pembuatan kemasan aktif penjerap etilena … · diaktivasi dan terbuat dari bahan organik yang...

PEMBUATAN KEMASAN AKTIF PENJERAP ETILENA

MENGGUNAKAN ARANG AKTIF JATI

SEBAGAI ADSORBEN

NUR AIDA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN

SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA

Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan Kemasan

Aktif Penjerap Etilena Menggunakan Arang Aktif Jati sebagai Adsorben adalah

benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan

dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang

berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari

penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di

bagian akhir skripsi ini.

Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut

Pertanian Bogor.

Bogor, Februari 2013

Nur Aida

NIM G44080013

ABSTRAK

NUR AIDA. Pembuatan Kemasan Aktif Penjerap Etilena Menggunakan Arang

Aktif Jati sebagai Adsorben. Dibimbing oleh BETTY MARITA SOEBRATA dan

GUSTAN PARI.

Kemasan aktif dapat digunakan untuk menjaga mutu sebuah produk

hortikultura, salah satu fungsinya sebagai penjerap uap air dan gas etilena pada

buah klimakterik seperti pisang raja bulu. Bahan yang digunakan dalam

pembuatan kemasan aktif ialah kertas daur ulang dan polistirena. Sifat fisik kertas

aktif diuji berdasarkan SNI ISO187:2010, SNI ISO 534:2011, SNI ISO 536:2010,

SNI 14-0437-1998, SNI 0436:2009, uji morfologi membran aktif menggunakan

mikroskop elektron pemayaran dan difraktometer sinar-X. Kemasan kertas aktif

mampu menjerap gas etilena sebesar 1.23-1.7 ppm dan menunda kematangan

hingga 10 hari, sedangkan membran aktif sebesar 17.96 - 23.10 ppm dan 16 hari.

Pisang dengan pengemasan kertas dan membran tidak dapat mencapai

kematangan sempurna, karena terserang penyakit pascapanen, sedangkan pisang

tanpa perlakuan matang sempurna pada hari ke-8. Pada penelitian ini dibuat

kemasan aktif dengan menambahkan arang aktif sebagai bahan penjerap etilena.

Sumber arang aktif adalah ranting kayu jati yang diaktivasi pada suhu 800 °C

selama 120 menit. Arang aktif terbaik yang memenuhi SNI 06-3730-95 ialah

arang aktif dengan menggunakan uap air sebagai aktivator.

Kata kunci: arang aktif jati, etilena, kertas aktif, membran polistirena.

ABSTRACT

NUR AIDA. Preparation of Actived e-Packaging for Adsorbing Ethylene using

Teak Activated Carbon as Adsorbent. Supervised by BETTY MARITA

SOEBRATA and GUSTAN PARI.

Activated e-packaging can be used to keep the quality of horticultural

products, one of the functions is for adsorbing moisture and ethylene on

climacteric fruits, such as raja bulu (banana). The materials are used in making of

activated e-packaging are recycled of paper and polystyrene. The characteristic of

activated paper is tested by SNI ISO187: 2010, ISO 534:2011, ISO 536:2010, SNI

14-0437-1998, SNI 0436:2009, and morphology of activated membrane used

scanning electron microscope and X-ray diffractometer. The activated paper is

able to adsorb ethylene at 1.23-1.7 ppm and delay the maturity until 10 days,

meanwhile the activated membrane is able to adsorb ethylene at 17.96-23.10 ppm

and delay the maturity until 16 days. The bananas with paper and membrane

activated e-packaging can not ripe perfectly, because of postharvest disease,

meanwhile banana without treatment ripes perfectly at 8th

day. In this research,

activated e-packaging is made from activated carbon as adsorbent of ethylene.

The source of activated carbon is the branch of Tectona grandis, which is

activated at 800 °C for 120 minutes, The best activated carbon which appropriate

with SNI 06-3730-95, is activated carbon which water vapor as activator.

Keyword: activated carbon, ethylene, membrane of polystyrene, paper activated

Skripsi

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar

Sarjana Sains

pada

Departemen Kimia

PEMBUATAN KEMASAN AKTIF PENJERAP ETILENA

MENGGUNAKAN ARANG AKTIF JATI

SEBAGAI ADSORBEN

NUR AIDA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

BOGOR

2013

Judul : Pembuatan Kemasan Aktif Penjerap Etilena Menggunakan Arang Aktif

Sebagai Adsorben

Nama : Nur Aida

NIM : G44080013

Disetujui oleh

Betty Marita Soebrata, SSi, MSi Prof (Ris) Dr Gustan Pari, MSi

Pembimbing I Pembimbing II

Diketahui oleh

Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS

Ketua Departemen

Tanggal Lulus:

PRAKATA

Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah

melimpahkan rahmat, karunia, dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat

menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul “Pembuatan Kemasan Aktif Penjerap

Etilena Menggunakan Arang Aktif sebagai Adsorben”. Karya ilmiah ini disusun

berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan April-September 2012 di

Laboratorium Kimia Fisik dan Laboratorium Kimia Kayu dan Energi Hasil Hutan,

Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil

Hutan, Bogor.

Penulis mengucapkan terima kasih atas semua bimbingan, dukungan, dan

kerja sama yang diberikan Ibu Betty Marita Soebrata, SSi, MSi selaku

pembimbing I dan Bapak Prof (Ris) Dr Gustan Pari, MSi selaku pembimbing II.

Selain itu, penulis menyampaikan penghargaan kepada Pak Saptadi, Pak Udin,

Pak Dadang, Pak Dikdik, Pak Ismet, dan Pak Mail yang telah banyak membantu

dalam melakukan penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada

ibu, bapak, kakak, adik, keluarga serta sahabat, atas segala doa dan kasih

sayangnya.

Penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu

pengetahuan. Terima kasih.

Bogor, Februari 2013

Nur Aida

DAFTAR ISI

Halaman

DAFTAR TABEL viii

DAFTAR GAMBAR viii

DAFTAR LAMPIRAN viii

PENDAHULUAN 1

BAHAN DAN METODE 2

Alat dan Bahan 2

Pembuatan dan Aktivasi Arang 3

Pencirian Arang Aktif 3

Pembuatan Kemasan Aktif 3

Kertas aktif 3

Membran polistirena aktif 3

Pencirian Kemasan Aktif 4

Analisis Etilena Buah Pisang 4

HASIL DAN PEMBAHASAN 4

Arang Aktif 4

Sifat Arang Aktif 4

Daya Jerap Arang Aktif 6

Morfologi dan Kristalinitas Arang Aktif 7

Kemasan Aktif 8

Morfologi dan Struktur Kemasan Aktif 9

Analisis Gas Etilen pada Pisang 10

SIMPULAN DAN SARAN 11

Simpulan 11

Saran 12

DAFTAR PUSTAKA 12

LAMPIRAN 15

DAFTAR TABEL

Halaman

1 Karakteristik arang aktif 5

2 Derajat kristalinitas arang aktif jati 7

3 Karakteristik sifat fisik kertas aktif 8

4 Analisis gas etilena pisang raja bulu 10

DAFTAR GAMBAR

Halaman

1 Kiln drum sistem semi kontinyu 2

2 Foto SEM perbesaran 500 kali permukaan Arang Jati (a), arang

aktif APKOH (b), ASKOH (c), AP (d), dan AS (e) 7

3 Grafik daya adsorpsi kemasan aktif 9

4 Foto SEM perbesaran 100 kali permukaan kemasan (a) M0, (b) M3

atas, (c) M3 bawah, (d) K0, dan (e) K1 9

5 Difraktogram XRD membrane (a) polistirena dan (b) polistirena aktif 10

6 Kondisi pisang pada hari ke-8, terlihat dari bawah bejana (a) pisang

yang dikemas membran aktif, (b) pisang yang dikemas kertas aktif,

dan (c) pisang tanpa perlakuan 11

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

1 Diagram alir penelitian 15

2 Syarat mutu arang aktif (SNI 06-3730-95) 16

3 Rendemen arang kayu jati 16

4 Perhitungan karakterisasi arang aktif jati 16

5 Difraktogram XRD arang aktif 20

6 Karakteristik kertas aktif 21

7 Daya jerap kertas dan membran aktif terhadap gas 24

8 Foto kematangan buah pisang raja bulu 27

PENDAHULUAN

Kemasan adalah suatu wadah yang digunakan untuk mempertahankan mutu

suatu produk dari mulai penyimpanan sampai pemasaran. Selama pemasaran

pengemasan produk menggunakan peti polistirena (styrofoam) dan karton,

semakin meningkat dibandingkan dengan peti kayu atau karung, hal ini

dikarenakan bahan yang digunakan lebih ringan dan praktis (Satuhu 2004).

Kemasan yang baik sebuah produk hortikultura, selain melindungi isi terhadap

kerusakan selama distribusi, juga mampu mengeluarkan panas dan uap air yang

dihasilkan produk saat melakukan respirasi (Prabawati et al. 2008). Sesuai dengan

kemajuan teknologi semakin dikembangkan kemasan yang mampu

mempertahankan kualitas produk agar lebih tahan lama. Permasalahan yang

sering muncul akhir-akhir ini, yaitu penggunaan bahan pengawet berbahaya dalam

mempertahankan kualitas sebuah produk. Menurut Ketua Yayasan Lembaga

Konsumen Indonesia (YLKI), bahan pengawet berbahaya sejenis kimiawi banyak

ditemukan pada produk hortikultura. Jenis-jenis bahan pengawet berbahaya yang

biasa digunakan yaitu formalin, suntik zat pewarna dan pelapisan dengan lilin.

Oleh karena itu, dilakukan pengembangan ilmu mengenai pengawetan produk

hortikultura pada pengemasan dengan cara pembuatan kemasan aktif. Kemasan

aktif dibagi menjadi beberapa fungsi, di antaranya sebagai penjerap beberapa

senyawa seperti oksigen, kelembaban, karbon dioksida, bau, dan etilena.

Aktivator yang sering digunakan untuk penjerap di antaranya silika gel, Ag-zeolit,

kalium permanganat, dan arang aktif (Vermeiren et al. 1999).

Arang aktif adalah padatan amorf yang telah mengalami pengembangan

pori-pori sehingga mampu menjerap gas dan zat-zat yang tidak larut atau

terdispersi dalam cairan (Rumidhatul 2006). Arang aktif adalah arang yang telah

diaktivasi dan terbuat dari bahan organik yang dapat dikarbonisasi, misalnya

kayu, batu bara, tempurung kelapa, batang jagung, dan sabut kelapa sawit (Pari

dan Sailah 2001). Prinsip pengolahan arang menjadi arang aktif adalah membuka

pori-pori arang agar menjadi luas yaitu dari luas kira-kira 2 m²/g pada arang

menjadi 300-2000 m²/g pada arang aktif. Pada penelitian ini arang aktif yang

digunakan dibuat dari limbah kayu perkebunan jati. Limbah ini berupa ranting

yang dihasilkan dari proses perawatan pohon jati agar pohon tersebut dapat

tumbuh tinggi dan lurus. Komponen kimia kayu jati terdiri atas holoselulosa

sebesar 70.19-72.24%; selulosa 40.26-43.12%; lignin 24.74-28.07%; dan

hemiselulosa sebesar 27.07-31.97% pada tumbuhan sedang (Maulid 2000).

Penelitian mengenai pembuatan kemasan aktif telah banyak dikembangkan,

di antaranya penggunaan arang aktif sebagai penjerap oksidator kalium

permanganat yang mampu mengubah etilena menjadi etanol pada buah pisang raja

bulu, sehingga pisang memiliki umur simpan 17 hari lebih lama dari pisang tanpa

perlakuan (Jannah 2008). Kalium permanganat sangat berbahaya jika terjadi

kontak dengan makanan karena sifatnya yang toksik. Pada penelitian lain,

polistirena yang dicampur arang aktif digunakan untuk menjerap dibenzotiofena

(Wang et al. 2009), dan membersihkan sisa pestisida pada sayur dan buah (Sojo et

al. 1997). Kemasan aktif dapat digunakan untuk mengawetkan produk

hortikultura selama pemasaran, salah satunya pisang. Selama proses pematangan

buah pisang terjadi proses respirasi klimakterik, yaitu buah memiliki tingkat

2

respirasi yang tinggi dan produksi etilena endogen yang cukup besar untuk

mematangkan buah (Kitinoja dan Kader 2003). Etilena merupakan senyawa

hidrokarbon yang dihasilkan dari hasil metabolism normal dalam tanaman, yang

dalam keadaan normal berbentuk gas dan berperan dalam proses pematangan

buah (Mulyana 2011).

Penelitian ini bertujuan membuat kemasan aktif penjerap etilena pada buah

pisang raja bulu sehingga pisang memiliki umur simpan buah yang lebih lama.

Kemasan aktif ini tidak mengandung bahan kimia berbahaya yang dapat

membahayakan kesehatan manusia. Kemasan aktif yang dihasilkan terdiri dari 2

macam, di antaranya kemasan aktif berbahan dasar kertas dan membran

polistirena (styrofoam) yang ditambahkkan arang aktif sebagai aktivator.

Sebelumnya dilakukan pembuatan arang aktif yang memenuhi SNI 06-3730-1995.

BAHAN DAN METODE

Penelitian dilakukan dalam 4 tahap. Tahap pertama adalah pembuatan arang

aktif dari limbah ranting kayu jati yang meliputi pengarangan serta aktivasi secara

kimia dan fisika. Tahap kedua adalah uji mutu arang aktif meliputi analisis

rendemen, kadar air, abu, karbon terikat, zat terbang, daya jerap terhadap iodin,

benzena, dan biru metilena. Tahap ketiga adalah pembuatan kertas dan membran

arang aktif. Tahap keempat adalah uji aplikasi arang aktif sebagai bahan tambahan

pembuatan kemasan buah (Lampiran 1).

Alat dan Bahan

Alat-alat yang digunakan antara lain kiln drum modifikasi (Gambar 1),

retort arang aktif, saringan halus (100 mesh), sonikator, spektrofotometer

ultraviolet-tampak (UV-Vis) Shimadzu tipe UV-1700, mikroskop elektron

pemayaran (SEM) Zeus tipe EVO-50, difraktometer sinar-X (XRD) Shimadzu

XRD 7000, alat-alat pembuatan dan pencirian kertas dan membran yang ada di

Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil

Hutan Bogor. Kromatografi gas (GC) Hitachi 263-50 yang ada di Balai Besar

Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Bogor.

Bahan baku arang aktif ialah limbah kayu jati dari daerah Sukabumi, pisang

raja bulu yang berasal dari Desa Petir, Bogor. Bahan lain yang digunakan cuka

kayu hasil samping proses pengarangan kayu jati, kertas bekas, polistirena, KOH

20%, diklorometana teknis, kloroform, karbon tetraklorida, formaldehida.

Gambar 1 Kiln drum sistem semi kontinyu

cerobong

Tempat pemasukan bahan

Tempat karbonisasi

Tempat pendinginan

3

Pembuatan dan Aktivasi Arang

Limbah ranting kayu jati sebanyak 50 kg dimasukkan ke dalam kiln drum

yang terbuat dari drum bekas pakai. Selanjutnya api dinyalakan dengan cara

membakar kayu bakar melalui bagian lubang udara selama 18 jam pada suhu 400

°C.

Arang sebanyak 900 g direndam dalam larutan KOH 20% selama 24 jam,

kemudian dibilas dengan air sampai bersih dan dikeringkan. Selanjutnya arang

tanpa dan dengan perendaman di dalam KOH diaktivasi selama 2 jam dengan

pemanasan dalam retort pada suhu 800 °C yang dialiri dan tanpa uap air. Empat

macam arang aktif diperoleh dari proses aktivasi, yaitu arang aktif dengan

pemanasan (AP), arang aktif yang direndam KOH dan pemanasan (APKOH),

arang aktif dengan penambahan uap air (AS), dan arang aktif yang direndam KOH

dan penambahan uap air (ASKOH). Pemanasan dan pemberian uap air dilakukan

untuk mengaktivasi arang secara fisika, sedangkan perendaman dalam KOH untuk

mengaktivasi arang secara kimia.

Pencirian Arang Aktif

Pencirian arang aktif meliputi perhitungan rendemen dan daya jerap

terhadap benzena (Manalu 1998), serta perhitungan kadar air, zat terbang, abu,

dan karbon terikat, daya jerap iodin dan biru metilena mengikuti persyaratan

Standar Nasional Indonesia (SNI) 06-3730-1995 (Lampiran 2).

Pembuatan Kemasan Aktif

Kertas Aktif (modifikasi Hadi 2008)

Kertas HVS bekas sebanyak 100 g yang telah dipotong dengan ukuran ± 1

cm2

direndam dalam air selama 24 jam. Kemudian kertas dihaluskan sehingga

dihasilkan bubur kertas, lalu kertas dicetak pada sebuah lembaran alumunium

berbentuk lingkaran yang dinamakan screen di dalam sebuah alat pencetak kertas

yang ada di Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan

Pengolahan Hasil Hutan Bogor. Bubur kertas ditambahkan arang aktif dengan

nisbah bobot arang aktif:kertas, 3:3 (K3), 2:3 (K2), 1:3 (K1), dan 0:3 (K0). Bubur

kertas yang telah tercetak kemudian dikeringudarakan.

Membran Polistirena Aktif (Kumar et. al. 2011 dan Modifikasi Sridhar et al.

2008)

Membran polistirena dibuat dengan melarutkan 2.5 g gabus polistirena ke

dalam 10 mL diklorometana yang diaduk menggunakan pengaduk magnetik

selama 2 jam sampai homogen. Arang aktif 0.0 (M0); 0.5 (M1); 1,0 (M2); dan 1,5

(M3) g masing-masing dimasukkan ke dalam gelas piala berisi larutan polistirena

dan ditambah 5 mL diklorometana, kemudian diaduk lagi selama 1 jam. Larutan

lalu dimasukkan ke dalam sonikator selama 30 menit. Setelah homogen, larutan

dicetak pada pelat kaca kemudian dikeringudarakan sampai pelarut menguap

sempurna. Membran dengan daya adsorpsi terbaik dilanjutkan ke pengujian

aplikasi penjerapan etilena.

4

Pencirian Kemasan Aktif

Penyimpanan sampel uji sebelum dilakukan pencirian harus sesuai dengan

SNI ISO187:2010. Ketebalan kertas diukur menggunakan alat mikrometer sesuai

dengan SNI ISO 534:2011, gramatur kertas sesuai dengan SNI ISO 536:2010,

ketahanan tarik kertas diukur menggunakan alat uji kuat tarik sesuai dengan SNI

14-0437-1998, dan ketahanan sobek kertas menggunakan metode Elmendorf SNI

0436:2009. Morfologi kertas dan membran diuji menggunakan SEM, sementara

kristalinitas dan komposisi kimia membran diuji dengan XRD.

Kemampuan adsorpsi membran dan kertas terhadap gas etilena diperkirakan

berdasarkan kemampuan arang aktif dalam menjerap gas pada pencirian arang

aktif. Penjerapan terhadap benzena, karbon tetraklorida, formaldehida, dan

kloroform dapat digunakan untuk memperkirakan jumlah gas yang mampu dijerap

oleh membran dan kertas. Kertas dan membran dipotong dengan luas 50 cm2,

kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 1 jam dan ditimbang. Setelah itu,

membran dan kertas disimpan dalam 4 buah desikator yang masing-masing telah

jenuh dengan senyawa karbon tetraklorida, benzena, formaldehida, dan kloroform

selama 24 jam. Kertas dan membran dikeluarkan dari desikator kemudian

disimpan pada udara terbuka selama 5 menit agar gas yang menempel di

permukaan menguap. Sampel ditimbang, setiap perlakuan diulangi 2 kali.

Analisis Etilena Buah Pisang

Pisang yang digunakan ialah pisang raja bulu yang berasal dari Desa Petir,

Kecamatan Dramaga. Pisang raja bulu diambil langsung dari pohon setelah

berumur lebih kurang 100 hari, kondisi pisang yang diambil memiliki 1 buah

pisang yang telah matang dari pohonnya. Setelah disortasi dan dicuci, pisang

dicelupkan ke dalam larutan desinfektan (cuka kayu) dan dikeringkan. Dua buah

pisang kemudian dimasukkan ke dalam bejana yang berukuran 0.942 L dengan 3

macam perlakuan yang diulangi 2 kali. Perlakuan pertama ialah pisang tanpa

perlakuan. Kedua, pisang yang dikemas kertas aktif dan terakhir ialah pisang yang

dikemas membran aktif pada bejananya. Pisang disimpan dalam ruang dengan

suhu 20 °C. Pengujian kadar etilena dilakukan pada hari ke-4 dan ke-8

menggunakan kromatografi gas dengan kondisi alat, detektor ionisasi nyala (FID),

gas pembawa helium dengan laju alir 30 mL/menit dan tekanan 100 psi, serta

kolom alumina aktif (200 cm × 0.3 cm), suhu injek 120 °C, suhu kolom dan

detector 60 °C (Rahman 2007).

HASIL DAN PEMBAHASAN

Arang Aktif

Sifat Arang Aktif

Arang dibuat menggunakan kiln drum. Dari 50 kg limbah kayu jati yang

dipanaskan pada suhu 400 °C selama 18 jam, dihasilkan 11 kg arang yang

kemudian diaktivasi (Lampiran 3). Aktivasi bertujuan memperluas pori-pori

5

arang sehingga dapat meningkatkan daya adsorpsinya. Ada 2 proses aktivasi

arang, yaitu secara fisika dan kimia. Arang dipanaskan pada suhu 800 °C selama 2

jam. Penelitian kali ini menggabungkan kedua cara aktivasi tersebut sehingga

dihasilkan 4 macam arang aktif, yaitu arang aktif hanya pemanasan (AP),

penambahan uap air (AS) selama pemanasan, perendaman di dalam KOH 20%

dengan pemanasan (APKOH), dan perendaman di dalam KOH 20% dengan

penambahan uap air selama pemanasan (ASKOH).

Rendemen arang aktif AP, AS, APKOH, dan ASKOH berturut-turut ialah

76%, 49%, 75% dan 51%. Rendemen tertinggi dimiliki oleh AP, hal ini

disebabkan masih terdapat senyawa-senyawa yang belum teruapkan dan masih

menutupi pori-pori arang. Bahan pengaktif KOH masuk ke sela-sela lapisan

heksagonal arang dan membuka permukaan yang tertutup, sehingga rendemen

APKOH lebih rendah pada proses pemanasan yang direndam KOH terlebih

dahulu dibandingkan pemanasan biasa. Aktivasi secara fisika yaitu dengan

pemberian uap air memiliki rendemen yang paling rendah karena terjadi reaksi

kimia antara karbon dan uap air menghasilkan CO2 dan H2O (Hendra dan

Darmawan 2007). Namun, penggunaan aktivator KOH pada proses ini

memperlambat proses oksidasi sehingga rendemen ASKOH lebih tinggi daripada

AS.

Karakteristik arang aktif yang diperoleh pada penelitian ini meliputi nilai

kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, karbon terikat, uji daya jerap benzena, uji

daya jerap iod, dan uji biru metilena yang dibandingkan dengan SNI 06-3730-95.

Hasil analisis dapat dilihat pada Tabel 1 dan perhitungannya dapat dilihat pada

Lampiran 4.

Tabel 1 Karakteristik arang aktif

Penetapan kadar air bertujuan mengukur sifat higroskopis arang aktif. Kadar

air arang aktif yang dihasilkan berkisar 2.55–4.38% sesuai dengan SNI. Kadar air

tertinggi dimiliki arang aktif APKOH, hal ini disebabkan karena arang masih

mengandung KOH yang bersifat higroskopis. Namun secara keseluruhan kadar air

pada arang aktif lebih rendah dibandingkan dengan arang tanpa aktivasi, yaitu

7.14%, hal ini menunjukkan bahwa kandungan air yang terikat pada arang banyak

hilang saat proses aktivasi.

Kadar abu dihitung untuk memperkirakan kandungan oksida logam dalam

arang aktif. Kadar abu terendah dimiliki oleh arang aktif AP dan tertinggi dimiliki

arang aktif ASKOH. Kadar abu arang aktif yang dihasilkan berkisar antara 4.79

dan 9.18%. Tingginya kadar abu menunjukkan banyaknya mineral-mineral logam

Sampel

Kadar

Air

(%)

Kadar

Abu

(%)

Zat

Terbang

(%)

Karbon

Terikat

(%)

Uji

Benzena

(%)

Uji

Iodin

(mg/g)

Uji Biru

Metilena

(mg/g)

ASKOH 3.30 9.18 3.22 84.29 17.60 802.37 127.78

APKOH 4.38 7.16 2.71 85.75 11.41 313.67 28.16

AP 2.55 4.79 2.01 90.65 10.24 387.37 28.69

AS 3.86 7.79 3.75 84.60 16.22 833.68 159.91

Arang 7.14 7.64 6.64 78.58 5.03 256.15 24.20

SNI ≤15 ≤ 10 ≤25 ≥65 - ≥ 750 ≥ 120

6

yang menutup pori-pori arang sehingga mengurangi daya jerap arang aktif.

Dengan demikian, kadar abu arang aktif diusahakan sekecil mungkin dengan

pencucian menggunakan HCl agar terbentuk garam untuk menghilangkan sisa-

sisa oksida (Pujiyanto 2010). Kadar abu yang dihasilkan seluruhnya telah

memenuhi SNI.

Kadar zat terbang menunjukkan kandungan senyawa yang belum menguap

pada proses karbonisasi dan aktivasi, sehingga dapat diperkirakan besarnya

kandungan zat selain karbon pada permukaan arang aktif. Kadar zat terbang

terendah dimiliki oleh arang aktif AP dan tertinggi dimiliki arang aktif AS. Kadar

zat terbang arang aktif yang diperoleh berkisar antara 2.01-3.75%. Kadar zat

terbang ini telah memenuhi SNI, dan rendahnya kadar zat terbang arang aktif

menunjukkan lebih sempurnanya penguraian senyawa non karbon seperti CO2,

CO, CH4, dan H2 saat karbonisasi (Chahyani 2012).

Kadar karbon terikat sebaliknya menunjukkan kandungan karbon pada

arang setelah proses karbonisasi. Nilai ini menunjukkan potensi arang yang baik

untuk dijadikan arang aktif. Jumlah karbon tertinggi dimiliki oleh arang aktif AP

dan terendah dimiliki arang aktif ASKOH. Kadar karbon terikat yang dihasilkan

berkisar 84.29-90.65 %, dan juga telah memenuhi SNI arang aktif. Besar kecilnya

karbon terikat dipengaruhi oleh variasi kadar abu dan kadar zat terbang. Selain itu,

kadar karbon terikat dipengaruhi juga oleh kandungan selulosa dan lignin yang

dikonversi menjadi atom karbon (Pari 2004).

Daya Jerap Arang Aktif

Daya jerap arang aktif terhadap gas diperkirakan dari nilai daya jerap

terhadap benzena. Besarnya daya jerap benzena mencerminkan permukaan arang

aktif lebih bersifat nonpolar sehingga dapat digunakan untuk menjerap polutan

yang juga bersifat nonpolar (Hendra dan Pari 1999). Penjerapan benzena tertinggi

dimiliki oleh arang aktif ASKOH, yaitu 17.60% dan terendah dimiliki arang aktif

AP 10.24%. Hal ini menunjukkan bahwa arang aktif yang diaktivasi secara kimia

dengan penambahan KOH mampu menjerap senyawa yang bersifat nonpolar lebih

banyak, diduga karena aktivator memengaruhi gugus fungsi pada struktur arang

aktif (Budiono 2009).

Penjerapan larutan warna dilihat dari daya jerap arang aktif terhadap iodin

dan biru metilena. Daya jerap arang aktif terhadap iodin menunjukkan kapasitas

adsorpsi terhadap molekul kecil yang berukuran tidak lebih dari 10 Å (mikropori).

Daya jerap tertinggi dimiliki arang aktif AS dengan bilangan iodin 833.68 mg/g

dan terendah dimiliki arang aktif APKOH 313.66 mg/g. Peningkatan daya jerap

iodin memperlihatkan bahwa atom karbon yang membentuk kristalit heksagonal

makin banyak sehingga celah pori yang terbentuk di antara lapisan kristalit juga

makin besar (Hendra dan Pari 1999).

Penjerapan biru metilena menggambarkan kemampuan arang aktif untuk

menjerap senyawa yang bersifat polar, dan menunjukkan kapasitas adsorpsi

terhadap molekul berdiameter 15-25 Å (makropori). Berdasarkan hasil analisis,

arang aktif APKOH memiliki daya jerap terkecil dan arang aktif AS tertinggi,

yaitu 28 dan 160%. Hal ini menunjukkan bahwa arang aktif dengan penambahan

uap air pada aktivasi menghasilkan pori lebih besar sehingga mampu menjerap

lebih banyak polutan yang memiliki diameter lebih besar. Selain itu, arang aktif

AS mampu menjerap larutan polar dengan lebih baik.

7

Morfologi dan Kristalinitas Arang Aktif

Hasil pencirian arang aktif menggunakan SEM dapat dilihat pada Gambar 2.

Jumlah pori pada arang aktif lebih banyak dari pada arang sebelum aktivasi (a).

Arang aktif yang direndam dengan KOH [(b) dan (c)], memiliki pori-pori yang

lebih bersih karena KOH dapat melarutkan kotoran yang menempel di sekitar

pori. Arang yang diaktivasi dengan pemanasan (d) memiliki pori yang besar,

namun pori ini masih tertutupi oleh kotoran-kotoran yang menempel sehingga

mengurangi daya jerap arang aktif. Foto SEM ini menunjukkan bahwa arang aktif

ASKOH (c) dan arang aktif AS (e) memiliki permukaan pori yang lebih bersih

sehingga potensi penjerapan lebih besar.

(a) (b) (c) (d) (e)

Gambar 2 Foto SEM perbesaran 500 kali permukaan Arang Jati (a), arang aktif

APKOH (b), ASKOH (c), AP (d), dan AS (e).

Analisis struktur kristalin arang aktif dapat dilihat pada Tabel 2 sedangkan

difraktogram XRD-nya dapat dilihat pada Lampiran 5. Arang mengalami

peningkatan derajat kristalinitas setelah mengalami aktivasi. Hal ini disebabkan

terjadi penyusutan struktur kristalin arang yang semakin teratur sehingga

menghasilkan celah di antara kristalin yang semakin lebar dan terbentuk pori yang

bertambah besar (Wibowo et al. 2011). Perendaman dengan KOH mempengaruhi

struktur kristalin menjadi lebih amorf dibandingkan dengan tanpa perendeman.

Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yakni sintesis dan karakterisasi

membran polisulfon didadah karbon aktif untuk filtrasi air (Chahyani 2012).

Tabel 2 Derajat kristalinitas arang aktif jati

Sampel Derajat Kristalinitas (%)

AJ 25.98

APKOH 36.65

ASKOH 30.67

AP 47.75

AS 48.62

Hasil pencirian arang aktif yang memenuhi SNI 06-3730-1995, ialah arang

aktif AS dan ASKOH. Arang aktif yang digunakan untuk pembuatan kemasan

aktif, yaitu arang aktif AS. Arang aktif ini memiliki daya jerap iodin dan biru

metilena terbesar. Penggunaan KOH diharapkan dapat meningkatkan kualitas

arang aktif karena mampu bereaksi dengan permukaan arang dalam membuka

pori pada saat aktivasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan KOH

dapat menghambat pori arang. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya, yakni

paduan aktivasi fisika-kimia untuk arang aktif tempurung kemiri (Hendra dan

Darmawan 2007).

8

Kemasan Aktif

Kemasan kertas aktif dihasilkan dari daur ulang kertas HVS yang dibedakan

menjadi K0, K1, K2, dan K3. Nisbah kertas dan arang aktif untuk K0, K1, K2,

dan K3, yaitu 3:0; 3:1; 3:2; dan 3:3. Sedangkan, membran aktif dibuat dari

campuran larutan polistirena dan larutan arang aktif yang dibedakan menjadi 3

macam yaitu M0, M1, M2, dan M3. Nisbah persen larutan polistirena dengan

larutan arang aktif masing-masing, yaitu 25:0; 25:10; 25:20; dan 25:30 (b/v).

Hasil pencirian fisik kertas aktif dapat dilihat pada Tabel 3 dan perhitungannya

pada Lampiran 6. Kadar air, gramatur, dan ketebalan kertas aktif mengalami

peningkatan sebanding dengan penambahan arang aktif. Semakin banyak arang

aktif maka kadar air semakin besar. Hal ini disebabkan oleh sifat arang aktif

sebagai adsorben yang mampu menjerap uap air dari lingkungan. Ketahanan tarik,

sobek dan lipat kertas aktif ini menurun dengan adanya penambahan arang aktif.

Semakin banyak arang aktif yang ditambahkan maka kertas semakin rapuh. Sifat

fisik dapat ditingkatkan dengan menambahkan kanji pada pembuatan kertas (Hadi

2008). Sifat fisik kertas aktif yang telah dibuat kemudian dibandingkan dengan

kertas pembungkus buah pir yang banyak di pasaran.

Tabel 3 Karakteristik sifat fisik kertas aktif

Sampel

Kadar

Air

(%)

Gramatur

(g/ m2)

Ketebalan

(mm)

Ketahanan

Sobek

(mN)

Ketahanan

Lipat

Ketahanan

Tarik

kN/m

K0 1.91 56.77 0.19 398.38 0.57 0.54

K1 3.36 67.49 0.31 267.52 0.28 0.17

K2 3.34 81.35 0.38 226.81 - 0.07

K3 4.53 124.55 0.53 221.00 - -

Kpir - - 0.10 194.83 0.31 0.16

Kemampuan penjerapan kertas dan membran aktif terhadap gas dapat dilihat

pada Gambar 3 dan perhitungannya dapat dilihat pada Lampiran 7. Gas yang

digunakan memiliki tingkat kepolaran terendah sampai tertinggi, yaitu karbon

tetraklorida, benzena, kloroform, dan formaldehida. Daya jerap kemasan aktif

meningkat dari senyawa kurang polar ke senyawa yang lebih polar. Semakin

banyak jumlah arang aktif pada kemasan meningkatkan daya jerap kemasan

terhadap gas. Hasil tersebut menunjukkan bahwa kemasan aktif lebih bersifat

polar, karena mampu menjerap senyawa polar lebih besar. Daya jerap membran

aktif lebih kecil dibandingkan daya jerap kertas aktif, hal ini disebabkan pori-pori

arang tertutup sebagian oleh larutan polistirena saat pembuatan membran,

sehingga mengurangi daya jerap membran aktif. Selain itu, kerapatan massa

kertas aktif yang lebih kecil dari membran menyebabkan kertas lebih memiliki

banyak pori dipermukaannya. Hal ini dapat dilihat dari hasil analisis permukaan

kemasan menggunakan SEM. Hasil analisis menunjukkan kemasan yang baik

untuk diaplikasikan dalam penjerap uap air dan etilena ialah K1 dan M3. Kertas

K1 memiliki kedekatan sifat fisik dengan kertas komersial pembungkus buah pir.

Membran M3 memiliki daya jerap terhadap gas yang lebih besar dibandingkan

membran M1 dan M2.

9

Gambar 3 Grafik daya adsorpsi kemasan aktif

Morfologi dan Struktur Kristalin Kemasan Aktif

Permukaan membran aktif dianalisis menggunakan SEM dan pola

strukturnya dianalisis menggunakan XRD. Foto SEM dapat dilihat pada Gambar

4. Membran yang ditambahkan arang aktif memiliki permukaan yang lebih kasar

(b) dibandingkan dengan membran tanpa arang aktif (a). Pori terlihat pada

membran bagian bawah (c) namun letaknya tidak teratur. Kertas (d) memiliki pori

yang berasal dari kerapatan serat kertas yang tidak teratur, adanya arang aktif pada

kertas aktif (e) menyebabkan kerapatan serat pada kertas menjadi berkurang.

Arang aktif dan pori pada kemasan berfungsi untuk penjerap gas. Perbedaan

permukaan kertas dan membran ini menyebabkan kertas memiliki daya jerap lebih

besar terhadap gas.

(a) (b) (c)

(d) (e)

Gambar 4 Foto SEM perbesaran 100 kali permukaan kemasan (a) M0, (b) M3

atas, (c) M3 bawah, (d) K0, dan (e) K1.

Struktur kristalin membran dianalisis menggunakan XRD. Hasil analisis

dapat dilihat pada Gambar 5. Membran polistirena (a) memiliki sifat amorf, ketika

ditambahkan dengan arang aktif (b) maka derajat kristalinitasnya meningkat, dan

hal ini menunjukan sifat amorf dari membran ini berkurang karena adanya arang

aktif yang memiliki struktur kristalin (Kumar et al. 2011).

10

Gambar 5 Difraktogram XRD membran (a) polistirena dan (b) polistirena aktif.

Analisis Gas Etilena pada Pisang

Aplikasi kemasan aktif sebagai penjerap etilena dan uap air dilakukan dalam

sebuah bejana plastik tertutup rapat pada suhu 20 °C. Perlakuan yang akan

dianalisis dibedakan menjadi 3 macam, yaitu pisang tanpa kemasan aktif (P),

pisang yang ditambahkan kemasan kertas aktif (PK), dan pisang yang

ditambahkan kemasan membran pada bejana (PM). Setiap perlakuan diulang 2

kali. Hasil analisis terhadap penjerapan senyawa etilena buah pisang dapat dilihat

pada Tabel 4.

Tabel 4 Analisis gas etilena pisang raja bulu

Sampel Kadar etilena (ppm) hari ke-

4 8

P1 Tidak terdeteksi 18.51

P2 53.50 62.40

PK1 - 17.28

PK2 - 60.70

PM1 - 39.30

PM2 - 44.44

Pisang merupakan buah klimakterik yang mengeluarkan banyak etilena

selama proses pematangan (Kitinoja dan Kader 2003). Hasil analisis etilena

menunjukkan bahwa pisang mengalami peningkatan jumlah etilena dari hari ke-4

sampai hari ke -8. Pisang tanpa perlakuan mengalami kematangan sempurna pada

hari ke-8. Pada buah pisang produksi etilena biasanya menurun setelah fase

klimakterik dan fase matang sempurna, hal ini menunjukkan pada saat pisang

matang sempurna bejana telah dipenuhi oleh gas etilena dari pisang, oleh karena

itu pisang dengan pengemasan kertas dan membran aktif diukur pada hari ke-8.

Hasil pengukuran etilena pada hari ke-8, menunjukkan bahwa pisang

dengan perlakuan membran aktif memiliki kadar etilena lebih rendah

dibandingkan dengan perlakuan lain, yaitu 39.30 dan 44.44 ppm. Pisang tanpa

perlakuan dan pisang dengan perlakuan kertas aktif memiliki kadar etilena

berturut-turut, yaitu 18.51; 62.40; dan 17.28; 60.70 ppm. Kadar etilena pisang

tanpa perlakuan ulangan 1 tidak terdeteksi, berbeda dengan ulangan 2 ialah 53.50

a

b

11

ppm. Perbedaan data yang cukup jauh terjadi pada ulangan 1 setiap perlakuan. Hal

ini diduga adanya serangan penyakit dan variasi letak buah dalam tandan (Jannah

2008).

Pisang dengan pengemasan kertas aktif mengandung etilena yang lebih

sedikit dibandingkan dengan pisang yang tanpa perlakuan, hal ini menunjukan

bahwa etilena terjerap oleh kertas aktif sebesar 1.23-1.7 ppm. Berdasarkan

Gambar 3, diperoleh bahwa kertas aktif memiliki daya jerap lebih besar

dibandingkan dengan membran aktif. Namun, penjerapan etilena paling baik pada

pisang dimiliki oleh membran aktif yang dapat menjerap etilena 17.96-23.10 ppm.

Hal ini disebabkan kertas memiliki daya jerap uap air yang lebih besar

dibandingkan daya jerap terhadap gas etilena sehingga kertas menjadi basah dan

pori arang aktif tertutupi oleh air. Berbeda dengan membran aktif yang tidak

mudah meresap air, sehingga membran masih dapat melakukan penjerapan

terhadap gas. Uap air berasal dari proses respirasi yang dialami oleh pisang

selama pemasakan, dan tidak adanya udara yang keluar masuk sehingga dinding

bejana dipenuhi dengan uap air. Kondisi pisang pada hari ke-8 dapat dilihat pada

Gambar 6 dan kondisi pisang lainnya pada Lampiran 8.

(a) (b) (c)

Gambar 6 Kondisi pisang pada hari ke-8, terlihat dari bawah bejana (a) pisang

yang dikemas membran aktif, (b) pisang yang dikemas kertas aktif, dan

(c) pisang tanpa perlakuan.

Pisang tanpa perlakuan matang pada hari ke 6 dan matang sempurna pada

hari ke-8. Pisang yang diberi perlakuan kertas dan membran, masing-masing

mampu menunda kematangan sampai hari ke-10 dan ke-16 terlihat dari kulit

pisang yang belum menguning (Lampiran 8). Kematangan yang tidak sempurna

pada buah pisang dapat disebabkan oleh serangan penyakit pascapanen.

Mikroorganisme dapat masuk melalui luka seperti antraknos, tip rot, dan crown

rot, atau serangan busuk di mulai sejak buah masih di pohon oleh Colletotrichum

sp. karena buruknya penanganan dan perawatan buah pisang selama di pohon

sampai pengangkutan (Prabawati et al. 2008).

SIMPULAN DAN SARAN

Simpulan

Proses pembuatan kemasan aktif dengan arang aktif jati sebagai penjerap

etilena pada buah pisang raja bulu berhasil dilakukan. Kemasan aktif terbaik yang

dihasilkan ialah kertas aktif dengan perbandingan kertas dan arang aktif 3:1,

12

kertas ini memiliki sifat fisik yang menyerupai kertas komersial pembungkus pir.

Kemasan membran aktif yang terbaik ialah membran dengan perbandingan

polistirena dan arang aktif 25:30 (b/v) karena memiliki daya adsorpsi paling besar.

Pisang dengan pengemasan kertas aktif mampu menjerap etilena sebesar 1,23-1,7

ppm dan menunda kematangan sampai hari ke-10, sedangkan membran aktif

menjerap etilena sebesar 17.96-23.10 ppm dan menunda kematangan sampai hari

ke-16. Kondisi pisang dengan perlakuan tidak mencapai kematangan sempurna

karena pisang ditumbuhi mikroorganisme sejenis jamur atau terserang penyakit

pascapanen sehingga mengalami pembusukkan.

Arang aktif yang digunakan berasal dari limbah ranting kayu jati. Hasil yang

diperoleh menunjukkan dua arang aktif yang telah memenuhi SNI 06-3730-1995,

yaitu arang aktif yang diaktivasi secara kimia dengan penambahan KOH 20%

serta aktivasi fisika dengan penambahan uap air (ASKOH) dan arang aktif yang

diaktivasi secara fisika dengan penambahan uap air (AS), lama aktivasi dilakukan

120 menit pada suhu 800 °C. Arang aktif yang digunakan untuk pembuatan

kemasan aktif ialah arang aktif yang diaktivasi dengan penambahan uap air

selama pemanasan.

Saran

Arang jati dapat digunakan sebagai arang aktif, namun diperlukan perlakuan

lebih lanjut dalam penambahan dan pencucian arang yang direndam dengan HCl

agar dihasilkan arang aktif yang lebih baik daya jerapnya. Kemasan aktif yang

dihasilkan mampu menjerap etilena yang dihasilkan oleh pisang, namun

diperlukan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan daya jerap kemasan aktif

terhadap senyawa nonpolar dan meningkatkan sifat fisik dari kemasan aktif

tersebut dengan cara penambahan kanji pada pembuatan kertas. Selain itu perlu

diperhatikan mengenai pengolahan pisang agar terhindar dari penyakit

pascapanen.

DAFTAR PUSTAKA

Budiono A, Suhartana, Gunawan. 2009. Pengaruh Aktivasi Arang Tempurung

Kelapa dengan Asam Sulfat dan Asam Posfat untuk Adsorpsi Fenol

[artikel]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro

Chahyani R. 2012. Sintesis dan Karakterisasi Membran Polisulfon Didadah

Karbon Aktif untuk Filtrasi Air. [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian

Bogor.

Hadi M. 2008. Pembuatan Kertas Anti Rayap Ramah Lingkungan dan

Memanfaatkan Ekstrak Daun Kirinyuh (Eupatorium odoratum). BIOMA. 6

(2):12-18.

Hendra D, Pari G. 1999. Pembuatan Arang Arang Aktif dari Tandan Kosong

Kelapa Sawit. J PHH. Bogor (ID). 17(2): 133-122.

Hendra D, Darmawan S. 2007. Sifat Arang Aktif dari Tempurung Kemiri. J PHH.

25(4):291-302.

13

Jannah U. 2008. Pengaruh Bahan Penyerap Larutan Kalium Permanganat

Terhadap Umur Simpan Pisang Raja Bulu. [skripsi]. Bogor (ID): Institut

Pertanian Bogor.

Kitinoja L, Kader AA. 2003. Praktik-Praktik Penanganan Pascapanen Skala

Kecil: Manual untuk Produk Hortikultura (Edisi ke 4) . Utama I Made S,

penerjemah. Bali (ID): Universitas Udayana. Terjemahan dari: Small-Scale

Postharvest Handling Practices: A manual for Horticultural Crops.

Kumar S, Srivastava S, Vijay YK. 2011. Study of Gas Transport Properties of

Multi-Walled Carbon Nanotubes/Polystyrene Composite Membranes. Int J

Hydrogen Energ. 37(1): 3914-3921.

Manalu FP. 1998. Pembuatan dan Pemakaian Arang Asal Kulit Kayu Acasia

mangium untuk Pemurnian minyak Kelapa Sawit. [skripsi]. Bogor (ID):

Universitas Nusa Bangsa.

Maulid AS. 2000. Komponen Kimia Kayu Jati (Tectona grandis Linn. f.)pada

Berbagai Kelas Umur dan KPH Sadaran. [skripsi]. Bogor (ID): Institut

Pertanian Bogor.

Mulyana E. 2011. Studi Pembungkusan Bahan Oksidator Etilen dalam

Penyimpanan Pascapanen Pisang Raja Bulu (Musa sp. AAB Group)

[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Pari G, Sailah H. 2001. Pembuatan arang aktif dari sabut kelapa sawit dengan

bahan pengaktif NH4CO3 dan (NH4)2CO3 dosis rendah. J PHH 19(4): 231-

244.

Pari G. 2004. Kajian Struktur Arag Aktif dari Serbuk Gergaji Kayu sebagai

Adsorben Formaldehida Kayu Lapis. [disertasi]. Bogor (ID): Institut

Pertanian Bogor.

Prabawati S, Suyanti, Setyabudi DA. 2008. Teknologi Pasca Panen dan Teknik

Pengolahan Buah Pisang. Bogor (ID): Balai Besar Penelitian dan

Pengembangan Pascapanen Pertanian.

Pujiyanto. 2010. Pembuatan Karbon Aktif Super dari Batubara dan Tempurung

Kelapa. [tesis]. Depok (ID): Universitas Indonesia.

Rahman A. 2007. Kajian Penggunaan Sistem Kemasan Aktif Penyerap Etilen

untuk Memperpanjang Masa Simpan Buah Alpukat (Persea americna Mill).

[tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.

Rumidhatul A. 2006. Efektivitas Arang Aktif sebagai Adsorben pada Pengolahan

Air Limbah. [tesis]. Bogor (ID): Intitut Pertanian Bogor.

Satuhu S. 2004. Penanganan dan Pengolahan Buah. Jakarta (ID): Penebar

Swadaya.

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 1996. SNI 06-3730-1995: Arang Aktif Teknis.

Jakarta (ID): Dewan Standardisasi Indonesia.

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 1998. SNI 14-4737-1998: Cara Uji Ketahanan

Sobek. Jakarta (ID): Dewan Standardisasi Indonesia.

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2010. SNI 14-0437-1998: Cara Uji Ketahanan

Tarik dan Daya Regang Lembaran Pulp, Kertas, dan Karton. Jakarta (ID):

Dewan Standardisasi Indonesia.

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2009. SNI 0491:2009: Cara Uji Ketahanan

Lipat Kertas dan Karton-Metode MIT. Jakarta (ID): Dewan Standardisasi

Indonesia.

14

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2010. SNI ISO 536:2010: Cara Uji Gramatur

Kertas dan Karton. Jakarta (ID): Dewan Standardisasi Indonesia.

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2011. SNI ISO 534:2011: Cara Uji Ketebalan,

Densitas, dan Volume Spesifik- Kertas dan Karton. Jakarta (ID): Dewan

Standardisasi Indonesia.

[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2011. SNI ISO 187:2011: Kertas , Karton, dan

Pulp- Ruang Standar untuk Pengkondisian dan Pengujian serta Prosedur

Pemantauan Ruang dan Pengkondisian Contoh. Jakarta (ID): Dewan

Standardisasi Indonesia.

Sojo LE, Brocke A, Fillion J, Price SM. 1997. Application of Activated Carbon

Membranes for On-line Cleanup of Vegetable and Fruit Extracts in the

Determination of Pesticide Multiresidues by Gas Chromatography with

Mass Selective Detection. Chromatography. 788:141-154.

Sridhar S, Smitha B, Suryamurali R, Aminabhavi T M. 2008. Synthesis,

Characterization and Gas Permeability of an Active Carbon-Loaded PEBAX

2555 Membrane. Des Monomers Polym. 11: 17-27.

Vermeiren L, Devlieghere F, Beest VM, Kruijf, Debevere J. 1999. Developments

in the active packaging of foods. Food Sci Technol Int. 10: 77-86.

Wang Q, Liang X, Zhang R, Liu C, Liu X, Qiao W, Zhang L, Ling L. 2009.

Preparation of polystyrene-based activated carbon spheres with high surface

area and their adsorption to dibenzothiophene. Fuel Process Technol. 90:

381–387.

Wibowo S, Syafi’i W, Pari, G. 2011. Karakterisasi Permukaan Arang Aktif

Tempurung Biji Nyamplung. Makara Teknol. 15(1): 17-24.

[YLKI] Yayasan Lembaga Konsumen Indonesia. 2006. Waspadai Sayur dan

Buah Impor Gunakan Pengawet Berbahaya. Medan (ID). ANTARA News.

LAMPIRAN

Lampiran 1 Diagram alir penelitian

Pengarangan ranting jati

Pembuatan arang aktif

Aktivasi panas

Aktivasi steam

Aktivasi KOH panas

Aktivasi KOH steam

Pengujian fisik :

Ketebalan

Ketahanan tarik

Ketahanan lipat

Ketahanan sobek

Gramatur

Kadar air

Pencirian morfologi membran

(SEM dan XRD)

Karakterisasi SNI, analisis morfologi

(SEM) dan kristalinitas ( XRD)

Arang aktif terbaik

Pembuatan kemasan aktif:

Kertas aktif: K0, K1, K2, K3

Membran aktif: M0, M1, M2, M3

Tahap pertama

Tahap kedua

Tahap ketiga

Tahap keempat

Uji Etilena pada pisang raja bulu:

Blanko (P)

Kertas aktif (PK)

Membran aktif (PM)

16

Lampiran 2 Syarat mutu arang aktif (SNI 06-3730-95)

Uraian Persyaratan

Butiran Serbuk

Kadar zat terbang (%) Mask 15 Mask 25

Kadar air (%) Maks 4.5 Maks 15

Kadar abu (%) Maks 2.5 Maks 10

Daya jerap I2 (mg/g) Min 750 Min 750

Karbon aktif murni (%) Min 80 Min 65

Daya jerap terhadap benzena (%) Min 25 -

Daya jerap terhadap biru metilen (mg/g) Min 60 Min 120

Bobot jenis curah (g/ml) 0.45-0.55 0.3-0.35

Lolos mesh - Min 90

Kekerasan (%) min 80 -

Lampiran 3 Rendemen arang kayu jati

Sampel Bobot (kg)

Rendemen (%) Kayu, a Arang, b

Jati 50 11 22.00

Contoh perhitungan :

Rendemen =

=

Rendemen = 22.00 %

Lampiran 4 Perhitungan karakterisasi arang aktif jati

Kadar Air

Sampel Ulangan Bobot (g) Kadar Air

(%) Rerata (%)

Awal, a Akhir, b

KOH panas 1 1.072 1.025 4.384 4.380

2 1.074 1.027 4.376

KOH steam 1 1.046 1.013 3.155 3.301

2 1.073 1.036 3.448

Panas 1 1.060 1.033 2.547 2.550

2 1.018 0.992 2.554

Steam 1 1.124 1.079 4.004 3.855

2 1.187 1.143 3.707

Blangko 1 1.026 0.952 7.212 7.141

2 1.075 0.999 7.070

Contoh perhitungan KOH panas:

Kadar air (%) =

=

Kadar air = 4.384 %

17

Lanjutan Lampiran 4

Kadar Abu

Sampel Ulangan Bobot (g) Kadar Abu

(%) Rerata (%)

Awal, a Akhir, b

KOH panas 1 1.025 0.078 7.610 7.164

2 1.027 0.069 6.719

KOH steam 1 1.013 0.099 9.773 9.182

2 1.036 0.089 8.591

Panas 1 1.033 0.049 4.743 4.791

2 0.992 0.048 4.839

Steam 1 1.079 0.085 7.878 7.788

2 1.143 0.088 7.699

Blangko 1 0.952 0.072 7.563 7.635

2 0.999 0.077 7.708


Kadar abu (%) =

=

Kadar abu = 7.610 %

Rerata =

= 7.164 %

Kadar Zat Terbang

Sampel Ulangan Bobot (g) Kadar Zat

Terbang (%) Rerata (%)

Awal, a Akhir, b

KOH panas 1 1.008 0.986 2.182 2.709

2 0.927 0.897 3.236

KOH steam 1 1.009 0.977 3.171 3.223

2 1.069 1.034 3.274

Panas 1 1.011 0.987 2.373 2.012

2 1.030 1.013 1.650

Steam 1 0.970 0.935 3.608 3.753

2 0.949 0.912 3.898

Blangko 1 0.964 0.895 7.157 6.640

2 0.980 0.920 6.122


Kadar zat terbang (%) =

= = 2.1825 %

Rerata =

= 2.709 %

18

Lanjutan Lampiran 4

Kadar Karbon Terikat

Sampel Ulangan

Bobot (g) Kadar Karbon

Terikat (%) Rerata (%)

Abu, u Zat

Terbang, z

KOH panas 1 7.610 2.182 85.823 85.746

2 6.719 3.236 85.669

KOH steam 1 9.773 3.171 83.901 84.294

2 8.591 3.274 84.687

Panas 1 4.743 2.373 90.335 90.646

2 4.839 1.650 90.957

Steam 1 7.878 3.608 84.511 84.603

2 7.699 3.898 84.695

Blangko 1 7.563 7.157 78.067 78.583

2 7.708 6.122 79.100


Kadar karbon terikat (%) =

=

Kadar karbon terikat = 7.610 %

Rendemen

Sampel Bobot (g)

Rendemen (%) Arang, a Arang Aktif, b

KOH panas 900 675 75.00

KOH steam 900 459 51.00

Panas 900 684 76.00

Steam 900 438 48.67


Rendemen =

=

Rendemen = 75.00 %

Daya Jerap Iodin

Sampel Ulangan

Bobot

sampel

(g)

Volume Na-tiosulfat (mL) Daya jerap

iodin

(mg/g)

Rerata

(mg/g) Awal Akhir Terpakai

KOH

panas

1 0.252 0 7.20 7.20 316.32 313.660

2 0.251 0 7.25 7.25 311.00

KOH

steam

1 0.251 0 3.50 3.50 804.06 802.366

2 0.250 0 3.55 3.55 800.67

Panas 1 0.251 0 6.65 6.65 389.89

387.372 2 0.250 0 6.70 6.70 384.85

Steam 1 0.250 0 3.30 3.30 833.68

833.68 2 0.250 0 3.30 3.30 833.68

Blangko 1 0.252 0 8.0 8.0 211.55

256.145 2 0.250 0 8.05 8.05 206.64

19

Lanjutan Lampiran 4


N Na-tiosulfat = 0.1040

N iodin = 0.1 N

Fp = 2.5

Daya jerap iodin =

=

Daya jerap iodin = 316.32 mg/g

Daya Jerap Benzena

Sampel Ulangan Bobot (g) Daya Jerap

Benzena (%) Rerata (%)

Awal, m Akhir, h

KOH panas 1 0.996 1.109 11.345 11.404

2 1.038 1.157 11.464

KOH steam 1 1.001 1.179 17.782 17.603

2 0.924 1.085 17.424

Panas 1 0.995 1.098 10.351 10.236

2 0.998 1.099 10.120

Steam 1 1.001 1.163 16.183 16.218

2 1.009 1.173 16.253

Blangko 1 1.003 1.052 4.885 5.0297

2 1.005 1.057 5.174


Daya jerap benzena(%) =

= = 11.3454%

Rerata = = 11.4049 %

Daya Jerap Biru Metilena

Sampel Ulangan Bobot

sampel (g)

Konsentrasi

akhir, Ca

(ppm)

Absorban Q (%) Rerata

KOH

panas

1 0.251 10.2156 1.380 28.430 28.159

2 0.250 10.2811 1.389 27.889

KOH

steam

1 0.250 0.2884 0.017 127.816 127.778

2 0.251 0.2447 0.011 127.742

Panas 1 0.251 10.1865 1.376 28.721

28.684 2 0.251 10.1937 1.377 28.648

Steam 1 0.200 0.2520 0.012 160.225

159.906 2 0.200 0.3030 0.019 159.588

Blangko 1 0.252 10.8492 1.467 22.031

24.195 2 0.250 10.4341 1.410 26.359

20

Lanjutan Lampiran 4

Contoh perhitungan KOH panas :

Faktor pengenceran = 100

Konsentrasi akhir, Co = 13.07 ppm

Q =

= = 28.430 mg/g

Rerata = = 28.159 %

Lampiran 5 Difraktogram XRD arang aktif

Arang aktif KOH panas

Arang aktif KOH steam

Arang aktif panas

Arang aktif steam

Arang Jati

21

Lampiran 6 Karakteristik kertas aktif

Pembuatan kertas

Luas lempengan alumunium = 0,0369649 m2

Gramatur = 60 g/m2

jumlah kertas dalam 1 lembar = gramatur x luas

= 60 g/m2 x 0,0369649 m

2 = 2,218 g

Bobot basah kertas untuk 1 lembar

=

= = 5.182 g

Kekuatan Tarik dan Ketahanan Sobek Perlakuan

arang

aktif

Ulangan

Skala

terbaca

(gf)

Ketahanan

sobek

(mN)

Rerata

Skala

terbaca

(kgf)

Ketahanan

tarik

(kN/m)

Rerata

K0

1 14.5 421.64

398.38

0.77 0.5034

0.5400

2 14.5 421.64 0.95 0.6211

3 13.5 392.56 0.80 0.5230

4 12.5 363.48 0.71 0.4642

5 13.5 392.56 0.90 0.5884

K1

1 8.5 247.17

267.52

0.29 0.1896

0.1661

2 9.0 261.71 0.25 0.1635

3 8.5 247.17 0.23 0.1504

4 10.5 305.32 0.23 0.1504

5 9.5 276.24 0.27 0.1765

K2

1 7.5 218.09

226.81

0.15 0.0981

0.0719

2 7.5 218.09 0.08 0.0523

3 8.0 232.63 0.10 0.0654

4 8.0 232.63 - -

5 8.0 232.63 - -

K3

1 7.5 218.09

221.00

- -

2 6.5 189.01 - -

3 6.5 189.01 - -

4 7.5 218.09 - -

5 10.0 290.78 - -

Pir

1 6.0 174.47

194.83

0.28 0.1831

0.1582

2 7.0 203.55 0.20 0.1308

3 6.5 189.01 0.18 0.1177

4 6.5 189.01 0.25 0.1635

5 7.5 218.09 0.30 0.1961

Contoh perhitungan ketahanan sobek dan ketahanan tarik (kontrol)

Ketahanan sobek

Ketahanan tarik

22

Lanjutan Lampiran 6

Ketebalan

Sampel Ketebalan (mm) Rerata

(mm) 1 2 3 4 5

K0 0.1744 0.2118 0.176 0.1758 0.2096 0.1895

K1 0.3096 0.2956 0.3086 0.3186 0.322 0.3108

K2 0.3862 0.3892 0.3782 0.3624 0.365 0.3762

K3 0.4916 0.5574 0.5694 0.5122 0.5168 0.5294

pir 0.101 0.996 0.1082 0.888 0.1062 0.1006

Contoh perhitungan K0 :

Tebal rerata kertas =

= 0.1895 mm

Ketahanan Lipat

Perlakuan

arang aktif Ulangan

Jumlah

lipatan

(buah)

Ketahanan

lipat Rerata

K0

1 4 0.602

0.571

2 3 0.477

3 4 0.602

4 3 0.477

5 5 0.699

K1

1 2 0.301

0.276

2 3 0.477

3 2 0.301

4 1 0

5 2 0.301

K2

1 1 0

-

2 0 -

3 0 -

4 0 -

5 0 -

K3

1 0 -

-

2 0 -

3 0 -

4 0 -

5 0 -

Pir

1 3 0.477

0.311

2 2 0.301

3 2 0.301

4 1 0

5 3 0.477


Ketahanan lipat = Log n (jumlah lipatan)

= log 4 = 0.602

23

Lanjutan Lampiran 6

Gramatur

Sampel Massa (g) Rerata

(g)

Luas

kertas (m2)

Gramatur

(g/ m2) 1 2 3

K0 0.3040 0.2831 0.2644 0.2838 0.005 56.767

K1 0.3422 0.3154 0.3547 0.3374 0.005 67.487

K2 0.3878 0.4447 0.3878 0.4068 0.005 81.353

K3 0.6610 0.6170 0.5903 0.6228 0.005 124.553


Gramatur =

= = 56.767 g/ m2

Kadar Air

Sampel Ulangan Bobot kertas (g) Kadar Air

(%) Rerata (%)

Awal, a Akhir, b

K0 1 0.2831 0.2780 1.8015

1.9127 2 0.2536 0.2487 1.9322

3 0.2644 0.2591 2.0045

K1 1 0.2832 0.2737 3.3545

3.3590 2 0.3271 0.3160 3.3935

3 0.3154 0.3049 3.3291

K2 1 0.3264 0.3179 2.6042

3.3445 2 0.4813 0.4647 3.4490

3 0.4447 0.4270 3.9802

K3 1 0.5295 0.5036 4.8914

4.5326 2 0.5878 0.5578 5.1038

3 0.6773 0.6529 3.6025


Kadar air (%) = × 100% = × 100%

= 1.8015 %

24

Lampiran 7 Daya jerap kertas dan membran aktif terhadap gas

Daya Jerap Aldehida

Sampe

l Ulangan

Bobot kertas (g) Daya

jerap

aldehida

(%)

Rerata

(%)

Adsorpsi

(%) Awal,

a Akhir, b

K0 1 0.2660 0.2920 9.7744 9.7796 -

2 0.2555 0.2805 9.7847

K1 1 0.3250 0.3700 13.8462 13.9257 4.1461

2 0.3463 0.3948 14.0052

K2 1 0.3529 0.4051 14.7917 14.8037 5.0241

2 0.4259 0.4890 14.8157

K3 1 0.6030 0.7060 17.0813 17.0810 7.3014

2 0.6200 0.7259 17.0806

M0 1 0.3012 0.3027 0.4980 0.4406 -

2 0.3653 0.3667 0.3832

M1 1 0.3781 0.3867 2.2745 1.7089 1.2683

2 0.3411 0.345 1.1434

M2 1 0.3781 0.3912 3.4647 3.3141 2.8735

2 0.3572 0.3685 3.1635

M3 1 0.943 0.9892 4.8993 5.4000 4.9594

2 1.2507 1.3245 5.9007 Contoh perhitungan K0 :

Daya jerap aldehida (%) = × 100%

= × 100% = 9.7744%

Adsorpsi K1 = % rerata K1- % rerata K0

= 13.9257% - 9.7796 %

= 4.1461%

Daya Jerap Karbon Tetraklorida

Sampel Ulangan Bobot kertas (g) Daya jerap

CCl4 (%) Rerata (%)

Adsorpsi

(%) Awal, a Akhir, b

K0 1 0.2680 0.2700 0.7463 0.7460

2 0.2548 0.2567 0.7457

K1 1 0.3700 0.3760 1.6216 1.6519 0.9059

2 0.3448 0.3506 1.6821

K2 1 0.4470 0.4580 2.4609 2.3712 1.6252

2 0.4076 0.4169 2.2816

K3 1 0.5440 0.5610 3.1250 3.1574 2.4114

2 0.4483 0.4626 3.1898

M0 1 0.4630 0.4630 0.0000 0.0000

2 0.3468 0.3468 0.0000

25

Lanjutan Lampiran 7


CCl4 (%) Rerata (%)

Adsorpsi


M1 1 0.3311 0.3320 0.2718 0.5967 0.5967

2 0.3038 0.3066 0.9217

M2 1 0.3462 0.3508 1.3287 1.1088 1.1088

2 0.2925 0.2951 0.8889

M3 1 0.6555 0.6690 2.0595 1.4590 1.4590

2 0.4776 0.4817 0.8585


Kadar air (%) = × 100%

= × 100%

= 0.7463 % Adsorpsi K1 = % rerata K1- % rerata K0

= 1.6519 % - 0.7460 %

= 0.9059 %

Daya Jerap Kloroform


CHCl3 (%) Rerata (%)

Adsorpsi


K0 1 0.2683 0.2706 0.8572 0.8588

2 0.2441 0.2462 0.8603

K1 1 0.3295 0.3447 4.6131 4.6166 3.7578

2 0.3290 0.3442 4.6201

K2 1 0.3621 0.3796 4.8329 5.2508 4.3920

2 0.4075 0.4306 5.6687

K3 1 0.5442 0.5728 5.2554 5.7802 4.9214

2 0.5678 0.6036 6.3050

M0 1 0.3875 0.3875 0.0000 0.0000

2 0.2625 0.2625 0.0000

M1 1 0.3605 0.3650 1.2483 1.2297 1.2297

2 0.3385 0.3426 1.2112

M2 1 0.4100 0.421 2.6829 2.6775 2.6775

2 0.4678 0.4803 2.6721

M3 1 0.7980 0.8340 4.5113 4.5262 4.5262

2 0.8368 0.8748 4.5411


Daya jerap kloroform (%) = × 100%

= × 100%

= 0.8572 %

26

Lanjutan Lampiran 7


= 4.6166% - 0.8588 %

= 3.7578 %

Daya Jerap Benzena

Sampel

Ulangan Bobot kertas (g) Daya jerap

benzena (%) Rerata (%)

Adsorpsi


K0 1 0.2670 0.2680 0.3745 0.3709

2 0.2450 0.2459 0.3673

K1 1 0.3506 0.3591 2.4244 2.4428 2.0719

2 0.3291 0.3372 2.4613

K2 1 0.3531 0.3692 4.5596 4.2762 3.9053

2 0.3832 0.3985 3.9927

K3 1 0.4755 0.5024 5.6572 4.6973 4.3264

2 0.4495 0.4663 3.7375

M0 1 0.4566 0.4566 0.0000 0.0000

2 0.3854 0.3854 0.0000

M1 1 0.4870 0.4927 1.1704 0.7441 0.7441

2 0.3146 0.3156 0.3179

M2 1 0.3606 0.3646 1.1093 1.1809 1.1809

2 0.6227 0.6305 1.2526

M3 1 0.6704 0.6826 1.8198 1.8140 1.8140

2 0.6858 0.6982 1.8081


Daya jerap kloroform (%) = × 100%

= × 100%

= 0.3745 %

Rerata = = 0.3709 %


= 2.4428 % - 0.3709 %

= 2.0719 %

27

Lampiran 8 Foto kematangan buah pisang raja bulu

Pisang pada hari ke-4

Pisang hari ke-8

Pisang tanpa perlakuan

Pisang hari ke-8

Pisang yang dikemas

membran aktif

Pisang yang dikemas

membran aktif

Pisang yang dikemas

kertas aktif

Pisang yang dikemas

kertas aktif

Pisang tanpa

perlakuan

28

Lanjutan Lampiran 8

Pisang hari ke-10

Pisang hari ke -16

Pisang yang dikemas

membran aktif

Pisang yang dikemas

kertas aktif

RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan di Sumedang pada 25 April 1990 dari pasangan Bapak

Nanang Sutaryat dan Ibu Nani Kurniasih. Penulis merupakan anak kedua dari tiga

bersaudara. Penulis menyelesaikan studi di SMA Negeri 3 Sumedang pada tahun

2008. Pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB)

melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada Program Studi Kimia,

Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.

Selama mengikuti masa perkuliahan penulis aktif dalam Organisasi

Mahasiswa Daerah (OMDA) Sumedang, dan pernah menjabat sebagai ketua pada

tahun 2010. Selain itu, penulis pernah menjabat Ketua Divisi Eksternal dalam

Himpro IMASIKA pada tahun 2011, serta aktif dalam beberapa kepanitiaan. Pada

bulan Juli-Agustus 2011 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Departemen

Quality Control (QC) PT Indofarma Tbk.

pembuatan kemasan aktif penjerap etilena … · diaktivasi dan terbuat dari bahan organik yang...

Documents