OPTIMASI PEMUCATAN MINYAK MENTAH DEDAK PADI DENGAN MENGGUNAKAN KARBON AKTIF Tamzil Azis, Lulu Kumala Dewi, Hendra Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sriwijaya Jl. Raya Prabumulih Km. 32 Inderalaya OI SumSel ABSTRACT Rice is a main food for 2/3 population in this world. The process of rice has a by product is rice bran. Rice bran content 16-23 % weight of oil. Rice bran oil is one of kind of oil that has high nutrient because that oil has fatty acid, biological active components and anti oxidant component. For this research, we did rice bran oil extraction and then degumming process and the last bleaching process using adsorbent active carbon. From the bleaching of rice bran oil, we get the best time is 40 min, the mixing velocity is 300 rpm, the temperature is 100 oC, and active carbon mass is 0,5 gram. Key word : rice bran oil, bleaching, active carbon. ABSTRAK Beras merupakan bahan makanan pokok bagi 2/3 populasi dunia. Pada pemrosesan beras mempunyai hasil samping yaitu dedak padi. Dedak padi mengandung 16-23 % berat minyak. Minyak dedak padi merupakan salah satu jenis minyak yang mengandung gizi yang tinggi karena adanya kandungan asam lemak, komponen-komponen aktif biologis dan komponen antioksidan. Pada penelitian ini dilakukan ekstraksi minyak dedak padi dan dilanjutkan dengan proses degumming (penghilangan gum) serta bleaching (pemucatan) menggunakan adsorben karbon aktif. Dari data yang dihasilkan ternyata proses pemucatan minyak dedak padi yang terbaik diperoleh pada waktu pemucatan 40 menit, kecepatan pengadukan 300 rpm, suhu 100 oC dan massa adsorben karbon aktif yang dipakai yaitu 0,5 gram. Kata kunci : minyak dedak padi, pemucatan, karbon aktif.
I. PENDAHULUAN Di Indonesia, belum banyak pemanfaatan dedak padi untuk pembuatan minyak dedak padi. Minyak dedak padi merupakan salah satu jenis minyak yang mengandung gizi yang tinggi karena adanya kandungan asam lemak, komponen-komponen aktif biologis, dan komponen- komponen antioksidan. Pada ektraksi yang dilakukan pada dedak padi akan dihasilkan minyak yang memiliki warna coklat
Jurnal Teknik Kimia, No.1, Vol. 15, Januari 2008
kehitaman, kuning kehijauan, dan bisa juga coklat kehijauan. Hal ini menyebabkan minyak dedak padi perlu dipucatkan agar bebas dari pengotor yang ada di dalamnya dan juga berwarna lebih baik dibandingkan warna aslinya. Setelah minyak dedak padi dihasilkan dari proses ekstraksi selanjutnya di lakukan pemurnian terhadap minyak yang didapat. Pemurnian dilakukan dengan dua tahapan yaitu proses degumming (penghilangan getah lendir dan penurunan asam lemak bebas) dan juga proses
25
bleaching (penghilangan warna yang tidak diinginkan). Untuk pemilihan variabel proses pemucatan yang optimal maka dilakukan penelitian untuk mengoptimasi pemucatan pada minyak dedak padi dengan menggunakan adsorben yaitu karbon aktif. Variabel proses yang akan diteliti meliputi waktu pemucatan, kecepatan pengadukan, temperatur, serta jumlah massa adsorben karbon aktif yang dalam proses pemucatan minyak dedak padi. II. FUNDAMENTAL 2.1. Dedak Padi Dedak padi merupakan suatu hasil sampingan proses penggilingan padi. Penggilingan satu ton gabah menghasilkan dedak sebanyak 60-80 kg dimana tergantung pada kualitas gabah dan varietas padi. Produksi dedak di Indonesia cukup besar diperkirakan mencapai 3,5 ton per tahun. Pemanfaatan dedak di Indonesia saat ini hanya terbatas pada pakan ternak. Hal ini sangat disayangkan, mengingat dedak dapat dimanfaatkan secara Iebih maksimal. Salah satu cara untuk meningkatkan nilai ekonomisnya adalah dengan mengekstrak minyak dedak. 2.2. Minyak Dedak Padi Komponen utama minyak dedak padi sama seperti minyak secara umum yaitu trigliserida. Trigliserida merupakan turunan dari gliserol dimana gugus –OH nya digantikan dengan asam lemak. Asam lemak yang terdapat pada trigliserida dapat dibedakan atas asam lemak jenuh (saturated fatty acid) dan asam lemak tak jenuh (unsaturated fatty acid). Berdasarkan kandungan asam lemak jenuh dan tak jenuh, minyak dedak padi dapat dipisahkan menjadi fraksi olein, fraksi stearin dan asam lemak (sebagai asam lemak bebas/ fatty acid). Manfaat minyak dedak padi selain yang diatas dapat juga digunakan di berbagai bidang kehidupan terutama pada: a. Bidang peternakan sebagai bahan dasar nutrient produk makanan ternak b. Bidang kosmetika sebagai polisher (penyegar kulit), menghasilkan vitamin E untuk skin nutrient. c. Bidang kesehatan sebagai minyak yang dikonsumsi untuk menurunkan kadar lemak dan kadar kolesterol darah. d. Bidang transportasi produk etil ester dari minyak dedak padi sebagai biodiesel. 26
2.3. Pengolahan Minyak dedak Padi 2.3.1. Ekstraksi Dengan kadar lemak kurang dari 25%, cara terbaik untuk mengambil minyak dedak adalah melalui ekstraksi menggunakan pelarut dimana digunakan pelarut mudah menguap, seperti heksana atau metanol. Minyak dedak hasil ekstraksi dipisahkan dari pelarut melalui proses penguapan. Ampas dedak yang telah dipisahkan dari pelarut dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak, karena masih mengandung protein dan karbohidrat. Pemurnian minyak dedak tidak berbeda dengan pemurnian minyak-minyak nabati lainnya. Pemurnian pada dasarnya bertujuan untuk menyingkirkan senyawa-senyawa lilin (dewaxing), fosfatida (degumming), asam lemak bebas (saponification), pewarna (bleaching) dan bau (deodorization). Jika diinginkan minyak yang dapat disimpan pada temperatur rendah, maka pemurnian dilengkapi dengan proses winterization. 2.3.2. Degumming Untuk menghilangkan zat- zat yang terlarut atau yang bersifat koloid seperti resin, gum, lendir, atau pengotor yang terdapat di dalam minyak mentah maka dilakukanlah proses degumming. Proses degumming merupakan proses pembentukkan flok- flok zat- zat terlarut atau terkoagulasinya zat yang bersifat koloid dalam minyak mentah. Proses degumming merupakan proses awal dari pemurnian minyak mentah dimana proses degumming yang akan dilakukan adalah dengan menggunakan asam phospat maka proses degummingnya disebut acid degumming. 2.3.3. Bleaching (Pemucatan) Tahap yang terpenting dalam pemurnian minyak nabati adalah penghilangan bahan-bahan berwarna yang tidak diingini, dan proses ini umumnya disebut dengan bleaching (pemucatan) atau penghilangan warna. Pada proses netralisasi, beberapa bahan berwarna biasanya dapat dihilangkan, khususnya bila larutan alkali kuat digunakan, tetapi beberapa bahan alami yang terlarut dalam minyak (dimana sifatnya sangat karakteristik), biasanya tidak dapat terlihat sebagai bahan pengotor minyak, ini hanya dapat dihilangkan dengan perlakuan khusus. Adsorben yang sering digunakan adalah karbon aktif. Karbon aktif sangat baik digunakan sebagai adsorben pada larutan yang mengandung
Jurnal Teknik Kimia, No.1, Vol. 15, Januari 2008
gugus karboksil, phenol, karbonil, normal lakton dan Asam karboksilat anhidrida, sehingga sesuai digunakan pada minyak yang banyak mengandung klorofil dan tokoferol. III. METODOLOGI PENELITIAN 3.1. Alat dan Bahan 3.1.1. Bahan yang Digunakan 1) Dedak Padi 2) Heksana 98 % 3) Asam Phospat 4) Karbon Aktif 5) HCl 6) Aquadest 3.1.2. Alat yang Digunakan 1) Termometer 2) Beker Gelas 3) Erlenmeyer 4) Ekstraksi Sochlet 5) Centrifuge 6) Hot Plate 7) Corong Pemisah 8) Gelas Ukur 9) Piknometer 10) Stirrer 11) Spektrometer 3.2. Prosedur Penelitian 3.2.1. Proses Ekstraksi Proses ekstraksi dilakukan dengan menggunakan sochlet. Sampel ditimbang 50 gram kemudian dibungkus dengan menggunakan kertas saring yang dibentuk seperti silinder dimana besarnya sesuai dengan ukuran sochlet yang digunakan. Selanjutnya sample tersebut dimasukkan kedalam sochlet yang telah dirangkai dengan kondensor dan labu didih. Ekstraksi dilakukan dengan kondisi operasi yaitu temperatur 80 oC, volume pelarut 200 ml dengan waktu ekstraksi sekitar 1,5 jam. sehingga didapat hasil ekstraksi berupa campuran minyak dari dedak padi dengan solven. 3.2.2. Proses Destilasi Proses destilasi merupakan kelanjutan dari proses ekstraksi. Pada proses destilasi digunakan seperangkat alat destilasi dimana solven yang masih bercampur dengan minyak dari dedak padi dipisahkan.
Jurnal Teknik Kimia, No.1, Vol. 15, Januari 2008
3.2.3. Proses Degumming 1) Minyak dedak padi dipanaskan pada suhu 80 o C dengan menggunakan asam phosphat dengan 9% (v/v) terhadap minyak pada pengadukan 300 rpm selama 40 menit. 2) Minyak kemudian disentrifugasi selama kurang lebih 30 menit. 3) Minyak dedak padi kemudian disaring/ difiltrasi. 3.2.4. Proses Pemucatan Proses pemucatan dilakukan dengan menggunakan hot plate. Sample minyak yang telah mengalami degumming kemudian ditimbang sebanyak 10 ml. Lalu sample minyak dicampurkan dengan karbon aktif 1%,2%,3%,4%,5% dengan berbagai variasi kondisi operasi (temperatur, kecepatan pengadukan, dan waktu) sehingga didapat warna minyak dedak padi yang lebih cerah. 3.2.5. Prosedur Pengaktifan Arang 1) Arang direndam di dalam larutan aktivator. Tentukan konsentrasi larutan aktivator dengan waktu rendaman yaitu 18 jam. 2) Dari langkah di atas didapat sampel pasta arang. 3) Sampel yang telah didapat dibakar di dalam furnace pada suhu 2000C. 4) Dinginkan arang aktif kemudian dicuci dengan aquadest hingga pH 7, lalu disaring. 5) Keringkan dalam oven pada suhu 150 0C selama 2 jam. IV. HASIL DAN PEMBAHASAN Pengolahan minyak dedak padi meliputi beberapa tahapan penting yaitu tahap ekstraksi serta tahap pemurnian dari minyak dedak padi tersebut. Ekstraksi dengan menggunakan pelarut yang mudah menguap merupakan cara terbaik untuk mengambil minyak dedak padi yang kadarnya kurang dari 25%. Selanjutnya minyak dedak padi hasil ekstraksi dipisahkan dari pelarut melalui penguapan. Hasil ekstraksi tersebut dipisahkan dengan proses destilasi. Tujuan dari proses destilasi tersebut adalah untuk menguapkan pelarut heksana sehingga didapatkan minyak dedak padi. Ampas dedak yang telah dipisahkan dari pelarut dapat dimanfaatkan sebagai pakan ternak karena masih mengandung protein dan karbohidrat yang tinggi. 27
4.1. Penentuan Waktu Terbaik dalam Proses Pemucatan Minyak Beta-Karoten yang Diserap (mg)
40
4.2. Penentuan Kecepatan Pengadukan Terbaik dalam Proses Pemucatan Minyak 40
35
30
25
20 0
100
200
300
400
500
600
700
Kecepatan Pengadukan (rpm) 35
Gambar 2. Beta-Karoten yang Diserap dalam Penentuan Kecepatan Pengadukan Terbaik
30
25
20 0
10
20
30 40 Waktu (menit)
50
60
Gambar 1. Beta-Karoten yang Diserap dalam Penentuan Waktu Terbaik
Dari grafik di atas, menjelaskan bahwa seiring dengan bertambahnya waktu proses pemucatan minyak, maka semakin besar penghilangan zat warna beta-karoten yang terdapat dalam minyak tersebut. Hal ini disebabkan oleh zat adsorben yaitu karbon aktif memiliki pori-pori mikro yang sangat banyak jumlahnya dan dapat menimbulkan gejala kapiler yang menyebabkan adanya daya serap terhadap zat warna beta-karoten. Nilai penyerapan beta-karoten tertinggi pada waktu pemucatan 40 menit yaitu sebesar 32,9584 mg diserap oleh 0,3 gram karbon aktif. Sedangkan nilai penyerapan beta-karoten terendah pada waktu 28
pemucatan 10 menit yaitu sebesar 26,2147 mg diserap oleh 0,3 gram karbon aktif. Pada 30 menit pertama proses pemucatan, beta-karoten yang diserap semakin lama semakin meningkat. Akan tetapi, pada waktu proses pemucatan 30 menit sampai 50 menit terjadi kecenderungan penyerapan beta-karoten mendekati nilai konstan. Hal ini disebabkan oleh permukaan karbon aktif mulai jenuh karena tertutup oleh betakaroten yang diserap. Indikasi yang memperlihatkan kejenuhan karbon aktif dimana dapat dilihat dari nilai beta-karoten yang diserap pada proses pemucatan 30 menit sampai 50 menit masing-masing nilainya yaitu 32,7274 mg, 32,9584 mg, 32,8429 mg.
Beta-Karoten yang Diserap (mg)
Minyak dedak padi selanjutnya dipurifikasi atau dimurnikan. Dalam penelitian ini dilakukan dua tahap pemurnian yaitu proses degumming dan proses pemucatan. Proses degumming merupakan proses awal dari pemurnian minyak mentah dimana proses degumming yang akan dilakukan adalah dengan menggunakan asam phospat. Proses pemucatan (bleaching) bertujuan untuk menjernihkan minyak dedak padi dengan cara mengadsorpsi zat-zat warna dalam minyak. Zat warna tersebut antara lain adalah α dan β karoten, xanthofil, klorofil, dan anthosyanin. Zat warna inilah yang menyebabkan minyak yang diperoleh berwarna kuning, kuning kecoklatan, kehijauan, dan kemerahan. Dari hasil pemucatan tersebut kami menentukan kemampuan daya serap karbon aktif yang terbaik dalam menyerap beta-karoten dalam berbagai variasi kondisi operasi yaitu variabel waktu, variabel kecepatan pengadukan, variabel suhu dan variabel massa adsorben. Pembahasan tentang keempat kondisi operasi tersebut dapat dilihat pada sub bab berikut :
Pengadukan (agitation) adalah gerakan yang terinduksi menurut cara tertentu pada suatu bahan di dalam bejana, di mana gerakan itu biasanya mempunyai semacam pola sirkulasi. Pola sirkulasi dalam proses ini yaitu pola turbulen. Pengadukan dalam proses pemucatan bertujuan untuk mencampurkan minyak dedak padi dengan adsorben karbon aktif agar cepat menjadi homogen. Semakin kecil ukuran padatan yang akan dicampur, maka akan semakin cepat terjadinya homogenisasi. Hasil terbaik dari pengadukan homogen dalam proses pemucatan ini ditunjukkan pada kecepatan pengadukan 300 rpm yaitu sebesar 32,9584 mg beta-karoten yang diserap karbon aktif. Sedangkan hasil yang terendah ditunjukkan pada kecepatan pengadukan 400 rpm yaitu sebesar 25,2909 mg beta-karoten yang diserap karbon aktif. Dari grafik diatas, dapat disimpulkan bahwa semakin cepat pengadukan yang terjadi tidak selalu meningkatkan jumlah beta-karoten yang diserap.
Jurnal Teknik Kimia, No.1, Vol. 15, Januari 2008
4.3. Penentuan Suhu Terbaik dalam Proses Pemucatan Minyak
4.4. Penentuan Massa Karbon Aktif Terbaik Proses Pemucatan Minyak 40
35
30
25 0
40
Beta-Karoten yang Diserap (mg)
menghilangkan zat warna akan lebih berat serta pembacaan nilai absorbansi akan lebih besar.
Beta-Karoten yang Diserap (mg)
Seperti halnya, semakin kecil kecepatan pengadukan tidak selalu meningkatkan jumlah betakaroten yang diserap. Semakin cepat pengadukan akan mengakibatkan momentum/tumbukan yang besar antara partikel karbon aktif yang dapat memperhalus ukuran partikel karbon aktif. Karbon aktif tersebut dapat tersuspensi ke dalam minyak hal ini tentu saja akan berakibat pada semakin sulitnya pemisahan karbon aktif dari minyak serta menaikkan nilai absorbansi dalam pembacaan absorbansinya.
1
2 3 4 Massa Karbon Aktif (%)
5
6
Gambar 4. Beta-Karoten yang Diserap dalam Penentuan Massa Karbon Aktif Terbaik
35
30
25
20 70
80
90
100
110
120
130
Suhu (oC)
Gambar 3. Beta-Karoten yang Diserap dalam Penentuan Suhu Terbaik
Warna pada minyak dedak padi merupakan salah satu faktor yang mendapat perhatian khusus, karena minyak dedak padi mengandung warna yang perlu dihilangkan. Suhu pemanasan yang terlalu tinggi pada proses pemucatan minyak dapat menyebabkan minyak teroksidasi. Minyak yang dihasilkan dengan pemanasan suhu tinggi pun biasanya berwarna gelap. Dari grafik diatas, terjadi peningkatan beta-karoten yang diserap dari suhu 80 o C yaitu sebesar 25,1986 mg sampai pada puncaknya suhu 100 oC yaitu sebesar 32,9584 mg, lalu diikuti dengan kecenderungan terjadinya penurunan beta-karoten yang diserap yaitu pada suhu 120oC sebesar 28,3394 mg. Berdasarkan hasil analisa tersebut, maka dapat disimpulkan bahwa penurunan beta-karoten yang diserap saat suhu proses pemucatan memasuki suhu 100 oC sampai dengan 120 oC diakibatkan oleh suhu yang terlalu tinggi. Dimana jika suhu proses dinaikkan lebih dari 120 oC dapat diperkirakan salah satu zat warna dalam minyak dedak padi yaitu tokoferol (vitamin E) dapat teroksidasi yang mengakibatkan minyak bertambah gelap dari semula. Akibatnya, kerja karbon aktif dalam
Jurnal Teknik Kimia, No.1, Vol. 15, Januari 2008
Dari grafik di atas, menjelaskan bahwa seiring dengan bertambahnya massa karbon aktif dalam proses pemucatan minyak, maka makin besar penghilangan zat warna beta-karoten beserta pengotor minyak yang terdapat dalam minyak tersebut. Dengan kata lain, warna minyak dedak padi akan lebih cerah. Akan tetapi, penambahan massa karbon aktif ada batasannya dimana ditentukan oleh jumlah zat yang akan diserap oleh karbon aktif tersebut. Grafik diatas apabila diteruskan penambahan massa dari karbon aktif, maka akan cenderung menyerap beta-karoten dengan nilai yang konstan. Hal ini disebabkan oleh zat warna beta-karoten yang ingin diserap sudah habis, sedangkan sisa luas permukaan karbon aktif yang kosong masih banyak. Dengan kata lain, pada keadaan ini kapasitas adsorpsi karbon aktif yang maksimal belum tercapai. Dari grafik diatas, disimpulkan bahwa nilai penyerapan beta-karoten tertinggi yaitu pada massa karbon aktif 5% sebesar 35,5912 mg diserap oleh 0,5 gram karbon aktif. Sedangkan nilai penyerapan beta-karoten terendah yaitu pada massa karbon aktif 1% sebesar 28,7782 mg diserap oleh 0,1 gram karbon aktif. Pada massa karbon aktif 2%, 3%, dan 4% memiliki nilai penyerapan beta-karoten masingmasing yaitu sebesar 29,7944 mg, 32,9584 mg, 34,3902 mg oleh adsorben karbon aktif.
29
V. KESIMPULAN 1) Penggunaan adsorben karbon aktif dengan luas penampang yang lebih besar akan memberikan hasil yang lebih baik terhadap penyerapan betakaroten. 2) Dari data yang dihasilkan ternyata proses pemucatan yang terbaik dihasilkan pada waktu pemucatan 40 menit, kecepatan pengadukan 300 rpm, suhu 100oC dan massa adsorben karbon aktif yang dipakai yaitu 0,5 gram.
DAFTAR PUSTAKA Adi, N. 2003. Ekstraksi Minyak dari Dedak Padi dengan Pelarut n-Hexane. Yogyakarta: Proceeding Seminar Nasional Teknik Kimia Indonesia. Atmanegara, Adi. 2007. Pemurnian pada Pembuatan Biodiesel. Banjarmasin: Fakultas MIPA Unlam Banjarbaru. Bantacut, Tajuddin. 2006. Teknologi Pengolahan Padi Terintegrasi Berwawasan Lingkungan. Fakultas Teknologi Pertanian IPB.
30
Bina dan Ade. 2007. Pembuatan Karbon Aktif dari Ampas Tebu dan Aplikasinya dalam Pengolahan Limbah Cair. Indralaya: Jurusan Teknik Kimia UNSRI. Damayanti dan Riris. 2005. Pengaruh Proses Degumming pada Pemucatan Minyak Mentah Dedak Padi Menggunakan Fuller Earth. Indralaya: Jurusan Teknik Kimia UNSRI. Hadipernata, Mulyana. 2007. Mengolah Dedak Padi Menjadi Minyak. Bogor: Balai Besar Penelitian Pascapanen Pertanian. Hariyadi, Purwiyatno. 1999. Produk Samping Padi Jangan Buru-buru Dibuang. Diakses pada tanggal 1 November 2007 dari www.ipb.ac.id Purijatmiko, Aries. 2006. Pengaruh Asam Lemak Dan Konsentrasi Katalis Asam Terhadap Karakteristik Dan Konversi Biodiesel Pada Transesterifikasi Minyak Mentah Dedak Padi. Surabaya: Jurusan Teknik Kimia ITS. Putrawan, Arsa. 2004. Minyak Pangan dari Dedak. Bandung: Jurusan Teknik Kimia ITB. Soerawidjaja, Tatang. 2005. Minyak Lemak atau Biodiesel Ester Metil?. Bandung: Pusat Penelitian Pendayagunaan Sumber Daya Alam dan Pelestarian Lingkungan.
Jurnal Teknik Kimia, No.1, Vol. 15, Januari 2008
