PENGERINGAN BIJI PEPAYA DAN PENGARUH

METODE EKSTRAKSI TERHADAP PERSENTASE

YIELD MINYAK BIJI PEPAYA

Laporan Penelitian

Disusun untuk memenuhi tugas akhir guna memperoleh gelar sarjana di bidang Ilmu

Teknik Kimia

Oleh:

Johan Sebastian (6213060)

Pembimbing:

Ratna Frida Susanti, PhD.

Dr.Ir. Asaf K Sugih

JURUSAN TEKNIK KIMIIA

FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

UNIVERSITAS KATOLIK PARAHYANGAN

2018

KATA PENGANTAR

Puji syukur kepada Tuhan Yang Maha Esa atas berkat dan rahmat-Nya, penulis dapat

menyelesaikan laporan Pengeringan Biji Pepaya dan Pengaruh

Metode Ekstraksi terhadap Persentase Yield Minyak Biji Pepaya

penelitian ini disusun sebagai salah satu syarat kelulusan di jurusan Teknik Kimia,

Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan. Penulis menyadari bahwa

tanpa dukungan dari teman-teman dan bimbingan dari para dosen, laporan penelitian ini

tidak akan dapat selesai dengan baik. Maka, pada kesempatan ini penulis ingin

mengucapkan terimakasih kepada :

1. Ratna Frida Susanti, Ph.D., dan Dr.Ir. Asaf K Sugih selaku dosen pembimbing

yang telah membimbing penulis dalam proses penyusunan laporan penelitian

ini,

2. Orang tua penulis, atas dukungan moral dan materiil yang telah diberikan,

3. Teman-teman penulis yang tidak bisa disebutkan satu persatu, atas dukungan

dan semangat yang diberikan.

Penulis menyadari bahwa laporan proposal penelitian ini masih belum sempurna,

maka penulis sangat mengharapkan kritik dan saran yang membangun dari pembaca, agar

laporan penelitian ini dapat menjadi lebih baik lagi.

Akhir kata, penulis sangat berharap laporan penelitian ini dapat memperluas

wawasan dan menambah pengetahuan pembaca. Terima kasih dan Tuhan memberkati.

Bandung, 17 Januari 2018

Penulis

DAFTAR ISI LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................................... ii

SURAT PERNYATAAN ..................................................................................................... iii

LEMBAR REVISI ................................................................................................................ iv

KATA PENGANTAR ........................................................................................................... v

DAFTAR ISI ........................................................................................................................ vi

DAFTAR GAMBAR ............................................................................................................. x

DAFTAR TABEL ................................................................................................................ xi

INTISARI ............................................................................................................................ xii

ABSTRACT ....................................................................................................................... xiii

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

1.1 Latar Belakang ............................................................................................................. 1

1.2 Tema Masalah .............................................................................................................. 2

1.3 Identifikasi Masalah ..................................................................................................... 2

1.4 Premis ........................................................................................................................... 3

1.5 Hipotesis ....................................................................................................................... 5

1.6 Tujuan Penelitian ......................................................................................................... 5

1.7 Manfaat Penelitian ....................................................................................................... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ........................................................................................... 6

2.1 Pepaya .......................................................................................................................... 6

2.1.2Morfologi Tanaman Pepaya ................................................................................... 7

2.1.3Produksi Pepaya di Indonesia ................................................................................ 9

2.1.4 Kegunaan Bagian-bagian Pepaya .......................................................................... 9

2.1.5 Komposisi Pepaya............................................................................................... 10

2.1.6Kandungan Kimia pada Tanaman Pepaya ........................................................... 11

2.1.7 Pemanfaatan Biji Pepaya ..................................................................................... 12

2.1.8Pemanfaatan Minyak Biji Pepaya ........................................................................ 13

2.2 Minyak dan Lemak .................................................................................................... 13

2.2.1 Komposisi Minyak dan Lemak .......................................................................... 13

2.2.2 Karakteristik Minyak........................................................................................... 14

2.3 Ekstraksi ..................................................................................................................... 15

2.3.1 Metode Ekstraksi ................................................................................................. 15

2.4 Fluida Superkritik ...................................................................................................... 20

2.4.1 Sifat kimia fisik fluida superkritik ...................................................................... 21

2.4.2 Sifat perpindahan................................................................................................. 22

2.4.3 Solubilitas ............................................................................................................ 22

2.4.4 CO2 Superkritik .................................................................................................. 26

2.4.5 Mekanisme Ekstraksi Fluida Superkritik ........................................................... 27

2.5 Pengeringan ............................................................................................................... 29

2.5.1 Thin Layer Models .............................................................................................. 30

BAB III BAHAN DAN METODA ..................................................................................... 32

3.1 Bahan Penelitian ........................................................................................................ 32

3.2 Alat Penelitian ............................................................................................................ 32

3.3 Tahapan Percobaan .................................................................................................... 34

3.3.1 Percobaan Pendahuluan ...................................................................................... 34

3.3.2 Ekstraksi Soxhlet................................................................................................. 35

3.3.3 Ekstraksi Pelarut .................................................................................................. 36

3.3.4 Ekstraksi Superkritik CO2 ................................................................................... 37

3.3.5 Analisa ................................................................................................................. 38

BAB IV PEMBAHASAN ................................................................................................... 39

4.1 Percobaan Pendahuluan ............................................................................................. 39

4.2 Percobaan Utama ....................................................................................................... 44

4.2.1 Ekstraksi Soxhlet ................................................................................................. 45

4.3.2 Ekstraksi Pelarut .................................................................................................. 46

4.3.3 Ekstraksi Superkritik CO2 ................................................................................... 49

4.4 Perbandingan Setiap Ekstraksi................................................................................... 50

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN .............................................................................. 53

5.1 Kesimpulan ................................................................................................................ 53

5.2 Saran .......................................................................................................................... 53

DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................................... 54

LAMPIRAN A LEMBAR DATA KESELAMATAN BAHAN ........................................ 58

A.1 Heksana ..................................................................................................................... 58

1.1 Identifikasi Bahaya ................................................................................................. 58

1.2 Komposisi Bahan ................................................................................................... 58

1.3 Tindakan Pertolongan Pertama pada Kecelakaan (P3K) ....................................... 58

1.4 Tindakan terhadap Tumpahan dan Kebocoran ....................................................... 59

1.5 Penyimpanan Bahan ............................................................................................... 59

1.6 Proteksi ................................................................................................................... 59

A.2 Nitrogen .................................................................................................................... 59

2.1 Identifikasi bahaya ................................................................................................. 59

2.2 Komposisi Bahan ................................................................................................... 59

2.3 Tindakan Pertolongan Pertama pada Kecelakaan (P3K) ....................................... 59

2.4 Penyimpanan Bahan............................................................................................... 60

2.5 Proteksi ................................................................................................................... 60

A.3 Karbon Dioksida ....................................................................................................... 60

3.1 Identifikasi Hazard ................................................................................................. 60

3.2 Komposisi Bahan ................................................................................................... 60

3.3 Tindakan Pertolongan Pertama pada Kecelakaan (P3K) ....................................... 60

3.4 Penyimpanan Bahan ............................................................................................... 60

3.5Proteksi .................................................................................................................... 60

LAMPIRAN B DATA DAN HASIL PENELITIAN .......................................................... 61

B.1 Laju Pengeringan Biji Pepaya ................................................................................... 61

B.2 Ekstraksi Berbagai Metode ....................................................................................... 62

LAMPIRAN C GRAFIK ..................................................................................................... 63

C.1 Kurva pengeringan .................................................................................................... 63

LAMPIRAN D CONTOH PERHITUNGAN ..................................................................... 64

D.1 Karakteristik Laju Pengeringan ................................................................................ 64

D.2 Perhitungan Persentase Yield Minyak ....................................................................... 64

D.3 Perhitungan Menggunakan LABFit .......................................................................... 65

DAFTAR GAMBAR Gambar 2. 1 Tanaman Pepaya (a), Daun (b), bunga betina (c), bunga hermaphrodite

elongated (d), bunga hermaphrodite sterile (e), buah dan biji (f) .......................................... 8

Gambar 2. 2 Gambar Fasa Diagram .................................................................................. 18

Gambar 2. 3 Gambar Variasi Densitas Reduced dari Komponen Murni di Dekat Titik

Kritikal ................................................................................................................................. 21

Gambar 2. 4 Perilaku Solubilitas Isobar Naftalin dalam Superkritik CO2......................... 24

Gambar 2. 5 Gambar Diagram Fasa Tekanan-Temperatur CO2 ........................................ 27

Gambar 2. 6 Gambar Rangkaian Alat Ekstraksi Superkritik CO2 ..................................... 28

Gambar 3. 1 Skema Rangkaian Alat Ekstraksi Superkritik CO2 ....................................... 33

Gambar 3. 2 Diagram Alir Percobaan Pendahuluan .......................................................... 34

Gambar 3. 3 Diagram Alir Ekstraksi Soxhlet .................................................................... 35

Gambar 3. 4 Diagram Alir Ekstraksi Pelarut ..................................................................... 36

Gambar 3. 5 Diagram Alir Ekstraksi Superkritik CO2 ...................................................... 38

Gambar 4. 1 Profil Pengeringan Biji Pepaya pada Temperatur 70°C................................ 40

Gambar 4. 2 Kurva Laju Pengeringan Biji Pepaya pada Temperatur 70°C ...................... 41

Gambar 4. 3 Kurva Pengeringan Kinetik Biji Pepaya pada Temperatur 70°C .................. 42

Gambar 4. 4 Kurva Pengeringan Kinetik Lewis Model .................................................... 43

Gambar 4. 5 Kurva Pengeringan Kinetik Overhults Model .............................................. 44

Gambar 4. 6 Kurva Pengeringan Kinetik Double Exponential Model .............................. 44

Gambar 4. 7 Grafik Hasil Ekstraksi Pelarut....................................................................... 47

Gambar 4. 8 Grafik Perbandingan Hasil Ekstraksi Superkritik CO2 pada Tekanan 200 bar

............................................................................................................................................. 50

Gambar 4. 9 Perbandingan Presentase Yield antar Metode Ekstraksi ............................... 50

Gambar 4. 10 Gambar Perbandingan Minyak Berbagai Metode ....................................... 52

DAFTAR TABEL Tabel 2. 1 Tabel Luas Panen, Rata-rata Hasil dan Produksi Pepaya di Indonesia ............... 9

Tabel 2. 2 Komposisi pada Buah dan Daun Pepaya ........................................................... 11

Tabel 2. 3 Tabel Kandungan Kimia pada Tanaman Pepaya ............................................... 12

Tabel 2. 4 Tabel Densitas, Difusivitas, dan Viskositas dari Cairan, Gas, dan Fluida

Superkritik ........................................................................................................................... 21

Tabel 2. 5 Tabel Sifat Fisik Pelarut Superkritik ................................................................. 25

Tabel 4. 1 Tabel Parameter Kinetik Pengeringan Biji Pepaya............................................ 43

Tabel 4. 2 Perolehan Minyak pada Biji Pepaya Menggunakan Ekstraksi Soxhlet dengan

Pelarut Heksana ................................................................................................................... 46

Tabel 4. 3 Tabel Hasil Ekstraksi Pelarut............................................................................. 47

INTISARI Pepaya (Carica papaya L.) merupakan tanaman yang hidup tahunan di Indonesia.

Bagian tanaman yang paling banyak dimanfaatkan saat ini adalah buahnya. Biji pepaya

yang terdapat di dalam buah pepaya hanya menjadi limbah, padahal biji pepaya

mengandung minyak yang dapat dimanfaatkan. Minyak dari biji pepaya dapat diambil

dengan cara ekstraksi. Sejauh ini ekstraksi minyak dari biji pepaya kebanyakan

menggunakan ektraksi konvensional yang menggunakan pelarut organik yang bersifat

toxic dan tidak ramah lingkungan. Penggunaan ektraksi alternatif diperlukan untuk

menggantikan ekstraksi konvensional seperti ekstraksi superkritik CO2. Ekstraksi

superkritik CO2 untuk mengambil minyak dari biji pepaya masih jarang digunakan.

Tujuan dilakukannya peneletian ini adalah mempelajari pengeringan biji pepaya

dan pengaruh metode ekstraksi terhadap persentase yield minyak biji pepaya. Manfaat dari

penelitian ini adalah mendapatkan kajian tentang metode ekstraksi terbaik yang dapat

dilakukan untuk memperoleh minyak biji pepaya, dan menambah ilmu pengetahuan

tentang pemanfaatan minyak biji pepaya.

Penelitian ini dibagi menjadi 4 tahap yaitu percobaan pendahuluan,ekstraksi

soxhlet, ekstraksi pelarut, dan ekstraksi superkritik CO2. Pada percobaan pendahuluan,

pengeringan biji pepaya dilakukan menggunakan tray dryer pada temperatur 70°C. Pada

ekstraksi pelarut, variabel yang divariasikan adalah temperatur dan waktu ekstraksi.

Variasi temperatur yang digunakan adalah 26°C dan 50°C, serta variasi waktu yang

digunakan adalah 6 jam dan 24 jam. Pada ekstraksi superkritik CO2, variabel yang

divariasikan adalah temperatur yaitu 40°C, 60°C, dan 80°C sedangkan tekanan yang

digunakan adalah 200 bar.

Dari pengeringan diketahui waktu yang dibutuhkan untuk mengeringkan biji

pepaya pada 70°C adalah 420 menit dengan kandungan air akhir pada biji pepaya sebesar

7,6%. Kurva pengeringan kinetik biji pepaya sesuai dengan persamaan Overhults. Pada

percobaan utama diperoleh hasil, persentase yield minyak terbaik diperoleh pada metode

ekstraksi soxhlet sebesar 28,35%; kemudian ekstraksi pelarut pada temperatur 50°C, waktu

24 jam sebesar 27,24%; serta ekstraksi pelarut pada temperatur 26°C, waktu 6 jam sebesar

26,12%. Persentase yield terendah diperoleh pada metode ekstraksi superkritik CO2 yaitu

sebesar 6,2%; 5,8%; dan 7,2% pada tekanan 200 bar dan temperatur 40°C, 60°C dan 80°C.

ABSTRACT Papaya (Carica papaya L.) is herb wich live annual in Indonesia. Part of the plant

that is often used today is the fruit. Papaya seeds contained in papaya fruit only become

waste, whereas papaya seeds contain oil that can be utilized. Oil from papaya seeds can be

taken by extraction. So far the extraction of papaya seeds oil mostly uses conventional

extraction using organic solvent that are toxic and environmentally unfriendly. Use of

alternative extraction is required to replace conventional extractions such as supercritical

CO2 extraction. Supercritical extraction of CO2 to extract oil from papaya seeds rarely

used.

The purpose of this research is to study the drying of papaya seed and the effect

of extraction method on the percentage of papaya seed oil yield. The benefit of this

research is to get a review of the best extraction methods that can be done to obtain papaya

seed oil, and add knowledge about the utilization of papaya seed oil.

The study was divided into 4 stages: preliminary experiments, soxhlet extraction,

solvent extraction, and supercritical CO2 extraction. In the preliminary experiment, papaya

seed drying was carried out using a tray dryer at a temperature of 70 ° C. In solvent

extraction, variables varied are temperature and time of extraction. The temperature

variations used were 26 ° C and 50 ° C, and the time variations used were 6 hours and 24

hours. In supercritical CO2 extraction, the variables varied were temperatures of 40 ° C, 60

° C, and 80 ° C while the pressure used was 200 bar.

From drying it was known that the time required to dry papaya seeds at 70 ° C is

420 minutes with the final water content of papaya seeds was 7.6%. The kinetic drying

curve of papaya seeds was well fitted to the Overhults equation. At the main experiment it

was obtained that, the best yield percentage of oil obtained in soxhlet extraction method of

28.35%; then solvent extraction at 50 ° C, 24 hours 24,24%; as well as solvent extraction at

a temperature of 26 ° C, 6 hours time of 26.12%. The lowest percentage of yield obtained

in the supercritical extraction method of CO2 was 6.2%; 5.8%; and 7.2% at a pressure of

200 bar and a temperature of 40 ° C, 60 ° C and 80 ° C.

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Carica papaya L. adalah tanaman yang berasal dari daerah tropis Amerika,

kemduian menyebar ke berbagai Negara tropis termasuk Indonesia. Carica papaya L.

dengan sebutan pepaya di Indonesia merupakan tanaman tahunan, artinya pepaya dapat

berbuah sepanjang tahun dimulai umur 6-7 bulan dan mulai berkurang setelah 4 tahun.

Indonesia merupakan salah satu negara penghasil pepaya terbesar di dunia. Data terakhir

pada tahun 2014 Indonesia memproduksi pepaya sebanyak 840.112 ton. Dalam 1 buah

pepaya terdapat 15-20% berat biji. Sehingga dalam 1 tahun terdapat 126.016-168.022 ton

biji pepaya di Indonesia yang masih kurang pemanfaatannya dan hanya menjadi limbah.

Seluruh bagian dari tumbuhan pepaya dapat dimanfaatkan dan bagian dari

tumbuhan pepaya yang paling banyak dimanfaatkan saat ini yaitu buahnya. Buah pepaya

memiliki rasa manis dan dapat langsung dikonsumsi. Sedangkan pemanfaatan bagian

tumbuhan pepaya lainnya seperti biji masih sangat kurang. Dari biji pepaya dapat

diperoleh minyak yang memiliki banyak manfaat seperti pada bidang kesehatan dapat

mengurangi tekanan darah, membantu pembakaran lemak, mencegah ulcerative colitis

(peradangan usus), meringankan diabetes type 2, melindungi membran sel dari readikal

bebas. Pada bidang kesehatan minyak biji pepaya dapat digunakan untuk pelembab kulit,

meningkatkan pertumbuhan rambut, anti penuaan pada kulit, mencegah kulit kepala kering

dan ketombe.

Minyak diambil dari biji pepaya menggunakan ekstraksi. Proses ekstraksi dapat

bermacam-macam baik menggunakan metode tradisional seperti soxhlet dan perlokasi

maupun menggunakan metode modern seperti ekstraksi superkritik CO2. Pada ekstraksi

tradisional ekstraksi menggunakan pelarut-pelarut organik seperti heksana dan petroleum

ether. Pelarut tersebut memiliki sifat toxic dan tidak ramah lingkungan. Metode ekstraksi

tradisional yang kurang ramah lingkungan dapat digantikan dengan ekstraksi superkritik

CO2. Fluida CO2 dipilih sebagai fluida superkritik karena CO2 memliki titik kritikal yang

tidak terlalu tinggi. Selain itu CO2 juga bersifat tidak bercaun, tidak mudah terbakar, tidak

mudah meledak, inert, stabil, dan harganya murah.

Sebelum mengekstrak biji pepaya perlu dipisahkan dari buahnya. Kemudian biji

pepaya dikeringkan untuk mengurangi kandungan air. Setelah dikeringkan biji pepaya

dihancurkan untuk memperbesar luas kontak biji pepaya dengan pelarut. Untuk

memperoleh minyak dari biji pepaya dilakukan ekstraksi soxhlet, ekstraksi pelarut dan

ekstraksi superkritik CO2. Ekstraksi pelarut dapat dipengaruhi oleh temperatur dan lama

ekstraksi dan ekstraksi superkritik CO2 dipengaruhi oleh temperatur dan tekanan. Karena

itu, dalam penelitian ini akan dilakukan percobaan dengan variasi temperatur dan waktu

ekstraksi pada ekstraksi pelarut dan variasi temperatur pada ekstraksi superkritik CO2.

1.2 Tema Masalah

Tema masalah dari peneliitan yang dilakukan adalah mempelajari pengeringan biji

pepaya, pengaruh perbedaan metode ekstraksi biji pepaya yaitu ekstaksi soxhlet, ekstraksi

pelarut dan ekstraksi superkritik CO2, pengaruh temperatur dan lama ekstraksi pada

metode ekstraksi pelarut, serta pengaruh tekanan dan temperatur pada metode ekstraksi

superkritik CO2.

1.3 Identifikasi Masalah

Masalah yang dapat diidentifikasi pada penelitian ini adalah sebagai berikut:

1. Bagaimana profil pengeringan biji pepaya?

2. Bagaimana pengaruh metode ekstraksi yang digunakan terhadap yield minyak

ekstrak biji Carica papaya L?

3. Bagaimana pengaruh temperatur dan lama ekstraksi terhadap yield minyak pada

ekstrak biji Carica papaya L menggunakan metode ekstraksi pelarut?

4. Bagaimana pengaruh temperatur dan tekanan terhadap yield minyak pada ekstrak biji

Carica papaya L menggunakan metode ekstraksi superkritik CO2?

1.5 Hipotesis

Hipotesis yang digunakan dalam penilitan ini adalah:

1. Metode ekstraksi soxhlet dapat menghasilkan yield minyak paling besar.

2. Semakin tinggi temperatur dan semakin lama waktu ekstraksi yang digunakan pada

ekstraksi pelarut maka yield minyak yang diperoleh semakin besar.

3. Semakin tinggi tekanan dan semakin rendah temperatur yang digunakan pada

ekstraksi superkritik CO2 maka yield minyak yang dihasilkan semakin besar.

1.6 Tujuan Penelitian

Tujuan penelitian ini adalah:

1. Mengetahui profil pengeringan biji pepaya.

2. Mengetahui metode ekstraksi yang dapat memberikan yield minyak paling besar.

3. Mengetahui temperatur dan waktu yang dapat memberikan yield minyak paling besar

pada ekstraksi pelarut.

4. Mengetahui tekanan dan temperatur yang dapat memberikan yield minyak paling

besar pada ekstraksi superkrtik CO2.

1.7 Manfaat Penelitian

Penelitian ini diharapkan dapat bermanfaat baik bagi :

1. Peneliti pembuatan

Mengetahui cara ekstraksi dan mengetahui pengaruh temperatur, tekanan dan waktu

untuk ekstraksi biji Carica papaya L. Mengetahui profil pengeringan biji pepaya.

2. Bidang industry

Dapat kajian tentang proses pengeringan dan ekstraksi yang baik untuk biji Carica

papaya L.

3. Bagi bidang ilmu pengetahuan dan teknologi

Menambah kajian ilmu pengetahuan tentang pemanfaatan biji tanaman, khususnya

Carica papaya L. dan pengetahuan tentang pengeringan biji pepaya, pengaruh

temperatur, tekanan dan waktu pada proses ekstraksi biji pepaya.

4. Masayarakat

Mendorong pemanfaatan biji pepaya yang selama ini dianggap limbah menjadi

barang yang memiliki nilai.