ISOLASI KAFEIN DARI LIMBAH TEH HITAM CTC JENIS POWDERY SECARA EKSTRAKSI
NURLITA SORAYA F34103124
2008 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
ISOLASI KAFEIN DARI LIMBAH TEH HITAM CTC JENIS POWDERY SECARA EKSTRAKSI
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : NURLITA SORAYA F34103124
2008 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
DEPARTEMEN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
ISOLASI KAFEIN DARI LIMBAH TEH HITAM CTC JENIS POWDERY SECARA EKSTRAKSI
Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh NURLITA SORAYA F34103124 Dilahirkan di Cirebon Pada tanggal 18 Juni 1985 Tanggal lulus :
Bogor, 24 Januari 2008 Menyetujui,
Dr. Ir. Erliza Noor NIP : 131667793 Pembimbing I
Drs. Chilwan Pandji, Apt. Msc. NIP : 130891385 Pembimbing II
Nurlita Soraya (F34103124). Isolation of Caffeine from Powdery CTC Black Tea Waste by Extraction. Revised by Erliza Noor and Chilwan Pandji.
SUMMARY Caffeine is one alkaloid that can be found in tea (Cammelia sinensis), coffee grain (Coffea arabica), and cacao (Theobroma cacao). Caffeine has farmacology effects that clinically useful as medicine for spleen, heart and central nerve desease. Caffeine is specified amount also added to suplement drinks. From the grading process of the particle size on CTC black tea production, the waste and off-grade particles like powdery and dust consist of 2-3% weight from tea production. This off-grade particles have the same composition with black tea itself. Indonesia was the third bigest tea produser with 20.351 ton production and 593 Kg/Ha productivity on 2006 that estimate can fulfil caffeine demand in the world that reach 14.550 ton. The aim of this research is to get the best caffeine yield from powdery CTC black tea waste by solvent extraction on a various physical parameter (time) and chemical parameters (ratio and solvent). Caffeine from tea waste was isolated by multistage extraction using water and organic solvents. At the first step research, tea waste extracted by using water at 1:20 (w/v) ratio of tea and water, in various time level (1, 2, and 3 hours). Then, caffeine in solution is separated by using dichloromethane in the ratio of solution and dichloromethane 1:1, 1:2, and 1:3 (v/v). Pure caffeine was analyzed by Micro Kjeldahl. The highest caffeine yield is 2,2 % obtained at 2 hours extraction using water and dichloromethane ratio of 1:3 (v/v). This best condition used for the next steps. The second step of the research was to determine the best organic solvent for separating caffeine from water solution. Organic solvent used were chloroform and trichloroethylene. The Micro Kjeldahl analysis showed 1,9 % yield by chloroform and 0,8 % yield by trichloroethylene. These two organic solvents were separated less caffeine compare to dichloromethane solvent. Therefore dichloromethane shows as the best organic solvent for separating caffeine. Caffeine analysis by HPLC shows 1,9 % yield on separation using dichloromethane, 1,2 % yield by chloroform, and 0,8 % yield by trichloroethylene. The caffeine analysis by HPLC shows more selective than Mikro Kjeldahl analysis. At the third stage of research, using 1:10 (w/v) and 1:30 (w/v) ratio of tea and water. Caffeine analyzed by Micro Kjeldahl shows 1,1 % and 1,9 % yield on each ratio. Caffeine analysis by HPLC shows 0,9 % and 1,3% yield on each ratio. These two ratio give lower caffeine yield than 1:20 (w/v) ratio. The highest caffeine yield was 1,9 % (HPLC) obtained from 1:20 (w/v) ratio of tea and water, and 2 hours extraction by using dichloromethane in the ratio of 1:3.
Nurlita Soraya (F34103124). Isolasi Kafein dari Limbah Teh Hitam CTC Jenis Powdery Secara Ekstraksi. Dibawah bimbingan Erliza Noor dan Chilwan Pandji.
RINGKASAN Kafein adalah salah satu jenis alkaloid yang banyak terdapat di daun teh (Camellia sinensis), biji kopi (Coffea arabica), dan biji coklat (Theobroma cacao). Kafein memiliki efek farmakologis yang bermanfaat secara klinis sebagai bahan obat untuk gangguan limpa, jantung dan saraf pusat. Kafein juga sering ditambahkan dalam jumlah tertentu ke dalam minuman suplemen. Pada proses pengolahan teh hitam CTC, dari hasil pensortiran terhadap ukuran partikel-partikelnya, diperoleh sejumlah off grade dan limbah teh seperti jenis Powdery dan Dust yang jumlahnya mencapai 2-3 % dari produksi teh. Limbah ini mempunyai bahan penyusun yang sama dengan teh hitam. Indonesia merupakan negara penghasil teh terbesar ketiga dengan angka produksi sebesar 20.351 ton pada tahun 2006 dan produktivitas sebesar 593 Kg/Ha diperkirakan mampu memenuhi kebutuhan kafein dunia yang nilainya mencapai 14.550 Ton. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan rendemen kafein terbaik dari limbah teh hitam CTC jenis powdery dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut pada berbagai parameter fisik (waktu ekstraksi) dan parameter kimia (rasio dan jenis pelarut). Isolasi kafein dari limbah teh dilakukan melalui proses ekstraksi bertahap menggunakan air dan pelarut organik. Pada penelitian tahap I, ekstraksi limbah teh dilakukan menggunakan air dengan rasio bahan dan air 1:20 (b/v) pada berbagai waktu (1, 2, dan 3 jam), kemudian kafein pada filtrat limbah teh ini dipisahkan menggunakan diklorometan pada perbandingan 1:1, 1:2, dan 1:3 (v/v). Rendemen kafein dihitung dengan menentukan kadar Nitrogen secara Mikro Kjeldahl. Rendemen kafein tertinggi, yaitu sebesar 2,2 % diperoleh pada ekstraksi 2 jam dan perbandingan filtrat limbah teh dengan diklorometan 1:3 (v/v). Parameter waktu dan perbandingan pelarut ini digunakan untuk penelitian tahap selanjutnya. Pada penelitian tahap II, ditentukan jenis pelarut organik terbaik untuk memisahkan kafein dari filtrat limbah teh. Pelarut organik yang dibandingkan adalah kloroform dan trikloroetilen. Secara Mikro Kjeldahl diperoleh rendemen kafein sebesar 1,9 % pada kloroform dan 0,8 % pada trikloroetilen. Rendemen yang dihasilkan dari kedua pelarut ini lebih kecil dari diklorometan. Hal ini menunjukkan bahwa diklorometan adalah pelarut organik terbaik untuk mengekstrak kafein dari filtrat limbah teh. Analisis kafein secara HPLC menghasilkan nilai rendemen sebesar 1,9 % pada pelarut diklorometan, 1,2 % pada kloroform, dan 0,8 % pada trikloroetilen. Perhitungan kafein secara HPLC ini lebih selektif dibandingkan secara Mikro Kjeldahl. Pada penelitian tahap III, digunakan rasio bahan dan air 1:10 (b/v) dan 1:30 (b/v). Pada analisis kafein secara Mikro Kjeldahl diperoleh rendemen kafein sebesar 1,1 % dan 1,9 %, sedangkan pada analisis kafein secara HPLC diperoleh rendemen kafein sebesar 0,9 % dan 1,3 %, kedua konsentrasi ini memberikan hasil rendemen kafein yang lebih kecil dibandingkan pada rasio 1:20 (b/v).
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan secara bertahap, maka rendemen kafein tertinggi sebesar 1,9 % (HPLC) diperoleh pada ekstraksi dengan rasio bahan dan air 1:20 (b/v) dan waktu ekstraksi selama 2 jam, serta menggunakan pelarut organik diklorometan dengan perbandingan filtrat limbah teh dan diklorometan sebesar 1:3 (v/v). Proses ekstraksi ini menghasilkan nilai rendemen yang maksimum apabila dibandingkan dengan potensi kafein pada teh (2-4 %).
LEMBAR PERNYATAAN Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul : ISOLASI KAFEIN DARI LIMBAH TEH HITAM CTC JENIS POWDERY SECARA EKSTRAKSI adalah karya asli saya sendiri, dengan arahan dosen pembimbing akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, Januari 2008 Yang membuat pernyataan
Nurlita Soraya NRP : F34103124
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Cirebon pada tanggal 18 Juni 1985 dan merupakan anak kelima dari lima bersaudara dari pasangan Djaelani Bachroni dan Linda Juwita (Alm). Penulis memulai jenjang pendidikan di SDN Weru Kidul I Cirebon, lalu melanjutkan ke SLTPN I Cirebon Barat serta SMUN I Cirebon. Penulis melanjutkan pendidikan ke Institut Pertanian Bogor melalui jalur SPMB pada tahun 2003. Selama pendidikannya di IPB, penulis pernah terlibat dalam beberapa organisasi diantaranya IKC (Ikatan Kekeluargaan Cirebon) serta menjadi anggota HIMALOGIN (Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri). Selain itu penulis juga pernah mengikuti seminar-seminar yang diadakan di IPB. Pada tahun 2006, penulis melaksanakan Praktek Lapang di PTPN VIII unit kebun Gunung Mas dengan judul ‘Mempelajari Aspek Teknologi Proses Produksi Pengolahan Teh Hitam CTC (Crushing, Tearing, Curling) di PTPN VIII Unit Kebun Gunung Mas Kabupaten Bogor’.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur saya panjatkan kepada Allah SWT yang telah menganugerahkan rahmat dan hidayahnya berupa keteguhan hati, kekuatan dan kesabaran untuk dapat menyelesaikan skripsi ini. Skripsi ini disusun berdasarkan penelitian berjudul Isolasi Kafein dari Limbah Teh Hitam CTC Jenis Powdery Secara Ekstraksi. Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Teknologi Industri
Pertanian IPB Bogor. Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Erliza Noor sebagai dosen pembimbing yang telah mengarahkan penulis selama menyelesaikan kuliah dan skripsi, 2. Drs. Chilwan Pandji, Apt. Msc. yang telah membimbing selama melaksanakan penelitian, 3. Dr. Ir. Endang Warsiki, MS sebagai dosen penguji atas evaluasi dan sarannya pada skripsi ini, 4. Laboran serta seluruh staf dan karyawan di laboratorium TIN IPB yang telah banyak membantu penulis dalam melakukan penelitian, 5. Bapak dan Ibu (Alm) tercinta, kakak-kakak ( a deden, a dicky, a dino, a ade, teh lia, mba hera, mba nuning, dan kak ida) serta keluarga besar atas dukungan, doa dan saran-saran bijaknya, 6. Candra Luditama yang selalu mendampingi penulis serta memberikan semangat dan dorongan untuk menyelesaikan skripsi ini, 7. Teman-teman TIN 40 dan teman-teman di maharlika belakang, atas kebersamaannya selama penulis menyelesaikan kuliah dan skripsi. Semoga hasil penelitian pada skripsi ini dapat bermanfaat bagi pembaca.
Januari 2008
Penulis
DAFTAR ISI
Halaman Lembar Pengesahan..................................................................................
i
Summary......................................................................................................
ii
Ringkasan....................................................................................................
iii
Lembar Pernyataan....................................................................................
v
Riwayat Hidup.............................................................................................
vi
Kata Pengantar...........................................................................................
vii
Daftar Isi......................................................................................................
viii
Daftar Tabel................................................................................................
x
Daftar Gambar............................................................................................
xi
Daftar Lampiran.........................................................................................
xii
I. PENDAHULUAN.................................................................................
1
A. Latar Belakang..................................................................................
1
B. Tujuan..............................................................................................
3
C. Manfaat............................................................................................
3
II. TINJAUAN PUSTAKA........................................................................
4
A. Teh....................................................................................................
4
B. Kafein………...................................................................................
6
C. Proses Ekstraksi................................................................................
9
III. METODOLOGI....................................................................................
12
A. Bahan dan Alat..................................................................................
12
B. Proses Ekstraksi................................................................................
12
a. Tahap I. Penentuan Waktu Ekstraksi dan Rasio Pelarut Terbaik……………………………………………
12
b. Tahap II. Ekstraksi dengan Pelarut Kloroform dan Trikloroetilen……………………………………
14
c. Tahap III. Penentuan Konsentrasi Bahan Terbaik……………….
15
