PENURUNAN KADAR LIGNIN DARI KULIT BUAH COKLAT MENGGUNAKAN ETANOL PADA PROSES PEMISAHAN SELULOSA B A B II TINJAUAN PUSTAKA

PENURUNAN KADAR LIGNIN DARI KULIT BUAH COKLAT MENGGUNAKAN ETANOL PADA PROSES PEMISAHAN SELULOSA

3

B A B II TINJAUAN PUSTAKA

Pertumbuhan industri bubur kertas dan kertas (pulp & paper) di Indonesia luar biasa pesat.Dalam sepuluh tahun saja kapasitas produksi industri kertas yang sejak tahun 1987 hanya 980.000 ton, bertumbuh menjadi sekitar tujuh kali lipat. Dan diperkirakan akan bertambah melejit dua kali lipat selama 1998-2005. Sama halnya dengan industri pulp. Kapasitas pada tahun 1987 berada pada angka 515.000 ton, sepuluh tahun kemudian melonjak delapan kali lipat, dan diperkirakan pada tahun 2005 angkanya melesat menjadi hampir 13 juta ton. Karenanya sejak tahun 1995 Indonesia menjadi eksportir murni ( net-exporter ) untuk komoditi bubur kertas. Bahan baku untuk pulp dan kertas 100% berasal dari kayu yang diambil dari hutan alam, yang berujung pada parahnya kerusakan hutan ( forest degradation ) Indonesia. Kayu hutan alam tropis di Kalimantan Timur ( Kaltim )makin hari makin berkurang. Hal ini terjadi karena maraknya penebangan liar yang terjadi di wilayah tersebut. Selama 2001 tercatat sekitar 60 juta hektar hutan mengalami kerusakan. Selama tahun 2000 kebutuhan pulp Indonesia mencapai 2.660.259 ton, dengan asumsi satu ton pulp atau kertas membutuhkan 5 meter kubik kayu (Prof. Sipon M ). Kebutuhan bahan baku serat untuk pulp dan kertas sekitar 2,6 juta ton. Jumlah ini diperkirakan setara dengan 13 juta meter kubik kayu. Hingga saat ini konsumsi kertas masyarakat Indonesia cenderung terus meningkat dan diperkirakan mencapai sekitar 12 % per tahun. Limbah buah kakao di perkebunan kakao sangatlah banyak dan kurang dimanfaatkan secara maksimal. Seiring dengan hal tersebut perlu diteliti lebih lanjut untuk menangani limbah tersebut sehingga memberi nilai tambah. Kadar selulosa pada kulit buah kakao sangat banyak yaitu kulit luar kakao 27.10 %, kulit dalam kakao 16 %, bungkil coklat 9.70% (Sumber : Bedjo Suwardi) maka kulit buah

kakao

dapat

digunakan

untuk

pengolahan

pulp.

Pemikiran

ini

merupakansalah satu solusi yang dapat ditindaklanjuti serta diterapkan guna TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI

Hak Cipta © milik UPN "Veteran" Jatim : Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan dan menyebutkan sumber.


4

menanggulangi masalah kekurangan pasokan bahan baku pulp dan kertas yang terjadi selama ini. Tabel II.1 : Nilai gizi hasil samping perkebunan coklat Bahan

Bahan kering (%)

Abu (%)

Sarat kasar (%)

Lemak (%)

Protein kasar (%)

Kulit luar coklat

89.50

10.60

27.10

1.50

6.40

Kulit dalam coklat

90.10

7.70

16.00

6.20

19.00

Bungkil coklat

88.10

6.10

9.70

5.70

25.70

Sumber : Bedjo Suwardi, Pemanfaatan Hasil Samping Perkebunan sebagai makanan ternak Tabel II.2 : Perkiraan potensi produksi hasil samping dari limbahperkebunan no Komoditi Macam hasil Luas areal Produksi Perkiraan samping (ribu ha) (ton/ha) produksi (ribu ton) 1. Kelapa 2.217,9 10 Bungkil 3.326,9 2. Tebu 1.912,2 50 Ampas 2.868,0 Daun & pucuk 1.912,0 Tetes 392,4 3. Coklat 16,8 36 Kulit luar 27,7 Kulit dalam 4,0 4. Kopi 398,9 Kulit 372,4 *) dari Direktorat Jenderal Perkebunan 1976. Data Statistik Perkebunan Sumber : Bedjo Suwardi, Pemanfaatan hasil samping perkebunan sebagai makanan ternak Dalam proses pulp terdapat dua tahapan, yaitu proses delignifikasi dan bleaching. Proses delignifikasi sering menggunakan proses kraft yang mengandung sulfide yang tinggi, sehingga dapat mencemari lingkungan, dan proses ini tidak ramah lingkungan.Tuntutan masyarakat akan teknologi bersih TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI



5

semakin meningkat, baik di tingkat nasional maupun internasional, tentu saja tidak bisa diakomodasikan dengan menggunakan proses kraft. Agar produksi pulp yang dihasilkan dapat diterima di pasaran, maka harus dilakukan suatu usaha pencarian teknologi alternatif yang lebih aman terhadap lingkungan, yaitu proses organosolv.

KAKAO Tanaman kakao menurut Tjitrosoepomo (1988) dapat disebutkan sebagai berikut : Divisi

: Spermatophyta

Anak divisi : Angiospermae Kelas

: Dicotylodeneae

Anak kelas : Dialypetalae Bangsa

: Malvales

Suku

: Sterculiaceae

Marga

: Theobroma

Jenis

: Theobroma cacao L

Dari 22 jenis yang ada dalam marga Theobroma (suku Sterculiaceae), Theobroma cacao di klaim sebagai satu-satunya jenis yang telah diusahakan secara komersial dan tentunya paling populer untuk dipasarkan. Cuatrecasas (1964) membagi Theobroma cacao ke dalam dua subjenis yaitu T. cacao dan T. cacao sphaerocarpum (chev.) Cuatr. T. cacao kemudian dikelompokkan lagi ke dalam empat forma berikut ini : 

Forma cacao, termasuk di dalamnya adalah kelompok kakao Criollo yang berasal dari Amerika Tengah. Forma ini memiliki sifat biji bulat, kotiledon berwarna putih, dan memiliki biji yang berkualitas tinggi.



Forma pentagonum, ciri-cirinya antara lain berbiji bulat besar, kotiledonnya berwarna putih, dan kualitas biji bagus.

TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI



6



Forma leiocarpum, dicirikan oleh bijinya yang membulat (plum), kotiledon berwarna putih atau ungu pucat, dan kualitasnya bagus.



Forma lacandonense, merupakan kakao liar yang berasal dari Meksiko. Sementara subjenis T. cacao spherocarpum anggotanya merupakan kakao

lindak (bulk cacao). Subjenis ini jauh lebih banyak diusahakan pekebun daripada subjenis T. cacao cacao. Bila dibandingkan dengan subjenis T. cacao cacao, pertumbuhan tanamannya lebih gigas (vigorous), kuat, lebih tahan hama dan penyakit, serta lazimnya menunjukkan produktivitas yang tinggi. Permukaan kulit buah relatif halus karena alur-alurnya dangkal. Kulit buah ini tipis tetapi keras/liat. Bentuk biji anggota subjenis T.cacao spherocarpum adalah lonjong (oval), pipih dan kecil, serta kotiledon berwarna ungu gelap. Mutu biji beragam, tetapi lebih rendah daripada subjenis T. cacao cacao. Kelompok kakao Forastero termasuk dalm subjenis ini. Terdapat kelompok kakao lain yang merupakan hasil persilangan alami antara kelompok kakao Criollo (subjenis T. cacao cacao) dengan Forastero (subjenis T. cacao sphaerocarpum). Sifat morfologi dan fisiologi keturunannya amat beragam, demikian pula daya hasil dan mutu bijinya. Beberapa klon dari kelompok ini disebut sebagai kakao mulia apabila keping biji segarnya berwarna putih atau sebagai kakao lindak apabila keping biji segarnya berwarna ungu. Bentuk buah dan warna kulit buah kakao sangat bervariasi, tergantung pada kultivarnya. Namun pada dasarnya hanya ada dua macam warna, yaitu : 

Buah yang ketika muda berwarna hijau/hijau agak putih, bila sudah masak berwarna kuning, dan



Buah yang ketika masih muda berwarna

merah,

bila

sudah

masak berwarna oranye. Permukaan kulit buah ada yang halus dan ada yang kasar, tetapi pada dasarnya kulit buah beralur 10 yang letaknya berselang-seling.




7

Kulit Buah kakao(Shell fod Husk) merupakan hasil samping (limbah) dari agrobisnis pemrosesan biji coklat yang sangat potensial untuk dijadikan salah satu Pulp. Kulit buah coklat adalah kulit bagian terluar yang menyelubungi biji coklat dengan tekstur kasar, tebal dan agak keras. Kulit buah memiliki 10 alur dengan ketebalan 1 – 2 cm. Pada waktu muda, biji menempel pada bagian dalam kulit buah, tetapi saat masak biji akan terlepas dari kulit buah. Buah yang masakakanberbunyibiladigoncang.Kulitbuahkakaomengandungserat-serat

yang

dapatdiolah. Buahcokelatterdiri atas 74 % kulitbuah, 2 % placenta dan 24 % biji. Adapunkandungangizikulitbuahkakaodapatdilihat pada Tabel. Tabel II.3 : Komponen Utama Kulit Buah Kakao. KOMPONEN

Smith &Adegbola (1982) Amirroenas (1990)

Roesmanto (1991)

Bahankering

84,00 – 90,00

91,33

90,4

Proteinkasar

6,00 – 10,00

6,00

6,00

Lemak

0,5 – 1,5

0,9

0,9

Seratkasar

19,00 – 28,00

40,33

31,50

Abu

10,00 – 13,80

14,80

16,40

Kalsium

-

-

0,67

Pospor

-

-

0,1

Data Anonimus(2001) bahwa Kulit Buah kakao mengandung Bahan Kering 88%, Protein Kasar 8 %, serat Kasar 40,1% dan TDN 50,8%. Tabel II.4 : Kandungan Dari Kulit Buah Kakao PARAMETER

KOMPOSISI (%)

PARAMETER

KOMPOSISI

α- Sellulosa

14,583

α- Sellulosa

1861.7886 mg/l

Lignin

4,315

Lignin

196.5955 mg/l

Kadar Air

10,35

Kadar Air

1.0463 %

Kadar Abu

2,8

Kadar Abu

8.3202 %

AnalisapenelititerdahuluMuthahar (2010)

Lab. FTI UPN “Veteran” Jawa Timur

ORGANOSOLV Pembuatan pulp menggunakan proses sulfat telah lama dikenal dan masih dipergunakan sampai sekarang dan delignifikasi yang terjadi kurang sempurna, TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI



8

karena masih adanya ikatan lignin yang tidak dapat diputuskan sehingga tidak dapat larut dalam lindi hitam. Hasil pulp relatif baik daya tariknya, tetapi warna kurang baik sehingga sulit untuk diputihkan (Austin G. 1988). Pembuatan pulp dengan proses soda menghasilkan pulp dengan kualitas rendah karena proses delignifikasinya tidak sempurna. Salah satu cara untuk mengatasi masalah tersebut ialah penambahan pelarut organik berupa Alkohol, yang disebut dengan proses organosolv. Proses ini didasarkan pada perbedaan kelarutan komponen utama bahan baku pulp, dimana lignin larut dalam pelarut organik dan karbohidrat larut dalam air, sedangkan sellulosa tidak larut dalam keduanya. Sehingga dengan penambahan pelarut organik dan air, sellulosa dapat dipisahkan dari komponen lainnya. Penggunaan pelarut organik dimaksudkan untuk mengurangi tegangan permukaan dalam larutan pemasak dan pada suhu tinggi mempercepat penetrasi ke dalam. Proses organosolv adalah proses pemisahan serat dengan menggunakan bahan kimia organik seperti misalnya metanol, etanol, aseton, asam asetat, dan lain-lain. Proses ini telah terbukti memberikan dampak yang baik bagi lingkungan dan sangat efisien dalam pemanfaatan sumber daya hutan. Penelitian mengenai penggunaan bahan kimia organik sebagai bahan pemasak dalam proses pulping sebenarnya telah lama dilakukan. Ada berbagai macam jenis proses organosolv, namun yang telah berkembang pesat pada saat ini adalah proses alcell (alcohol cellulose) yaitu proses pulping dengan menggunakan bahan kimia pemasak alkohol, proses acetocell (menggunakan asam asetat), dan proses organocell (menggunakan metanol). Artati, Enny kriswiyanti ST., penelitian ini mempelajari tentang proses organosolv pada delignifikasi enceng gondok menggunakan 2 pelarut etanol dan asam asetat. Pada penelitian ini, Batang enceng gondok dilakukan pengadukan dengan kecepatan 900 rpm. Perbandingan berat sampel dan volume larutan pemasak 1gram : 10 ml. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kondisi optimum proses delignifikasi dengan menggunakan larutan pemasak etanol 40 % pada pH larutan 2 dan waktu pemasakan 2 jam dengan kadar selulosa 69 % , untuk larutan




9

pemasak asam asetat 50 % pada penambahan katalis 20 ml dan waktu pemasakan juga 2 jam dan kadar selulosa 50%.

LIGNIN Lignin merupakan komponen utama penyusun kimia kayu selain selulosa dan hemiselulosa. Lignin adalah polimer alami yang terdiri dari molekul-molekul

polifenol yang berfungsi sebagai pengikat sel-sel kayu satu sama lain, sehingga kayu menjadi keras dan kaku. Dengan adanya lignin maka kayu mampu meredam kekuatan mekanis yang dikenakan terhadapnya, sehingga memungkinkan usaha pemanfaatan lignin sebagai bahan perekat dan pengikat (binder) pada papan partikel dan kayu lapis (Rudatin, 1989). Kandungan lignindalam tumbuhan berlignoselulosa dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku perekat lignin dan perekat likuida melalui proses lignifikasi. TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI



10

Menurut Sjostrom (1981) sementara lignin saat ini masih terbatas penggunaannya sebagai bahan perekat dan bahan pengental. Pemanfaatan lignin di dunia sampai saat ini sangat terbatas walaupun potensi lignin di dunia sangat besar. Amerika Serikat setiap tahunnya memproduksi lignin melalui proses kraft dan metode soda sebanyak 20 juta ton/tahun (David & Hon, 1996). Sedangkan dengan proses sulfite, Amerika Serikat memproduksi lignosulfonat 1 juta mg/tahun. Menurut Pizzi (1994), lignin adalah komponen kimia dan morfologi ciri dari jaringan tumbuhan tingkat tinggi. Kandungan lignin dalam kayu mencapai 15-40 %dari berat kering kayu dengan variasi dalam kandungan lignin yang disebabkan oleh jenis spesies, kondisi pertumbuhan, bagian dari tumbuhan yang dianalisis dan banyak faktor lain. Dari segi morfologi, lignin merupakan senyawa amorf yang terdapat dalam lamela tengah maupun dalam dinding sekunder. Lignin merupakan polimer dengan banyak cabang, yang terbentuk oleh unit-unit fenil propana ( coumaril alkohol, coniferil alkohol dan atau syringil alkohol ) yang berikatan satu sama lain dengan ikatan karbon dengan karbon (C-C), ikatan karbon dengan oksigen (C-O) dan juga adanya ikatan eter. Elektron-elektron yang tidak berpasangan pada kedudukan R akan bereaksi dengan tiga jenis radikal yang berbeda. Dalam komponen kayu, sifat lignin adalah hidrofobik dan tidak larut dalam air. Kegunaan lignin dapat digolongkan menjadi empat kelompok, yaitu sebagai komponen sisa dalam pembuatan pulp, bahan bakar, produk polimer dan sumber bahan-bahan kimia dengan berat molekul rendah. Selama perkembangan sel, lignin dimasukkan sebagai komponen terakhir di dalam dinding sel, menembus diantara fibril dan berfungsi sebagai penguat dinding sel. Secara garis besar, kegunaan lignin dapat digolongkan menjadi tiga kelompok, yaitu sebagai bahan bakar, sebagai produk polimer dan sumber bahanbahan kimia dengan berat molekul rendah. Dalam proses pembuatan pulp, lignin merupakan limbah yang tidak bernilai dan diusahakan dihilangkan. Penggunaan lignin sebagai perekat dimulai sejak dimulainya pembuatan pulp sulfat ( spent sulfite liquor / SSL ). Pada dasarnya pembuatan lignin sebagai perekat hampir sama dengan phenol formaldehida, karena keduanya mempunyai komponen kimia TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI



11

yang hampir sama yaitu gugus fenolik, sehingga menyebabkan lignin dapat digunakan untuk mensubstitusi phenol formaldehida (Pizzi, 1994). Pada saat pembuatan pulp, perlakuan kayu dengan ion HSO3 akan menyebabkan degradasi parsial,pada ikatan eternya, menghasilkan grup asam sulfonik )sulfonic acid-SO3H / lignosulfonat). Dengan proses tersebut lignin yang semula bersifat hidrofobik dan tidak larut dalam air, menjadi larut dalam air (Pizzi, 1994). Lignin sebagai limbah yang dihasilkan dari pembuatan pulp telah digunakan sebagai bahan perekat sejak dikenal pemasakan kayu dengan proses sulfit. Berdasarkan strukturnya yang merupakan polifenol , lignin sebagai perekat mirip dengan resin phenol formaldehida. Hal ini terutama secara nyata berlaku bagi lignin alam dalam kayu, sementara lignin teknis ( lignosulfonat dan lindi hitam ) harus diberi ikatan silang guna mengubahnya ke dalam bentuk resin yang tidak larut. Sulitnya upaya pembuatan lignin sebagai bahan perekat telah mendorong pemakaian lignin ini sebatas sebagai campuran bahan perekat dengan maksud untuk menghemat pemakaian bahan utama. Hal ini tercermin beberapa hasil penelitian, yang antara lain telah diungkapkan oleh Pizzi (1983). Secara kimia, proses pengerasan (curing) lignin merupakan proses ikatan silang (cross linking) antara atom-atom karbon maupun antara atom karbon dengan atom oksigen, yang terjadi antar molekul lignin yang berbeda maupun antara molekul lignin dengan suatu makromolekul lain. Proses ikatan silang lignin dapat terjadi dengan dua cara, yaitu melalui reaksi kondensasi dan melalui reaksi radikal coupling (Pizzi, 1994). Selanjutnya dikatakan bahwa lignin sebagai limbah dari pembuatan pulp telah digunakan sebagai bahan perekat sejak dikenal pemasakan kayu dengan proses sulfit. Pemanfaatan lignin dari lindi hitam (black liquor) sisa pembuatan pulp telah digunakan untuk mengurangi ketergantungan terhadap kebutuhan perekat sintesis sebagai hasil olahan asal minyak bumi yang merupakan sumber daya tidak terbarukan, mengurangi pencemaran lingkungan dan menekan biaya perekat. TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI



12

Sifat perekat lignin yang tidak disukai adalah warnanya yang kecoklatan sehingga akan mempengaruhi penampilan produk yang dihasilkan. Kelebihan lignin

dibandingkan

perekat

sintetik

adalah

tidak

menimbulkan

emisi

formaldehida, selain itu lignin merupakan produk alam yangdapat diperbarui (renewable). Walau mempunyai struktur yang sama dengan fenol, lignin resin tidak seefektif fenol formaldehida, yang disebabkan antara lain karena rendahnya jumlah posisi bebas gugus aromatik lignin dan reaktivitasnya yang rendah dibandingkan fenol (Sudrajad et al, 2003). Lignin yang terkandung dalam limbah cair dapat dimanfaatkan sebagai bahan perekat, bahan pengisi karet, dan bahan baku vanillin. Di laboratorium, lignin sering digunakan sebagai indikator di dalam eksperimen studi kecernaan pada ternak ruminansia karena sifatnya yang tidak larut. Lignin adalah zat yang bersama-sama dengan selulosa adalah salah satu sel yang terdapat dalam kayu. Lignin berguna dalam kayu seperti lem atau semen yang mengikat sel-sel lain dalam satu kesatuan sehingga bisa menambah support dan kekuatan kayu (mechanical strength) agar bisa kelihatan kokoh dan berdiri tegak.

HILANGNYA LIGNIN Semua pulp akan mengalami perubahan brightness (kecerahan) seiring dengan lama waktu penyimpanan. Pulp biasanya akan berubah menjadi kuning. Laju penurunan brightness dengan waktu bervariasi dalam range yang cukup luas. Sebagian pulp akan stabil dan biasanya bertahun-tahun kemudian baru akan berubah menjadi kuning. Sebagian lagi hanya dalam hitungan bulan akan berubah menjadi kuning dan bahkan yang dalam hitungan hari sudah berubah. Lignin bukan penyebab utama pada perubahan warna ini jika pulpnya hanya mengandung sedikit lignin. Tapi walau bagaimanapun lignin yang terkandung dalam jumlah besar sudah pasti menjadi penyebab utama dalam perubahan warna pulp. Oleh karena itu efektivitas penghilangan lignin pada tahap klorinasi juga merupakan faktor yang sangat menentukan dalam proses perubahan warna. TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI



13

Memang pada awalnya ada dugaan perubahan warna pada pulp selama penyimpanan disebabkan oleh lignin. Ternyata setelah dilakukan penelitian, penyebab utamanya adalah kandungan selulosa pulp itu sendiri yang menyebabkan perubahan warna. Adanya gugus karbonil dan karboksil pada selulosa merupakan penyebab utama terjadinya perubahan warna. Penghilangan gugus karbonil dan karboksil ini dengan proses oksidasi dan reduksi akan meningkatkan kestabilan warna. Perubahan warna juga disebabkan oleh temperatur, humidity, hemiselulosa, resin, logam-logam seperti rosin, alum, lem dan starch. LANDASAN TEORI Pada proses pembuatan kertas, awal mula serat diubah menjadi pulp, lalu pulp menjadi kertas. Sebelum serat diubah menjadi pulp, dilakukan 2 proses terlebih dahulu yaitu proses delignifikasi dan bleaching (pemucatan). Ada 3macam bahan baku serat yaitu hardwood, softwood (pepohonan, batang kayu) dan non kayu (rerumputan, daun, dll). Bahan baku kayu maupun non kayu diperlukan proses delignifikasi, yang bertujuan untuk menghilangkan ataupun mengurangi lignin yang terkandung dalam serat. Proses pemasakan organosolv pada delignifikasi bahan baku hardwood dan non-wood lebih mudah daripada bahan baku softwood. Proses ini sangat penting untuk proses selanjutnya dalam pembuatan pulp, yaitu proses pemucatan. Pada umumnya proses delignifikasi dilakukan dengan cara konvensional, yaitu proses kraft. Proses ini mengakibatkan dampak buruk bagi lingkungan dalam jangka panjang (tidak ramah lingkungan). Sehingga perlu pengganti zat pelarut lainnya yang ramah lingkungan, dengan memakai organosolv (pelarut organik). Variabel yang mempengaruhi proses delignifikasi yaitu : waktu pemasakan, suhu, konsentrasi, jenis pelarut, dan juga pH(Shirkolaee, Y Ziaie. 2006). Beberapa

senyawa organik yang dapat digunakan antara lain adalah asam asetat, etanol dan metanol (Artati, Enny K.2009).




14

Pemakaian organosolv merupakan proses pulping yang menggunakan bahan yang lebih mudah didegradasi. Dalam proses pemasakan konvensional dan pemakaian organosolv, struktur lignin pecah menjadi bagian yang kecil sebelum larut dalam proses pemasakan (Shirkolaee, Y Ziaie. 2006). Dalam kondisi asam yang kuat dan konsentrasi alkohol yang berlebih, akan terjadi reaksi etherifikasi selulosa, yaitu reaksi antara selulosa dengan alkohol membentuk ether (Artati, Enny K. 2009). (Ullmann’s. 1998)

Mekanisme reaksi yang terjadi dalam suasana asam adalah : 1. Mekanisme pemutusan antar lignin melalui pemutusan ikatan α-aril eter 2. Mekanisme reaksi kondensasi lignin 3. Mekanisme pemutusan ikatan antar polisakarida Pelarut organik etanol (C2H5OH), dapat menghilangkan lignin dari kayu dengan cara pencucian (Delong &Delong1991). Cairan etanol menembus dengan mudah ke dalam struktur kayu mengakibatkan delignifikasi seragam. (Esa Muurinen, 2000). Etanol, disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan sehari-hari. Senyawa ini merupakan obat psikoaktif dan dapat ditemukan pada minuman beralkohol dan termometer modern. Etanol adalah salah satu obat rekreasi yang paling tua. Titikdidih / titiklebur

: 78o C / -114.3o C

BM

: 46.07 gr/mol TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI



15

Densitas

: 0.789 gr cm-3

Penampilan

: cairantakberwarna

pH

:5

Tabel II.5 : The number of papers dealing with the use of organic solvents in pulping and pulping chemistry

Sumber : Esa Muurinen, 2000

Artati, Enny Kriswiyanti ST.2009, Penelitian ini mempelajari tentang proses organosolv pada delignifikasi enceng gondok menggunakan 2 pelarut etanol dan asam asetat. Pada penelitian ini, Batang enceng gondok dilakukan pengadukan dengan kecepatan 900 rpm. Perbandingan berat sampel dan volume larutan pemasak 1gram : 10 ml. Hasil percobaan menunjukkan bahwa kondisi optimum proses delignifikasi dengan menggunakan larutan pemasak etanol 40 % pada pH larutan 2 dan waktu pemasakan 2 jam dengan kadar selulosa 69 % , untuk larutan pemasak asam asetat 50 % pada penambahan katalis 20 ml dan waktu pemasakan juga 2 jam dan kadar selulosa 50%. Peneliti terdahulu (Rully, 2006) telah menggunakan pelarut metanol sebagai pelarut organik pada proses delignifikasi kulit buah kakao, hasil yield maksimal diperoleh pada kadar α Sellulosa sebesar 52,78 %, kadar yield sebesar 69,82 % dan kadar air

sebesar 30,18 % pada kondisi operasi pemasakan pulp 2,5 jam, dan konsentrasi methanol 40 %.




16

BABIII PELAKSANAAN PENELITIAN

III.1. Bahan – bahan yang diperlukan 1.

Kulit buah coklat

2.

Etanol

III.2. Alat – alat yang digunakan 1.

Labu Leher Tiga

2.

Kondensor

3.

Termometer

4.

Kertas Saring

5.

Pemanas Listrik

6.

Motor Pengaduk

7.

Oven

III.3. Gambar dan Susunan Alat




17

III.4. VARIABEL 

Kondisi yang ditetapkan 1. Ekstraksi Pektin  Kulit Buah coklat

= 20 gram

 Ukuran Kulit Buah coklat

= 10 mesh

 Pelarut Bahan : Asam Sitrat

= 1 : 12 (gram)

 Putaran Pengaduk

= 200 rpm

 Suhu

= 80oC

 Waktu Ekstraksi pektin

= 75 menit

2. Delignifikasi



 Putaran Pengaduk

= 200rpm

 Suhu

= 80oC

 Volume etanol

= 100 ml

Variabel yang dijalankan 1. Konsentrasi etanol

= 30 % ; 40 % ; 50 % ; 60 % ; 70 %

2. Waktu pemasakan (menit)

= 90 ; 120; 150; 180 ; 210

III.5. Prosedur Penelitian 1. Persiapan Alat dan Bahan Baku Siapkan alat dan bahan yang akan digunakan dalam penelitian. Bersihkan terlebih dahulu alat-alat, dengan cara pencucian. Potong kulit buah coklat berukuran 10 mesh, lalu

timbang

kulit

buah Coklat kering sebesar 20 gr, masukkan dalam labu leher tiga. 2. Proses Ekstraksi Pektin Masukkan asam sitrat dan bahan dengan perbandingan 12 : 1 gram dalam labu leher tiga. Lakukan pengadukan dengan kecepatan 200 rpm pada suhu operasi 80 oC dengan waktu pemasakan 75 menit 3. Persiapan Delignifikasi Saring, pisahkan filtrat sebagai pektin. Masukkan endapan dalam labu leher tiga untuk proses delignifikasi.




18

4. Proses Delignifikasi Masukkan 100 ml Larutan etanol (30 %, 40 %, 50 %, 60 %, 70 %) dalam labu leher tiga. Lakukan pengadukan dengan kecepatan 200 rpm pada suhu operasi 200oC dengan waktu pemasakan yang ditentukan. 5. Pencucian Lakukan penyaringan untuk memisahkan pulp dari filtratnya, kemudian cuci dengan aquadest secukupnya sampai pucat. 6. Pengeringan Oven pada suhu 105 oC. Dinginkan pulp pada desikator. 7. Analisa.




19

III.6. Skema Penelitian




20

BAB IV HASIL PENELITIAN

IV.1. TABEL HASIL PENELITIAN Dari penelitian yang dilakukan di Laboratorium Riset, didapatkan data – data yang di tabelkan seperti di bawah ini. Tabel IV.1. Hasil Penelitian Konsentrasi Etanol Waktu (%)

30%

40%

50%

60%

70%

Pemasakan

(menit)

90 120 150 180 210 90 120 150 180 210 90 120 150 180 210 90 120 150 180 210 90 120 150 180 210

Berat bahan

20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20

Berat

Berat Endapan

Endapan

kering

22,175 21,223 21,154 22,214 21,553 21,124 21,147 21,170 22,415 23,660 20,674 21,461 22,248 22,650 23,053 23,224 23,775 23,326 23,886 23,446 23,431 23,026 23,620 23,730 23,840

10,009 10,639 12,049 10,987 10,204 10,460 11,521 12,643 11,284 10,622 10,278 10,599 11,841 10,718 10,316 10,084 10,356 11,423 10,437 10,028 10,010 10,156 11,563 10,489 10,034

% yield

50,0 53,2 60,2 54,9 51,0 52,3 57,6 63,2 56,4 53,1 51,4 53,0 59,2 53,6 51,6 50,4 51,8 57,1 52,2 50,1 50,0 50,8 57,8 52,4 50,2




21

Tabel IV.2. AnalisaHasilPenelitian WaktuPemasakan (menit) Konsentrasi Parameter 30%

Lignin Selulosa

Kadar Air Kadar Abu

90

120

150

180

210

4.9769 mg/L 3.8743 mg/L 2.5717 mg/L 2.5325 mg/L 2.6933 mg/L 47.4576 mg/L 32.8328 mg/L 18.2079 mg/L 22.2821 mg/L 26.3563 mg/L 0.2052 % 9.3761 %

0.1464 % 9.2734 %

0.0876 % 9.1706 %

0.1293 % 9.1459 %

0.171 % 9.1212 %

40%

Lignin 5.2074 mg/L 3.8535 mg/L 2.0995 mg/L 3.572 mg/L 4.2445 mg/L Selulosa 49.9083 mg/L 35.1870 mg/L 20.4658 mg/L 30.8181 mg/L 41.1703 mg/L Kadar Air 0.2015 % 0.1809 % 0.2039 % 0.1557 % 0.1511 % Kadar Abu 9.7835 % 9.3321 % 8.7067 % 9.0358 % 9.1910 %

50%

Lignin

5.4379 mg/L

3.3068 mg/L

2.3356 mg/L

4.3657 mg/L

5.7957 mg/L

Selulosa 52.3589 mg/L 37.5413 mg/L 22.7237 mg/L 39.3540 mg/L 55.9844 mg/L Kadar Air 0.1979 % 0.1718 % 0.1458 % 0.1384 % 0.1311 % Kadar Abu 10.1909 % 9.5648 % 8.9387 % 9.0997 % 9.2608 %

60%

Lignin Selulosa

5.6864 mg/L 4.4412 mg/L 2.5716 mg/L 5.1592 mg/L 7.3469 mg/L 54.8096 mg/L 39.8956 mg/L 24.9816 mg/L 47.8900 mg/L 70.7984 mg/L

Kadar Air 0.1942 % Kadar Abu 10.5982 %

70%

0.1409 % 9.8844 %

0.0876 % 9.1706 %

0.0994 % 6.9153 %

0.1112 % 9.3306 %

Lignin 5.8989 mg/L 4.1533 mg/L 2.8076 mg/L 5.6529 mg/L 8.8981 mg/L Selulosa 57.2602 mg/L 42.2499 mg/L 27.2395 mg/L 56.4260 mg/L 85.6124 mg/L Kadar Air 0.1905 % 0.1100 % 0.0295 % 0.0603 % 0.0912 % Kadar Abu 11.0056 % 10.2041 % 9.4026 % 9.4015 % 9.4004 %

Pada saat analisa yang digunakan untuk analisa adalah endapan / pulp setelah proses delignifikasi, hal ini dikarenakan untuk mengetahui apakah kulit buah coklat memenuhi criteria dalam pembuatan pulp sebelum proses bleaching dilakukan, serta keterbatasan alat yang ada di laboratorium riset.




22

IV.2. GRAFIK DAN PEMBAHASAN

Gambar IV.1. Grafik Waktu Pemasakan vs Lignin

Dari gambar di atas hubungan antara waktu pemasakan terhadap banyaknya lignin yang terambil, dari rentan waktu 90-150 menit lignin yang terdegradasi semakin banyak tetapi pada rentan waktu 150-210 menit lignin yang terdegradasi semakin sedikit. Hal ini disebabkan pengolahan pulp dengan suhu yang tinggi memerlukan waktu pemasakan yang singkat namun pada suhu yang tinggi dan waktu pemasakan yang lama akan menyebabkan terjadinya degradasi selulosa sehingga rendeman dan mutu pulp yang dihasilkan rendah (Casey 1960).




23

Gambar IV.2. Grafik % Etanolvs Lignin Grafik diatas menunjukkan, padalaruta netanol konsentrasi 30-40% penurunan kadar lignin semakin banyak terdegradasi, sedangkan pada konsentrasi diatas 40% lignin yang terdegradasi semakin sedikit. Hal ini disebabkan konsentrasi atau komposisi larutan pemasak menentukan kecepatan dan kesempurnaan degradas ilignin. Namun jika komposisi atau konsentrasi terlalu tinggi dapat menyebabkan terjadinya proses kondensasi yang cepat sehingga akan banyak lignin mengendap pada permukaan pulp (Achmadi 1980). Menurut (Casey 1960) bahwa konsentrasi larutan pemasak yang terlalu tinggi akan lebih intensif menyerang selulosa daripada ligninsehingga rendeman dan sifa tpulp yang dihasilkan rendah.




24

Gambar IV.3. Grafik Waktu Pemasakan vs % Yield

Pada grafik diatas menunjukkan bahwa semakin besar waktu pemasakan, maka kadar yield yang diperoleh semakin meningkat, namun jika waktu terlalu lama akan menghasilkan penurunan % yield.% yield juga sangat di pengaruhi oleh kadar etanol yang apabila semakin tinggi akan menyebabkanrusaknya sellulosa dan larut dalam pemasakan yaitu dalam kondisi asam yang kuat dan konsentrasi alkohol yang berlebih, akan terjadi reaksi etherifikasi selulosa yaitu reaksiantara selulosa dengan alkohol membentuk ether, sehingga % yield yang dihasilkan menurun. Kadar etanol terbaik pada 40 %, dengan kondisi waktu pemasakan 150 menit, akan diperoleh % yield tertinggi sebesar 63.2 %.




25

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

V.1. Kesimpulan Dari hasil penelitian dan pembahasan yang telahdiperoleh pada Penurunankadarlignindarikulitbuahcoklatmenggunakan

etanol

pada

prosespemisahanselulosadapatdiambilkesimpulansebagaiberikut : 1. Salahsatuhasilsamping

(limbah)

perkebunandariagrobisnispemrosesanbijicoklat

yang

dapatdijadikanpulpadalahkulitnya. 2. Bahan kimia etanol (organosolv) sebagai pelarut dalam proses delignifikasi telah terbukti dapat menurunkan kadar lignin dari kulit buah coklat, dan lebih ramah lingkungan. 3. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses delignifikasi , yaitu : a. Waktu pemasakan b. Konsentrasi pelarut 4. Hasilterbaikuntukdelignifikasidenganmenggunakanpelarut etanol yaitu, pada waktupemasakanselama 150 menit dan konsentrasi 40%,

%

yieldsebesar

%

63.2

dengankomposisiligninsebelumprosesdelignifikasisebanyak196.5955 mg/ldansetelah

proses

delignifikasisebanyak

2,0995

mg/l,

sehinggapenurunanligninnyasebesar 98,9 %.

V.2. Saran Berikan informasi dari sumber yang terpercaya dan didasari oleh literatur

dalam

melakukan

suatu

penelitian.

Dari

hasil

penelitian

diharapkanpenelitiselanjutnyadapatmencobamenggunakanprosesorganosolv, dengansenyawaorganiklainnya.




26

DAFTAR PUSTAKA

Artati, Enny K. 2009. Pengaruh Konsentrasi Larutan Pemasak pada Proses Delignifikasi Eceng Gondok dengan Proses Organosolv. UNS : Surakarta. E K U I L I B R I U M Vol. 8. No. 1. Januari 26 2009 : 25 – 28 Marjuang S, Hotba. 2010. MempelajariPengaruhKomposisiLarutanPemasak Dan SuhuPemasakanPadaPengolahan Pulp AcetolyKayu Eucalyptus Deglupta.IPB : Bogor. Muthahar & Rully. 2010.KajianAwal dariKulitBuahKakaoDenganMetodeOrganosolv. UPN : Surabaya.

PULP

Muurinen E, Kivela E & Sohlo J. 2000. Organosolv Pulping A Review And Distillation Study Related To PeroxyacidPulping. Univ Oulu, Dept Process Eng. Rudatin, S. 1989. Potensi dan Prospek Pemanfaatan Lignin dari Limbah Industri Pulp dan Kertas di Indonesia. Berita Selulosa (25) 1:14-17. Shirkolaee, Y Ziaie & Rovshandeh, J Mohammadi, et al. 2006. Study on Cellulose Degradation Durnig Organosolv Delignification of Wheat Straw and evaluation of Pulp Properties. Univ. Tehran, Faculty or Eng.: Iran. Sjostrom, E. 1981. Wood Chemistry. Fundamentals and Application. Laboratory of Wood Chemistry. Academic Press.: Helsinki, Finlandia. Sucipto, Tito. 2009. Perekat Lignin. Sudrajad, R, G Pari dan MI Iskandar. 2003. Pembuatan Perekat Fenolik dari Lindi Hitam yang diperekatkan dengan Tanin atau Fenol Kristal. Buletin Penelitian Vol. 21 No. 2 Tahun 2003. Bogor. P3THH. Suwardi, Bedjo. Pemanfaatan hasil samping perkebunan sebagai makanan ternak. Ullmann’s. 1998. Encyclopedia of Industrial Chemistry Sixth Edition. Willey Inter Science : Germany. http://www.id.wikipedia.org/wiki/Etanol TEKNIK KIMIA - FAKULTAS TEKNOLOGI INDUSTRI



27

http://www.chem-is-try.org/artikel_kimia/kimia_material/pengujian-kadar-lignindalam-pulp/

LAMPIRAN A

1. Pembuatan Etanol 30 % V1 .  V1 . 

V2 . N 2 N1

500 x30% 96%

V1 .  156.25ml Dengan cara perhitungan yang sama untuk methanol 40 %, 50 %, 60 %, dan 70 %. 2. Pembuatan AsamSitrat (12:1) ρas.sitrat = 1.665 gr/liter

(en.wikipedia.org/wiki/citric_acid)




28

LAMPIRAN B

Di misalkan untuk menghitung hasil yang terbaik pada kondisi 40 % Etanol dan waktu 150 menit. 1. Menghitung Kadar Yield Total PULP Kering Berat Bahan

Kadar Yield :

x 100%

12.643 x100% 20  63.2% 




29

LAMPIRAN C

Gambar: Rangkaianalat proses pemasakan.

Gambar :bahankulitbuahcoklatukuran 10 mesh




30

Gambar :Hasilterbaikkulitbuahcoklatsetelah proses delignifikasipadakondisi 40% 150 menit.



PENURUNAN KADAR LIGNIN DARI KULIT BUAH COKLAT MENGGUNAKAN ETANOL PADA PROSES PEMISAHAN SELULOSA B A B II TINJAUAN PUSTAKA

Recommend Documents