paper satop - kemiri
TRANSCRIPT
Proses Ekstraksi Biji Kemiri dengan Penekanan Mekanis
Studi Kasus di UKM Pondok Ibu
Jl. Lempongsari 155A, Ngaglik, Sleman, Yogyakarta
Aldicky Faizal Amry (9786), Fahrian Sani Putra (9775), Fajar Kurniawan (9704),
Susilo Hary Yunanto (9864), Wayah Arna Andika (9760)
Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada
Jalan Sosio Justisia, Bulaksumur, Jogjakarta 55281
Telepon: (0274) 901320, 589797, 551220. Fax.: (0274) 589797
Email : [email protected]
Abstrak
Kemiri berasal dari Maluku dan tersebar ke Polynesia, India, Filipina, Jawa, Australia dan
kepulauan Pasifik, India Barat, Brazil dan Florida. Di Indonesia, kemiri dapat tumbuh
dengan baik dan dapat dijadikan salah satu komoditi yang dimanfaatkan dan bahkan sudah
diekspor sampai ke luar negeri. Kemiri mempunyai kadar minyak yang cukup tinggi,
mencapai 50-60% dari keseluruhan massanya. Dalam skala kecil, kemiri sering
dimanfaatkan sebagai penyubur rambut, bahan dasar cat dan pernis. Dalam penelitian ini
bertujuan untuk mengetahui proses ekstraksi yang dilakukan pada biji kemiri dengan metode
penekanan mekanis untuk menghasilkan minyak kemiri di UKM Pondok Ibu Jl. Lempongsari
155A, Ngaglik, Sleman, Yogyakarta. Metode yang digunakan untuk penelitian ini terdiri dari
tiga tahapan, yaitu perlakuan awal, eksperimen pendahuluan dan eksperimen utama.
Manfaat dari penelitian ini yaitu untuk memperoleh suatu informasi terkait dengan
penerapan operasi pengecilan ukuran yang sesuai dengan kajian ilmu satuan operasi.
Kata kunci : kemiri; ekstraksi; penekanan mekanis.
I. PENDAHULUAN
Tanaman kemiri (Aleurites moluccana) adalah suatu tanaman yang berasal dari famili
Euphorbiceae. Kemiri pada mulanya berasal dari Maluku kemudian tersebar sampai ke
Polynesia Barat lalu ke Indonesia dan Malaysia. Di Indonesia sendiri, kemiri tersebar ke
berbagai provinsi dan dapat tumbuh dengan baik. Kemudahan kemiri untuk tumbuh di
berbagai tempat membuat produksi kemiri meningkat dari tahun ke tahun sehingga kemiri
menjadi komoditas dalam negeri dan ekspor di Indonesia. Umumnya kemiri diekspor ke
Singapura, Hongkong dan Eropa.
Tanaman kemiri (Alteurites mollucana) berpohon besar dengan tinggi 25 - 40
meter, beranting banyak, mempunyai tunas muda yang tertutup rapat oleh bulu yang
berwarna putih keabu-abuan atau coklat. Daun muda, berlekuk tiga atau lima, sedang daun
tua, berbentuk bulat dengan ujung meruncing. Daun tersebut mempunyai kelenjar
berwarna hijau kekuningan.
Bunga kemiri merupakan bunga majemuk yang berumah satu, berwarna putih dan
bertangkai pendek. Buah kemiri berkulit keras berdiameter 5 cm, di dalamnya terdapat satu
atau dua biji yang diselubungi kulit biji yang keras dengan permukaan kasar dan beralur.
Kemiri memiliki kesamaan dalam rasa dan tekstur dengan macadamia yang juga
memiliki kandungan minyak yang hampir sama. Kemiri sangat beracun ketika mentah. Biji
kemiri mengandung bahan beracun dengan kekuatan ringan. Karena itu sangat tidak
dianjurkan mengkonsumsi kemiri secara mentah.
Ekstrak minyak yang terkandung dalam tanaman adalah salah satu sumberdaya
tanaman daerah tropis. Ekstrak minyak tersebut mengandung benih dan buah-buahan, yang
dapat diaplikasikan secara luas, termasuk sebagai makanan, bahan bakar, pengemasan,
industri farmasi dan kosmetika. Ekstrak minyak yang mengandung spesies tanaman banyak
dijumpai pada familia tanaman Palmae, Sapotaceae, Euphorbiaceae, dan Leguminosae,
dimana 70% diantaranya berasal dari daerah tropis.
Mula-mula minyak kemiri dipakai sebagai pengganti linseed oil, yaitu minyak yang
dapat digunakan sebagai cat dan pernis, karena mempunyai sifat yang lebih baik dari linseed
oil. Minyak kemiri mempunyai sifat lebih mudah menguap dibanding dengan linseed oil,
sehingga minyak kemiri termasuk golongan minyak yang mudah menguap.
Dalam dunia perdagangan, minyak kemiri banyak digunakan sebagai minyak
pengering. Berdasarkan pengelompokannya, menurut Ketaren (1986) minyak kemiri
termasuk dalam kelompok minyak lemak. Industri yang menggunakan minyak pengering
diantaranya adalah industri cat, sabun dan kosmetik. Perdagangan kemiri di Indonesia
umumnya masih dalam bentuk biji kemiri dan daging kemiri baik untuk kebutuhan domestik
maupun ekspor.
Kualitas minyak kemiri akan dipengaruhi oleh proses pembuatannya yaitu pada tahap
pemecahan biji kemiri, pembuatan minyak kemiri dan pemurnian minyak kemiri. Perlakuan
yang biasa diterapkan pada tahap pemecahan biji kemiri adalah pemanasan biji kemiri
sebelum dipecahkan yaitu perebusan, penyangraian dan penjemuran. Begitu juga pada tahap
pembuatan minyaknya, cara atau tipe yang digunakan akan menentukan kualitas minyak yang
dihasilkan. Tahapan terakhir adalah berupa pemurnian minyak kemiri, pada umumnya berupa
pengurangan kadar air, penyaringan dan pemucatan.
Minyak kemiri diperoleh dari daging kemiri yang telah mengalami ekstraksi.
Ekstraksi dapat dilakukan secara mekanis dan pelarutan. Cara mekanis lebih sederhana dan
dapat dilakukan dengan pengempaan hidraulik atau pengempaan berulir. Pada pengempaan
mekanis diperlukan perlakuan pendahuluan sebelum minyak/lemak dipisahkan untuk
menghasilkan kualitas minyak lebih baik.
Kandungan minyak dalam biji kemiri tergolong tinggi, yaitu 55 – 66% dari berat
bijinya. Komponen utama penyusun minyak kemiri adalah asam lemak tak jenuh, namun
mengandung juga asam lemak jenuh dengan persentase yang relatif kecil. Minyak kemiri
yang terkandung dalam bijinya juga memiliki banyak manfaat, antara lain bahan pembuat cat,
pernis, sabun, obat, kosmetik, dan bahan bakar.
Metode penekanan mekanis merupakan metode pengambilan minyak yang paling tua.
Metode ini juga disebut dengan full pressing. Pada proses ini, minyak diambil dengan cara
diperas dari padatan yang biasa disebut cake. Proses ini biasanya dilakukan setelah bahan
diberi perlakuan awal dengan pemasakan atau pengeringan dengan tujuan untuk
meningkatkan perolehan minyak.
Pada umumnya, biji yang mengandung lebih dari 30% minyak memerlukan
penekanan untuk pengambilan minyaknya, baik penekanan saja maupun penekanan sebelum
dilakukan proses ekstraksi. Jika yang dilakukan hanya penekanan saja tanpa ekstraksi, maka
proses penekanan dilakukan sehingga semua minyak terambil secara maksimal. Namun
penekanan yang dilakukan sebelum proses ekstraksi bertujuan untuk mengambil sebagian
saja minyak yang mudah terambil pada proses penekanan, baru kemudian sisa minyaknya
diambil dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut.
Penekanan mekanis dapat dilaksanakan pada temperatur tinggi atau temperatur
rendah. Penekanan pada suhu tinggi memiliki efisiensi yang lebih tinggi namun akan
menghasilkan minyak dengan kualitas yang kurang baik karena ada kemungkinan minyak
terdegradasi atau rusak. Sedangkan penekanan pada suhu rendah memiliki efisiensi yang
lebih rendah pula namun dapat menghasilkan minyak dengan kualitas yang lebih baik karena
resiko degradasi minyak lebih kecil pada suhu rendah.
Minyak kemiri juga dapat diperoleh dengan cara ekstraksi dengan menggunakan alat
pengepresan. Biasanya alat pengepres yang digunakan adalah jenis press hidrolik. Kandungan
kimia yang terdapat dalam kemiri adalah gliserida, asam linoleat, palmitat, stearat, miristat,
asam minyak, protein, vitamin B1, dan zat lemak. Bagian yang bisa dimanfaatkan sebagai
obat adalah biji, kulit, dan daun. Khasiat yang cukup dikenal masyarakat dari buah kemiri
adalah memperkuat dan menyuburkan rambut.
Sayangnya, pemanfaatan kemiri di Indonesia masih terbatas pada penggunaan
tradisional seperti bumbu masak dan obat tradisional. Pemanfaatannya pun masih dilakukan
sebatas jika diperlukan saja dan jarang diproduksi secara komersial. Penelitian ini berisi
tentang cara memperoleh minyak kemiri dengan maksimal namun dengan kualitas yang baik
menggunakan metode penekanan mekanis.
II. METODE PENELITIAN
Daging kemiri diperoleh setelah melepaskan biji dari kulit biji yang keras. Kulit biji
dapat dilepaskan dengan memanaskan buah langsung di atas api kemudian segera direndam
dalam air dingin atau buah dibanting sehingga pecah, atau dapat juga dengan merebus selama
5 - 6 jam, kemudian ditumbuk. Cara tradisional lainnya ialah dengan penjemuran lalu
ditumbuk dan menghasilkan minyak yang berwarna pucat. Cara yang lebih mudah yaitu
pemanasan dengan oven, kemudian direndam selama satu malam dalam air dingin, dan
keesokan harinya biji akan pecah dengan sendirinya. Cara yang paling baik adalah dengan
pemanasan 100°C, selanjutnya direndam dalam air dingin. Daging kemiri yang telah
dipanaskan dimasukkan dalam kain saring dan kemudian dipres dengan menggunakan alat
pres sistem kempa hidraulik pada suhu 600C.
Di beberapa daerah, biji diletakkan di dalam lubang yang dangkal ditutupi jerami,
kemudian dibakar. Biji yang telah dipanaskan tersebut dimasukkan dalam air sehingga kulit
biji akan pecah. Dengan cara perebusan akan diperoleh biji yang berwarna putih kecoklat-
coklatan, sehingga minyak yang dihasilkan berwarna gelap.
Cara ekstraksi minyak yang biasa dilakukan adalah dengan menjemur biji kemudian
dipecah dengan tangan dan daging dikeluarkan dengan alat yang runcing. Dengan
pengepresan dingin (cold press) dihasilkan minyak berwarna kuning, sedang pengepresan
panas akan menghasilkan minyak yang berwarna kuning sampai coklat.
Bahan yang mengandung lemak atau minyak mengalami perlakuan pendahuluan,
misalnya dipotong-potong atau dihancurkan. Kemudian ditekan dengan tekanan tinggi
menggunakan tekanan hidrolik atau screwpress. Dengan cara ini, minyak tidak dapat
seluruhnya diekstraksi. Kadang-kadang potongan-potongan tersebut ditekan lagi dengan
menggunakan filterpress.
Penekanan biji kemiri dilakukan secara mekanis, yaitu dengan menggunakan
tekanan tetap yang telah ditentukan pada piston (100 kg/cm2). Biji kemiri yang telah diparut
dimasukkan kedalam alat press, dan minyak kemiri yang keluar ditampung pada bagian
bawah alat. Setelah penekanan berhasil dilakukan, minyak yang telah didapatkan masih
terdapat sisa-sisa biji kemiri dan juga mengandung pengotor. Maka, dilakukan pemisahan
agar minyak kemiri yang didapatkan bersih dari sisa biji kemiri dan pengotor. Pemisahan
minyak kemiri dilakukan dengan sentrifugasi.
a. Bahan penelitian
Bahan yang diperlukan dalam penelitian ini meliputi biji kemiri yang telah dipilih
dan dikeringkan.
Gambar 1. Biji Kemiri
b. Alat penelitian
Alat yang digunakan dalam penelitian ini meliputi mesin penekan (hydraulic press)
dan wadah biji kemiri.
A B
Gambar 2. a.Mesin Penekan (Hydraulic Press) ; b.Wadah Biji Kemiri
III. HASIL
a. Biji Kemiri
Setiap 100 gram daging biji kemiri mengandung 636 kalori. 19 gram protein, 63
gram lemak, 8 gram karbohidrat, 80 mg gram kalsium. 200 mgram fosfor, 2 mgram besi,
0,06 mgram vitamin B, 7 gram air.
b. Minyak Kemiri
Bagian buah (biji) mengandung minyak sebesar 55-65 persen, dan kadar minyak
dalam tempurung sebesar 60 persen.
Gambar 3. Minyak Kemiri
Komposisi Kimia Minyak Kemiri
Asam lemak Jumlah (%)
Asam lemak jenuh
Asam palmitat
Asam stearat
Asam lemak tak jenuh
Asam oleat
Asam linoleat
Asam linolenat
55
6,7
10,5
48,5
28,5
SIFAT FISIK DAN KIMIA
Sifat fisik dan kimia minyak kemiri adalah sebagai berikut :
Tabel Karakteristik Minyak Kemiri
Karakteristik Nilai
Bilangan penyabunan
Bilangan asam
Bilangan Iod
Bilangan thiocynogen
Bilangan hidroksil
Bilangan Reichert Meissl
Bilangan Polenske
Indeks bias pada 250C
Komponen tidak tersabunkan
Bobot jenis pada 15°C
188 – 202
6,3 – 8
136 – 167
97 – 107
Tidak ada
0,1 – 0,8
Tidak ada
1,473 – 1,479
0,3 – 1 persen
0,924, 0,929
Sumber: Bailey, A.E. (1950).
IV. PEMBAHASAN
Ekstraksi merupakan salah satu cara pemisahan satu atau lebih komponen dari suatu
bahan yang merupakan sumber dari komponen tersebut. Pemisahan atau pengambilan
komponen dari bahan sumbernya pada dasarnya dapat dilakukan dengan penekanan atau
pengempaan, pemanasan, dan menggunakan pelarut. Biasanya ekstraksi dengan pengempaan
dikenal dengan cara mekanis. Ekstraksi dapat diartikan sebagai suatu cara untuk
mendapatkan minyak atau lemak dari bahan yang diduga mengaandung minyak atau lemak.
Pada ekstraksi dengan pengempaan, tekanan yang diberikan selama pengempaan akan
mendorong cairan terpisah dan keluar dari sistem campuran padat-cair. Dengan kata lain
tekanan yang diberikan terhadap campuran padat-cair akan menimbulkan beda tekanan antara
cairan dalam bahan dalam suatu wadah dengan tekanan diluar campuran atau diluar wadah.
Beda tekanan tekanan tersebut yang mengakibatkan cairan yang terekstrak. Apabila tidak ada
beda tekanan, cairan tidak akan dapat mengalir keluar atau berpindah tempat. Ekstraksi
dengan pemanasan pada umumnya hanya dilakukan untuk ekstraksi minyak dari bahan
hewani, yang kita kenal dengan rendering. Pemanasan bahan hewani menyebabkan protein
dalam jaringan tersebut menggumpal, sehingga jaringan akan mengkerut. Pengkerutan
tersebut mengakibatkan tekanan dalam jaringan lebih besar daripada tekanan diluar jaringan
sehingga akhirnya minyak terperas keluar. Ekstraksi cara mekanis di atas hanya dapat
dilakukan untuk memisahkan komponen dalam sistem padat-cair.
Sebagai produk utama dari ekstraksi pada umumnya adalah ekstraknya, yaitu
campuran pelarut dengan komponen yang larut pada ekstraksi menggunakan pelarut. Apabila
ekstraksi dengan pengempaan maka sebagai produk utama adalah cairan yang terekstraksi.
Akan tetapi kadang-kadang justru ampas atau residu adalah sebagai produk utama. Dalam hal
ini walaupun prosesnya ekstraksi, tetapi lebih sesuai disebut pencucian, yaitu penghilangan
komponen yang larut dalam pelarut. berdasarkan pada kelarutan komponen-komponen
terhadap pelarut dalam suatu campuran
Untuk mendapatkan ekstrak biji kemiri, cara yang digunakan adalah penekanan
mekanis, yaitu dengan menggunakan penekan hidrolik untuk memisahkan komponen padat
cair. Dengan memberi tekanan pada komponen padat cair sehingga menghasilkan perbedaan
tekanan yang terdapat di dalam bahan dengan tekanan yang ada di luar bahan. Pada bahan
dari tanaman ataupun jaringan hewan yang mengandung lemak dan minyak untuk
mendapatkan minyak dengan cara ekstraksi dapat dilakukan dengan tiga cara yaitu rendering
(ekstraksi minyak hewan dengan pemanasan), pengepresan (pressing) atau dengan pelarut
(ekstraksi bahan yang mengandung minyak dalam kadar rendah). Namun ekstraksi dengan
menggunakan pelarut kurang ekonomis karena harga pelarut mahal dan proses lanjutannya
sulit yaitu dengan penguapan.
Prinsip dasar pada ekstraksi mekanis dengan pengempaan, tekanan yang diberikan
selama penegempaan akan mendorong cairan terpisah dan keluar dari sistem campuran padat-
cair. Dengan kata lain tekanan yang diberikan terhadap campuran padat-cair akan
menimbulkan beda tekanan yang diberikan terhadap campuran dalam suatu wadah dengan
tekanan di luar campuran atau di luar wadah. Beda tekanan cairan tersebut yang
mengakibatkan cairan terekstrak. Apabila tidak ada beda tekanan, cairan tidak akan dapat
mengalir keluar atau tidak dapat berpindah tempat.
Pengepresan minyak secara mekanis merupakan suatu cara ekstraksi minyak yang
berasal dari biji-bijian. Cara ini dilakukan untuk memisahkan minyak dari bahan yang
berkadar minyak tinggi (30-70%). Dua cara yang umum dalam pengepresan mekanis yaitu
pengepresan hidrolik dan pengepresan berulir.
Secara umum jumlah ekstrak yang diperoleh dari suatu proses ekstraksi dapat
dipandang sebagai jumlah fluida yang mengalir dan dinyatakan dengan persamaan sebagai
berikut :
Fluida yang mengalir =
Jumlah ekstrak yang terpisah, mengalir keluar dari suatu campuran berbanding lurus
dengan beda potensial dan berbanding terbalik dengan dengan tahanan yang dialami oleh
fluida tersebut untuk mengalir. Dengan demikian jumlah ekstrak yang diperoleh dapat
dimanipulasi dengan mengatur beda potensial dan tahanan. Apabila beda potensial makin
besar pada tahanan yang relatif tetap, maka jumlah ekstrak yang dihasilkan juga makin besar.
Sebaliknya, demikian juga dengan memperkecil tahanan dapat dihasilkan ekstrak lebih
banyak.
Pengertian beda potensial tergantung dari sistem ekstraksi. Apabila ekstraksi
menggunakan tekanan, maka yang dimaksud beda potensial adalah beda tekanan cairan di
dalam dan diluar bahan. Tahanan yang dialami oleh ekstrak yang mengalir pada ekstraksi
dengan penekanan meliputi kekentalan ekstrak, dan sifat bahan yang dilalui ekstrak, meliputi
porositas, jarak yang ditempuh ekstrak dan interaksinya dengan fluida yang mengalir.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses ekstraksi secara mekanis, atau dengan
menggunakan penekan hidrolik adalah :
1. Tekanan (P)
Secara umum, pemberian tekanan pada suatu bahan akan menyebabkan deformasi dan
aliran pada bahan. Semakin tinggi tekanan, akan semakin besar deformasi dan aliran
yang terjadi. Deformasi yang berlebihan akan menyebabkan rusaknya sel, sehingga isi
sel dapat keluar dari dalam sel secara lebih mudah.
2. Waktu (t)
Semakin lama penekanan, semakin banyak sel yang rusak, maka terjadinya aliran
semakin besar. Karena dengan lamanya waktu maka akan mempengaruhi juga terhadap
proses penekanan dimana bahan yang dipress akan terikut dengan mujdah dan bisa
merusak jaringan sel.
3. Perlakuan pendahuluan
Pengecilan ukuran akan meningkatkan luas permukaan bahan dan memperbesar
kerusakan struktur sel, sehingga hasil ekstraksi akan semakin banyak. Pada proses ini
ada beberapa perlakuan yaitu :
a) Penumbukan
Untuk memperluas bidang permukaan bahan.
b) Pemanasan
Untuk memperkecil viskositas minyak, sehingga hasil ekstraksi akan semakin besar.
V. KESIMPULAN DAN SARAN
a. Kesimpulan :
1. Ekstraksi merupakan salah satu cara pemisahan satu atau lebih komponen dari suatu
bahan yang merupakan sumber komponen tersebut.
2. Ekstraksi cara mekanis hanya dapat dilakukan untuk pemisahan komponen dalam
sistem campuran padat-cair.
3. Prinsip dasar pada ekstrkasi mekanis dengan penekanan, tekanan yang diberikan
selama penekanan akan mendorong cairan terpisah dan keluar dari sistem campuran
padat-cair.
4. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses ekstraksi secara mekanis, tekanan (P),
waktu (t), perlakuan pendahuluan.
b. Saran :
Sebaiknya pada saat melakukan ekstraksi, diperhatikan faktor-faktor yang
mempengaruhi proses ekstraksi agar jumlah ekstrak yang didapatkan bisa maksimal,
DAFTAR PUSTAKA
Arlene, Ariestya et all. 2010. Pengaruh Temperatur dan Ukuran Biji Terhadap Perolehan
Minyak Kemiri pada Ekstraksi Biji Kemiri dengan Penekanan Mekanis.
Yogyakarta : Seminar Nasional Teknik Kimia.
Bailey, J.E., D.F. Ollis, 1986, “Biochemical Engineering Fundamentals”, 2nd Edition,
McGraw-Hill Book Company, Rome.
Bernardini,E, 1982, “Oil and Fats”, Publishing House, Rome.
Brown, 1950, “Unit Operation”, Webster school and office supplier co., Manila.
Earle, R.L., 1983, “Unit Operation in Food Processing”, 2nd Ediion. Pergamon Press,
Oxford.
Geovani, M. 2000. “Pengaruh Ukuran Partikel Biji Kemiri dan Jenis Pelarut dalam
Ekstraksi Batch terhadap Pembuatan Minyak Kemiri”. Bandung : Aksa Media.
Hardjosuwito, B. 1982. “Ekstraksi Lemak Biji-Bijian”. Bogor : Menara Perkebunan
Ir.Sunanto, Hatta, Bsc, MS. 1994. “Budidaya Kemiri Komoditas Ekspor”. Yogyakarta :
Kanisius.
Ketaren, S. 1986. “Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan”. Jakarta : UL Press.
Perry, R.H., and D.Green, “Perry’s Chemical Engineers’ Handbook”, 6th Edition, McGraw-
Hill Book Company, Singapore
Wan, P.J, D.R. Pakarinen, R.J. Hron, Sr., O.L. Richard and E.J. Conkerton, (1995),
“Alternative Hydrocarbon Solvent for Extraction”, JAOCS. USA.
Wiley.1978.“Journal of Food Science”. John Wiley and Sons Inc. USA.
TUGAS AKHIR
SATUAN OPERASI
PROSES EKSTRAKSI BIJI KEMIRI DENGAN PENEKANAN MEKANIS
STUDI KASUS DI UKM PONDOK IBU
JL. LEMPONGSARI 155A, NGAGLIK, SLEMAN, YOGYAKARTA
DISUSUN OLEH
FAJAR KURNIAWAN (9704)
WAYAH ARNA ANDIKA (9760)
FAHRIAN SANI PUTRA (9775)
ALDICKY FAIZAL AMRY (9786)
SUSILO HARY YUNANTO (9864)
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UNIVERSITAS GADJAH MADA
YOGYAKARTA
2012