PERANCANGAN ALAT UNTUK MEMBUAT ASAP CAIR DARI TEMPURUNG KELAPA DAN KARAKTERISASINYA
TESIS
Oleh
ENI NURHASANAH NIM : 20506061
PROGRAM MAGISTER KIMIA-PASCA SARJANA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
PERANCANGAN ALAT UNTUK MEMBUAT ASAP CAIR DARI TEMPURUNG KELAPA DAN KARAKTERISASINYA
TESIS
Karya tulis ini sebagai salah satu syarat Untuk memperoleh gelar Magister dari Institut Teknologi Bandung
Oleh
ENI NURHASANAH NIM : 20506061
PROGRAM STUDI KIMIA PASCA SARJANA INSTITUT TEKNOLOGI BANDUNG 2008
ABSTRAK
PERANCANGAN ALAT SEDERHANA UNTUK MEMBUAT ASAP CAIR DARI TEMPURUNG KELAPA DAN KARAKTERISASINYA Tujuan penelitian ini adalah merancang alat sederhana dan murah untuk membuat asap cair dari tempurung kelapa. Teknik yang digunakan adalah melalui proses pirolisis yaitu pemanasan tempurung kelapa pada ruang tertutup dengan kadar oksigen yang relatif rendah. Walau tak langsung menyentuh api, tempurung kelapa dalam drum menjadi panas dan mengeluarkan asap. Karena drum tertutup rapat, asap terperangkap dalam drum, lama kelamaan asap dalam drum semakin tebal, akibatnya asap terdorong ke pipa penyalur asap. Asap terus mengalir menuju pipa spiral sebagai kondensor yang ada dalam ember yang telah diisi air, asap dalam bentuk gas berubah wujud menjadi cair. Asap cair yang diperoleh langsung dari pirolisis tempurung kelapa, masih mengandung tar yang berbahaya bagi kesehatan, sehingga perlu pemisahan tar dari asap cair dengan proses distilasi. Sebelum dilakukan distilasi, asap cair disimpan selama dua minggu untuk mengendapkan tar yang ada dalam asap cair. Berdasarkan analisa NMR proton, GC-MS dan analisa gugus fungsi (FTIR), asap cair dari tempurung kelapa mengandung senyawa fenol dan senyawa lainnya yang dapat berperan sebagai zat antioksidan dalam pengawetan makanan. Karena bersifat antibakteri dan antioksidan, asap cair dapat berfungsi sebagai pengawet. Anti bakteri penghambat kerusakan bahan pangan selama penyimpanan akibat aktivitas mikroba yang menyebabkan hilangnya kandungan gizi, nilai estetis dan terbentuknya senyawa beracun yang membahayakan. Asap cair ini telah diaplikasikan pada pengawetan daging, termasuk daging unggas dan ikan salmon, selain itu juga digunakan untuk menambah cita rasa pada saus, sup, sayuran dalam kaleng, bumbu, rempahrempah.
Kata kunci : Tempurung kelapa, pirolisis
i
ABSTRACT
THE DESIGN OF SIMPLE EQUIPMENT TO MAKE LIQUID SMOKE FROM COCONUT SHELL AND IT’S CHARACTERIZATION The Purpose of this research is to design a simple and cheap equipment to make liquid smoke from a coconut shell. The technique applied is based on pyrolysis process, that is heating the coconut shell in a closed sistem with relative low oxygen. Although the coconut shell in the drum doesn’t touch fire directly, but it becomes hot and releases smoke. Because the drum is closed tightly, the smoke that is inside the drum will flow to the spiral pipe functioning as a condensor. The condensor is flowed water and then the smoke changes to become liquid. The liquid smoke obtained directly from coconut shell pyrolysis still contains tar which is very dangerous for healthy. So it is necessary carried out a distilation process to dissociate tar from liquid smoke. Before distilation, the liquid smoke is kept for two weeks to precipitate the tar that is mixture in the smoke. Based on proton NMR, GCMS and FTIR analysis, the liquid smoke from the coconut shell contains phenol and the others compounds which can be used as a antioxidant in food preservation. Because the liquid smoke is antioxidant and antibacterial, it can be used as a preserver. Antibacterial can resist the defects of food material, during the storage as result of microbe activity that causes the loss of gizi content and aesthetic value and also the forming of dangerous and poisonous compounds. The liquid smoke has been applicated not only for presevating meat such as poultry meat and salmon fish, but also giving taste at sauce, soup, vegetables , flavour and mace.
Key words : Coconut shell, pyrolysis
ii
LEMBAR PENGESAHAN
PERANCANGAN ALAT SEDERHANA UNTUK MEMBUAT ASAP CAIR DARI TEMPURUNG KELAPA DAN KARAKTERISASINYA
Oleh Eni Nurhasanah NIM : 20506061
Program Studi Kimia Institut Teknologi Bandung
Disetujui Tanggal : 13 Juni 2008
Oleh Pembimbing
Dr. I Made Arcana NIP.131 801 348
iii
PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS Tesis Magister yang tidak dipublikasikan terdaftar dan tersedia di Perpustakaan Institut Teknologi Bandung, dan terbuka untuk umum dengan ketentuan bahwa hak cipta ada pada pengarang dengan mengikuti aturan HAKI yang berlaku di Institut Teknologi Bandung. Referensi kepustakaan diperkenankan dicatat, tetapi pengutipan atau peringkasan hanya dapat dilakukan seizin pengarang dan harus disertai dengan kebiasaan ilmiah untuk menyebutkan sumbernya. Memperbanyak atau menerbitkan sebagian atau seluruh tesis haruslah seizin Dekan Sekolah Pascasarjana, Institut Teknologi Bandung.
iv
” Kemanapun kamu menghadap disitulah wajah Allah”
Q.S : Al-Baqoroh ayat 115
Tulisan ini kupersembahkan kepada suamiku tercinta Bapak Keken Rukendi Dan anak-anakku yang tersayang Ari Gumelar Purnama dan Gina aprilia Rahmawati
v
KATA PENGANTAR ¯2Ù{´ G¡+Ýo ¯2lµo Alhamdulillahi Rabbil Alamin penulis panjatkan puji dan syukur ke hadirat Illahi Rabbi, berkat rahmat dan karunia-Nya tesis ini dapat diselesaikan pada batas waktu yang telah ditentukam. Penulis senantiasa menyampaikan rasa hormat dan terima kasih yang setinggi-tingginya kepada Dr. I Made Arcana sebagai pembimbing dalam penelitian serta penulisan tesis ini. Pada kesempatan ini penulis juga menyampaikan ucapan terima kasih kepada : 1. Dirjen Binbagais Departemen Agama RI sebagai pemberi dana dalam bentuk beasiswa. 2. Kepala MAN Purwakarta, Dra. Hj Yayan Irmayani, MAg atas izin dan dukungannya kepada penulis untuk melanjutkan pendidikan S2. 3. Bapak dan Ibu staf pengajar Program Studi Kimia FMIPA ITB yang telah memberikan bimbingan dan bantuan selama penulis menimba ilmu. 4. Bapak Kepala Tata Usaha dan staf, serta dewan guru MAN Purwakarta yang telah memberikan motivasi selama menjalankan pendidikan. 5. Suamiku Bapak Keken Rukendi dan anak-anakku “ Ari Gumelar Purnama dan Gina Aprilia rahmawati, atas izin belajar yang diberikan kepada penulis, dukungan moril dan spiritual serta do’a – do’a yang dipanjatkan. 6. Ibunda Hj Kulsum yang telah membesarkan dengan segala ketabahan dan kesabaran, serta membimbing penulis sampai saat ini. 7. Seluruh staf pegawai di Laboratorium Kimia Fisik Material, terutama Bu Entin dan Pak Wahyo yang banyak membantu penulis selama penelitian. 8. Rekan-rekanku Mahasiswa Pasca Sarjana ITB Bandung, Kerma Depag sebagai teman seperjuangan, terutama Suyati, Susi, Mubaroh dan Neli yang banyak membantu penulis selama belajar di ITB.
vi
Akhirnya dengan memohon ridha dan rahmat dari Allah SWT penulis berharap semoga tulisan ini dapat bermanfaat.
Bandung, Juni 2008 Penulis
Eni Nurhasanah
vii
DAFTAR ISI ABSTRAK ............................................................................................................... i ABSTRACT............................................................................................................ ii LEMBAR PENGESAHAN ................................................................................... iii PEDOMAN PENGGUNAAN TESIS ................................................................... iv DAFTAR ISI........................................................................................................ viii DAFTAR GAMBAR ............................................................................................. xi Bab I
Pendahuluan ............................................................................................. 1
I.1
Latar Belakang ......................................................................................... 1
I.2
Perumusan Masalah ................................................................................. 2
I.3
Tujuan Penelitian ..................................................................................... 2
I.4
Manfaat Penelitian .................................................................................. 3
I.5
Batasan Masalah ...................................................................................... 3
Bab II
Tinjauan Pustaka ...................................................................................... 4
II.1
Tempurung Kelapa................................................................................... 4
II.2
Asap Cair.................................................................................................. 4
II.2.1 Pengertian asap cair.................................................................................. 4 II.2.2 Komponen asap cair dan pemanfaatannya............................................... 5 II.2.3 Pembuatan Asap Cair............................................................................... 8 II.3
Senyawa Fenol ....................................................................................... 11
II.4
Senyawa Karbonil .................................................................................. 13
II.5
Asam karboksilat dan turunannya.......................................................... 14
II.6
Identifikasi Gugus Fungsi ...................................................................... 16
II.6.1 Spektroskopi Inframerah........................................................................ 16 II.6.2 Spektroskopi Resonansi Magnet Inti Protom atau NMR Proton(Nuclear magnetic resonance) .............................................................................. 16 II.6.3 Spektrometri Massa................................................................................ 19 II.6.4 Kromatografi Gas................................................................................... 21 Bab III Metodologi ............................................................................................. 22 III.1 Alat dan Bahan....................................................................................... 22 III.1.1 Alat yang digunakan .............................................................................. 22
viii
III.1.2 Bahan yang digunakan ........................................................................... 26 III.2 Diagram alir penelitian........................................................................... 27 III.3 Prosedur kerja......................................................................................... 28 III.3.1 Sintesis asap cair .................................................................................... 28 III.3.2 Distilasi .................................................................................................. 28 III.3.3 Karakterisasi........................................................................................... 29 Bab IV Pembahasan............................................................................................ 31 IV.1 Rancangan alat ....................................................................................... 31 IV.2 Pembuatan asap cair............................................................................... 32 IV.3 Pemurnian asap cair ............................................................................... 35 IV.4 Karakterisasi Asap Cair.......................................................................... 36 IV.4.1 Karakterisasi asap cair dengan menggunakan spektroskopi IR ............. 36 IV.4.2 Karakterisasi asap cair dengan menggunakan GC (gas kromatografi ) . 41 IV.4.3 Karakterisasi asap cair dengan menggunakan proton NMR .................. 42 IV.4.4 Karakterisasi asap cair dengan menggunakan GC-MS.......................... 47 Bab V
Kesimpulan dan Saran............................................................................ 50
V.1
Kesimpulan ............................................................................................ 50
V.2
Saran....................................................................................................... 50
DAFTAR PUSTAKA .......................................................................................... 52 Lampiran ............................................................................................................... 54
ix
DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran A Serapan IR ...................................................................................... 55 Lampiran B Hasil analisis GC ............................................................................ 56 Lampiran C Data spektrum NMR proton dari asap cair hasil distilasi ke-2 ....... 59 Lampiran D Daftar nilai geseran kimia untuk beberapa jenis pelarut ............
62
Lampiran E Pergeseran kimia dari signal air (H2O) pada pelarut tertentu ......... 63 Lampiran F Hasil analisa gcms dari asap cair hasil distilasi ke-2....................... 64
x
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar II 1
Siringol (2,6-Dimetoksi fenol) ..................................................... 12
Gambar II 2
Guaiakol........................................................................................ 12
Gambar II 3
Vanillin ......................................................................................... 13
Gambar II 4
Siringaldehida.............................................................................. 13
Gambar II 5
Furfural ........................................................................................ 15
Gambar II 6
Furan............................................................................................ 15
Gambar II 7
Fenomena momen magnet........................................................... 17
Gambar II 8
Keadaan paralel dan anti paralel.................................................. 17
Gambar II 9
Fenomena resonansi .................................................................... 18
Gambar III 1 Diagram alir penelitian................................................................. 27 Gambar IV 1
Alat pirolisator sederhana ............................................................ 31
Gambar IV 2
Asap cair hasil pirolisis ................................................................ 32
Gambar IV 3
Asap putih .................................................................................... 33
Gambar IV 4 Destilat ke-1 ................................................................................. 35 Gambar IV 5
Residu distilasi ke-1..................................................................... 35
Gambar IV 6 Destilat ke-2 dan residu................................................................ 36 Gambar IV 7
Spektrum IR asap cair .................................................................. 38
Gambar IV 8
Spektrum IR destilat ke-1 ............................................................ 39
Gambar IV 9
Spektrum IR destilat ke-2 ............................................................ 40
Gambar IV 10 Spektrum IR dari residu asap cair ............................................... 41 Gambar IV 11 Spektrum NMR proton asap cair hasil distilasi ke-2 .................. 44
xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel II 1 Komposisi tempurung kelapa............................................................... 4 Tabel IV 1 Serapan beberapa gugus fungsi.......................................................... 37 Tabel IV 2 Nilai pergeseran kimia untuk beberapa jenis proton ......................... 46 Tabel IV 3 Hasil analisis GC-MS ........................................................................ 48
xii
