BAB I
PENDAHULUAN
1.1Latar Belakang
Kedelai adalah salah satu komoditi pangan utama Indonesia setelah padi. Konsumsi kedelai pada tahun 2009 mencapai 2,3 juta ton per tahun. Dari jumlah ini, 50% dikonsumsi berupa tempe, 40% berupa tahu dan 10% berupa produk kedelai lainnya seperti minyak kedelai (Ekasari, 2009). Di samping itu, konsumsi masyarakat yang tinggi terhadap kedelai berupa tempe dan tahu menyebabkan banyak pabrik-pabrik tempe dan tahu didirikan di Indonesia. Pada pabrik pembuatan tempe, dipastikan hampir tidak menghasilkan limbah. Sedangkan untuk pabrik tahu, dalam pembuatannya menghasilkan hasil samping yang berupa limbah pabrik tahu. Limbah pabrik tahu terdiri dari limbah cair dan ampas tahu yang berkisar antara 25-67% produksi (http://cisaruafarm.com/bahan-baku-pakan/ampas-tahu/). Menurut data biro pusat statistik pada tahun 1990 ampas tahu yang diperoleh sebagai hasil sampingan proses pembuatan tahu adalah sebanyak 13.057 ton (Jenie dkk., 1994), sedangkan pada tahun 1999 adalah sebanyak 731.501 ton (Tarmidi, 2003). Terjadi peningkatan sebesar 700.000 ton dalam jangka waktu 9 tahun.
Selama ini, limbah cair tahu telah dimanfaatkan untuk pembuatan biogas dan bahan penggumpal lateks. Sedangkan untuk limbah ampas tahu sendiri hanya digunakan sebatas untuk pakan ternak atau digunakan untuk pembuatan tempe gembus yang tentu nilai ekonominya relatif kecil. Padahal ampas tahu masih mengandung bahan organik yang memiliki banyak manfaat. Komponen anorganik antara lain adalah kalsium, posfor, dan lain-lain. Sedangkan komponen organik yang dimaksud antara lain lemak dan protein. Protein dalam ampas tahu inilah yang menjadi pertimbangan produksi tempe gembus, sedangkan lemak dalam ampas tahu masih sedikit di kembangkan menjadi sesuatu yang bernilai lebih.
Lemak dalam ampas tahu tersebut dapat diekstraksi untuk mendapatkan minyak kedelai. Minyak kedelai pada ampas tahu ini dapat dimanfaatkan sebagai sumber bahan baku biodiesel. Pengambilan minyak kedelai dalam ampas tahu dapat dilakukan dengan cara ekstraksi. Ekstraksi lemak dilakukan dengan cara ekstraksi leaching menggunakan soxhlet ekstraktor. Solvent yang dipakai berupa solvent organik non-polar yang polaritasnya sama, seperti misalnya dietil eter (C2H5OC2H5), Kloroform (CHCl3), benzena (C6H6), n-heksana (C6H14).
Karena ampas tahu mempunyai potensi besar sebagai bahan baku dalam proses pembuatan biodiesel, maka penelitian ini penting untuk dilakukan. Dalam penelitian ini diharapkan dapat memperoleh kondisi optimum dari variabel yang telah ditentukan pada ekstraksi minyak kedelai, sehingga bukan hanya dapat dimanfaatkan sebagai bahan baku biodiesel sebagai energi yang terbarukan, namun juga dapat menambah nilai ekonomi ampas tahu.
1.2Perumusan Masalah
Dalam penelitian ini limbah tahu yang digunakan adalah ampas tahu, yang sebelumnya dipisahkan terlebih dahulu dari limbah cair tahu dengan cara konvensional lalu di keringkan dalam oven. Kemudian ampas tahu yang telah bebas dari air akan di ekstrak untuk mendapatkan minyak kedelai.
Faktor-faktor yang mempengaruhi ekstrasi minyak kedelai adalah lama waktu ekstraksi, ukuran ampas tahu, jenis solvent yang digunaan, serta suhu ekstraksi. Permasalahan yang akan dijawab adalah dengan solvent apakah dan berapa lama waktu ekstraksi yang dapat mengekstrak minyak kedelai dengan optimal dan memenuhi standar bahan baku biodiesel. Diharapkan variabel yang telah disusun dapat menjawab persoalan yang akan diteliti.
1.3Tujuan Penelitian
Memproduksi minyak kedelai dari ampas tahu dengan cara ekstraksi yang dapat digunakan sebagai bahan baku biodiesel serta mengkaji pengaruh lama waktu ekstraksi dan jenis solvent terhadap berat minyak kedelai yang terekstrak dan spesifikasi minyak kedelai yang didapat sebagai bahan baku biodiesel.
1.1Manfaat Penelitian
Penelitian ini diharapkan dapat memberikan kontribusi pengetahuan dalam mengatasi kebutuhan bahan bakar yang terus meningkat, serta dapat meningkatkan nilai ekonomis dari ampas tahu.
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1Kedelai
Kedelai adalah salah satu komoditi pangan utama setelah padi dan jagung di Indonesia. Diantara jenis kacang-kacangan, kedelai putih merupakan sumber protein paling baik karena mempunyai susunan asam amino esensial paling lengkap. Selain itu kedelai merupakan tanaman yang mudah tumbuh dengan produksi protein dan minyak yang besar dibandingkan dengan jenis kacang-kacangan lain (Martin, 1998). Data terakhir konsumsi kedelai pada tahun 2009 mencapai 2,3 juta ton per tahun. Dari jumlah ini, 50% dikonsumsi berupa tempe, 40% berupa tahu dan 10% berupa produk kedelai lainnya (Ekasari, 2009).
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Produk-Produk dari Kacang Kedelai
Produk
Protein
(gr/100gr)
Minyak
(gr/100gr)
Serat
(gr/100gr)
Kandungan air (%)
Uncooked whole
33
9,7
6,5
11,9
Cooked whole
11
5,7
10,8
72
Soy milk
2,7
1
0
96,2
Bean cake (residue)
24
15,2
14,5
76,8
Tofu
7,8
4,2
2,4
85
*)Martin, 1988
Kedelai yang telah diolah menjadi bahan-bahan produknya memiliki komposisi yang berbeda-beda. Kandungan protein pada kacang kedelai mentah lebih tinggi dari pada kandungan protein pada produk lainnya. Sedangkan kandungan minyak lebih banyak terkandung dalam residu atau ampas kacang kedelai dari pada kandungan minyak pada produk kedelai lainnya.
2.2Ampas Tahu
Konsumsi tahu di Indonesia mencapai 920.000 ton setiap tahunnya. Besarnya konsumsi masyarakat terhadap tahu menyebabkan produksi tahu mengalami kenaikan dari tahun ke tahun. Dengan ini, banyak pabrik tahu yang didirikan dan masalah yang dihadapi adalah pemanfaatan limbah tahu yang belum dimanfaatkan secara optimal. Limbah pabrik tahu biasanya berupa padatan putih yang masih mengandung air. Air yang masih terkandung dalam ampas tahu disebut dengan whey, atau lebih sering disebut limbah tahu cair, sedangkan ampas putih disebut ampas tahu padat.
Limbah cair tahu memiliki sifat degradable atau mudah diuraikan oleh mikroorganisme secara alamiah. Sehingga pembuangan langsung ke lingkungan tidak berdampak buruk bagi makluk hidup. Limbah cair tahu juga telah dimanfaatkan secara optimal seperti untuk pembuatan biogas, pembuatan bahan penggumpal lateks atau diolah secara anaerob dan aerob atau dengan menggunakan tumbuhan azolla dan bahan koagulasi alami.
Sedangkan ampas tahu selama ini dikenal pemanfaatannya sebatas untuk pakan ternak, pembuatan tempe gembus dan apabila dibuang ke lingkungan akan menghasilkan leachate dalam proses pembusukannya. Keberadaan leachate dalam tanah berbahaya bagi kesehatan karena mengandung bahan terlarut (nitrit) dan dapat mencemari air permukaan dan air tanah (Ambarwati dkk., 2004). Padahal ampas tahu memiliki senyawa-senyawa anorganik seperti kalsium dan posfor serta senyawa organik seperti protein dan lemak yang memiliki nilai ekonomi tinggi bila dimanfaatkan secara optimal. Senyawa ampas tahu yang sampai saat ini sedikit pemanfaatannya adalah lemak, kandungan terbesar di dalam minyak. Minyak pada ampas tahu ini dapat dijadikan sebagai bahan baku biodiesel.
2.3Komposisi Kimia Ampas Tahu
Ampas tahu berasal dari kedelai sehingga komposisi kimia yang terkandungnya hampir sama dengan kedelai. Ampas tahu tersedia dalam bentuk basah yang bercampur dengan whey, dengan komposisi ampas 88,96%. Komposisi ampas tahu pada setiap pabrik tahu berbeda-beda tergantung dari cara pengolahan dan kualitas bahan baku.
Tabel 2.2 Komposisi Kimia Ampas Tahu
Komponen
Kadar(%)
Bahan Kering
Protein Kasar
Serat
Lemak
NDF (Neutral Detergent Fiber)
ADF (Acid Detergent Fiber)
Abu
Ca (Kalsium)
P (Posfor)
Eb (Energi per bit) (Kkal/kg)
13.3
21,0
3.58
10.49
25.63
51,93
2.96
0.53
0.24
4730
*)Tarmidi, 2003
2.4Lemak Pada Ampas Tahu
Ampas tahu mengandung bahan organik maupun anorganik yang masih dapat dimanfaatkan. Bahan organik yang masih belum dimanfaatkan adalah lemak. Kadar lemak dalam ampas tahu adalah 10.49% (Tarmidi, 2003). Lemak dan minyak adalah salah satu kelompok yang termasuk pada golongan lipid , yaitu senyawa organik yang terdapat di alam serta memiliki sifat tidak larut dalam air, tetapi larut dalam pelarut organik non-polar, misalnya dietil eter (C2H5OC2H5), Kloroform (CHCl3), benzena(C6H6), n-heksan (C6H14) dan pelarut organik non-polar lainnya yang memiliki polaritas tidak jauh berbeda dengan solutenya.
Minyak dan lemak terdiri atas trigliserida campuran, yang merupakan ester dari gliserol dan asam lemak rantai panjang. Trigliserida dapat berwujud padat atau cair, bergantung pada komposisi asam lemak yang menyusunnya. Trigliserida pada ampas tahu berbentuk cair karena mengandung asam lemak tak jenuh lebih banyak dari pada asam lemak jenuhnya.Lemak dan minyak merupakan nutrisi yang penting untuk menjaga kesehatan tubuh manusia. Sebagai sumber energi, lemak lebih efektif dibandingkan karbohidrat dan protein. Satu gram lemak/minyak dapat menghasilkan 9 Kal/g sedangkan karbohidrat dan protein hanya menghasilkan 4 Kal/g.
Kebutuhan lemak dan minyak di dunia meningkat dari tahun ke tahun sejalan dengan makin bertambahnya jumlah penduduk. Mengingat kebutuhan lemak yang terus meningkat maka perlu dicari suatu sumber lemak dan minyak alternatif yang mengandung senyawa-senyawa yang mendukung kesehatan yaitu senyawa asam lemak tidak jenuh jamak (Polyunsaturated Fatty Acid / PUFA). Salah satu sumber alternatif yang dapat digunakan adalah ampas tahu.
2.5Biodiesel
2.5.1Pengertian Biodiesel
Biodiesel didefinisikan sebagai metil ester yang diproduksi dari minyak tumbuhan atau hewan dan memenuhi kualitas untuk digunakan sebagai bahan bakar di dalam mesin diesel. Keunggulan dari bahan bakar ini adalah dalam melakukan kendali kontrol polusi, dimana biodisel lebih mudah dari pada bahan bakar diesel fossil karena tidak mengandung sulfur bebas dan memiliki gas buangan dengan kadar pengotor yang rendah dan dapat didegredasi (Wirawan dan Tambunan, 2006).
Biodiesel memiliki beberapa kelebihan lain dibanding bahan bakar diesel petroleum. Kelebihan tersebut antara lain :
1. Merupakan bahan bakar yang tidak beracun dan dapat dibiodegradasi
2. Mempunyai bilangan setana yang tinggi.
3. Mengurangi emisi karbon monoksida, hidrokarbon dan NOx.
4. Terdapat dalam fase cair.
2.5.2Spesifikasi Bahan Baku Biodiesel
Bahan baku yang akan diproses menjadi biodiesel terlebih dahulu diketahui komposisinya. Bahan baku biodiesel yang belum sesuai dengan standar harus dilakukan pretreatmen terlebih dahulu untuk memastikan biodiesel yang dihasilkan sesuai standar. Parameter bahan baku antara lain adalah:
Tabel 2.3 Komposisi Standar Bahan Baku Untuk Biodiesel
Komponen
Kadar maksimal
Kandungan Pospor
Unsaponifiables
Kandungan air
FFA
Soap
1%
1 %
0.05%
0.5%
50 ppm
*)Anderson,2003
2.5.3Proses Pembuatan Biodiesel
Proses pembuatan biodiesel adalah proses pereaksian asam lemak dengan alkohol yang membentuk metil ester. Alkohol yang biasa digunakan untuk pereaksi adalah metanol. Metanol sering digunakna karena merupakan alkohol yang mudah dan murah, sehingga cocok untuk pembuatan biodiesel komersial. Pembuatan biodiesel dapat menggunakan katalis asam maupun katalis basa. Proses pembentukan metil ester dengan menggunakan katalis asam disebut dengan esterifikasi, dan pembentukan metil ester dengan katalis basa disebut transesterifikasi.
·Esterifikasi
Reaksi esterifikasi biasanya memakai asam kuat sebagai katalisnya. Asam kuat yang biasa dipakai sebagai katalis dalam proses esterifikasi adalah asam sulfat dan asam klorida, namun asam sulfat lebih sering digunakan karena kandungan air yang lebih sedikit. Reaksi esterifikasi adalah reaksi bolak-balik artinya reaksi dapat membentuk produk tetapi bisa juga berbalik berubah menjadi bahan baku lagi.
Reaksi esterifikasi:
·Transesterifikasi
Reaksi pembuatan biodiesel dengan katalis basa rentan terhadap terbentuknya sabun sebagai akibat adanya air. Terbentuknya sabun tidak diharapkan karena akan mengurangi jumlah biodiesel yang terbentuk. Terbetuknya sabun juga akan menjadikan kendala pada pengolahan selanjutnyaseperti pencucian biodiesel dan pemisahan gliserol. Untuk mencegahnya dilakukankontrol terhadap bahan baku terutama pada kandungan airnya.
Reaksi transesterifikasi:
Katalis
basa
trigliserida
metanol
Gliserol
Metil ester
2.6Ekstraksi Minyak
2.6.1Ekstraksi padat-cair
Salah satu cara pengambilan minyak dalam ampas tahu adalah dengan cara ekstraksi. Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun cair dengan bantuan solvent. Solvent yang digunakan harus dapat mengekstrak substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material lainnya. Dalam penelitian ini, ekstraksi yang digunakan adalah ekstraksi padat-cair.
Ekstraksi padat cair atau leaching adalah transfer difusi komponen terlarut dari padatan inert ke dalam pelarutnya. Dalam ekstraksi minyak, solvent yang dapat digunakan adalah solvent organik non-polar seperti misalnya dietil eter (C2H5OC2H5), Kloroform (CHCl3), benzena (C6H6) dan n-heksana (C6H14) dengan berat 60-80oC. Sedangkan alat yang digunakan adalah alat ekstraktor soxhlet.
Pada peristiwa ekstraksi padat-cair terjadi proses perpindahan massa solute dari dalam padatan ke dalam cairan melalui dua tahap, yaitu:
1.Difusi solute dari dalam padatan menuju ke permukaan padatan.
2.Perpindahan massa solute dari permukaan padatan ke dalam cairan.
Kedua peristiwa tersebut terjadi sebagai suatu proses yang berjalan seri. Jika salah satu dari kedua proses di atas kecepatan prosesnya relatif lebih cepat, maka kecepatan ekstraksi akan dikontrol oleh proses yang berjalan lambat (Kariem dan Robiah, 2009).
2.6.2Faktor-faktor yang mempengaruhi laju ekstraksi
1.Luas permukaan
Semakin luas permukaan sampel yang akan diekstraksi maka semakin banyak minyak hasil ekstraksi yang didapat. Hal ini disebabkan karena ukuran partikel yang kecil memiliki luas bidang kontak persatuan volume yang besar sehingga transfer massa antara solute dari padatan menuju solvent semakin besar.
2.Waktu ekstraksi
Semakin lama waktu ekstraksi, semakin banyak pula minyak yang dapat diekstrak dari sampel yang digunakan. Namun pada waktu tertentu setelah mencapai waktu optimal, tidak terjadi penambahan minyak yang didapat karena lemak dalam sampel telah terekstrak secara sempurna.
3.Suhu
Dalam ekstraksi lemak, suhu menentukan jumlah lemak yang terekstrak dan minyak yang diperoleh. Semakin tinggi suhu, ekstraksi berlangsung dengan semakin baik.
4.Jenis Solvent
Solvent yang digunakan harus memiliki kelarutan yang tinggi terhadap solute dan tidak larut dalam air. Untuk ekstraksi lemak, pelarut harus merupakan solvent organik non-polar.
2.7Penelitian yang Telah Dilakukan
Terdapat beberapa penelitian yang telah dilakukan berkaitan dengan pengambilan minyak yang berasal dari tumbuh-tumbuhan atau biji-bijian. Salah satunya adalah penelitian yang dilakukan oleh Karim dan Robiah (2009). Pada penelitian tersebut, bahan baku yang digunakan adalah kedelai dengan variabel berubahnya adalah solvent dan waktu.Dari penelitian ini diisapatkan data pada pelarut n-heksan diperoleh koefisien transfer massa sebesar 0,00008 gr/mm2/menit dan diffusivitas efektif sebesar 0,08 mm2/menit. Sedangkan pada pelarut benzene, koefisien transfer massa sebesar 0,000072 gr/mm2/menit dan diffusivitas efektif sebesar 0,075mm2/menit. Hal ini menunjukkan bahwa pemakaian solvent n-heksan lebih baik dibandingkan dengan benzen.
Sedangkan penelitian terdahulu yang memakai bahan baku ampas tahu lebih mengarah kepada pakan ternak, ekstrak isoflavon dan alat pembuatan tempe gembus. Penelitian yang dilakukan oleh Tensiska dkk. (2007) tentang ekstrak isoflavon menghasilkan kesimpulan Ekstrak antioksidan isoflavon relatif tidak tahan panas baik suhu pasteurisasi maupun sterilisasi yang ditunjukkan dengan penurunan aktivitas sampai 50 %. Rendemen ekstrak isoflavon dengan pelarut etil asetat cukup tinggi yaitu 19 % (bk) yang mengandung daidzein sebesar 2,28 g/100g tepung ampas tahu.
Penelitian lain tentang penggunaan ampas tahu untuk pakan ruminansia dilakukan oleh Tarmidi (2003). Hasil penelitian ini menunjukkan bahwa Ampas tahu digunakan sebagai ransum memberikan pengaruh yang baik terhadap performans ternak ruminansia. Ampas tahu apabila diproteksi dengan tannin dalam rumen akan tahan terhadap degradasi, hal ini dicerminkan dengan menurunnya konsentrasi VFA NH3, bakteri, dan protozoa rumen. Penelitian serupa juga dilakukan oleh Tanwiriah dkk. (2006) terhadap performan entok pada periode pertumbuhan. Penelitian dilakukan di Desa Kota Wetan, Kecamatan Garut Kota, Kabupaten Garut dari bulan Mei hingga bulan Oktober 2006. Penelitian tersebut menyimpulkan bahwa pemberian ampas tahu sebesar 30% dalam ransum menghasilkan performan entok yang terbaik ditunjukkan dengan nilai konversi ransum yang paling efisien. Namun, Penggunaan tepung Ampas Tahu hingga 30% dalam ransum tidak berpengaruh negatif terhadap performan entok.
Penelitian lain tentang alat pengepres tahu juga telah dilakukan oleh Suyantohadi dkk. (2000). Hasil penelitian menunjukkan bahwa hasil pengepresan telah mencapai tujuan pengepresan yaitu penurunan kadar air ampas tahu yang dipergunakan sebagai bahan baku komoditi tempe gembus. Kelayakan ini terletak pada indikasi tercapainya waktu siklus alat dan cara kerja pengepres yang lama atau yang selama ini dipergunakan. Bahan utama dan bahan pendukung penunjang pembuatan tempe gembus mudah didapat dan juga menjamin kemudahan operasi.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1Bahan
a.Ampas tahu di dapat dari pabrik tahu di Mrican, Semarang.
b.n-heksan
c.Benzene
d.Toluen
3.2Alat
Keterangan Gambar:
1. Pemanas9. Vacum
2. Labu distilasi10. Aliran distilasi
3. Labu pemanas11. Tombol kontrol
panas
4. Thermometer12.Tombol kecepatan
5. Kondensor13. Kompor Listrik
6. Pendingin masuk14. Bak pendingin
7. Pendingin keluar15. Sampel
8. Erlenmeyer 16. Air pendingin
Gambar 3.1 Rangkaian alat distilasi
Keterangan gambar:
1. Stirrer
2. Labu alas bulat
3. Pipa distilasi
4. Labu soklet
5. Solid
6. Siphon atas
7. Siphon keluar
8. adaptor / penghubung
9. Kondensor
10. Air pendingin masuk
11. Air pendingin keluar
Gambar 3.2 Rangkaian alat ekstraksi
3.3Prosedur Kerja
3.3.1Persiapan bahan baku
Bahan baku yang digunakan adalah limbah pabrik tahu yang berasal dari pabrik pembuatan tahu di Mrican, Semarang. Limbah pabrik tahu tersebut disaring dengan saringan agar ampas tahu terpisah dari limbah cairnya. Kemudian dikeringkan secara konvensional, langkah terakhir ampas tahu di oven untuk memastikan bahan yang akan dipakai bebas air.
3.3.2Proses ekstraksi
a.Variabel tetap
1)Berat sampel: 10 gram
2)Suhu ekstraksi: Titik didih masing-masing solvent
3)Volume solvent: 250 mL
b.Variabel berubah
1)Jenis solvent: n-heksan
Benzene
Toluen
2)Waktu ekstraksi: 60 – 240menit
Tabel 3.1 Rancangan Penelitian
Run
Jenis solvent
Waktu (menit)
1
n-heksan
60
2
n-heksan
120
3
n-heksan
180
4
n-heksan
240
5
Benzene
60
6
Benzene
120
7
Benzene
180
8
Benzene
240
9
Toluen
60
10
Toluen
120
11
Toluen
180
12
Toluen
240
Ekstraksi yang dilakukan adalah ekstraksi padat-cair leaching dengan menggunakan soxhlet ekstraktor dengan menggunakan solvent (n-heksan, benzene, dan toluen).
1)Ekstraksi lemak dengan soxhlet ekstraktor.
a.Mengeringkan labu ekstraksi dalam oven pada suhu 100OC sampai benar-benar kering.
b.Menimbang 10gr sampel dan dibungkus dengan kertas saring bebas lemak.
c.Mengeringkan sampel dalam oven untuk menguapkan air yang terkandung dalam sampel.
d.Mengikat sampel yang telah dibungkus kertas saring dengan benang dan dimasukkan ke dalam tabung soxhlet.
e.Memasukkan solvent dalam labu alas bulat.
f.Melakukan ekstraksi selama variabel waktu 60 – 240 menit.
g.Setelah ekstraksi selesai sampel diambil dan ditimbang untuk mengetahui berat lemak yang terekstrak.
2)Distilasi minyak dari solvent
a.Hasil ekstraksi yang telah didapat didistilasi untuk memisahkan minyak dari pelarutnya.
b.Distilasi dilakukan pada suhu tertentu sesuai dengan titik didih solvent yang akan diuapkan.
c.Setelah cairan yang didistilasi agak pekat, distilasi dihentikan.
3)Menghitung kadar FFA (free faty acid) untuk hasil terbaik
a.Ambil 3 ml sampel ke dalam Erlenmeyer 250 ml.
b.Tambahkan 9 ml etanol 96% netral.
c.Panaskan sampai suhu 450C.
d.Tambahkan 2-3 tetes indikator pp dan titrasi dengan larutan standar NaOH 0,1N hingga warna merah muda.
e.Hitung bilangan asam lemak bebas.
4)Menganalisa kandungan posfor dan bilangan penyabunan dari minyak kedelai terbaik apakah sesuai dengan standar bahan baku biodiesel atau tidak.
3.4Respon
Respon yang diambil dalam penelitian ini adalah berat dan komposisi minyak kedelai yang terekstraksi pada tiap-tiap variabel. Selain itu kadar ffa, bilangan penyabunan, dan kandungan posfor pada penggunaan masing-masing solvent.
3.5Pengolahan Data dan Analisis Data
Berat minyak yang didapat dari tiap-tiap variabel diolah dengan metode anava untuk mengetahui ada tidaknya perbedaan hasil yang didapat untuk variabel solvent. Sedangkan untuk mengetahui waktu ekstraksi terbaik digunakan metode grafis.
BAB IV
JADWAL PELAKSANAAN
Tabel 4.1 Jadwal Kegiatan Penelitian
Kegiatan
Bulan ke-1
Bulan ke-2
Bulan ke-3
Bulan ke- 4
Bulan ke-5
Bulan ke-6
1. Penyiapan Bahan
2.Penelitian Pendahuluan
3. PenelitianLaboratorium
4. Analisa Data
5. Studi Pustaka
6. Penyusunan Laporan
BAB V
HASIL DAN PEMBAHASAN
5.1Hasil Penelitian
Tabel 5.1 Tabel Hasil Penelitian
Jenis Solvent
Waktu (jam)
Lemak terekstrak (gr/10gram)
n-heksane
1
0,41
n-heksane
2
0,56
n-heksane
3
0,81
n-heksane
4
0,83
Benzene
1
1,70
Benzene
2
2,10
Benzene
3
2,28
Benzene
4
2,39
Benzene
5
2,45
Benzene
6
2,47
Benzene
7
2,48
Toluene
1
1,32
Toluene
2
1,54
Toluene
3
2,20
Toluene
4
2,27
5.2Pembahasan
5.2.1Pengaruh Jenis Solvent Terhadap Berat Lemak yang Terekstrak
Dari hasil perhitungan menggunakan anava satu arah, didapatkan nilai F hitungan (26,97) lebih besar dari F table (3,88). Karena F hitungan lebih besar dari pada F table maka dapat disimpulkan bahwa ada pengaruh yang nyata antara perbedaan jenis solvent terhadap lemak yang dapat terekstrak dari ampas tahu. Menurut data penelitian, berat lemak terbaik didapat ketika ekstraksi dilakukan menggunakan solvent benzene. Solvent benzene dapat mengekstrak lebih baik dari pada toluene dikarenakan momen dipol benzene mendekati momen dipol bahan yang akan diekstrak. Diketahui bahwa momen dipol benzene dan lemak sama yaitu 0 D (Dipol), Sedangkan toluene memiliki momen dipol 0,36 D.
Sedangkan pada solvent n-heksane, berat lemak yang terekstrak sangat kecil dikarenakan titik didih n-heksane yang terlalu kecil yaitu 600C. Hal ini menyebabkan waktu kontak antara solvent dengan bahan yang akan diekstrak singkat karena waktu satu kali recycle yang cepat, sehingga solvent tidak dapat mengekstrak solute dengan optimum.
5.2.2Pengaruh Lama Waktu Ekstraksi Terhadap Lemak yang Terekstrak
Gambar 5.1Grafik waktu vs berat lemak
Dari grafik hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa semakin bertambahnya waktu ekstraksi, maka semakin banyak pula jumlah recycle yang terjadi pada proses tersebut. Hal ini menyebabkan lemak yang ikut terekstrak juga semakin bertambah. Untuk ketiga jenis solvent tersebut, waktu ekstraksi satu sampai dengan empat jam belum didapatkan waktu yang optimum. Maka dalam penelitian selanjutnya, perlu dicari waktu optimum untuk solvent terbaik.
5.2.3Waktu Optimum Ekstraksi Pada Solvent Benzene
Gambar 5.2Grafik Waktu vs berat lemak pada pemakaian solvent benzene
Pada ekstraksi menggunakan solvent benzene, hasil yang didapat menunjukan berat lemak terekstrak paling baik dari pada toluene dan n-heksane. Pada awal penelitian, digunakan waktu ekstraksi satu jam yang dapat memenuhi jumlah recycle sebanyak lima kali dan mampu mengeksrak lemak sebanyak 1,7 gram dari 10 gram ampas tahu. Kemudian pada waktu ekstraksi yang lebih lama, berat lemak yang terekstrak semakin lama semakin naik. Dan pada waktu ekstraksi lima jam dengan jumlah recycle 45 kali, didapatkan berat lemak sebanyak 2,45 gram.
Waktu ekstraksi lima jam tersebut dapat dikatakan sudah mencapai waktu optimum karena penambahan berat lemak pada waktu yang lebih lama tidak menunjukan hasil yang signifikan. Dari grafik, dapat dilihat bahwa setelah mencapai waktu ekstraksi lima jam, kenaikan dari garis linier menjadi landai. Maka dapat disimpulkan bahwa solvent benzene memiliki waktu optimum lima jam untuk mengekstrak lemak yang terdapat di dalam ampas tahu.
5.2.4Komposisi Minyak Kedelai Sebagai Bahan Baku Biodiesel
Tabel 5.2 Tabel Spesifikasi Bahan Baku Biodiesel
Komposisi
Solvent yang digunakan
Benzene
Toluene
Heksane
FFA (%)
4,8
5,4
5,8
Bilangan Penyabunan (mgKOH/gr)
184,22
193,55
184,22
Posfor (%)
0,19
0,23
0,12
Dari hasil analisa yang dilakukan, dapat dilihat bahwa minyak yang didapat dari ekstraksi ampas tahu memiliki kadar FFA yang berbeda-beda, pada ekstraksi dengan solvent benzene mengandung FFA 4,8%, toluene 5,4%, dan n-heksane 5,8%. Kadar FFA maksimal pada bahan baku yang akan diproses menjadi biodiesel maksimal adalah 0,5%. Kadar FFA yang besar akan menggangu pada proses pembentukan biodiesel, oleh karena itu pada minyak kedelai dari hasil ekstraksi perlu dilakukan pretreatment terlebih dahulu untuk mengurangi kadar FFA.
Bilangan penyabunan erat kaitannya dengan kandungan FFA dan air, bilangan penyabunan yang besar dapat mengganggu proses pembentukan biodiesel. Bilangan penyabunan dapat dikurangi dengan cara pretreatment terlebih dahulu dengan mengurangi kandungan air dan FFA. Berkurangnya kandungan FFA dan air pada bahan baku untuk biodiesel akan mengurangi bilangan penyabunan juga. Oleh karena itu bila ditinjau dari angka bilangan penyabunannya, minyak kedelai yang diekstrak dengan ketiga solvent yang berbeda perlu dilakukan pretreatment terlebih dahulu.
Sedangkan untuk kandungan posfor, ketiga minyak kedelai dengan solvent yang berbeda menunjukan persentase yang tidak terlalu besar. Kandungan posfor yang terdapat pada bahan baku biodiesel dapat mengganggu pada proses pemisahan biodiesel dengan gliserol. Namun, kandungan posfor dapat dihilangkan dengan proses yang disebut degumming.
5.2.5Bilangan Penyabunan Pada Minyak Kedelai Sebagai Bahan Baku Biodiesel
Bilangan penyabunan yang didapat dari hasil analisa minyak kedelai hasil ekstraksi pada solvent benzene, toluene dan n-heksane tidak menunjukan perbedaan yang signifikan. Bilangan penyabunan dapat mengganggu proses pembentukan biodiesel. Pembentukan sabun akan mengurangi kemungkinan terjadinya proses pembentukan biodiesel karena reaksi pembentukan sabun lebih cepat dari pada reaksi pembentukan biodiesel. Bilangan penyabunan ini dapat berkurang lagi dengan cara mengurangi kadar air dan kandungan FFA pada minyak kedelai yang dijadikan bahan baku biodiesel.
5.2.6Kandungan FFA Pada Minyak Kedelai Sebagai Bahan Baku Biodiesel
Keberadaan FFA pada bahan baku biodiesel akan mempengaruhi proses produksi. FFA akan menyebabkan deaktifasi katalis dan pembentukan sabun karena membebaskan air dari rantai ikatannya jika dalam proses digunakan katalis basa. Bahan baku dengan kadar FFA tinggi baik dilakukan proses pretreatment terlebih dahulu. Proses pretreatment yang dapat dilakukan adalah proses esterifikasi dengan menggunakan katalis asam H2SO4. Pada proses esterifikasi menggunakan katalis asam, perbandingan asam lemak bebas dengan metanol yaitu 1:20. Semakin banyak kandungan asam lemak bebas, semakin banyak pula metanol dan waktu yang dibutuhkan.
Untuk mempersingkat waktu esterifikasi maka sebaiknya dipilih bahan baku dengan kadar FFA yang lebih rendah, dalam hal ini adalah minyak kedelai yang diekstraksi dengan solvent benzene (FFA=4,8%).Selain itu, dapat dilakukan penambahan co-solvent untuk mempersingkat waktu esterifikasi. Co-solvent dapat mempersingkat waktu esterifikasi karena dapat melarutkan methanol. Co-solvent yang biasa digunakan adalah co-solvent tetrahydrofluran (THF). THF dipilih karena memiliki tiitk didih yang mendekati titik didih methanol. Reaksi esterifikasi biasanya tidak sempurna dan tidak menghasilkan gliserol.
Proses esterifikasi biasanya menghasilkan hasil samping berupa air. Air akan mengganggu pada proses transesterifikasi, karena katalis basa bersifat higroskopis atau mudah menyerap air. Jika penyerapan air terlalu banyak mengakibatkan katalis tidak bekerja optimal dan biodiesel yang dihasilkan memiliki kandungan total gliserin yang tidak memenuhi standar. Oleh karena itu, setelah proses esterifikasi selesai bahan berat yang mengandung FFA, air, dan methanol dipisahkan dari bahan ringan yang mengandung minyak dengan kadar FFA kecil yaitu dibawah 0,5% (SRS Engineering Corp.,2008). Pemisaahan bahan berat dan ringan dari produk hasil esterifikasi dapat dilakukan dengan cara penguapan, pengendapan, atau sentrifugasi.
Minyak dengan kandungan FFA kecil siap untuk melewati tahap transesterifikasi. Katalis yang digunakan pada proses transesterifikasi adalah katalis basa. Katalis basa yang dapat digunakan antara lain sodium hidroksida, potassium hidroksida dan sodium metoksida. Katalis basa ini akan menetralkan FFA yang masih tersisa di dalam bahan baku.
5.2.7Kandungan Posfor Pada Minyak Kedelai Sebagai Bahan Baku Biodiesel
Kandungan posfor yang terdapat pada bahan baku biodiesel akan menambah kesulitan dalam pemisahan biodiesel dan gliserol. Pada minyak kedelai menggunakan solvent benzene didapat kandungan posfor 0,19, untuk solvent toluene 0,23, dan untuk solvent n-heksane 0,12. Dari data tersebut, bahan baku yang diekstraksi dengan menggunakan n-heksane lebih mudah untuk dimurnikan dari pada bahan baku yang diekstrak dengan solvent benzene dan toluene.
Kandungan posfor dapat dihilangkan sebelum dilakukan pemisahan biodiesel dengan gliserol dengan cara degumming. Deguming dilakukan dengan mecampurkan dengan 1-3% air. Campuran dipanaskan pada suhu 700C dan diaduk selama 30-60 menit. Cara ini akan mengendapkan phospolipid dan gum menjadi tidak larut dalam minyak., selanjutnya diendapkan, disaring dan disentrifugasi. Untuk kedelai produk saping deguming menggunakan air digunakan sebagai bahan baku produksi lesitin.
Sebagian phospotida tidak dapat diendapkan dengan penambahan air saja. Untuk itu ditambahkan asam sitrat atau asam pospat untuk mengendapkan sisanya. Asam sitrat lebih sering dipakai dalam pemurnian minyak kedelai untuk memproduksi lesitin yang bisa dikonsumsi. Asam pospat yang ditambahkan adalah sebesar 0.05-0.2 % berat minyak dari asam pospat konsentrasi 85%. Campuran dipanaskan pada suhu 60-850C dengan waktu yang pengendapan dibutuhkan berkisar 1-2 menit bergantung pada tipe dan kualitas minyak.
5.2.8Proses Pembentukan Biodiesel dengan bahan baku Minyak Kedelai dari Ampas Tahu
Ampas Tahu Kering
Minyak Kedelai + Solvent
Minyak Kedelai
Solvent
FFA berkurang
Minyak Kedelai+ air (FFA kecil)
Air + Metanol
Solvent
Minyak Kedelai
Metanol + katalis asam
Ekstraksi
Distilasi
Esterifikasi
Sentrifugasi
Transesterifikasi
Biodiesel
Pemurnian
Gambar 5.3 Bagan Pembuatan Biodiesel
BAB VI
KESIMPULAN
6.1Kesimpulan
1.Jenis solvent yang digunakan untuk mengekstrak lemak berpengaruh terhadap berat lemak yang dapat terekstrak.
2.Benzene merupakan solvent yang dapat mengekstrak lemak lebih baik dari pada solvent toluene dan n-heksan karena momen dipol benzene dan lemak sama yaitu 0 D (Dipol).
3.Lama waktu ekstraksi terhadap berat lemak yang terekstrak adalah berbanding lurus. Semakin lama waktu, berat lemak yang di dapatkan semakin banyak.
4.Solvent benzene memiliki waktu optimum lima jam untuk mengekstrak lemak yang terdapat di dalam ampas tahu.
5.Kadar FFA, bilangan penyabunan, dan kandungan posfor berturut-turut pada minyak ampas tahu dengan solvent benzene didapatkansebesar 4,8%; 184,22 mgKOH/gr; 0,19%, dengan solvent toluene 5,4%; 193,55 mgKOH/gr; 0,23% dan dengan solvent n-heksan 5,8%; 184,22 mgKOH/gr; 0,12% . Dengan demikian, minyak kedelai dai ampas tahu harus melalui tahap pretreatment terlebih dahulu sebelum memasuki tahap transesterifikasi.
6.2Saran
Dalam proses ekstraksi, pastikan luas permukaan ampas tahu besar, untuk memudahkan dalam mengestrak lemak. Solvent yang sebaiknya digunakan adalah solvent yang memiliki momen dipol sama dengan bahan yang akan diekstrak.
