i

LAJU ADSORPSI ISOTERMAL β - KAROTEN DARI METIL

ESTER MINYAK SAWIT DENGAN MENGGUNAKAN

ATAPULGIT DAN MAGNESIUM SILIKAT SINTETIK

Oleh

REYNALDI ELMIR ARISURYA

F34104075

2009

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

ii

Reynaldi Elmir Arisurya. F34104075. Laju Adsorpsi Isotermal β -Karoten dariMetil Ester Minyak Sawit dengan Menggunakan Atapulgit dan Magnesium SilikatSintetik. Di bawah bimbingan Prayoga Suryadarma. 2009.

RINGKASAN

Ketersediaan sumber energi khususnya energi fosil semakin mengalamipenurunan seiring dengan meningkatnya kebutuhan energi dunia. Meningkatnyakebutuhan akan minyak bumi menyebabkan semakin menipisnya kandunganminyak di bumi. Salah satu energi alternatif yang dapat digunakan sebagai solusimengatasi krisis energi adalah biodiesel. Biodiesel dapat dihasilkan melalui reaksitransesterifikasi antara trigliserida (minyak sawit) dengan metanol menjadi metilester dan gliserol dengan bantuan katalis.

Penggunaan metil ester saat ini telah berkembang sebagai bahan bakarbiodiesel. Metil ester berbasis minyak sawit merupakan bahan bakar cair alternatifyang dipandang berpotensi besar untuk dikembangkan dan mampu menjawabkebutuhan bahan bakar solar nasional yang tinggi. Hal ini di dukung denganjumlah produksi CPO nasional yang sangat besar. Pengalihan penggunaan metilester sebagai biodiesel inilah yang memicu pertumbuhan industri oleokimia diIndonesia. Pada proses produksi biodiesel, pemurnian dilakukan untukmenghilangkan komponen pengotor seperti air, sabun, asam lemak bebas, gliserol,basa (NaoH) termasuk komponen vitamin di dalamnya yaitu pigmen warnakarotenoid. Padahal karotenoid dalam bentuk β-karoten memiliki banyakkegunaan bagi kesehatan manusia serta untuk kepentingan lainnya sehingga perludilakukan pemisahan β-karoten dengan teknik tertentu dalam industri metil esteragar diperoleh nilai tambah yang tinggi bagi industri. Banyak metode yang dapatdigunakan untuk memperoleh konsentrat karotenoid antara lain metodesaponifikasi, ektraksi pelarut, adsorpsi, distilasi molekuler serta fluida superkritik.

Adsorpsi merupakan metode yang lebih sering dipakai untuk pemisahan β-karoten. Berbagai jenis adsorben digunakan untuk mengadsorpsi komponen β-karoten. Salah satu adsorben yang memiliki keunggulan dan selektif dibandingkandengan adsorben lain adalah atapulgit. Atapulgit merupakan mineral senyawaanyang mengandung silika, aluminum dan magnesium. Selain itu, atapulgitmerupakan salah satu adsorben yang bersifat semi polar dan memiliki kemapuanpenyerapan yang sangat baik.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan nilai konstanta lajuadsorpsi (k) serta Energi aktivasi (Ea). Proses adsorpsi isothermal β-karotendilakukan pada tiga kondisi suhu yang berbeda yaitu 65OC, 80OC, dan 90OC.Kondisi kesetimbangan adsorpsi diperoleh ketika konsentrasi β-karoten yangterdapat di dalam metil ester tidak lagi mengalami penurunan dengan peningkatanlama waktu adsorpsi. Parameter yang ditentukan pada saat tercapai kondisikesetimbangan adalah lama waktu adsorpsi t (menit) dan juga nilai konsentrasi β-karoten dalam metil ester c (µg/ml). Konstanta laju adsorpsi ditentukan dari hasilregresi linear antara nilai absorbansi metil ester pada waktu tertentu (A) denganwaktu kontak antara adsorben dan metil ester (t). Model isoterm yang dapatmenjelaskan mengenai proses adsorpsi adalah model isoterm Brimberg. Energi

iii

aktivasi (Ea) dapat ditentukan dengan cara memplotkan nilai konstanta lajuadsorpsi (k) dan suhu (T) dengan menggunakan persamaan Arrhenius.

Nilai konstanta laju adsorpsi mengalami peningkatan seiring denganmeningkatnya suhu. Nilai konstanta laju adsorpsi dengan menggunakan atapulgituntuk masing masing suhu 65 , 80 dan 90 °C adalah 0.0236 min-1 0.0332 min-1,0.0515 min -1, sedangkan nilai konstanta laju adsorpsi dengan menggunakanmagnesium silikat sintetik untuk masing-masing suhu 65 °C , 80 °C dan 90 °Cadalah 0.0146 min-1, 0.0266 min-1, 0.0442 min-1.

Nilai energi aktivasi pada proses adsorpsi dengan menggunakan atapulgitadalah sebesar 31.08 kJ/mol sedangkan dengan menggunakan magnesium silikatsintetik sebesar 44.85 kJ/mol. Sehingga proses adsorpsi dengan menggunakanatapulgit berlangsung lebih cepat dibandingkan dengan menggunakan magnesiumsilikat sintetik karena nilai energi aktivasinya lebih rendah.

iv

Reynaldi Elmir Arisurya. F34104075. Isothermal Adsorption rate of β-carotenefrom Palm Oil Methyl Ester by Using Attapulgite and Synthetic MagnesiumSillicate. Under the Supervision of Prayoga Suryadarma. 2009.

SUMMARY

The availability of energy source especially fossil fuel is decreasing as theglobal energy needs increases. The increasing needs of petroleum has led to thereduction of this energy source. One of the alternative energy which can solve theenergy crisis id biodiesel. It is resulted from treansesterification reaction betweentrigliserida dan methanol which turn into methyl ester and gliserol by usingcatalyst.

The use of methyl ester has developed as biodiesel fuel. Palm Oil basedmetyl ester id an alternative liquid fuel which id considered potential to developand able to fulfill the national needs of diesel. It is supportes by the high nationalproduction of CPO. The shift of the metyl ester use as biodiesel triggers thegrowth of oleochemical industries in Indonesia. In the production process ofbiodiesel, purifying is conducted to leave out such impurities as water, soap, freefatty acids, gliserol, base (NaOH) including vitamin component, caroteneoid colorpigment. Krotenoid in form of β-carotene is useful for human health and otherneeds. Therefore, it is important to separate β-carotene by certain technique inmethyl ester industries in order to obtained high added value for the industry.Such methods can be used to get carotene concentrate as saponification, muleculardistilation and supercritic fluid methods.

Adsorption is a method often used to separate β-carotene by using manykinds of adsorbent. One of the adsorbents which is qualified and selectivecompared to other adsorbents is attapulgite. It is a mineral cantaining silica,alumunium, and magnesium. In addition, attapulgite is one of the semi polaradsorbents which and able to adsorp well.

The objective of this research is to determine the adsorption rate contanta(k) as well as activation energy (Ea) as a kinetics parameter of β-caroteneadsorption. Isothermal adsorption process of β-carotene is conducted in threedifferent temperature condition : 65 °C, 80 °C and 90 °C. Adsorption equilibriumis obtained when the concentration of β-carotene in methyl ester doesn’t declineas the adsorption time increases. The parameter which is determined when theequilibrium condition is reached is adsorption time t (minute) and concentrationvalue of β-carotene in methyl ester c (µg.ml). Adsorption rate contanta isdetermined from the result of linear regression between metyhl ester Absorbancevalue at t (A) and contact time between adsorbent and methyl ester. isoterm modelwhich can explain the adsorption process is isoterm model of Brimberg. Energyactivation (Ea) can be determined by plotting the constant value of adsorption rate(k) and temperature (T) by using Arrhenius equation.

Constant value rate of adsorption which is obtanied from attapulgite in theeach temperature of 65, 80 and 90 °C are 0.0236 min-1 0.0332 min-1, 0.0515 min -

1. Meanwhile the Constant value rate of adsorption which is obtanied fromsynthetic magnesium sillicate in the each temperature of 65, 80 and 90 °C are0.0146 min-1, 0.0266 min-1, 0.0442 min-1.

v

Activation energy value obtained from attapulgite is 31.08 kJ/mol.Meanwhile, the value obtained from synthetic magnesium sillicate is 44.85kJ/mol. Because activation energy value by using attapulgite is lower thansynthetic magnesium sillicate so the adsorption process by using attapulgite isfaster than synthetic magnesium sillicate.

vi

SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul “ Laju

Adsorpsi Isotermal ß-karoten dari Metil Ester Minyak Sawit dengan

Menggunakan Atapulgit dan Magnesium Silikat Sintetik” adalah hasil karya

saya sendiri dengan arahan dosen Pembimbing Akademik, kecuali yang dengan

jelas ditunjukan rujukannya.

Bogor, September 2009

Yang membuat pernyataan,

Reynaldi Elmir Arisurya

F34104075

vii

LAJU ADSORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN DARI METIL

ESTER MINYAK SAWIT DENGAN MENGGUNAKAN

ATAPULGIT DAN MAGNESIUM SILIKAT SINTETIK

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

REYNALDI ELMIR ARISURYA

F34104075

2009

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

viii

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

LAJU ADSORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN DARI METIL ESTER

MINYAK SAWIT DENGAN MENGGUNAKAN ATAPULGIT DAN

MAGNESIUM SILIKAT SINTETIK

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN

Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian

Fakultas Teknologi Pertanian

Institut Pertanian Bogor

Oleh

REYNALDI ELMIR ARISURYA

F34104075

Dilahirkan pada tanggal 31 Agustus 1986

di Bogor

Tanggal lulus : Juli 2009

Menyetujui,

Bogor, September 2009

Prayoga Suryadarma, S.TP, MT

Dosen Pembimbing

ix

Penulis dilahirkan di Bogor pada tanggal 31

Agustus 1986. Penulis merupakan anak kedua dari tiga

bersaudara, putra dari pasangan Amirudin Aidin Beng dan

Tartini. Pada Tahun 1998, penulis menyelesaikan

pendidikan sekolah dasar di SDN Pengadilan III Bogor.

Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah menengah

pertama di SLTPN 2 Bogor pada tahun 2001. Penulis

kemudian melanjutkan pendidikan di SMUN 2 Bogor dan lulus pada tahun 2004.

Pada tahun 2004, penulis melanjutkan pendidikan tinggi di Departemen

Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian

Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk Institut Pertanian Bogor (USMI).

Semasa kuliah penulis pernah aktif dalam organisasi kemahasiswaan

Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri (Himalogin) dan pernah menjabat

sebagai staf Divisi Human Resources Development (HRD) periode 2005-2006.

Penulis juga aktif dalam beberapa kepanitiaan seperti Hari Warga Industri

(HAGATRI) 2006, SPORTIN 2006, seminar Blue Ocean Strategy (2006) dan

Agroindustry Days (2006).

Penulis Melaksanakan Praktek Lapang pada tahun 2007 dengan topik

”Mempelajari Aspek Teknologi Proses Produksi dan Penanganan Limbah Susu

Bubuk di PT. Sugizindo, Citereup, Bogor. Dalam Rangka menyelesaikan tugas

akhir, penulis melakukan penelitian yang dituangkan dalam skripsi berjudul “Laju

Adsorpsi Isotermal ß-karoten dari Metil Ester Minyak Sawit dengan

Menggunakan Atapulgit dan Magnesium Silikat Sintetik”.

RIWAYAT HIDUP

x

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas segala rahmat dan

hidayah-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang berjudul “Laju

Adsorpsi Isotermal ß-karoten dari Metil Ester Minyak Sawit dengan

Menggunakan Atapulgit dan Magnesium Silikat Sintetik”. Skripsi ini disusun

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian

pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian,

Institut Pertanian Bogor.

Suatu kehormatan tersendiri bagi penulis, selama penelitian dan

penyusunan skripsi ini banyak mendapatkan arahan dan bantuan dari berbagai

pihak.

Ucapan terima kasih penulis sampaikan kepada :

1. Prayoga Suryadarma, S.TP, MT selaku dosen pembimbing yang telah banyak

memberikan arahan dan bimbingan pada saat penelitian dan dalam

penyusunan skripsi ini.

2. Dr. Ir. Sapta Raharja, DEA dan Dr. Ir. Suprihatin selaku dosen penguji yang

telah memberikan saran dalam penyempurnaan skripsi ini.

2. Ayah, ibu serta seluruh keluarga, untuk motivasi, dukungan dan semangat.

3. Teman sebimbingan (Zuni, Ika, Yayan, Bambang dan Rita), atas bantuan dan

kerja samanya

4. Magdalena Kristin Sejati untuk dukungan, kasih sayang dan semangat.

5. Mbak Yeni dan Mbak Ani atas bantuan dan dukungan.

6. TIN 41 dan semua pihak yang telah memberikan bantuan dan dukungannya

selama penulis menyelesaikan skripsi ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih banyak kekurangan, sehingga

kritik dan saran yang bersifat membangun dari semua pihak sangat diharapkan.

Semoga skripsi ini bermanfaat bagi penulis dan bagi semua pihak yang

memerlukan.

Bogor, September 2009

Penulis

ii

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR ........................................................................................ i

DAFTAR ISI ....................................................................................................... ii

DAFTAR TABEL ............................................................................................... iv

DAFTAR GAMBAR .......................................................................................... v

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... vi

I. PENDAHULUAN ........................................................................................ 1

A. LATAR BELAKANG ............................................................................ 1

B. TUJUAN PENELITIAN ........................................................................... 2

II. TINJAUAN PUSTAKA ............................................................................... 3

A. METIL ESTER ........................................................................................ 3

B. KAROTENOID ...................................................................................... 5

C. ADSORBEN ............................................................................................ 8

D. ADSORPSI .............................................................................................. 11

E. LAJU ADSORPSI .......................................................................... 15

III. METODOLOGI ............................................................................................ 18

A. BAHAN DAN ALAT .............................................................................. 18

B. METODOLOGI PENELITIAN ............................................................. 19

1. Tahapan Penelitian ............................................................................ 19

(a) Karakterisasi Awal .................................................................. 20

(b) Penentuan Laju Pengadukan Optimum .................................... 20

(c) Penentuan Kondisi Kesetimbangan Adsorpsi .......................... 20

(d) Penentuan Laju Adsorpsi .................. 21

Halaman

iii

1) Penentuan Konstanta Laju Adsorpsi (k) ............................ 21

2) Penentuan Energi Aktivasi (Ea) ......................................... 22

(e) Penentuan Kualitas Adsorpsi ................................................... 23

2. Prosedur Percobaan ........................................................................... 23

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN ...................................................................... 25

A. KARAKTERISASI AWAL .................................................................... 25

1. Karakterisasi Metil Ester .................................................................. 25

2. Karakterisasi Adsorben ..................................................................... 26

B. LAJU PENGADUKAN OPTIMUM ...................................................... 27

C. KONDISI KESETIMBANGAN ............................................................ 28

D. LAJU ADSORPSI ......................................................................... 33

1. Konstanta Laju Adsorpsi .................................................................. 33

2. Energi Aktivasi ................................................................................. 35

E. KUALITAS ADSORPSI ........................................................................ 37

V. KESIMPULAN DAN SARAN .................................................................... 42

A. KESIMPULAN ....................................................................................... 42

B. SARAN .................................................................................................. 42

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................ 43

LAMPIRAN ........................................................................................................ 47

iv

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Syarat mutu biodiesel ……………………………………………… 4

Tabel 2. Komponen-komponen dalam atapulgit ……………………………. 9

Tabel 3. Karakteristik atapulgit ...................................................................... 10

Tabel 4. Perbedaan antara adsorpsi fisika dengan adsorpsi kimia .................. 13

Tabel 5. Penentuan nilai energi aktivasi ......................................................... 22

Tabel 6. Karakterisitk awal metil ester ............................................................ 25

Tabel 7. Karakteristik atapulgit dan magnesium silikat sintetik........................ 26

Tabel 8. Nilai konsentrasi β-karoten dalam metil ester padakondisi ketetimbangan untuk masing-masing kondisisuhu dan jenis adsorben....................................................................... 30

Tabel 9. Konstanta laju adsorpsi β-karoten dari metil ester denganmenggunakan Atapulgit dan Magnesium silikat sintetik ................ 34

Tabel 10. Energi aktivasi pada reaksi adsorpsi β-karoten dari metilester dengan menggunakan atapulgit dan magnesiumsilikat sintetik .................................................................................... 37

Tabel 11. Nilai parameter kualitas …………………………………………… 38

Halaman

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Reaksi transesterifikasi pembentukan metil ester .......................... 3

Gambar 2. Struktur dasar karotenoid ............................................................. 6

Gambar 3. Struktur β-karoten ......................................................................... 6

Gambar 4. Kurva hubungan antara kosentrasi solut pada larutandan yang ........................................................................................... 14

Gambar 5. Rangkaian reaktor ......................................................................... 18

Gambar 6. Diagram alir tahapan penelitian .................................................. 19

Gambar 7. Diagram alir prosedur percobaan ................................................. 24

Gambar 8. Hubungan antara nilai β-karoten yang teradsorpdengan laju pengadukan ................................................................ 27

Gambar 9. Hubungan antara penurunan nilai konsentrasi β-karoten dalam metil ester dengan waktu adsorpsi. ............. 29

Gambar 10. Ikatan Van der waals antara β-karoten denganadsorben ................. 32

Gambar 11. Regresi linear hubungan antara suhu (1/T) dengan ln kdengan menggunakan atapulgit ...................................................... 36

Gambar 12. Regresi linear hubungan antara suhu (1/T) dengan ln kdengan menggunakan magnesium silikat sintetik ............................36

Gambar 13. Penurunan kadar basa (NaOH) dalam metil esterselama proses adsorpsi dengan menggunakanatapulgit ............................. 40

Gambar 14. Penurunan kadar basa (NaOH) dalam metil esterselama proses adsorpsi dengan menggunakanmagnesium silikat sintetik................................................................ 40

Halaman

ii

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Kurva standard konsentrasi ß-karoten ........................................... 47

Lampiran 2. Prosedur analisis ........................................................................... 48

Lampiran 3. Skema reaktor ................................................................................ 52

Lampiran 4. Foto reaktor proses adsorpsi ß-karoten dari metil estertipe tangki berpengaduk.................................................................... 53

Lampiran 5. Perubahan warna metil ester dan adsorben ……………………… 54

Lampiran 6. Perhitungan konstanta laju adsorpsi (k) dan energiaktivasi (Ea) ……………………………………………………… 55

Lampiran 7. Data hasil penelitian ……………………………………………. 56

Lampiran 8. Data hasil perhitungan konstanta laju adsorpsi adsorpsiß-karoten dari metil ester dan energi aktivasi……………………. 57

Halaman

1

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Ketersediaan sumber energi khususnya energi fosil semakin mengalami

penurunan seiring dengan meningkatnya kebutuhan energi dunia.

Meningkatnya kebutuhan akan minyak bumi menyebabkan semakin

menipisnya kandungan minyak di bumi. Salah satu energi alternatif yang

dapat digunakan sebagai solusi mengatasi krisis energi adalah biodiesel.

Biodiesel dapat dihasilkan melalui reaksi transesterifikasi antara trigliserida

(minyak sawit) dengan metanol menjadi metil ester dan gliserol dengan

bantuan katalis.

Metil ester berbasis minyak sawit merupakan bahan bakar cair alternatif

yang dipandang berpotensi besar untuk dikembangkan dan mampu menjawab

kebutuhan bahan bakar solar nasional yang tinggi. Hal ini di dukung dengan

jumlah produksi CPO nasional yang sangat besar. Pengalihan penggunaan

metil ester sebagai biodiesel inilah yang memicu pertumbuhan industri

oleokimia di Indonesia.

Metil ester kasar yang dihasilkan masih mengandung berbagai macam

komponen pengotor seperti vitamin, gliserol, asam lemak bebas, sabun, sisa

basa (NaoH), dan juga air (Darmoko et al., 2001). Komponen-komponen

tersebut dapat menurunkan kualitas biodiesel yang dihasilkan. Sehingga dalam

industri biasanya dilakukan proses pemurnian dengan tujuan untuk

menghilangkan komponen pengotor tersebut sehingga kualitas biodiesel dapat

ditingkatkan.

Proses pemurnian biasanya dilakukan dengan melakukan pemisahan

terhadap komponen-komponen pengotor. Karotenoid dalam bentuk β-karoten

memiliki banyak kegunaan bagi kesehatan manusia serta untuk kepentingan

lainnya sehingga perlu dilakukan pemisahan dan pengambilan kembali β-

karoten dalam proses pemurnian dengan teknik tertentu dalam industri

biodiesel agar diperoleh nilai tambah yang tinggi bagi industri.

Banyak metode yang dapat digunakan untuk memperoleh konsentrat

karotenoid antara lain penyabunan, ektraksi pelarut, adsorpsi, distilasi

2

molekuler serta fluida superkritik. Belum terdapat metode standar untuk

ektraksi karoteoid. Namun untuk mendapatkan hasil yang optimal, sebaiknya

digunakan bahan yang segar, tidak rusak dan contoh yang mewakili (Gross,

1991).

Adsorpsi merupakan metode yang lebih sering dipakai untuk pemisahan

β-karoten. Berbagai jenis adsorben digunakan untuk mengadsorpsi komponen

β-karoten. Salah satu adsorben yang memiliki keunggulan dan selektif

dibandingkan dengan adsorben lain adalah atapulgit. Atapulgit merupakan

mineral senyawaan Al, Mg, dan Si dengan struktur kristal yang berongga

(Lansbarkis, 2000).

Model isoterm Brimberg dapat digunakan untuk menentukan laju

adsorpsi (Ribeiro et al., 2001). Karekteristik kemampuan penyerapan

komponen β-karoten dapat diketahui dari laju adsorpsinya. Selain itu,

dilakukan penentuan Energi aktivasi sebagai parameter untuk mengetahui

efektifitas dari adsorben yang digunakan dalam proses adsorpsi. Sehingga

diharapkan β-karoten yang terdapat dalam metil ester mampu diperoleh secara

optimum .

B. TUJUAN

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan nilai konstanta laju

adsorpsi (k) serta energi aktivasi (Ea) pada proses adsorpsi β-karoten dari

metil ester minyak sawit.

3

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. METIL ESTER

Metil ester merupakan ester asam lemak yang dibuat melalui proses

esterifikasi asam lemak dengan metil alkohol, berbentuk cairan. Metil ester

dapat dihasilkan melalui proses transesterifikasi trigliserida (minyak/lemak).

Reaksi transesterifikasi antara minyak/lemak dengan metanol dinyatakan

dalam persamaan reaksi berikut.

Gambar 1. Reaksi transesterifikasi pembentukan metil ester

Proses transesterifikasi minyak atau lemak dipengaruhi oleh beberapa

faktor, yaitu suhu, lama hidrolisis, kecepatan pengadukan, jenis dan

konsentrasi katalis serta perbandingan metanol-asam lemak. Metil ester yang

dihasilkan dari reaksi transesterifikasi langsung trigliserida dengan metanol

masih mengandung campuran ester yang berhubungan dengan residu asam

lemak dalam trigliserida. Sehingga diperlukan pemurnian minyak karena

adanya asam lemak bebas, fosfolipid, residu protein dan garam-garam logam

(Hui, 1996).

Dalam bentuk metil ester maka berat molekul, titik beku, titik didih, dan

viskositas minyak akan menjadi lebih rendah. Disamping itu senyawa gliserin

yang merupakan produk samping hasil degradasi minyak nabati dapat

dipisahkan pada proses pembuatan metil ester, sehingga tidak menyebabkan

terbentuknya deposit pada mesin apabila digunakan sebagai bahan bakar

alternatif / biodiesel (Darmoko et al., 2001). Syarat mutu dari metil ester

(biodiesel) dapat dilihat pada Tabel 1.

CH2OCO-R

CHOCO-R

CH2OCO-R

3 CH3OH 3 RCOOCH3

CH2OH

CHOH

CH2OH

+

Minyak/lemak metanol metil ester gliserin

+

4

Tabel 1. Syarat mutu biodiesel (metil ester)

No. Parameter Satuan Nilai

1 Massa jenis pada 40 °C kg/m3 850 – 890

2 Viskositas kinematik pd 40 °C mm2/s (cSt) 2,3 – 6,0

3 Angka setana min. 51

4 Titik nyala (mangkok tertutup) °C min. 100

5 Titik kabut °C maks. 18

6 Korosi lempeng tembaga (3 jampada 50 °C)

maks. no 3

7 Residu karbon- dalam contoh asli- dalam 10 % ampas distilasi

%-massamaks 0,05(maks. 0,3)

8 Air dan sedimen %-vol. maks. 0,05*

9 Temperatur distilasi 90 % °C maks. 360

10 Abu tersulfatkan %-massa maks.0,02

11 Belerang ppm-m (mg/kg) maks. 100

12 Fosfor ppm-m (mg/kg) maks. 10

13 Angka asam mg-KOH/g maks.0,8

14 Gliserol bebas %-massa maks. 0,02

15 Gliserol total %-massa maks. 0,24

16 Kadar ester alkil %-massa min. 96,5

17 Angka iodium %-massa(g-I2/100 g)

maks. 115

18 Uji Halphen Negatif

Sumber : SNI 04-7182-2006

5

Metil ester digunakan sebagai produk industri disebabkan karena

beberapa faktor (Milyawaki, 1998, Derksen & Cuperus, 1996 dan Gervasio,

1996), antara lain :

1. Pemakaian energi untuk memproduksi metil ester melalui proses

transesterifikasi lebih rendah dibandingkan untuk memproduksi asam

lemak.

2. Transesterifikasi tanpa menggunakan air, sehingga gliserin yang

dihasilkan bebas air, sedangkan gliserin dari hidrolisis lemak mengandung

sejumlah besar air.

3. Bila dibutuhkan destilat fraksional, destilasi menggunakan ester lebih

efisien dibandingkan dengan asam lemak.

4. Metil ester dapat diproses dengan peralatan karbon baja dengan kondisi

yang lebih ringan dibandingkan peralatan Stainless steel mahal untuk

memproduksi asam lemak.

5. Biaya produksi turunan asam lemak lainnya seperti alkohol ester, alkohol

asam lemak dan ester sukrosa lebih rendah menggunakan metil ester

sebagai bahan baku dibandingkan dengan asam lemak sebagai bahan baku.

6. Metil ester lebih stabil dan tidak menyebabkan korosi, sehingga biaya

penanganan dan perawatannya tidak begitu mahal, warna lebih disukai,

dapat dimurnikan dan didestilasi pada suhu rendah.

B. KAROTENOID

Karotenoid merupakan kelompok pigmen yang berwarna kuning, jingga,

merah jingga, dan bersifat larut dalam minyak. Struktur dasar karotenoid

terdiri dari ikatan hidrokarbon tidak jenuh yang dibentuk oleh 40 atom C atau

8 unit isoprena dan memiliki dua buah gugus cincin. Karotenoid dibagi

menjadi empat golongan, yaitu (1) karotenoid hidrokarbon C40H56 seperti alfa,

beta, gamma karoten dan likopen; (2) xantofil dan derivat karoten yang

mengandung oksigen dan hikdroksil antara lain kriptosantin, C40H55OH dan

lutein, C40H54(OH)2; (3) asam karotenoid yang mengandung gugus karboksil;

dan (4) ester xantofil asam lemak (Meyer, 1966). Struktur dasar dari

karotenoid dapat dilihat pada Gambar 2.

6

Gambar 2. Struktur dasar karotenoid (Lehninger, 1982)

Karotenoid merupakan senyawa lipida yang tidak tersabunkan, larut

dengan baik dalam pelarut-pelarut organik seperti karbon disulfida, benzena,

kholoform, aseton, metanol, etanol, eter dan petroleum eter, tetapi tidak larut

dalam air (Ketaren, 2005). Penyebab warna merah pada minyak sawit adalah

adanya kandungan pigmen karotenoid yang sebagian besar terdiri dari β-

karoten yang sebenarnya sangat dibutuhkan oleh tubuh sebagai prekusor

vitamin A (Muchtadi, 1992).

Minyak sawit kasar mengandung komponen karotenoid antara 500 – 700

ppm (Choo, 2006). Kritchecvsky et al. (2002) mengatakan bahwa total

karotenoid pada minyak sawit kasar sebanyak 550 µg/g dengan kadar β-

karoten sebanyak 68,2%. Dari setiap satu ton minyak sawit terkandung 240

gram karotenoid yang terdiri dari 36% γ-karoten dan 54% β-karoten.

Karena memiliki warna kisaran dari kuning hingga merah, maka deteksi

panjang gelombangnya diperkirakan antara 430-480 nm (Schwartz dan Elbe,

1996). Komponen karotenoid memiliki sifat penyerapan panjang gelombang

tertentu. Pada pelarut yang berbeda, karotenoid akan menyerap panjang

gelombang yang berbeda secara maksimum. Sifat penyerapan ini dijadikan

dasar untuk menentukan jumlah karotenoid secara spektrofotometri (Simpson

et al., 1987). PORIM (1995) telah menguji bahwa karotenoid minyak sawit

Struktur β-karoten

CH1

CH51

CH16

CH5Molekul Pusat

-C=CH-CH=CH-C=CH= = = = = = = = = = = = = CH-CH=C-CH-CH-CH=C-

Gambar 3. Struktur β-karoten

7

yang dilarutkan pada heksana mempunyai serapan maksimum pada panjang

gelombang 446 nm.

Komponen karotenoid larut dalam pelarut non polar seperti heksana dan

petroleum eter sedangkan kelompok xantofil larut dalam pelarut polar seperti

alkohol (Gross, 1991). Menurut Meyer (1966), sifat fisika dan kimia

karotenoid adalah larut dalam minyak dan tidak larut dalam air, larut dalam

kloroform, benzena, karbon disulfida, dan petroleum eter, tidak larut dalam

etanol dan metanol dingin, tahan terhadap panas apabila dalam keadaan

vakum, peka terhadap oksidasi, auto oksidasi dan cahaya serta mempunyai ciri

khas absorpsi cahaya. Sifat-sifat penting tersebut diperlukan sebagai dasar

untuk pemisahan karotenoid dari bahan lain.

Reaksi oksidasi dapat menyebakan hilangnya warna karotenoid dalam

makanan (Schwart dan Elbe, 1996). Reaksi oksidasi karotenoid juga dipicu

oleh suhu yang relatif tinggi. Karotenoid mengalami kerusakan oleh

pemanasan pada suhu di atas 60 °C (Naibaho, 1983). Selanjutnya panas akan

mendekomposisi karotenoid dan mengakibatkan perubahan stereoisomer.

Ikatan ganda pada karotenoid menyebabkan percepaan laju oksidasi karena

sinar dan katalis logam, seperti tembaga, besi dan mangan (Watfford, 1980).

1. Pengaruh Panas Terhadap Karotenoid

Karotenoid mengandung ikatan ganda sehingga mudah teroksidasi

oleh sinar dan katalis logam (tembaga, besi, mangan). Bila teroksidasi,

aktivitas karotenoid akan menurun karena terjadinya perubahan isomer

dari bentuk trans menjadi cis (Iwasaki dan Murakhosi, 1992). Aktivitas

biologis isomer cis karoten ini sekitar 15-75% (Onyewu, 1985).

Pigmen karotenoid bersifat labil terhadap panas sehingga jumlahnya

dapat menurun secara drastis pada suhu sekitar 180 - 220 °C . Hasil

penelitian Sahidin et al. (2000) menunjukkan bahwa degradasi β-karoten

sangat dipengaruhi oleh suhu dan lamanya pemanasan. Suhu yang semakin

tinggi dan pemanasan yang semakin lama mengakibatkan semakin

meningkatnya degradasi β-karoten. β-karoten yang terdegradasi oleh panas

akan menghasilkan senyawa-senyawa yang mudah menguap dan tidak

8

mudah menguap. Degradasi β-karoten menghasilkan 6 jenis senyawa

mudah menguap yang utama, yaitu 2-metil heksana, 3-metil heksana,

heptana, siklo-oktanona, toluene dan (orto, meta atau para) xilena.

2. Pengaruh Proses Netralisasi Terhadap Karotenoid

Penggunaan NaOH pada proses netralisasi dapat menghilangkan

fosfatida, protein, resin dan suspensi dalam minyak yang tidak dapat

dihilangkan dalam proses pemisahan gum. Selain itu komponen minor

yang ada di dalam minyak berupa sterol, klorofil, vitamin E dan

karotenoid dapat dikurangi. Pigmen karotenoid yang larut dalam minyak

akan menentukan warna dari karotenoid. Semakin encer larutan alkali

yang digunakan maka jumlah larutan alkali yang dibutuhkan untuk

netralisasi akan semakin besar, hal ini menyebabkan minyak netral yang

dihasilkan berwarna lebih pucat sehingga semakin banyak karotenoid yang

hilang (Ketaren, 2005).

Wulandari (2000) melakukan netralisasi minyak sawit menggunakan

NaOH pada suhu 30 – 40 °C selama 30 menit dan diperoleh minyak sawit

netral yang mengandung karotenoid 249 ppm. Selanjutnya Meridian

(2000) melalukan netralisasi minyak sawit pada kondisi yang sama dengan

total karotenoid yang diperoleh sebanyak 257 ppm.

C. ADSORBEN

Adsorben adalah bahan padat dengan luas permukaan dalam yang sangat

besar. Permukaan yang luas ini terbentuk karena banyaknya pori yang halus

pada padatan tersebut. Kebanyakan zat pengadsorpsi atau adsorben adalah

bahan-bahan yang sangat berpori, dan adsorpsi berlangsung terutama pada

dinding-dinding pori atau pada daerah tertentu di dalam partikel itu. Karena

pori-pori adsorben biasanya sangat kecil maka luas permukaan dalamnya

menjadi beberapa kali lebih besar dari permukaan luar. Biasanya luasnya

berada dalam ukuran 200 - 1000 m2/g adsorben dengan diameter pori sebesar

0,0003-0,02 µm (Bernasconi et al., 1995).

9

1. Attapulgit

Atapulgit adalah jenis mineral silika magnesium aluminium dalam

bentuk kristal, serta memiliki struktur khusus rantai berlapis. Atapulgit

memiliki sifat koloid yang sangat baik diantaranya dispersi permukaan

yang spesifik, tahan terhadap suhu yang tinggi, tahan terhadap garam dan

alkali, dan memiliki kemampuan adsorpsi dan decoloring yang baik.

Rumus molekul dari atapulgit adalah Mg5Si8O20(HO)2(OH2)4•4H2O (Grim,

1989).

Tabel 2. Komponen-komponen dalam atapulgit

Oksida Persentase (%)

SiO2 55,6-60,5

MgO2 10,7-11,35

Al2O2 9,0-10,1

Fe2O2 5,7-6,7

K2O2 0,96-1,30

MnO2 0,61

CaO2 0,42-1,95

TiO2 0,32-0,63

Na2O2 0,03-0,11

komponen lain 10,53-11,80

Sumber : www.cnhymc.com (2003)

Secara fisik atapulgit menyerupai tanah, berwarna putih, dan

biasanya ditemukan pada batuan sedimen. Dalam keadaan basah, atapulgit

memiliki sifat plastis dan mampu merekat satu sama lain, sedangkan pada

keadaan kering atapulgit tetap memiliki konsistensi yang baik serta tidak

mengalami penyusutan. Karakteristik atapulgit dapat dilihat pada Tabel 3.

10

Tabel 3. Karakteristik atapulgit

Karakteristik Nilai

Nilai Koloid (ml/15 g) 55-65

Volume ekspansi (ml/g) 4-6

Luas permukaan spesifik (m2/g) 400-500

Jumlah total permukaan ion (mg ekuivalen/100gr) 25-50

Kapasitas dcoloring (setelah perlakuan) >170

pH 7,5-8,5

Warna abu-abu

Specific gravity 32-37

Sumber : Lansbarkis (2000).

2. Magnesuim Silikat Sintetik

Magnesium silikat sintetik memiliki luas permukaan 619 m2/g

dengan struktur menyerupai silika gel. Senyawa ini akan menjerap asam

lemak bebas menggunakan ikatan hidrogen yang terjadi antara gugus

karbonil (C=O) asam lemak dengan permukaan gugus silanol (Si-O-H)

pada senyawa tersebut. Adsorpsi yang terjadi digolongkan ke dalam

adsorpsi fisik. Adsorpsi kimia baru dapat terjadi bila proses adsorpsi

dilakukan pada suhu tinggi. Suhu tinggi akan mengakibatkan ion

karboksilat membentuk ikatan ion dengan oksida logam pada permukaan

magnesium silikat sintetik (Yates et al., 1997).

Magnesium silikat sintetik digunakan dalam pencucian kering

biodiesel, yaitu pencucian biodiesel tanpa menggunakan air. Kelebihan

pencucian kering tersebut adalah biayanya lebih murah, waktu yang

diperlukan lebih singkat, lebih ramah lingkungan, dan kualitas biodiesel

yang dihasilkan lebih baik (Kram, 2008).

Magnesium silikat sintetik mampu meghilangkan bahan pengotor

seperti sabun, warna, bau, katalis yang belum tereaksi, komponen logam,

sulfur, fosfor, kalsium, dan besi. Senyawa ini juga mampu mengurangi

kandungan mono dan digliserida, asam lemak bebas, gliserol bebas dan

11

total gliserol, metanol, klorofil, air, serta sedimen pada biodiesel (Bryan,

2005).

2. Aktivasi Adsorben

Aktivitas permukaan dari setiap adsorben berbeda pada sisi yang satu

dengan sisi lainnya begitu pula dari batch yang satu ke batch yang lainnya

akibatnya hasil yang diperoleh menjadi tidak optimal. Perlakuan

pendahuluan terhadap adsorben perlu dilakukan sehingga dapat

menghilangkan perbedaan aktivitas tersebut (Adnan, 1997). Aktivasi

terhadap atapulgit dapat dilakukan dengan beberapa perlakuan seperti

perlakuan panas dan juga perlakuan asam.

Berdasarkan teori ada dua cara perlakuan dalam meningkatkan

aktivitas adsorben, yaitu pemanasan dan pengasaman. Aktivasi dengan

pemanasan bertujuan agar air yang terikat di celah-celah molekul dapat

teruapkan, sehingga porositas adsorben meningkat. Aktivasi secara

pengasaman adalah aktivasi dengan menggunakan asam mineral (misalkan

HCL atau H2SO4) pada konsentrasi tertentu yang dapat mempertinggi daya

pemurnian karena asam mineral tersebut larut atau bereaksi dengan

komponen berupa garam Ca dan Mg yang menutupi pori-pori adsorben.

Selain itu asam mineral akan melarutkan Al2O3 sehingga dapat menaikan

perbandingan jumlah SiO2 dan Al2O3 dari (2-3) : 1 menjadi (5-6) : 1.

aktivasi asam dapat mempertinggi sifat adsorben dengan meningkatkan

sifat kimia dan fisiknya tanpa menghancurkan struktur lapisan mineral

liatnya. Peningkatan sifat fisiko kimia tersebut diantaranya adalah luas

permukaan spesifik dan ukuran volume pori-porinya (Adnan, 1997).

D. ADSORPSI

Adsorpsi adalah proses dimana satu atau lebih unsur-unsur pokok dari

suatu larutan fluida akan lebih terkonsentrasi pada permukaan suatu padatan

tertentu (adsorben). Dengan cara ini, komponen-komponen dari suatu larutan,

baik itu dari larutan gas ataupun cairan, bisa dipisahkan satu sama lain.

Adsorpsi melibatkan proses perpindahan massa dan menghasilkan

12

kesetimbangan distribusi dari satu atau lebih larutan antara fasa cair dan

partikel. Pemisahan dari suatu larutan tunggal antara cairan dan fasa yang

diserap membuat pemisahan larutan dari fasa curah cair dapat dilangsungkan.

Fasa penyerap disebut sebagai adsorben. Bahan yang banyak digunakan

sebagai adsorben adalah karbon aktif, molecular sieves dan silika gel (Treybal,

1980).

Proses adsorpsi adalah proses pemisahan dimana komponen tertentu dari

suatu fasa fluida berpindah ke permukaan zat padat yang menyerap (adsorben)

Hal ini disebabkan karena partikel zat padat tersebut mempunyai daya tarik

terhadap zat-zat terlarut maupun pada zat pelarutnya yang sangat bergantung

pada kekuatan tipe interaksi, yaitu interaksi ion-dipol, interaksi dipol-dipol,

ikatan hidrogen, dipol dengan dipol tereduksi dan ikatan Van der walls.

Sehingga apabila larutan mengalir melalui permukaan yang aktif maka proses

adsorpsi dan desorpsi dapat terjadi. Proses adsorpsi dapat digambarkan

sebagai proses dimana molekul meninggalkan larutan dan menempel pada

permukaan zat adsorben akibat kimia dan fisika (McCabe et al.,1989).

Kecepatan adsorpsi sangat dipengaruhi oleh perbedaan konsentrasi, luas

permukaan adsorben, suhu, tekanan (untuk gas), ukuran partikel dan porositas

adsorben. Selain itu, ukuran molekul bahan yang akan diadsorpsi serta

viskositas campuran yang akan dipisahkan juga berpengaruh terhadap

kecepatan adsorpsi. Suatu adsorben dipandang sebagai suatu adsorben yang

baik untuk adsorpsi dilihat dari sisi waktu. Lama operasi terbagi menjadi dua,

yaitu waktu penyerapan hingga komposisi diinginkan dan waktu regenerasi /

pengeringan adsorben. Makin cepat dua varibel tersebut, berarti makin baik

unjuk kerja adsorben tersebut Tingkat adsorpsi naik diikuti dengan kenaikan

temperatur dan turun diikuti dengan penurunan temperatur (Benefield, 1982).

Adsorpsi fisik adalah adsorpsi yang terjadi akibat gaya interaksi tarik-

menarik antara molekul adsorben dengan molekul adsorbat. Adsorpsi ini

melibatkan gaya-gaya Van der walls (sebagai kondensasi uap). Jenis ini cocok

untuk proses adsorpsi yang membutuhkan proses regenerasi karena zat yang

teradsorpsi tidak larut dalam adsorben tapi hanya sampai permukaan saja.

Adsorpsi kimia adalah adsorpsi yang terjadi akibat interaksi kimia antara

13

molekul adsorben dengan molekul adsorbat. Proses ini pada umumnya

menurunkan kapasitas dari adsorben karena gaya adhesinya yang kuat

sehingga proses ini tidak reversibel (Bernasconi et al., 1995). Perbedaan

antara adsorpsi fisika dengan kimia dapat dilihat pada Tabel 4.

No Parameter Adsorpsi fisika Adsorpsi kimia

1 Adsorben semua jenis terbatas

2 Adsorbat semua gas kecuali gas mulia

3 Jenis ikatan fisika kimia

4 Panas adsorpsi 5 – 10 kkal/gr-mol gas 10-100 kkal/gr-mol gas

5 Temperatur operasi di bawah temperatur

kritis

di atas temperatur kritis

6 Energi aktivasi kurang dari 1 kkal/gr-

mol

10-60 kkal/gr-mol

7 Reversibilitas reversible tidak selamanya

reversible

8 Tebal lapisan banyak (multilayer) satu (monolayer)

9 Kecepatan adsorpsi besar kecil

10 Jumlah zat

teradsorp

sebanding dengan

kenaikan tekanan

sebanding dengan

banyaknya inti aktif

adsorben yang dapat

bereaksi dengan adsorbat

Sumber : Bernasconi et al., 1995.

Metode adsorpsi dapat diterapkan untuk memperoleh karotenoid yang

terdapat dalam suatu campuran minyak. Biasanya dilakukan di dalam proses

pemucatan minyak sawit (Ooi et al.,1994; Choo, 1995). Metode adsorpsi fase

terbalik (reverse phase adsorption) melalui jalur metil ester mampu

menghasilkan lebih dari 90%. Naibaho (1983) telah mengekstrak karoten dari

tanah pemucatan komersil dengan beberapa tahap yaitu pelunakan tanah

Tabel 4. Perbedaan antara adsorpsi fisika dengan adsorpsi kimia

14

pemucat dan penyabun dimana konsentrasi karoten yang diperoleh mencapai

40% dari konsentrasi awal.

Isoterm adsorpsi adalah hubungan kesetimbangan antara konsentrasi

dalam fase fluida dan konsentrasi di dalam partikel adsorben pada suhu

tertentu. Untuk zat cair, konsentrasi biasanya dinyatakan dalam satuan massa

seperti bagian per juta (ppm). Konsentrasi adsorbat pada zat padat dinyatakan

sebagai massa yang teradsorpsi per satuan massa adsorben semula (McCabe et

al., 1989). Gambar 4. menunjukkan hubungan antara konsentrasi zat yang ada

dalam larutan (Cm) dan yang teradsorpsi (Cs).

Gambar 4. Kurva hubungan antara kosentrasi solut pada larutan dan yangteradsorpsi (A) kurva konveks, (B) kurva garis lurus, (C) Kurvakonkaf. Cs = kosentrasi zat yang teradsorpsi, Cm = konsentrasi zatdalam larutan

Kurva yang menggambarkan hubungan antara Cm dan Cs dinamakan

dengan isoterm adsorpsi. Isoterm yang berbentuk konveks seperti yang terlihat

dalam Gambar 4A, dapat terjadi karena ada variasi aktivitas dari permukaan

yang ada, yang mengakibatkan dihasilkannya hubungan yang tidak linier..

Kurva isoterm yang berbentuk garis lurus (Gambar 4B) merupakan keadaan

yang dikehendaki, dimana permukaan tidak akan terjadi menjadi jenuh dengan

zat yang diadsorpsi. Slope dari kurva isoterm yang berupa garis lurus ini akan

merupakan koefisien distribusi dan tidak tergantung dari besarnya konsentrasi.

Kurva isoterm yang berbentuk konkaf (Gambar 4C) dihasikan dari reaksi yang

terjadi sedemikian sehingga menyebabkan dapat mempercepat proses adsorpsi

secara keseluruhannya. Kurva isoterm yang berbentuk konveks akan

menghasilkan puncak yang condong ke depan, kurva isoterm yang lurus

Cm Cm Cm

Cs Cs Cs

A B C

15

memberikan bentuk puncak yang ideal, sedangkan yang konkaf akan

memberikan benuk puncak yang condong ke belakang (McCabe et al., 1989).

Puncak yang berbentuk condong (tailing) biasanya terjadi karena

adsorben yang terlalu aktif dan juga disebabkan oleh permukaan yang di

beberapa bagian tidak mempunyai sisi aktif. Hal ini dapat disebabkan

adsorben yang tidak murni dan karena adanya pengaruh geometris

pemukaannya, sehingga bagian permukaan lebih reaktif dan disebut reactive

site. Hal ini dapat dikurangi dengan menutup sisi aktif dengan zat lain atau

dengan menaikan suhu. Cara lain adalah dengan mengurangi banyaknya

sampel yang dipisahkan, diatur tidak melebihi bagian linier dari kurva

konveks (Adnan, 1997).

E. LAJU ADSORPSI

Laju reaksi kimia merupakan laju penurunan konsentrasi pereaksi atau

peningkatan konsentrasi hasil reaksi per satuan waktu. Laju reaksi akan

menentukan ukuran keaktifan dan kestabilan yang diberikan oleh sistem.

Jumlah variabel yang diamati mempengaruhi laju reaksi. Faktor-faktor yang

mempengaruhi yaitu 1) konsentrasi reaktan, produk dan katalis, 2) faktor

lingkungan seperti suhu, tekanan, dan oksigen, 3) panjang gelombang dan

intensitas cahaya, dan 4) faktor fisik seperti viskositas (Petrucci, 1992).

Menurut Suhartono (1987), untuk menilai suatu reaksi maka tingkat

energi reaktan harus terlebih dahulu dinaikan sehingga mencapai tingkat

energi yang aktif. Energi yang digunakan untuk meningkatkan tingkat energi

disebut energi aktivasi (Ea). Nilai Ea dapat dijadikan parameter besarnya

ketergantungan laju reaksi terhadap suhu. Semakin tinggi nilai Ea maka

semakin besar pengaruh perubahan suhu terhadap laju reaksi. Selanjutnya

energi aktivasi (Ea) diartikan sebagai energi penghalang yang harus dilalui

reaksi untuk menjadi suatu produk. Semakin besar penghalang, semakin

sedikit tumbukan antar molekul yang membutuhkan energi cukup untuk

melaluinya. Nilai Ea yang besar menyebabkan nilai k kecil dan reaksi berjalan

lambat, demikian pula sebaliknya. Lebih tinggi suhu menyebakan lebih

banyak energi yang dibutuhkan.

16

Laju reaksi berkaitan erat dengan terjadinya reaksi kimia dari suatu zat

dalam membentuk hasil reaksi. Reaksi kimia terjadi sebagai akibat adanya

tumbukan antara molekul-molekul dari zat yang bereaksi. Akan tetapi akibat

adanya distribusi energi kinetik molekul-molekul yang bertumbukan, maka

hanya sebagian tumbukan molekul-molekul yang efektif yang menghasilkan

reaksi. Hal ini kemudian menunjukkan adanya suatu energi yang harus

dimiliki oleh molekul sehingga mampu bereaksi. Energi tersebut adalah energi

aktivasi. Hanya sebagian molekul-molekul atau fraksi molekul yang

teraktifkan, yaitu molekul-molekul yang memiliki energi kinetik melebihi

energi aktivasi, yang dapat menghasilkan tumbukan yang efektif sehingga

mampu bereaksi. Semakin tinggi nilai energi aktivasi, semakin kecil fraksi

molekul yang teraktifkan dan semakin lambat reaksi berlangsung. Selain itu,

tumbukan molekul yang menghasilkan reaksi juga tergantung dari orientasi

molekul tersebut. Oleh karena itu, laju reaksi dipengaruhi oleh fraksi molekul

yang teraktifkan dan orientasi dari molekul tersebut (Petrucci, 1992; Saeni,

1989).

Energi aktivasi juga berarti energi yang harus disimpan dalam spesies

antara (intermediate species). Spesies antara merupakan kelanjutan gambaran

mengenai terjadinya tumbukan, yaitu kompleks teraktifkan yang terbentuk

selama tumbukan. Spesies ini ada dalam waktu singkat, dan kemudian terurai,

dapat menjadi pereaksi-pereaksi awal (dalam hal ini tidak terjadi reaksi) atau

menjadi molekul-molekul hasil reaksi. Pada kompleks teraktifkan ini terdapat

ikatan lama yang meregang mendekati putus, dan ikatan baru hanya terbentuk

sebagian. Hanya molekul-molekul yang memiliki energi kinetik yang besar

yang dapat membentuk kompleks teraktifkan dan kemudian terurai menjadi

molekul-molekul hasil reaksi. Molekul-molekul tersebut berarti memiliki

energi kinetik yang melewati energi aktivasi (Petrucci, 1992; Saeni, 1989).

Peningkatan fraksi molekul yang memiliki energi kinetik melebihi

energi aktivasi dilakukan dengan meningkatkan suhu. Peningkatan fraksi

molekul yang teraktifkan ini menyebabkan meningkatnya laju reaksi. Oleh

karena itu, suhu berpengaruh terhadap laju reaksi, yaitu dapat meningkatkan

laju reaksi. Untuk kebanyakan reaksi, dengan meningkatnya suhu sebesar

17

10C akan meningkatkan laju reaksi menjadi dua atau tiga kali semula

(Petrucci, 1992; Saeni, 1989).

Peningkatkan laju reaksi juga dapat dilakukan dengan mendapatkan jalan

reaksi dengan energi aktivasi yang rendah. Katalis dalam suatu reaksi kimia

berperan untuk mendapatkan jalan reaksi alternatif tersebut. Katalis akan

mengarahkan reaksi menuju jalan reaksi dengan energi aktivasi yang rendah.

Katalis ini tidak mengalami perubahan selama reaksi karena katalis tidak

menjadi pereaksi, sehingga tidak dikonsumsi dan jumlahnya kecil. Selain itu,

katalis tidak merubah kondisi kesetimbangan, yaitu kondisi dimana laju

pereaksi menjadi hasil reaksi sama dengan laju kebalikannya. Hal ini terjadi

karena katalis memberikan pengaruh yang sama terhadap peningkatan laju

pereaksi menjadi hasil dan laju kebalikannya sehingga kondisi

kesetimbangannya juga menjadi sama (Petrucci, 1992; Saeni, 1989).

Hubungan antara fraksi molekul yang teraktifkan, orientasi molekul,

suhu, dan energi aktivasi dengan laju reaksi (dalam hal ini konstanta laju

reaksi), kemudian secara kuantitatif dirumuskan oleh Svante Arrhenius (1889)

menjadi sebuah persamaan yang dikenal dengan persamaan Arrhenius.

Persamaan Arrhenius tersebut adalah sebagai berikut:

)RT/Eaexp(Ak . ............................................................... (1)

k adalah konstanta laju reaksi, Ea adalah energi aktivasi, R adalah

konstanta gas, dan T adalah suhu mutlak. Faktor A merupakan sebuah

konstanta proporsionalitas yang besarnya tergantung dari frekuensi tumbukan

dan orientasi molekul selama tumbukan. Persamaan Arrhenius ini bermanfaat

untuk menentukan nilai energi aktivasi dari pengukuran konstanta laju reaksi

pada berbagai kondisi suhu (Petrucci, 1992; Saeni, 1989).

18

III. METODOLOGI

A. BAHAN DAN ALAT

1. Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah metil ester yang

diperoleh dari PUSPITEK Tanggerang, atapulgit yang diperoleh dari

Engelhard Coorporation USA, magnesium silikat sintetik yang diperoleh

dari Dallas USA, heksan, dan isopropanol. Bahan yang digunakan untuk

analisis adalah alkohol netral 95%, kalium hidroksida beralkohol (KOH)

0,1N, HCL dan phenolpthalein.

2. Alat

Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain reaktor

tangki berpengaduk yang dilengkapi dengan sistem pemanas, sistem

pengadukan, sistem pengendalian suhu dan saluran pengambilan contoh

(sampling). Spektrofotometer, Refraktometer, erlenmeyer, gelas piala,

pengaduk kaca, sudip, tabung ulir, pipet volumetrik, pipet mohr, labu

takar, kertas saring, timbangan, pompa vakum dan penangas air.

Rangkaian reaktor proses adsorpsi dapat dilihat pada Gambar 5.

Gambar 5. Rangkaian Reaktor

19

B. METODE PENELITIAN

Metode penelitian dibagi menjadi dua bagian yaitu tahapan penelitian

dan prosedur percobaan. Tahapan penelitian menjelaskan tentang langkah-

langkah yang harus dilalui untuk mencapai tujuan penelitian, sedangkan

prosedur percobaan merupakan urutan kegiatan dan tata cara secara teknis

tentang percobaan yang akan dikerjakan.

1. Tahapan Penelitian

Penelitian ini terdiri dari 5 tahapan, yaitu karakterisasi metil ester

dan adsorben, penentuan laju pengadukan optimum, penentuan kondisi

kesetimbangan proses adsorpsi, penentuan konstanta laju adsorpsi (k) dan

energi aktivasi (Ea), dan penentuan kualitas adsorpsi. Diagram alir tahapan

penelitian dapat dilihat pada Gambar 6.

Karakterisasi awal

Mulai

Penetuan kondisi kesetimbangan proses adsorpsi

Penentuan konstanta laju adsorpsi (k) dan energi aktivasi (Ea)

Penentuan kualitas adsorpsi

Selesai

Penentuan laju pengadukan Optimum

Gambar 6. Diagram alir tahapan penelitian

20

(a) Karakterisasi Awal

Karakterisasi awal dilakukan untuk mengetahui karakteristik

metil ester dan adsorben yang akan digunakan dalam proses adsorpsi

β-Karoten. Parameter karakteristik metil ester yang digunakan adalah

Bilangan asam, kadar air dan index bias. Sedangkan parameter

karakteristik adsorben yang digunakan adalah warna, bentuk dan

ukuran partikel.

(b) Penentuan Laju Pengadukan Optimum

Laju pengadukan optimum dilakukan pada kondisi suhu 80 °C ,

dengan menggunakan konsentrasi adsorben 3 %(b/v) dengan lama

waktu reaksi selama 60 menit dan variasi laju pengadukan yang

digunakan antara 50 – 450 rpm. Laju pengadukan optimum dicapai

ketika pada kecepatan pengadukan tertentu diperoleh persentase

penyerapan β-karoten yang paling tinggi.

(c) Penentuan Kondisi Kesetimbangan Adsorpsi

Kondisi kesetimbangan adsorpsi terjadi ketika konsentrasi β-

karoten yang terdapat di dalam metil ester tidak lagi mengalami

penurunan dengan peningkatan lama waktu adsorpsi. Parameter yang

ditentukan pada saat tercapai kondisi kesetimbangan adalah lama

waktu adsorpsi t (menit) dan juga nilai konsentrasi β-karoten dalam

metil ester c (µg/ml). Penentuan kondisi kesetimbangan dilakukan

pada tiga suhu yang berbeda yaitu 65 °C , 80 °C , dan 90 °C .

Konsentrasi penyerapan β-karoten di dalam adsorben (q) dapat

ditentukan dengan menggunakan model isoterm adsorpsi yang sesuai

pada data percobaan. q dapat dihitung dengan menggunakan

persamaan :

q = (co-ct) XV

m(2)

21

Dimana q adalah konsenrasi penyerapan β-karoten di dalam

adsorben (µg/g), co merupakan konsentrasi awal β-karoten dalam metil

ester (µg/ml), ct merupakan konsentrasi β-karoten pada lama adsorpsi

tertentu (µg/ml), V adalah volume metil ester (ml) dan m adalah massa

adsorben yang digunakan. Selanjutnya dapat diketahui hubungan

antara konsentrasi penyerapan β-karoten dalam adsorben (q) dengan

konsentrasi β-karoten dalam metil ester

(d) Penentuan Laju Adsorpsi

Parameter yang akan ditentukan dalam proses adsorpsi ini adalah

konstanta laju adsorpsi (k) dan energi aktivasi (Ea).

1) Penentuan Konstanta Laju Adsorpsi

Konstanta laju adsorpsi (k) dapat ditentukan dengan cara

memplotkan nilai adsorbansi dari metil ester pada waktu tertentu

(A) dan waktu kontak antara adsorben dan metil ester (t) dengan

menggunakan persamaan Brimberg. Model Brimberg dapat dilihat

pada persamaan dibawah ini :

ln (C/Co) = -k(t)0.5 ..............................................................(3)

Dimana t adalah waktu kontak antara adsorben dengan metil

ester, C adalah konsentrasi pigmen β-karoten dalam metil ester

pada waktu tertentu, Co adalah konsentrasi awal pigmen β-karoten

dalam metil ester dan k adalah konstanta laju adsorpsi.

Berdasarkan hukum Beer-Lambert nilai absorbansi memiliki

proporsi yang sama dengan konsentrasi pigmen β-karoten dalam

metil ester sehingga model Brimberg dapat ditulis dalam bentuk

persamaan berikut ini :

ln (A) = -k(t)0.5 + ln Ao ..............................................................(4)

22

Dimana A merupakan absorbansi dari metil ester pada waktu

t tertentu dan Ao merupakan absorbansi dari metil ester sebelum

proses adsorpsi. Regresi linear antara ln (A) dan (t)0,5 akan

menghasilkan sebuah garis lurus dimana slopenya sama dengan

nilai konstanta laju adsorpsi (k).

2) Penentuan Energi Aktivasi (Ea)

Energi aktivasi (Ea) dapat ditentukan dengan cara

memplotkan nilai konstanta laju adsorpsi (k) dan suhu (T) dengan

menggunakan persamaan Arrhenius. Plot antara ln k dengan 1/T

menghasilkan bentuk linear dari model Arhenius yang dapat dilihat

pada persamaan di bawah ini :

Dimana k merupakan konstanta laju adsorpsi, T merupakan

Suhu mutlak (Kelvin), Ea adalah energi aktivasi (kJ/mol), R

merupakan konstanta tetapan gas (1,987 cal/K.mol), dan Ao

merupakan konstanta proporsionalitas (besarnya bergantung dari

frekuensi tumbukan dan orientasi molekul selama tumbukan).

Penentuan energi aktivasi dapat dilihat pada Tabel 5.

Tabel 5. Penentuan nilai energi aktivasi

Perlakuan Konstanta Laju

Adsorpsi

Energi Aktivasi

(kJ/mol)Jenis Adsorben Suhu (°C )

Atapulgit

65 k1

Ea180 k2

90 k3

Magnesium

silikat sintetik

65 k4

Ea280 k5

90 k6

1T

ln k = -EaR + ln Ao ………………………………..(5)

23

(e) Penentuan Kualitas Adsorpsi

Kualitas adsorpsi terdiri atas selektivitas adsorpsi. Selektivitas

adsorpsi dapat diketahui berdasarkan penyerapan komponen β-karoten,

penyerapan sisa basa, penurunan bilangan asam dan indek bias.

Penentuan nilai absorbansi β-karoten dilakukan dengan menggunakan

spektrofotometer

2. Prosedur Percobaan

Adsorben dicampurkan dengan metil ester dengan perbandingan

3% b/v dari metil ester. Reaksi berlangsung selama 150 menit dengan

variasi suhu reaksi yang digunakan adalah 65, 80, dan 90 °C . Pengambilan

sampel dilakukan sebanyak 12 kali dalam rentang 150 menit waktu reaksi

pada kecepatan pengadukan 250 rpm. Pada permulaan reaksi pengambilan

sampel dilakukan pada rentang waktu yang lebih pendek (3 menit) dan

mulai jauh pada akhir reaksi. Sampel disaring menggunakan penyaring

vakum untuk memisahkan adsorben yang telah mengandung β-karoten

dari metil ester. Selanjutnya sampel yang diperoleh dianalisis. Analisis

yang dilakukan meliputi konsentrasi β-karoten, bilangan asam, kadar basa

dalam metil ester. dan indeks bias. Prosedur berbagai analisis yang

dilakukan pada penelitian ini dapat dilihat pada lampiran 2. Diagram alir

prosedur percobaan dapat dilihat pada Gambar 7.

24

Metil ester 1500 ml

Mulai

Pencampuran (250 rpm; suhu = 65, 80 ,90 °C , waktu = 150 menit

Pengambilan sample

Penyaringan

Analisis

Selesai

Gambar 7. Diagram alir prosedur percobaan

Adsorben (3%b/v)

25

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. KARAKTERISTIK AWAL

1. Karakteristik Metil Ester

Metil ester yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari

PUSPITEK, kabupaten Tanggerang. Karakterisasi dilakukan untuk

mengetahui sifat fisiko kimia dari metil ester yang akan digunakan dalam

penelitian. Hasil analisis karakterisasi metil ester disajikan pada Tabel 6.

Tabel 6. Karakteristik metil ester

KARAKTERISTIK NILAI SNI (2006)

Bilangan Asam (mgKOH/g) 0.97 maks.0,8

Indeks Bias 1.6237 -

Kadar Air (%) 0.13 maks. 0,05

Bilangan asam dipergunakan untuk mengukur jumlah asam lemak

bebas yang terdapat dalam metil ester. Hasil karakterisasi pada Tabel 6

menunjukkan nilai awal bilangan asam dari metil ester yang dipergunakan

adalah sebesar 0.97 mg KOH/g. Nilai ini lebih besar dibandingkan dengan

nilai standar, yaitu sebesar 0.80 mg KOH/g.

Berdasarkan Tabel 6 dapat diketahui nilai indeks bias yang diperoleh

adalah sebesar 1.6237. Pengujian indeks bias dapat digunakan untuk

menentukan kemurnian minyak dan dapat menentukan dengan cepat

terjadinya hidrogenasi. Semakin panjang rantai karbon dan semakin

banyak ikatan rangkap maka indeks bias akan semakin besar. Indeks bias

juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kadar asam lemak bebas, proses

oksidasi dan suhu. Indeks bias dari suatu zat adalah perbandingan dari

sinus sinar jatuh dan sinus sudut sinar pantul dari cahaya yang melalui

suatu zat. Refraksi atau pembiasan ini disebabkan adanya interaksi antara

gaya elektrostatik dan gaya elektromagnetik dari atom-atom di dalam

26

molekul cairan. Semakin tinggi asam lemak bebas yang terkandung dalam

metil ester maka akan semakin rendah nilai indeks bias yang diperoleh.

Adanya sisa basa dalam metil ester juga berpengaruh pada nilai indeks

bias yang rendah. Asam lemak bebas dan sisa basa merupakan komponen

pengotor yang menurunkan nilai indeks bias metil ester

Kadar air merupakan banyaknya air yang terkandung dalam bahan

yang dinyatakan dalam persen. Hasil karakteristik pada Tabel 6

menunjukkan nilai kadar air metil ester sebesar 0.13 %. Nilai ini lebih

tinggi dibandingkan dengan nilai standar kadar air yaitu sebesar 0.05 %.

Kadar air yang lebih tinggi dari standar dapat meyebabkan terjadinya

proses hidrolisa yang akan menyebabkan meningkatnya asam lemak bebas

dalam metil ester.

2. Karakteristik Adsorben

Adsorben yang digunakan adalah atapulgit yang diperoleh dari

Engelhard Coorporation USA dan magnesium silikat sintetik yang

diperoleh dari Dallas USA. Karakterisasi terhadap adsorben yang

dilakukan meliputi warna visual, bentuk serta ukuran partikel bahan. Hasil

karakterisasi dapat dilihat pada Tabel 7.

Tabel 7. Karakteristik atapulgit dan magnesium silikat sintetik

Berdasarkan Tabel 7 dapat diketahui bahwa atapulgit memiliki warna

putih keabuan dengan bentuk berupa serbuk dan memiliki ukuran partikel

sebesar 150 mesh. Magnesium silikat sintetik memiliki warna putih

dengan bentuk serbuk dan memiliki ukuran partikel sebesar 150 mesh.

JenisAdsorben

KaraktesistikWarna Bentuk Ukuran Partikel

Atapulgit Putih Keabuan Serbuk 150 mesh

Magnesiumsilikat sintetik

Putih Serbuk 150 mesh

27

Ukuran partikel dan luas permukaan merupakan karakteristik penting bagi

masing-masing adsorben sesuai dengan fungsinya sebagai adsorben.

Ukuran partikel masing-masing adsorben mempengaruhi tingkat adsorpsi.

Tingkat adsorpsi naik dengan adanya penurunan ukuran partikel. Kapasitas

total adsorpsi masing-masing adsorben tergantung pada luas

permukaannya. Semakin kecil ukuran butir, maka semakin besar

permukaan sehingga dapat menjerap β-karoten makin banyak. Secara

umum kecepatan adsorpsi ditujukan oleh kecepatan difusi zat terlarut ke

dalam pori-pori partikel adsorben. Ukuran partikel yang baik untuk proses

penjerapan antara -100 / +200 mesh (Bernasconi et al., 1995).

B. LAJU PENGADUKAN OPTIMUM

Laju pengadukan merupakan variabel yang mempengaruhi peristiwa

fisik dari proses adsorpsi β-karoten dari metil ester. Pengadukan adalah proses

pencampuran bahan secara fisik. Proses ini akan membuat adsorben melayang

dalam larutan (McCabe et al., 1999). Hal tersebut dapat meningkatkan

kemungkinan terjadinya adsorpsi, terutama untuk adsorben dengan partikel

halus. Hasil pengadukan yang baik menurut Bernasconi et al. (1995) bisa

dicapai bila bahan mengalir secara turbulen (mengalir ke segala penjuru).

Nilai optimum laju pengadukan ditentukan berdasarkan hubungan antara

peningkatan laju pengadukan dengan peningkatan jumlah β-karoten yang

teradsorp. Hasil penentuan laju pengadukan optimum dapat dilihat pada

Gambar 8.

Tidak dipengaruhidifusi eksteral

Dipengaruhidifusi eksteral

Gambar 8. Hubungan antara nilai β-karoten yang teradsorp dengan lajupengadukan

28

Berdasarkan kurva hubungan yang disajikan pada Gambar 8, dapat

diketahui bahwa laju pengadukan optimum dicapai pada kecepatan

pengadukan 250 rpm, dimana pada kecepatan pengadukan tersebut diperoleh

nilai persentase β-karoten teradsorp paling tinggi sehingga peningkatan laju

pengadukan tidak berpengaruh lagi terhadap jumlah β-karoten yang teradsorp

selama proses adsorpsi. Berdasarkan Gambar 8, laju pengadukan yang lebih

tinggi dari 250 rpm menyebabkan kemampuan adsorben dalam mengadsorp

karotenoid menjadi menurun karena pengadukan yang tertalu cepat dapat

menyebabkan proses tumbukan tidak terjadi secara optimal sehingga jumlah

β-karoten yang teradsorp semakin menurun. Laju pengadukan merupakan

salah satu faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi dari luar. Dengan

penentuan laju pengadukan optimum, diharapkan faktor dari luar, terutama

difusi eksternal, sudah tidak mempengaruhi hasil proses adsorpsi.

C. KONDISI KESETIMBANGAN

Fasa kesetimbangan antara cairan dan fasa yang diserap oleh satu atau

lebih komponen dalam proses adsorpsi merupakan faktor yang menentukan di

dalam kinerja proses adsorpsi tersebut. Peningkatan kapasitas stoikiometrik

adsorben memiliki pengaruh yang lebih besar daripada peningkatan laju

perpindahan. Adsorpsi melibatkan proses perpindahan massa dan

menghasilkan kesetimbangan distribusi dari satu atau lebih larutan antara fasa

cair dan partikel. Kondisi kesetimbangan dapat diartikan keadaan dimana dua

proses yang berlawanan terjadi dengan laju yang sama. Sistim yang setimbang

dapat terjadi ketika nilai tertentu tidak mengalami perubahan dengan

berubahnya waktu (Petrucci, 1992).

Proses adsorpsi dapat digambarkan sebagai proses dimana molekul

meninggalkan larutan dan menempel pada permukaan zat adsorben akibat

kimia dan fisika (Reynolds, 1982). Proses adsorpsi tergantung pada sifat zat

padat yang mengadsorpsi, sifat atom/molekul yang diserap, konsentrasi,

temperatur dan lain-lain. Pemisahan terjadi karena perbedaan bobot molekul

atau perbedaan polaritas sehingga sebagian molekul melekat lebih erat pada

permukaan dibanding molekul lainnya (McCabe et al., 1999).

29

150

170

190

210

230

250

270

290

310

330

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160waktu adsorpsi (menit)

kons

entr

asi b

eta

karo

ten

dala

m m

etil

este

r(µ

g/m

l)

atapulgit pada suhu 65 derajat C atapulgit pada suhu 80 derajat Catapulgit pada suhu 90 derajat C magnesol pada suhu 65 derajat Cmagnesol pada suhu 80 derajat C magnesol pada suhu 90 derajat C

Proses adsorpsi β-karoten dari metil ester merupakan suatu proses

penyerapan komponen pigmen warna kemerahan yang ada pada metil ester

pada permukaan adsorben. Hubungan antara penurunan nilai konsentrasi β-

karoten dalam metil ester dengan lama adsorpsi dapat dilihat pada Gambar 9.

Gambar 9. Hubungan Penurunan konsentrasi β-karoten dalam metil esterdengan lama waktu adsorpsi

Berdasarkan Gambar 9 dapat diketahui bahwa nilai konsentrasi β-

karoten dalam metil ester semakin menurun dengan semakin meningkatnya

waktu adsorpsi. Selama proses adsorpsi, terjadi penurunan konsentrasi β-

karoten di dalam metil ester serta terjadi peningkatan jumlah β-karoten yang

terserap di dalam adsorben seiring dengan semakin meningkatnya waktu

proses adsorpsi.

Penurunan nilai konsentrasi β-karoten terjadi pada kedua jenis adsorben

dan tiap suhu yang digunakan. Penurunan konsentrasi β-karoten dalam metil

ester terus terjadi selama waktu proses hingga tidak terjadi penurunan nilai

konsentrasi β-karoten. Kondisi dimana peningkatan waktu adsorpsi tidak lagi

berpengaruh terhadap penurunan konsentrasi β-karoten dalam metil ester

merupakan kondisi kesetimbangan. Hal tersebut disebabkan karena adsorben

mengalami kapasitas jenuh penyerapan yaitu tidak mampu lagi menyerap β-

30

karoten. Proses penyerapan β-karoten dalam metil ester dapat dilihat dari

perubahan warna metil ester dan juga adsorben baik sebelum dan setelah

proses adsorpsi. Gambar perubahan warna pada metil ester serta pada

adsorben atapugit dan magnesium silikat sintetik sebelum dan sesudah

adsorpsi dapat dilihat pada lampiran 5.

Kondisi kesetimbangan pada masing-masing suhu reaksi dan jenis

adsorben berbeda. Nilai konsentrasi β-karoten dalam metil ester yang

diperoleh pada saat kondisi kesetimbangan dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Nilai konsentrasi β-karoten dalam metil ester pada kondisikesetimbangan untuk masing-masing kondisi suhu dan jenisadsorben

Berdasarkan Tabel 8 dapat diketahui bahwa pada kedua jenis adsorben,

semakin tinggi suhu yang digunakan maka waktu yang diperlukan untuk

mencapai kondisi kesetimbangan semakin cepat dan konsentrasi β-karoten

dalam metil ester semakin menurun. Berdasarkan Tabel 8, proses adsorpsi

yang menggunakan atapulgit dengan suhu 65 °C, 80 °C, dan 90 °C, berturut-

turut kondisi kesetimbangan tercapai pada menit ke 90, 60 dan 30 dimana

jumlah β-karoten yang tersisa dalam metil ester adalah sebesar 251, 243, dan

236 µg/ml. Sedangkan pada proses adsorpsi dengan menggunakan magnesium

silikat sintetik pada suhu 65 °C, 80 °C, dan 90 °C, berturut-turut kondisi

kesetimbangan tercapai pada menit ke 90, 60 dan 30 dimana jumlah β-karoten

yang tersisa dalam metil ester adalah sebesar 191, 184, dan 177 µg/ml. Hal ini

menunjukkan jumlah β-karoten yang diserap oleh adsorben semakin banyak

Perlakuan Lamatercapainya

kesetimbangan(menit)

Konsentrasi ß –karoten dalam

metil ester(µg/ml)

Konsentrasiawal ß –karoten

dalam metilester

(µg/ml)

JenisAdsorben

Suhu(°C )

Atapulgit65 90 251

31480 60 24390 30 236

Manesiumsilikat

sintetik

65 90 19122580 60 184

90 30 177

31

dengan semakin meningkatnya suhu. Hal ini dapat disebabkan karena suhu

sangat berpengaruh terhadap proses adsorpsi yang terjadi. Suhu yang semakin

tinggi menyebabkan kemampuan penyerapan (porositas) dari adsorben

meningkat.

Berdasarkan Tabel 8, konsentrasi awal β-karoten dalam metil ester

berbeda pada proses adsorpsi menggunakan atapulgit dengan magnesium

silikat sintetik, perbedaan ini disebabkan karena metil ester tidak di simpan

dalam satu wadah yang sama. Namun jumlah yang mampu diserap oleh

masing-masing adsorben dapat diketahui dengan melihat konsentrasi awal

metil ester yang digunakan. Jumlah β-karoten yang mampu terserap oleh

atapulgit lebih banyak daripada oleh magnesium silikat sintetik. Hal ini dapat

disebabkan karena perbedaan struktur pori maupun komposisi dari kedua jenis

adsorben. Struktur pori adalah faktor utama dalam proses adsorpsi. Distribusi

ukuran pori menentukan distribusi molekul yang masuk dalam partikel

adsorben untuk diadsorp. Molekul yang berukuran besar dapat menutup jalan

masuk ke dalam micropore sehingga membuat area permukaan yang tersedia

untuk mengadsorp menjadi sia-sia. Karena bentuk molekul yang tidak

beraturan dan pergerakan molekul yang konstan, pada umumnya molekul

yang lebih dapat menembus kapiler yang ukurannya lebih kecil juga. Struktur

pori berhubungan dengan luas permukaan, semakin kecil pori-pori adsorben,

mengakibatkan luas permukaan semakin besar. Dengan demikian kecepatan

adsorpsi bertambah.

Proses adsorpsi terjadi akibat terbentuknya ikatan antara lapisan silika

pada struktur adsorben dengan molekul β-karoten. Atapulgit mengandung

66.1% SiO2, 12.6% MgO, dan 9.8% Al2O2. Sedangkan magnesium silikat

sintetik mengandung 15% MgO dan 67% SiO2. Silika mengandung bahan

yang homogen. Permukaan silika tersusun atas dua tipe ikatan, yaitu ikatan

polar yang memiliki energi tinggi dan ikatan kurang polar yang memiliki

energi rendah. Ikatan polar merupakan ikatan antara silika dengan gugus

hidroksil (Si-OH) yang disebut dengan silanol, sedangkan ikatan kurang polar

merupakan ikatan antara silika dengan oksigen (Si-O-Si) yang disebut dengan

siloksan (Chu et al., 2004).

32

Gugus kurang polar ini yang berfungsi di dalam proses adsorpsi secara

fisik pada pengikatan β-karoten. Jenis ikatan yang diduga terjadi antara

adsorben (baik atapulgit maupun magnesium silikat sintetik) dengan β-karoten

adalah ikatan Van der waals, dimana ikatan ini relatif lemah. Ikatan Van der

waals yang terjadi antara β-karoten dengan adsorben (baik atapulgit maupun

magnesium silikat sintetik) dapat dilihat pada Gambar 10.

Ikatan Van der waals merupakan antaraksi dipol-dipol secara kolektif.

Antaraksi dipol-dipol ini menimbukan tarik-menarik antara muatan yang

berlainan tanda dan tolak-menolak antara muatan yang sama. Molekul non

polar saling ditarik oleh antaraksi dipol-dipol yang lemah yang disebut gaya

london. Gaya Van der waals merupakan gaya terlemah walaupun merupakan

gaya yang paling universal. Energinya sekitar 0.4 sampai 40 kJ/mol

(Companion, 1991).

Proses adsorpsi pada suhu yang rendah, lebih disebabkan oleh ikatan

intermolekular daripada pembentukan ikatan kimia baru. Ikatan yang

terbentuk antara adsorben dan zat warna relatif lemah dan disebut dengan

ikatan Van der waals (Hui, 1996). Pengamatan tersebut mengindikasikan

bahwa mekanisme adsorpsinya adalah secara fisik. Swern (1982)

menambahkan cukup untuk menyatakan adsorpsi sebagai fenomena

permukaan, bergantung dari adanya afinitas spesifik antara adsorben dan zat

yang diadsorpsi.

Penggunaan atapulgit pada proses adsorpsi β-karoten dari metil ester

lebih baik dibandingkan dengan penggunaan magnesium silikat sintetik.

Si Oδ- Si δ+

Tarikanδ+H

CH3 C δ- C CH3

CH3

Gambar 10. Ikatan Van der waals antara β-karoten dengan adsorben(Sirait, 2007).

33

Karena jumlah β-karoten yang mampu diserap oleh atapulgit lebih banyak dari

pada magnesium silikat sintetik. Hal ini disebabkan karena atapulgit

merupakan adsorben yang mampu menyerap zat khususnya zat warna seperti

β-karoten, sedangkan magnesium silikat sintetik merupakan adsorben yang

secara khusus dikomersialkan untuk proses penghilangan basa (NaOH).

Sehingga kemampuan magnesium silikat sintetik untuk menyerap dan

mengikat β-karoten lebih rendah dibandingkan dengan atapulgit. Selain itu,

atapulgit memiliki oksida Al2O3 yang berpotensi mengikat senyawa β-karoten

dengan adsorpsi kimia. Namun secara umum, baik pada penggunaan atapulgit

maupun magnesium silikat sintetik, semakin tinggi suhu yang digunakan maka

konsentrasi β-karoten yang terserap dalam kedua jenis adsorben tersebut

semakin meningkat.

D. LAJU ADSORPSI

Laju adsorpsi merupakan perubahan konsentrasi pereaksi atau produk

pada proses adsorpsi. Seiring dengan bertambahnya waktu reaksi, maka

jumlah zat pereaksi akan makin sedikit, sedangkan produk makin banyak.

Laju adsorpsi dinyatakan sebagai laju berkurangnya pereaksi atau laju

bertambahnya produk pada proses adsorpsi. Parameter yang digunakan adalah

konstanta laju adsorpsi (k) dan energi aktivasi (Ea). Pada penentuan parameter

tersebut digunakan model isoterm adsorpsi Brimberg.

1. Konstanta Laju Adsorpsi

Penentuan laju adsorpsi diperoleh berdasarkan hubungan antara nilai

absorbansi metil ester pada t tertentu dengan waktu kontak antara adsorben

dengan metil ester. Selanjutnya dihubungkan secara linear pada model

Brimberg sehingga dapat diperoleh nilai konstanta laju adsorpsi (k). Nilai

konstanta laju adsorpsi pada masing-masing jenis adsorben dapat dilihat

pada Tabel 9.

34

Tabel 9. Konstanta laju adsorpsi β-karoten dari metil ester denganmenggunakan Atapulgit dan Magnesium silikat sintetik

Perlakuan Konstanta Laju Adsorpsi

(k min-1)Jenis Adsorben Suhu (° C)

Atapulgit

65 0.0236

80 0.0332

90 0.0515

Magnesol

65 0.0146

80 0.0266

90 0.0442

Berdasarkan Tabel 9 dapat diketahui bahwa nilai konstanta laju

adsorpsi mengalami peningkatan seiring dengan meningkatnya suhu. Nilai

konstanta laju adsorpsi yang paling besar pada penggunaan atapulgit dan

magnesium silikat sintetik terjadi pada kondisi suhu 90 °C dimana nilai

konstanta laju adsorpsi pada penggunaan atapulgit lebih tinggi apabila

dibandingkan dengan nilai konstanta laju adsorpsi pada penggunaan

magnesol yaitu sebesar 0.0515 k min-1 untuk atapulgit dan 0.0442 k min-1

untuk magnesol.

Peningkatan fraksi molekul yang memiliki energi kinetik melebihi

energi aktivasi dilakukan dengan meningkatkan suhu. Peningkatan suhu

dapat meningkatkan frekuensi tumbukan antara molekul yang kemudian

membentuk suatu kompleks teraktifkan. Selain iu, peningkatan suhu

mampu memperbesar pori-pori pada adsorben sehingga dapat

meningkatkan kemampuan adsorpsinya. Peningkatan fraksi molekul yang

teraktifkan ini menyebabkan meningkatnya laju reaksi. Oleh karena itu,

suhu berpengaruh terhadap laju reaksi, yaitu dapat meningkatkan laju

reaksi. Untuk kebanyakan reaksi, dengan meningkatnya suhu sebesar 10

C akan meningkatkan laju reaksi menjadi dua atau tiga kali semula

(Petrucci, 1992; Saeni, 1989).

Jika suhu dinaikkan, maka kalor yang diberikan akan menambah

energi kinetik partikel pereaksi. Sehingga pergerakan partikel-partikel

pereaksi makin cepat, makin cepat pergerakan partikel akan menyebabkan

35

terjadinya tumbukan antar zat pereaksi makin banyak, sehingga reaksi

makin cepat. Umumnya kenaikan suhu sebesar 10 0C menyebabkan

kenaikan laju reaksi sebesar dua sampai tiga kali. Kenaikan laju reaksi ini

dapat dijelaskan dari gerak molekulnya. Molekul-molekul dalam suatu zat

kimia selalu bergerak-gerak. Oleh karena itu, kemungkinan terjadi

tabrakan antar molekul yang ada.

2. Energi Aktivasi

Energi minimum yang harus dimiliki oleh partikel pereaksi sehingga

menghasilkan tumbukan efektif disebut energi pengaktifan (Ea = energi

aktivasi). Reaksi yang dapat berlangsung pada suhu rendah berarti

memiliki energi pengaktifan yang rendah. Sebaliknya, reaksi yang

memiliki energi pengaktifan besar hanya dapat berlangsung pada suhu

tinggi. Energi pengaktifan dapat dianggap sebagai energi penghalang

(barier) antara pereaksi dan produk.

Hanya sebagian molekul-molekul atau fraksi molekul yang

teraktifkan, yaitu molekul-molekul yang memiliki energi kinetik melebihi

energi aktivasi, yang dapat menghasilkan tumbukan yang efektif sehingga

mampu bereaksi. Semakin tinggi nilai energi aktivasi, semakin kecil fraksi

molekul yang teraktifkan dan semakin lambat reaksi berlangsung. Selain

itu, tumbukan molekul yang menghasilkan reaksi juga tergantung dari

orientasi molekul tersebut. Oleh karena itu, laju reaksi dipengaruhi oleh

fraksi molekul yang teraktifkan dan orientasi dari molekul tersebut

(Petrucci, 1992; Saeni, 1989).

Penentuan energi aktivasi proses adsorpsi β-karoten dari metil ester

dilakukan dengan menggunakan persamaan Arrhenius yang

menghubungkan antara nilai konstanta laju reaksi (k) dengan suhu reaksi.

Persamaan Arrhenius menghasilkan sebuah bentuk persamaan garis lurus

(linear). Kurva regresi linear yang menghubungkan antara konstanta laju

adsorpsi (k) dengan suhu reaksi (T) dapat dilihat pada Gambar 11 dan 12.

36

Berdasarkan Gambar 11 dan 12 diperoleh nilai kemiringan (slope)

dan juga nilai koefisien determinasi (r2). Kemiringan (slope) yang

dihasilkan dari regresi linear digunakan untuk memperoleh nilai energi

aktivasi. Kemiringan dikalikan dengan konstanta tetapan gas (R) akan

menghasilkan nilai energi aktivasi. Nilai Energi aktivasi pada proses

adsorpsi β-karoten dengan menggunakan kedua jenis adsorben dapat

dilihat pada Tabel 10.

y = -5373.5x + 11.65R2 = 0.9926

-4.5

-4

-3.5

-3

-2.5

-2

-1.5

-1

-0.5

00.0027 0.00275 0.0028 0.00285 0.0029 0.00295 0.003

1 /T

ln k

Gambar 12. Regresi linear hubungan antara suhu (1/T)dengan ln k dengan menggunakan atapulgit(r2 = 0.9928 ; kemiringan = 5373.5)

y = - 3 7 2 4 .3 x + 7 .2 3 7R 2 = 0 .9 5 8

- 4

- 3 .5

- 3

- 2 .5

- 2

- 1 .5

- 1

- 0 .5

00 .0 0 2 7 0 .0 0 2 7 5 0 .0 0 2 8 0 .0 0 2 8 5 0 .0 0 2 9 0 .0 0 2 9 5 0 .0 0 3

1 /T

ln k

Gambar 11. Regresi linear hubungan antara suhu (1/T)dengan ln k dengan menggunakan atapulgit(r2 = 0.958 ; kemiringan = 3724.3)

37

Tabel 10. Energi aktivasi pada reaksi adsorpsi β-karoten dari metil esterdengan menggunakan atapulgit dan magnesium silikat sintetik

Berdasarkan Tabel 10, Nilai energi aktivasi pada proses adsorpsi

menggunakan atapulgit adalah sebesar 31.08 kJ/mol sedangkan pada

proses adsorpsi menggunakan magnesium silikat sintetik adalah sebesar

44.84 kJ/mol. Jika suhu dinaikkan, maka kalor yang diberikan akan

menambah energi kinetik partikel pereaksi. Sehingga pergerakan partikel-

partikel pereaksi makin cepat, makin cepat pergerakan partikel akan

menyebabkan terjadinya tumbukan antar zat ereaksi makin banyak,

sehingga reaksi makin cepat. Molekul-molekul dalam suatu zat kimia

selalu bergerak-gerak. Oleh karena itu, kemungkinan terjadi tabrakan antar

molekul yang ada. Tetapi tabrakan itu belum berdampak apa-apa bila

energi yang dimiliki oleh molekul-molekul itu tidak cukup untuk

menghasilkan tabrakan yang efektif.

Nilai energi aktivasi menggunakan atapulgit lebih rendah daripada

dengan menggunakan magnesium silikat sintetik. Hal ini menunjukkan

bahwa proses adsorpsi β-karoten dengan menggunakan atapulgit lebih

mudah dan cepat terjadi dibandingkan dengan menggunakan magnesium

silikat sintetik. Sehingga molekul dalam atapulgit tidak memerlukan

energi yang besar dalam proses adsorpsi β-karoten dari metil ester serta

mampu bekerja lebih efektif dibandingkan dengan magnesium silikat

sintetik. Nilai energi aktivasi juga dapat menunjukan karakteristik dari

ikatan antara adsorben dan adsorbat. Apabila nilai energi aktivasinya

rendah menunjukan ikatan yang terjadi pada adsorpsi fisik lemah.

E. KUALITAS ADSORPSI

Kualitas adsorpsi dapat dilihat berdasarkan kemampuan suatu adsorben

dalam menyerap berbagai macam komponen yang terdapat dalam metil ester.

Jenis adsorben Ea (kJ/mol)

Atapulgit 31.08

Magnesium silikat sintetik 44.84

38

Beberapa parameter yang dapat menunjukkan kualitas dari metil ester

diantaranya adalah jumlah β-karoten yang teradsorp, bilangan asam, indeks

bias, kadar air serta penurunan kadar basa dalam metil ester. Nilai parameter

yang menunjukkan kualitas dari metil ester dapat dilihat pada Tabel 11.

Tabel 11. Nilai parameter kualitas

Berdasarkan Tabel 11 dapat dilihat bahwa jumlah β-karoten yang

mampu diadsorp oleh atapulgit adalah sebesar 84.4559 µg/ml sedangkan yang

mampu diserap oleh magnesium silikat sintetik adalah sebesar 55.9989 µg/ml.

Jumlah β-karoten yang mampu diadsorp oleh atapulgit lebih banyak

dibandingkan dengan jumlah β-karoten yang diserap oleh magnesium silikat

sintetik. Hal ini menunjukkan bahwa atapulgit memiliki kemampuan

penyerapan yang lebih baik dibandingkan dengan magnesium silikat sintetik.

Disamping itu, bilangan asam mengalami penurunan selama proses adsorpsi

terjadi. Penurunan bilangan asam disebabkan dari peningkatan kemampuan

penyerapan adsorben pada suhu yang lebih tinggi sehingga mampu menyerap

asam lemak bebas selama proses adsorpsi. Proses penyerapan Asam lemak

bebas pada metil ester minyak sawit disebabkan melalui pembentukan ikatan

hidrogen antara gugus karbonil asam lemak (C=O) dengan gugus silanol (Si-

O-H) pada adsorben. Adsorpsi yang terjadi adalah adsorpsi fisik.

Parameter Kondisi (90 °C , 150 menit) Karakteristik

AwalAtapulgit Magnesium

silikat sintetik

β-karoten yang teradsorp

(µg/ml)

84.4559 55.9989 -

Bilangan Asam

(mgKOH/g)

0.24 0.32 0.97

Indeks Bias 1.6249 1.6284 1.6237

Kadar Air (%) 0.1 0.05 0.13

39

Indeks bias mengalami peningkatan selama proses adsorpsi. Semakin

panjang rantai karbon dan semakin banyak ikatan rangkap maka indeks bias

akan semakin besar. Indeks bias juga dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti

kadar asam lemak bebas, proses oksidasi dan suhu. Penurunan bilangan asam

yang terjadi selama proses adsorpsi berpengaruh terhadap indeks bias. Nilai

indeks bias mengalami peningkatan dengan menurunnya kandungan asam

lemak bebas dalam metil ester minyak sawit. Tingkat kemurnian metil ester

tersebut naik seiring dengan peningkatan nilai indeks bias. Menurunnya

jumlah komponen pengotor seperti asam lemak bebas selama proses adsorpsi,

menyebabkan metil ester menjadi lebih murni yang diindikasikan dengan

semakin meningkatnya nilai indeks bias.

Kadar air metil ester mengalami penurunan selama proses adsorpsi.

Kadar air metil ester minyak sawit mengalami penurunan setelah dilakukan

proses adsorpsi. Adanya pengurangan kadar air kemungkinan terjadi karena

molekul air terikat pada adsorben. Bagian polar dari adsorben, terutama

bagian oktahedral atapulgit, dapat mengikat molekul air yang juga bersifat

polar. Air dapat menyebabkan proses adsorpsi oleh adsorben menjadi tidak

maksimal. Sehingga biasanya dilakukan proses aktivasi salah satunya dengan

pemanasan yang bertujuan agar air yang terikat di celah-celah molekul dapat

teruapkan, sehingga porositas adsorben meningkat. Berdasarkan Tabel 11

dapat diketahui bahwa kadar air metil ester pada proses adsorpsi dengan

menggunakan magnesium silikat sintetik lebih rendah dibandingkan dengan

menggunakan atapulgit. Hal ini menunjukkan magnesium silikat sintetik

mampu menyerap air lebih banyak daripada atapulgit.

Selain parameter-parameter diatas, juga dilakukan pengukuran terhadap

kadar basa (NaOH) yang terdapat dalam metil ester. Keberadaan basa dapat

menghirolisis dan memecah metil ester menjadi asam lemak bebas. Asam

lemak bebas dan sisa basa dalam metil ester dapat menyumbat injektor mesin

diesel sehingga mengganggu kinerjanya. Penurunan kadar basa dalam metil

ester dengan menggunakan atapulgit dan magnesium silikat sintetik dapat

dilihat pada Gambar 13 dan 14.

40

Berdasarkan Gambar 13 dan 14 dapat dilihat penurunan jumlah basa

dalam metil ester selama proses adsorpsi berlangsung. Jumlah awal basa

(NaOH) dalam metil ester adalah sebanyak 814.27 ppm dan setelah proses

adsorpsi menggunakan atapulgit dan magnesium silikat sintetik berlangsung

jumlahnya berkurang menjadi 0. Penurunan jumlah basa dalam metil ester

menghasilkan nilai yang sama pada kedua jenis adsorben dan pada ketiga suhu

- 2 0 0

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

0 5 0 1 0 0 1 5 0

L a m a A d s o r p s i (m e n it )

Sis

a B

as

a (

pp

m)

Gambar 14. Penurunan kadar basa (NaOH) dalam metil esterselama proses adsorpsi dengan menggunakanmagnesium silikat sintetik

Gambar 13. Penurunan kadar basa (NaOH) dalam metil esterselama proses adsorpsi dengan menggunakanatapulgit

- 2 0 0

0

2 0 0

4 0 0

6 0 0

8 0 0

1 0 0 0

0 5 0 1 0 0 1 5 0

L a m a A d s o r p s i (m e n it )

Sis

a B

as

a (

pp

m)

41

yang digunakan. Hal ini menunjukkan bahwa baik atapulgit maupun

magnesium silikat sintetik memiliki kemampuan yang baik dalam menyerap

basa (NaOH), sehingga baik atapulgit maupun magnesium silikat sintetik

sangat baik digunakan dalam proses pencucian metil ester untuk

menghilangkan kandungan basa (NaOH) yang sebelumya digunakan sebagai

katalis dalam proses pembuatan metil ester (biodiesel).

42

V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN

Nilai konstanta laju adsorpsi mengalami peningkatan seiring dengan

meningkatnya suhu. Nilai konstanta laju adsorpsi dengan menggunakan

atapulgit untuk masing masing suhu 65 , 80 dan 90 °C adalah 0.0236 min-1

0.0332 min-1, 0.0515 min -1, sedangkan nilai konstanta laju adsorpsi dengan

menggunakan magnesium silikat sintetik untuk masing-masing suhu 65 °C ,

80 °C dan 90 °C adalah 0.0146 min-1, 0.0266 min-1, 0.0442 min-1.

Proses adsorpsi dengan menggunakan atapulgit berlangsung lebih cepat

dibandingkan dengan menggunakan magnesium silikat sintetik karena nilai

energi aktivasinya lebih rendah. Nilai energi aktivasi pada proses adsorpsi

dengan menggunakan atapulgit adalah sebesar 31.08 kJ/mol sedangkan

dengan menggunakan magnesium silikat sintetik sebesar 44.85 kJ/mol.

B. SARAN

Penelitian dengan nilai suhu yang lebih tinggi perlu dilakukan agar

diperoleh hasil yang lebih optimal, sehingga desain alat reakor perlu di

kembangkan.

43

DAFTAR PUSTAKA

Adnan, Mohamad. 1997. Teknik Kromatografi untuk Analisis BahanMakanan. Penerbit ANDI. Yogyakarta.

AOAC. 1999. Fatty Acids (Free) in Crude and Refined Oils TitrationMethods. Official Methods of Analysis Volume II. PatriciaCunniff (ed). AOAC International. Amerika Serikat.

[AOCS] American Oil Chemists’ Society. 1997. Official Methods andRecommended Practices of the American Oil Chemists’ Society. Fifthedition. Champaign, Illinois.

Apriyantono, A., D. Fardiaz,N.L. Puspitasari, Sedarnawati dan S. Budiyanto.1989. Petunjuk Laboratorium Analisis Pangan. PAU Pangan danGizi IPB. Bogor

Benefield, D. L. 1982. Process Chemistry for Water and WastewaterTreatment. Prentice-Hall, Inc, Englewood Cliffs, New Jersey.

Bernasconi, G., H. Grester, H. Hauser, H. Stauble dan E. Scheneiter. 1995.Teknologi Kimia Bagian 2. Terjemahan Lienda Handojo. PradnyaParamita. Jakarta.

Choo, Y. M. 2006. Palm Oil Carotenoidshttp://www.unu.edu/unupress/food/8F152E05.htm. [13 juni2009]

Companion, A. L. 1991. Ikatan Kimia. Penerbit ITB. Bandung

Chu, B. S.,B. S. Baharin, Y. B. Che Man, dan S. Y. Quek. 2004. Separationof Vitamin E from Palm Fatty Acid Distillate Using Silica IIIBatch Desorpstion Study. J. Of Food Engineering 64 :1-7.

Darmoko, T. Herawan dan P. Guritno. 2001. Teknologi Produksi Biodieseldan Prospek Pengembangannya di Indonesia. WARTA PPKSVOL. 9(1) : 17-27.

Derksen, J. T. P. and F. .P. Cuperus. 1996. Processing of Oilsees Constituentsfor Nonfood Aplications. Netherland.

Gervasio, C. G. 1996. Fatty Acid and Derivatives from coconut Oil. In (edY.H. Hui). Bailey’s Industrial Oil and Fat Products. 5th ed.,Vol 5.John Willey & Sons. Inc. New York. Page 63-70.

Grim, R. E. 1989. Clay Mineralogy. 2nd Edition. McGraw-Hill BookCompany, New York. USA.

44

Gross, J. 1991. Pigmen in Vegetables, Chlorophylls and Carotenoids. AVIBook, Van Nostrand Reinhold, New York.

Hui, Y. H. 1996. Bailey’s Industrial Oil Yields Carotene for World Markets.Oleo Chemical INFORM, Vol.3,No.2, Febr.p.210-217.

Iwasaki, R. dan M. Murakoshi. 1992. Palm Oil Yields Carotene for WorldMarkets. Oleo Chemical INFORM, Vol.3,No.2,Febr.P.210-217.

Ketaren, S. 2005. Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta : Universitas IndonesiaPress.

Kritchevsky, D., S. A. Tepper, S. K. Czarnecki, and Sundram K. 2002.Review Article : Red Palm Oil in Experimental Atherosclerosis.Asia Pacific J Clin Nutr. Vol. 11. p. S433 – S437.

Lansbarkis, J. R. 2000. Analysis of Volatile Organic Compounds in Waterand Air Using Attapulgite Clays. United States Patent 6074460.

Lehninger, A. L. 1982. Dasar-dasar Biokimia. Jilid I. Worth Publ. Inc.,NewYork. Terjemahan. M. Thenawijaya. 1993. Penerbit Erlangga,Jakarta.

Mattjik, A. A., dan Sumertajaya. 2000. Perancangan Percobaan denganAplikasi SAS dan Minitab, jilid I. IPB Press, Bogor.

McCabe, W.L.,JC.Smith dan P. Harriot. 1989. Operasi Teknik Kimia Jilid 2.Terjemahan E. Jasjfi. Penerbit Erlangga. Jakarta.

Meridian, Y. A. 2000. Kajian Ketersediaan Hayati β-karoten MinumanEmulsi Karoten Minyak Sawit dalam Hati dan Plasma Tikus.[Skripsi]. Bogor : FATETA-IPB

Meyer, L. H., 1966. Food Chemistry, 4th ed. Reindhold Publishing Corp. NewYork.

Miyawaki, Y. 1998. Major contribution of Crude Palm Oil and Palm KernelOil in The Oleochemical Industry. In 1998 International Oil PalmConference, Nusa Sua, Bali, September 23-25, 1998.

Muchtadi, T. R. 1992. Karakteriasi Komponen Intrinsik Utama Buah Sawit(Elaeis Guineensis Jacq.) dalam Rangka Optimalisasi ProsesEktraksi Minyak dan Pemanfaatan Provitamin A. Disertasi.Program Pasca Sarjana IPB. Bogor.

45

Naibaho, P. M. 1983. Pemisahan Karoten (Provitamin A) Minyak Sawitdengan Metoda Adsorpsi. Disertasi. Program Pasca Sarjana IPB.Bogor.

Onyewu, P. N. 1985. Thermal Degradation of ß-carotene Under SimulatedTime and Temperatur Conditions of Various Food Processes.Michigan : UMI Deservation Services.

Ooi, C. K., Y. M. Choo, C. C. Yap, Y. Bashiron, and A. S. H. Oong. 1994.Recovery of carotenoids from palm oil. JAOCS Vol 71 (4) : 423-426.

Perry, R. H., dan D. W. Green. 1984. Perry’s Chemical Engineer Handbook,6th ed. Mc Graw-hill, New York.

Petrucci, R. H. 1992. Kimia Dasar, Prinsip dan Terapan Modern. Terjemahan.Erlangga, Jakarta.

PORIM. 1995. PORIM Test Methods. Palm Oil Research Institute ofMalaysia, Kuala Lumpur.

Reynolds, T. D. 1982. Unit Operations and Process in EnvironmentalEngineering. Texas A&M University, Brooks/Cole EngineeringDivision, Monterey, California, USA, pp. 165 – 166.

Ribeiro, M. H. L, P.A.S. Lourenco, J. P. Monteiro dan S. Ferreira-Dias. 2001.Kinetics of Selective Adsorption of Impurities from a CrudeVegetable Oil in Hexane to Activated Earths dan Carbons. J. Eur.Food. Res.Technol. 213 : 132 – 138 .

Saeni. M. S. 1989. Kimia Fisik I. Pusat Antar Universitas Bioteknologi IPB,Bogor.

Sahidin., S. Matsjeh, dan E. Nuryanto. 2000. Degradasi ß-karoten dariMinyak Sawit Merah. [Skripsi]. Bogor : FATETA-IPB.

Schwartz, S. J. dan J. H. V. Elbe. 1996. Colorants. Di dalam Food Chemistry.Third Edition. O. R. Fennema (ed). Marcel Dekker Inc. NewYork.

Simpson, K. I., S. T .L Tsou, dan C. O Chichester. 1987. BiochemicalMethodology for The Assessment of Carotenes. InternationalVitamin Consultative IVACG.

Sirait, K. E. E.2007. Kinetika Adsorpsi Isotermal ß-karoten Olein SawitKasar dengan Menggunakan Atapulgit. Skripsi. FakultasTeknologi Pertanian IPB. Bogor.

46

Standar Nasional Indonsia (SNI). 2006. Biodiesel. Bandan Standar Nasional.Jakarta. (SNI-04-7182-2006).

Suhartono, M. T. 1987. Pengantar Biokimia. PAU Pangan dan Gizi IPB.Bogor.

Suryani, A. dan D. Mangunwidjaja. Rekayasa Proses Dasar. 2000. JurusanTeknologi Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian.Institut Pertanian. Bogor.

Swern, D. 1982. Bailey’s industrial Oil and Fat Products 4th Edition Volume2. John Wiley & Sons. Amerika Serikat.

Treybal, R. E. 1980. Mass Tranfer Operation. Mc Graw-Hill Kogakusha, Ltd,New York.

Watfford, J. 1980. Development in Food Colours-1. Applied SciencePublishers Ltd. London.

Wulandari, O.V. 2000. Pemanfaatan Minyak Sawit untuk Produksi EmulsiKaya Beta Katoten Sebagai Suplemen Vitamin A. [Skripsi]. Bogor: FATETA-IPB.

WWW. Cnhymc. Com. 2003 (23 maret 2009).

.

.

47

Lampiran 1. Kurva standard konsentrasi ß-karoten dalam pelarut heksan

Prosedur pembuatan kurva standard (Apriyantono et al., 1989)

Kurva standard yang dibuat adalah kurva standard ß-karoten dalam

heksan. Standar ß-karoten (Sigma Aldrich) ditimbang sebanyak 0.0005 gram

dilarutkan dan ditera dengan menggunakan heksan dalam labu takar 100 ml.

Selanjutnya dibuat beberapa konsentrasi larutan ß-karoten dalam heksan dan

kemudian diukur dengan menggunakan spektrofotometer pada panjang

gelombang 446 nm.

Kurva Standar ß-karoten dalam Heksan

(µg/ml)

48

Lampiran 2. Prosedur analisis

A. Bilangan Asam (AOAC, 1999)

Pengujian ini digunakan untuk menentukan bilangan asam minyak

sebagai bahan baku biodiesel atau produk biodiesel. Pengujian angka

asam dilakukan melalui proses titrimetri. Angka asam adalah banyaknya

miligram KOH 0.1 N yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam

bebas di dalam satu gram sampel biodiesel atau bahan baku biodiesel.

Asam bebas ini terutama terdiri dari asam lemak bebas dan sisa asam

mineral.

Prosedur :

Minyak yang akan diuji ditimbang 2-5 gram di dalam erlenmeyer 200

ml. Selanjutnya ditambahkan 50 ml alkohol netral 95 %, lalu dipanaskan

selama 10 menit dalam penangas air sambil diaduk. Kemudian laurtan ini

dititar dengan KOH 0.1 N menggunakan indikator phenolpthalein 1%

hinggatepat terlihat warna merah jambu (persisten ± 10 menit). Setelah

itu, dihitung jumlah miligram KOH yang digunakan untuk menetralkan

asam lemak bebas dalam 1 gram minyak atau lemak.

Perhitungan :

Bilangan asam =

Ketrangan :

A = Jumlah ml KOH 0.1 N untuk titrasi

N = Normalitas larutan KOH

G = Bobot contoh, dinyatakan dalam gram

56,1 = Bobot molekul contoh

A x N x 56,1G

49

B. Total Sabun Dalam Minyak (AOCS, 1997)

1. Prosedur

Sebanyak 100 ml larutan aseton disiapkan dalam erlenmeyer,

kemudian ditambahkan 0.5 ml bromophenol blue sebagai indicator.

Selanjutnya titrasi dengan menggunakan HCL 0.01N atau NaOH

0.01N sampai larutan uji tersebut berwarna kuning.Minyak yang akan

di uji, ditimbang sebanyak 40 gram dan dimasukan ke dalam

erlenmeyer yang telah dibilas dengan larutan uji. Selanjutnya

ditambahkan 1 ml air ke dalam sampel yang akan diuji, lalu

dipanaskan dalam water bath sambil di aduk. kemudian ditambahkan

50 ml larutan uji ke dalam sampel tersebut dan setelah dipanaskan

diaduk kembali lalu dibiarkan hingga terbentuk dua lapisan yang

berbeda. Bila sampel yang digunakan adalah minya atau lemak maka

lapisan bagian atas akan berwarna hijau kebiruan. Selanjutnya titrasi

dengan menggunakan HCL 0.01N hingga terjadi perubahan warna

lapisan atas menjadi kuning. Blanko harus ditentukan dengan

menggunakan minyak yang bebas dari sabun.

2. Perhitungan

ppm sabun sebagai sodium oleat =

C. Indeks Bias (Apriyantono et al.,1989)

Indeks bias dari suatu zat adalah perbandingan dari sinus sudut sinar

jatuh dan sinus sudut sinar pantul dari cahaya yang melalui suatu zat. Alat

yang digunakan pada pengujian ini adalah refraktometer abbe yang

dilengkapi dengan pengatur suhu. Pengujian dilakukan dengan pada suhu

40 °C untuk lemak dan pada suhu 25 °C untuk minyak.

(mLs-mLb) x N x 304,400Bobot sampel

Dimana;mLs = jumlah ml HCL untuk titrasi sampelmLb = jumlah ml HCL untuk titrasi blankoN = Normalitas HCL

50

Indeks bias pada suhu tertentu dapat diperoleh dengan perhitungan

sebagai berikut :

R = R’ + K(T’ – T)

Keterangan :

R = Pembacaan skala pada suhu T °C

R’ = Pembacaan skala pada suhu T’ °C

T’ = Suhu ketika R’ akan dicari (°C)

K = faktor koreksi 0,000365 untuk lemak, dan 0,000385

untuk minyak

D. Pengukuran total karoten menggunakan spektrofotometer

(Apriyantono et al., 1989).

Adsorbansi larutan contoh diukur dengan menggunakan

spektrofotometer pada panjang gelombang 446 nm. Blanko dan pelarut

yang digunakan adalah heksan. Sebanyak 0.2 ml larutan contoh

diencerkan dalam labu takar 10 ml lalu ditera dengan dengan

menggunakan heksan. Selanjutnya dilakukan pengukuran absorbansi

menggunakan spektrofotometer. Konsentrasi total karoten dalam sampel

dihitung berdasarkan kurva standar yang dibuat

E. Kadar Air (Aufhauser)

1. Prinsip :

Bila suatu bahan di destilasi dengan pelarut yang bertitik didih

lebih tinggi dari air, maka air dalam bahan lebih cepat menguap dari

pelarut yang digunakan.

2. Prosedur :

Larutan contoh ditimbang sebanyak 10 gram, lalu dimasukan ke

dalam labu lemak 500 ml. Selanjutnya ditambahkan toluena sebanyak

¾ isi labu. Kemudian dirangkai pada alat aufhauser yang dihubungkan

dengan kondensor, lalu dipanaskan selama 3 jam

51

3. Perhitungan

Volume Pembacaan

Kadar Air = X 100%

Bobot Contoh

52

Lampiran 3. Skema reaktor proses adsorpsi ß-karoten dari metil ester tipe

berpengaduk

53

Lampiran 4. Foto reaktor proses adsorpsi ß-karoten dari metil ester tipe

tangki berpengaduk

54

Gambar 2. Perubahan warna pada metil ester, sebelum proses adsorpsi(a) dan sesudah proses adsorpsi (b)

Lampiran 5. Perubahan warna metil ester dan adsorben

Gambar 1. Perubahan warna pada atapulgit, (a) sebelum proses adsorpsi,(b) sesudah proses adsorpsi

(a) (b)

(a) (b)

55

_= Ao expEa

RTk

= ln Ao+ln k1

T_ Ea

R

ln k =

Ea

RT_ ln Ao+

1/T

Ln k

Ln Ao

Slope = - Ea/R

Lampiran 6. Perhitungan konstanta laju adsorpsi (k) dan energi aktivasi (Ea)

A. Model Brimberg

ln (C/Co) = -k(t)0.5

Berdasarkan hukum Beer-Lambert , nilai C (konsentrasi) memilikiproporsi yang sama dengan A (absorbansi), sehingga :

ln (A/Ao) = -k(t)0.5

ln A – ln Ao = -k(t)0.5

ln A = -k(t)0.5 + ln Ao

Plot dari ln A dan (t)0.5 menghasilkan bentuk Linear dari model Brimberg

B. Energi Aktivasi

56

Lampiran 7. Data hasil Penelitian

A. Hasil absorbansi metil ester selama proses adsorpsi menggunakanatapulgitLama Adsorpsi (t) Suhu (°C)

65 80 900 0.40366 0.40366 0.403663 0.39680 0.37690 0.367076 0.39028 0.37246 0.341089 0.38271 0.36134 0.33198

15 0.37303 0.35293 0.3239220 0.36725 0.35067 0.3199025 0.35833 0.34242 0.3185830 0.35491 0.33838 0.3180260 0.35067 0.33046 0.3105490 0.34325 0.32914 0.30925

120 0.34278 0.32572 0.30694150 0.34176 0.32143 0.30331

B. Hasil absorbansi metil ester selama proses adsorpsi menggunakanmagnesol

Lama Adsorpsi (t) Suhu (°C)65 80 90

0 0.56418 0.56418 0.564183 0.52846 0.50680 0.492566 0.51960 0.48058 0.462159 0.51000 0.47544 0.44617

15 0.49873 0.46696 0.4337320 0.48705 0.45986 0.4269425 0.47693 0.45078 0.4261330 0.47556 0.44554 0.4237060 0.46114 0.43626 0.4159790 0.44989 0.42226 0.41566

120 0.44748 0.42559 0.41430150 0.45295 0.42248 0.41283

57

Lampiran 8. Data hasil perhitungan konstanta laju adsorpsi ß-karoten dari metilester dan Energi aktivasi

A. Nilai Konstanta Laju Adsorpsi (k) β-karoten dari metil ester

1. Nilai persamaan Brimberg dengan menggunakan atapulgit pada suhu 65 °C

LamaAdsorpsi

(t)

65

0 0.40366 0 -0.572381933 0.39680 1.732051 -0.637788166 0.39028 2.44949 -0.654695999 0.38271 3 -0.67334455

15 0.37303 3.872983 -0.6956904120 0.36725 4.472136 -0.7193884925 0.35833 5 -0.7403750730 0.35491 5.477226 -0.7432622260 0.35067 7.745967 -0.7740427590 0.34325 9.486833 -0.79875217

y = -0.0236x - 0.5988R2 = 0.9431

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

00 2 4 6 8 10

(t)0.5

ln A

Persamaan : y = -0.0263x – 0.5988

ln A = -k(t)0.5 + ln Ao

k = 0.0263

Absorbansi (A) (t)0.5ln A

58

2. Nilai Persamaan Brimberg dengan menggunakan atapulgit pada suhu 80 °C

LamaAdsorpsi

(t)

65

0 0.40366 0 -0.572381923 0.37690 1.732051 -0.679638836 0.37246 2.44949 -0.732761579 0.36134 3 -0.74351458

15 0.35293 3.872983 -0.7615116720 0.35067 4.472136 -0.7768223125 0.34242 5 -0.7967647730 0.33838 5.477226 -0.8084626360 0.33046 7.745967 -0.82951688

y = -0.0322x - 0.6239R2 = 0.8692

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

00 2 4 6 8 10

(t)0.5

ln A

Persamaan : y = -0.0322x – 0.6239

ln A = -k(t)0.5 + ln Ao

k = 0.0322

Absorbansi (A) (t)0.5ln A

59

3. Nilai Persamaan Brimberg dengan menggunakan atapulgit pada suhu 90 °C

LamaAdsorpsi

(t)

65

0 0.40366 0 -0.572381923 0.36707 1.732051 -0.708138996 0.34108 2.44949 -0.771864689 0.33198 3 -0.80704402

15 0.32392 3.872983 -0.8353215320 0.31990 4.472136 -0.8511117925 0.31858 5 -0.8529990830 0.31802 5.477226 -0.85872962

y = -0.0515x - 0.6149R2 = 0.9053

-1

-0.9

-0.8

-0.7

-0.6

-0.5

-0.4

-0.3

-0.2

-0.1

00 1 2 3 4 5 6

(t)0.5

ln A

Persamaan : y = -0.0515x – 0.6149

ln A = -k(t)0.5 + ln Ao

k = 0.0515

Absorbansi (A) (t)0.5ln A

60

4. Nilai Persamaan Brimberg dengan menggunakan magnesol pada suhu 65 °C

LamaAdsorpsi

(t)

65

0 0.56418 0 -0.9071823403 0.52846 1.732051 -0.9243229046 0.51960 2.44949 -0.9408908499 0.51000 3 -0.960477757

15 0.49873 3.872983 -0.98609643420 0.48705 4.472136 -1.00171246425 0.47693 5 -1.02630092930 0.47556 5.477226 -1.03589104360 0.46114 7.745967 -1.04790966990 0.44989 9.486833 -1.069296234

y = -0.0146x - 0.9226R2 = 0.883

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

00 2 4 6 8 10 12 14

(t)0.5

ln A

Persamaan : y = -0.0146x – 0.9226

ln A = -k(t)0.5 + ln Ao

k = 0.0146

Absorbansi (A) (t)0.5ln A

61

5. Nilai Persamaan Brimberg dengan menggunakan magnesol pada suhu 80 °C

LamaAdsorpsi

(t)

65

0 0.56418 0 -0.907182343 0.50680 1.732051 -0.9757753796 0.48058 2.44949 -0.9876256299 0.47544 3 -1.017935936

15 0.46696 3.872983 -1.04148554220 0.45986 4.472136 -1.04790966925 0.45078 5 -1.07171722530 0.44554 5.477226 -1.08358575560 0.43626 7.745967 -1.107269656

y = -0.0266x - 0.927R2 = 0.9482

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

00 2 4 6 8 10

(t)0.5

ln A

Persamaan : y = -0.0266x – 0.927

ln A = -k(t)0.5 + ln Ao

k = -0.0266

Absorbansi (A) (t)0.5ln A

62

6. Nilai Persamaan Brimberg dengan menggunakan magnesol pada suhu 90 °C

LamaAdsorpsi

(t)

65

0 0.56418 0 -0.907182343 0.49256 1.732051 -1.0022027136 0.46215 2.44949 -1.0756382259 0.44617 3 -1.102680553

15 0.43373 3.872983 -1.12725870720 0.42694 4.472136 -1.13974683225 0.42613 5 -1.14388165830 0.42370 5.477226 -1.145641005

y = -0.0442x - 0.9368R2 = 0.9064

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

00 1 2 3 4 5 6

t(0.5)

ln A

Persamaan : y = -0.0442x – 0.9368

ln A = -k(t)0.5 + ln Ao

k = 0.0422

Absorbansi (A) (t)0.5ln A

63

B. Hubungan 1/T dan ln k persamaan Arrhenius untuk energi aktivasi (Ea)

Jenis Adsorben 1/T (kelvin) ln k

Atapulgit

0.00295858 -3.746510.00283286 -3.405210.00275482 -2.96617

Magnesol

0.00295858 -4.226730.00283286 -3.626840.00275482 -3.11903

64