PROSES PEMBUATAN MINYAK BIJI BUNGA MATAHARI MENGGUNAKAN METODE EKSTRAKSI-DESTILASI DENGAN PELARUT N-HEXAN DAN PELARUT ETANOL

PROSIDING SEMINAR NASIONAL REKAYASA KIMIA DAN PROSES 2004 ISSN : 1411 - 4216

PROSES PEMBUATAN MINYAK BIJI BUNGA MATAHARI MENGGUNAKAN METODE EKSTRAKSI-DESTILASI DENGAN PELARUT N-HEXAN DAN PELARUT ETANOL Yanuar Lukito A, Rizky Eka Pardian,Yulia Fithri H, Widya Astriani,, Bambang Susila Hadi Jurusan Teknik Kimia Institut Teknologi Nasional Malang Jl. Bendungan Sigura-gura no.2 Malang 65145 e-mail: [email protected] Abstrak Minyak biji bunga matahari (Sun Flower Oil) termasuk minyak nabati seperti minyak jagung, minyak dedak dan minyak biji kapuk yang mempunyai kandungan asam linoleat yang tinggi sehingga berpotensial untuk menurunkan kadar kolesterol dalam darah. Minyak yang dihasilkan dari proses ekstraksi dipengaruhi oleh beberapa faktor seperti bahan baku, pelarut dan proses ekstraksi. Pada penelitian ini menggunakan dua macam pelarut yaitu n-hexana dan etanol sebagai bahan pembanding. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh jumlah bahan baku, lama ekstraksi pada minyak biji bunga matahari yang dihasilkan dan mengetahui pengaruh konsentrasi pelarut. Biji bunga matahari yang digunakan berasal dari kota Batu dengan berat 200 gram, 250 gram dan 300 gram. Minyak diekstraksi dengan nhexana dengan lama ekstraksi 60, 90, 120, 150, dan 180 menit dan konsentrasi etanol yang digunakan 75 %, 85 % dan 95%. Parameter yang diteliti antara lain %yield minyak hasil ekstraksi, densitas dan kualitas minyak seperti angka asam, angka penyabunan, angka peroksida, angka iodium dan % FFA. Minyak biji bunga matahari yang dihasilkan dari proses ekstraksi menggunakan nhexana mempunyai angka asam sebesar 0,9273 – 1,6594, angka peroksida 1,5600 – 7,8000, angka penyabunan 122,8511 – 124,3524, %FFA 1,9377% - 2,4499%, angka iodium 97,0024 – 172,2287, densitas minyak 0,6757 – 0,7384 dan %yield adalah 43,89% - 81,61%. Sedangkan ekstraksi menggunakan pelarut etanol diperoleh angka asam sebesar 0,0097614-1,22561, angka peroksida 46,8-81,9, angka penyabunan 112,8429-119,8487, % FFA 1,8263042,494464, angka iodium 55,42992-100,96164, densitas minyak sebesar 0,867272-0,907284 dan % yield 78,75%-91,25%.. Kualitas minyak yang dihasilkan hampir sama dengan standar yang ditetapkan oleh AFOA (American Fats and Oils Association). Dari penelitian ini dapat disimpulkan bahwa secara kualitatif minyak biji bunga matahari yang dihasilkan dengan menggunakan pelarut n-hexan lebih baik daripada menggunakan pelarut etanol tetapi jika ditinjau dari segi kuantitatif pelarut etanol lebih baik. Kata kunci : biji bunga matahari, minyak, ekstraksi-destilasi, yield Pemdahuluan Perkembangan industri di dunia akhir-akhir ini semakin pesat. Mulai dari industri kecil sampai industri besar. Perkembangan industri merupakan salah satu wujud perkembangan kebudayaan dan kehidupan manusia di dunia. Berbagai macam industri dibangun di dunia termasuk di Indonesia salah satunya industri makanan. Hal ini dikarenakan makanan merupakan salah satu kebutuhan primer manusia. Berbagai macam industri yang berhubungan dengan makanan tumbuh dan berkembang di Indonesia, salah satunya industri minyak. Minyak biji bunga matahari banyak disukai karena kandungan asam lemak tak jenuh, terutama asam lenoleatnya tinggi. Selain itu minyak ini praktis sedikit mengandung racun dan kandungan vitamin E-nya besar. Sebagai sumber minyak nabati biji bunga matahari mengandung asam lemak yang tinggi dengan proporsi asam lemak tak jenuh sebesar 72%. Dalam perkembangan untuk memperoleh minyak dari biji bunga matahari dapat dilakukan dengan cara ekstraksi. Dengan ekstraksi ini kehilangan minyak dalam proses dapat seminimal mungkin. Proses ekstraksi memerlukan data – data tentang kondisi operasi yang akan mempengaruhi kualitas dan kuantitas minyak yang dihasilkan.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

A-9-1

Dalam penelitian ini mengambil suatu permasalahan adanya beberapa pengaruh variabel terhadap proses ekstraksi biji bunga matahari antara lain jenis zat pelarut sebagai variable utama dan variable-variabel lainseperti: waktu tinggal, perbandingan jumlah pelarut dengan bahan baku serta konsentrasi pelarut. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui perbandingan pelarut yang digunakan, antara nhexana dan etanol terhadap hasil proses ekstraksi-destilasi minyak biji bunga matahari dengan menggunakan variable lain yang telah ditentukan sebagai pembanding dan untuk mendapatkan hasil yang optimal dari parameter yang telah ditentukan yaitu : angka asam, angka penyabunan, % FFA, bilangan peroksida, angka iodium dan % yield. Bunga matahari ( Helianthus annus variety macrocarpus ) merupakan tanaman hias dan termasuk keluarga besar Compositae ( asteraceae ). Tanaman ini menghasilkan biji yang mengandung minyak nabati dengan kandungan asam lemak tidak jenuh tinggi yang bermanfaat untuk industri besar maupun kecil, misalnya industri mentega, industri minyak goreng, penyedap masakan, margarin dan pada industri sabun. Proses pengolahan minyak dapat dilakukan dengan berbagai cara antara lain ekstraksi-destilasi, rendering, pengepresan mekanis (Mechanical Expresision). Namun pengerjaan yang dilakukan tergantung pada sifat dan hasil akhir yang dikehendaki. Pada percobaan ini dilakukan dengan menggunakan proses ekstraksi destilasi padat-cair. Metode yang digunakan untuk leaching biasanya ditentukan oleh jumlah konstituen yang akan dilarutkan, distribusi konstituen dalam solid, sifat padatan dan ukuran partikel. Umumnya mekanisme proses leaching dibagi menjadi: 1. Solvent ditransfer dari larutan ke permukaan solid, kemudian terdifusi kedalam solid 2. Solute yang berada didalam solid akan larut oleh solvent 3. Kemudian terdifusi menjadi campuran solid-solvent ke permukaan solid dan ditransfer keluar/ kedalam larutan solvent Ketiga tahap tersebut diatas akan mempengaruhi kecepatan leaching, tetapi umumnya kecepatan transfer solvent ke permukaan sangat cepat dan transfer itu biasanya berlangsung begitu solid berkontak dengan solvent. Sedang kecepatan difusi solute melalui solid dan solvent ke permukaan seringkali merupakan tahapan yang mengontrol dalam keseluruhan proses leaching dan dapat tergantung terhadap beberapa faktor, yaitu: pengaruh suhu, proses pencampuran atau pengadukan dan lama pengadukan, luas permukaan partikel, pelarut (solvent), perbandingan solute dan solvent. Faktor – faktor yang mempengaruhi laju ekstraksi, yaitu: ukuran partikel, pelarut, suhu, pengadukan dari fluida ( campuran pelarut, solute dan padatan ) Destilasi bertujuan untuk memurnikan minyak dari pelarut yang dipakai untuk melarutkan minyak dari dalam biji bunga matahari diperlukan proses pemisahan antara minyak biji bunga matahari yang diperoleh dengan n-hexana, untuk itu diperlukan proses destillasi. Destillasi adalah suatu proses pemisahan dua campuran atau lebih yang tercampur secara homogen berdasarkan perbedaan titik didih. Pengujian atau analisa terhadap karakteristik minyak juga dapat digunakan untuk penilaian dari mutu minyak itu sendiri., meliputi : densitas, bilangan asam, bilangan penyabunan, bilangan iodium, asam lemak bebas (%FFA) dan bilangan Peroksida Metode Penelitian Berdasarkan tujuan dari penelitian ini, maka metode yang digunakan adalah metode eksperimen dengan cara ekstraksi destilasi kemudian mengambil data dari hasil penelitian dan metode analisa data secara kuantitatif dengan menggunakan tabel dan grafik untuk mendapatkan kesimpulan Prosedur percobaan yang pertama adalah perlakuan pendahuluan.mengeringkan dan menumbuk biji bunga matahari samapai ukuran yang telah ditentukan, kalibrasi laju aliran pelarut dalam tangki pemanas kemudian membuat larutan yang dibutuhkan dan menstandardisasinya seperti : KOH 0,1 N, HCl 0,5 N, Na2S2O3.5H2O 0,1 N, H2C2O3.2H2O 0,1 N dan K2Cr2O7 0,1 N. Adapun proses Ekstraksi-Destilasi minyak biji bunga matahari adalah sebagai berikut: - Menghaluskan biji bunga matahari yang telah dikeringkan kemudian mengayak dengan ukuran 80 mesh, menimbang biji bunga matahari sebanyak 200 gram (berdasarkan variabel). - Prosedur proses Ekstraksi adalah memasukkan bahan pada tangki ekstraktor sebanyak 200 gram ( berdasarkan variabel ) biji bunga matahari, memasukkan pelarut pada tangki pemanas sebanyak 1 L dan memanaskan sampai suhu 300C, menghidupkan pompa dan menjalankan proses recycle selama 60 menit, setelah selesai kemudian mematikan pompa, mengulangi dengan lama ekstraksi 60,90,120,150,180 menit. - Prosedur Proses Destillasi adalah Membuka kran dan mengalirkan miscella ke dalam tangki destillasi, Memanaskan miscella dengan temperature 70 0C selama 1 jam, mengeluarkan hasil bawah berupa minyak dan kemudian dianalisa.

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

A-9-2

Instrumentasi

Ekstraksi

G

Padat

Cair

Skema Proses Air pendingin masuk

F 1

Keterangan Gambar: A = Tangki Preheater B = Tangki ekstraktor C = Tangki destilasi D = Tangki penampung destilat E = Kondensor F = Tangki pengontrol tekanan G = Corong pemasukan pelarut H1,H2 = Heater I = Pompa J = Thermocouple K = Tombol heater

A

3 B H1

–

2

Tangki Preheater

Tangki Ekstraksi

Recycle

Tangki Destilasi

Kondensor

Bottom (minyak biji bunga matahari)

Air pendingin keluar Destilat n-hexane

E C 5 I L 4 J

D

H2 6

K 7

Hasil dan Pembahasan Grafik 1.2 1

1,50

200 gram

1,00

250 gram

0,50

300 gram

angka asam

Angka Asam

2,00

0.8 konsentrasi 75 % konsentrasi 85 % konsentrasi 95 %

0.6 0.4 0.2

0,00 0

50

100

150

200

0 0

Lama Ekstraksi (me nit)

30

60

90

120

150

180

lama ekstraksi (menit)

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan angka asam minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut n-hexane

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan angka asam minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut etanol 122

200 gram

124

250 gram 123

300 gram

angka penyabunan

Angka Penyabunan

125

120 118

konsentrasi 75% konsentrasi 85 % konsentrasi 95 %

116 114

122 0

50

100

150

200

112 0

30

60

90

120 150

180

Lama Ekstraksi (menit) lama ekstraksi ( menit )

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan angka penyabunan minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut n-hexane

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan angka penyabunan minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut etanol

A-9-3

3.5

2,5

3.1

200 gram

2,1

250 gram 1,9

300 gram

% FFA

% FFA

2,3

konsentrasi 75% konsentrasi 85% konsentrasi 95%

2.7 2.3

1,7 1.9

1,5 0

50

100

150

1.5

200

0

Lama Ekstraksi (me nit)

30

60

90

120

150

180

lama ekstraksi (menit)

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan %FFA minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut etanol 90

10

80

8 6 4

200 gram 250 gram 300 gram

2 0 0

50

100

150

angka peroksida

Angka Peroksida

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan %FFA minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut n-hexane

200

konsentrasi 75% konsentrasi 85% konsentrasi 95%

70 60 50 40 30 0

Lama Ekstraksi (menit)

30

60

90

120

150

180

lama ekstraksi (menit)

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan angka peroksida minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut n-hexane

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan angka peroksida minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut etanol 105

150

200 gram

100

250 gram

50

300 gram

angka iodium

Angka Iodium

200

90

konsentrasi 75% konsentrasi 85% konsentrasi 95%

75 60 45

0 0

50

100

150

200

30 0

Lama Ekstraksi (me nit)

30

60

90

120

150

180

lama ekstraksi (menit)

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan angka iodium minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut n-hexane

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan angka iodium minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut etanol 0.91

Densitas

0,7400 200 gram

0,7200

250 gram

0,7000

300 gram

0,6800 0,6600

Densitas minyak

0,7600

0.9 konsentrasi 75% konsentrasi 85% konsentrasi 95 %

0.89 0.88 0.87 0.86

0

50

100

150

200

Lama Ekstraksi (me nit)

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan densitas minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut n-hexane

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

0

30

60

90

120

150

180

lama ekstraksi (menit)

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan densitas minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut etanol

A-9-4

100

100

95

200 gram

60

250 gram

40

300 gram

20

% yield

% Yield

80

konsentrasi 75 % konsentrasi 85 % konsentrasi 95 %

90 85 80

0 0

50

100

150

200

Lama Ekstraksi (menit)

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan % yield minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut n-hexane

75 0

30

60

90

120

150

180

waktu ekstraksi (menit)

Grafik. Hubungan antara lama ekstraksi dengan % yield minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut etanol

Tabel. Analisa kuantitatif ekstraksi minyak biji bunga matahari dengan menggunakan pelarut n-hexane Jumlah Lama Angka Angka %FFA Angka Angka Densitas %yield Bahan Ekstraksi Asam Penyabunan Peroksida Iodium 60 0.9273 122.8511 1.9377 1.56 136.5952 0.6787 43.89 90 1.0249 123.1014 1.9822 5.46 140.5544 0.6812 63.18 200 120 1.3178 123.1014 2.0045 4.68 124.7173 0.6876 67.55 150 1.5618 123.3516 2.1158 6.24 148.4730 0.6930 75.66 180 1.6594 123.3516 2.0045 7.02 148.4730 0.6937 81.61 60 1.3666 122.8511 2.1604 4.68 97.0024 0.7013 38.84 90 1.4642 123.3516 2.2049 3.9 98.9820 0.6991 45.42 300 120 1.5130 123.6018 2.2940 7.02 97.0024 0.7277 64.49 150 1.5618 123.8520 2.3163 7.8 118.7784 0.7037 71.40 180 1.6106 124.1022 2.3608 6.24 126.6970 0.7384 74.10 60 1.4154 123.3516 2.2717 2.34 158.3712 0.6932 42.78 90 1.4642 123.3516 2.2940 3.90 164.3101 0.6981 50.08 400 120 1.5618 124.1022 2.3386 6.24 172.2287 0.8061 63.85 150 1.4642 124.3524 2.4276 5.46 170.2490 0.6935 66.75 180 1.5618 124.3524 2.449 4.68 169.2592 0.7315 67.89 Tabel. Analisa kuantitatif ekstraksi minyak biji bunga matahari dengan menggunakan pelarut etanol Jumlah Lama Angka Angka %FFA Angka Angka Densitas %yield Bahan Ekstraksi Asam Penyabunan Peroksida Iodium 60 0.097 116.5 1.826 53.04 55.43 0.867272 78.75 90 0.097 118.1 1.870 63.96 63.35 0.880428 79.90 75 120 0.195 119.6 2.049 71.76 77.21 0.893584 81.00 150 0.146 120.1 2.138 78 85.12 0.895804 84.25 180 0.390 120.4 2.094 81.9 108.9 0.89802 87.50 60 0.488 114.3 2.004 46.8 79.19 0.88684 82.25 90 0.683 116.8 2.004 56.94 83.14 0.894092 84.73 85 120 0.781 119.3 2.138 64.74 89.08 0.90134 87.20 150 0.879 119.8 2.227 70.2 98.98 0.904312 89.25 180 0.927 119.8 2.316 79.56 100.9 0.907284 91.25 60 0.976 112.8 2.227 49.14 39.59 0.863448 81.55 90 1.074 116.1 2.316 55.38 57.41 0.865828 89.05 95 120 1.025 116.6 2.449 61.62 67.31 0.868208 92.50 150 1.074 118.8 2.494 62.4 83.14 0.868652 94.50 180 1.123 115.6 2.494 66.3 100.9 0.869096 96.80

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

A-9-5

Pembahasan untuk hasil peneitian adalah sebagai berikut : - Untuk ekstraksi menggunakan pelarut n-hexana diperoleh hasil maksimal pada jumlah bahan 200 gram dengan lama waktu kontak selama 180 menit. Analisa yang didapat antara lain: angka asam 1.6594, angka penyabunan 123.3516 mg/g, %FFA 2.0045, angka peroksida 7.02, angka iod 148.4730, densitas 0.6937 dan % yield 81,61%. Hal tersebut sesuai dengan standar AFOA untuk angka asam pada interfal 0,01 – 1,5, angka penyabunan 188– 194 mg/g, %FFA 2-3% , angka peroksida <100, angka iod 125 – 145, densitas dan %yield 0,913 – 0,919. - Untuk ekstraksi menggunakan pelarut n-hexana diperoleh hasil maksimal pada jumlah bahan 200 gram dengan lama waktu kontak selama 180 menit konsentrasi etanol 95 %. Analisa yang didapat antara lain: angka asam 1.123, angka penyabunan 115.6 mg/g, %FFA 2.494 , angka peroksida 66.3, angka iod 100.9, densitas 0.869096 dan % yield 96.80%. Hal tersebut sesuai dengan standar AFOA untuk angka asam pada interfal 0,01 – 1,5, angka penyabunan 188– 194 mg/g, %FFA 2-3% , angka peroksida <100, angka iod 125 – 145, densitas dan %yield 0,913 – 0,919. Kesimpulan - Secara umum minyak biji bunga matahari yang dihasilkan sudah memenuhi standar AFOA baik ektraksi menggunakan pelarut n-hexan maupun menggunakan etanol. - Dari penelitian ini dapat diambil kesimpulan bahwa ekstraksi-destilasi minyak biji bunga matahari menggunakan pelarut n-heksana secara kualitas lebih baik namun secara kuantitas kurang baik dibandingkan dengan menggunakan pelarut etanol.1 Daftar Pustaka Anonymous, Sun Flower Oil. www.sunfloweroil.com/info/ Fendi. 1994. Biji Bunga Matahari Penghasil Minyak Nabati. Trubus 296 (XXV):22 – 23. Geankoplis, Transport Process and Unit Operation 3thed. Prentice-Hall. Inc. NJ.1991 Hamid, Auzay. 1994. Budidaya Bunga Matahari. Trubus 296 (XXV):24-25. Ketaren, Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. UI-Pers Jakarta 1986 Mc Cabe, Unit Operation Chemical Enggineering 4thed. Mc Graw-Hill Books Inc. New York 1985 Sujana, Metoda Statistika edisi 6. Tarsito. Bandung. 1996 Susanto, Tri. Pengawetan dan Pengolahan Hasil Pertanian. Biro penerbitan Fakultas Pertanian Universitas Brawijaya. Malang. 1991 Winarmo,FG. Kimia Pangan dan gizi. PT. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta 2002

JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

A-9-6