik. Suhu fermentasi kopi beras arabika adalah 300 oC, bila suhu kurang dari 300 oC
pertumbuhan mikroorganisme penghasil asam akan semakin lambat sehingga dapat
mempengaruhi kualitas produk.
Nilai pH yang terdapat pada kopi terbentuk dari kandungan asam yang ada
dalam kopi. Asam – asam karboksilat pada biji kopi antara lain asam format, asam
asetat, asam oksalat, asam sitrat, asam laktat, asam malat, dan asam quinat. Pada
proses penyangraian asam-asam tersebut berubah menjadi asam asetat, asam malat,
asam sitrat, dan asam phosporat, yang berperan dalam pembentukan citarasa asam
pada kopi. Nilai pH biji kopi juga dipengaruhi oleh lokasi atau tempat tumbuh
tanaman, besar kecilnya suhu pemanggangan, jenis pemanggang, dan metode
pemasakan [14].
Universitas Sumatera Utara