A. BAHAN DAN ALAT
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah tempurung biji jambu mede (Anacardium occidentale) yang diperoleh dari limbah padat pengolahan biji jambu mede asal Muna, Sulawesi Tenggara. Bahan yang digunakan untuk aktifasi arang adalah H3PO4 dengan berbagai konsentrasi.
Bahan-bahan yang digunakan untuk analisa mutu arang aktif adalah benzena, metanol, kloroform (CHCl3), karbon tetraklorida (CCl4), formalin larutan iod 0,1 N (dalam KI), Natrium thiosulfat (Na2S2O3) 0,1 N, akuadest, larutan kanji 1 % dan arang aktif komersial. Bahan untuk aplikasi arang aktif adalah minyak goreng bekas. Bahan yang digunakan untuk menguji minyak antara lain adalah KOH 0,1 N, alkohol netral 95 %, pereaksi hanus, air suling KI jenuh, Na2S2O3 0,1 N, pfenolfthalein, asam asetat glasial dan kloroform (3:2).
Alat-alat yang digunakan untuk membuat arang aktif adalah tungku pengarangan, tungku aktivasi (retort) yang dilengkapi ketel uap, labu takar, pipet volumetrik, ember, saringan dan neraca analitik. Alat-alat yang digunakan untuk analisa mutu arang aktif adalah mortar, spektrofotometer UV-Vis, spektrofotometer serapan atom (SSA), saringan 100 mesh, cawan porselen, cawan petri, oven, tanur, desikator, gegep, pengaduk (stirer), dan alat-alat gelas untuk analisa. Alat yang digunakan untuk pengujian minyak adalah hot plate, stirer, spectronic 20, erlenmeyer 200 ml, penangas air. Semua alat yang digunakan dalam pembuatan arang aktif dan pengujian pada minyak goreng bekas berada di Laboratorium Energi dan Hasil Hutan Bukan Kayu-Pusat Penelitian dan Pengembangan Hasil Hutan, Laboratorium Teknik Kimia TIN-IPB, dan BALITRO.
Gambar 5. Tungku Pengarangan Gambar 6. Tungku Aktifasi (Retort)
B. METODE PENELITIAN
1. Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan bertujuan untuk mengetahui konsentrasi asam fosfat terbaik sebagai aktivator arang yang akan digunakan pada penelitian utama. Pada awal penelitian pendahuluan dilakukan analisa sifat fisiko kimia tempurung dan arang tempurung biji jambu mede yang meliputi rendemen (berat kering), kadar air, kadar abu, zat terbang, kadar karbon terikat, daya serap terhadap iodium, daya serap terhadap benzen, metanol, chloroform, karbon tetraklorida, dan formalin dengan mengikuti metode SNI 06-3730-1995 dan metode ASTM 1999.
Pada penelitian pendahuluan digunakan 5 jenis konsentrasi H3PO4 untuk merendam arang aktif yaitu 1, 5, 10, 15 dan 20 %. Aktifasi arang dilakukan pada suhu ± 650, 750 dan 850OC. Untuk mengetahui tingkat keberhasilan perlakuan, maka dibuat kontrol dari arang yang tidak direndam dalam larutan H3PO4 untuk masing-masing suhu aktifasi.
2. Penelitian Utama
Sebanyak kurang lebih 2500 gram bahan baku dikarbonasi pada suhu 500oC selama 5 jam. Arang yang dihasilkan diaktifkan secara gas dan kimia yaitu dengan cara merendam arang dalam larutan H3PO4 5 % selama 24 jam. Arang yang sudah direndam kemudian ditiriskan dan dimasukkan ke dalam kawat kasa berbentuk silinder untuk kemudian diaktifkan pada suhu ± 850OC dan disemprot dengan uap panas pada tungku aktifasi (retort) dengan variasi penyemprotan selama 1, 2 dan 3 jam. Uap panas yang digunakan memiliki suhu ± 125OC, laju ± 0,27 kg/jam dan tekanan 0,025 mbar. Diagram alir pembuatan arang aktif dapat dilihat pada Gambar 10.
Arang aktif yang dihasilkan dihaluskan hingga lolos saringan 100 mesh dan selanjutnya dianalisa untuk mengetahui sifat fisiko-kimianya. Analisa sifat fisiko kimia juga dilakukan pada arang aktif komersial sebagai pembanding. Analisa yang dilakukan pada arang aktif sama dengan analisa yang dilakukan pada arang.
Sampel yang memiliki nilai analisa sifat fisiko kimia terbaik diuji kemampuannya untuk memurnikan minyak goreng bekas. Sebelum digunakan untuk memucatkan minyak, arang aktif terlebih dahulu dicuci dengan air hangat sampai pH-nya netral kemudian ditiriskan, dihaluskan hingga lolos saringan 80 mesh dan dikeringkan di dalam oven dengan suhu ± 105OC selama 3 jam.
Pemucatan minyak dilakukan dengan mencampur minyak dan arang aktif dengan konsentrasi 2 % (b/b) pada suhu ± 80OC dan diaduk secara kontinyu menggunakan stirer selama satu jam. Minyak didiamkan sampai arang aktif mengendap, kemudian disaring dengan kertas saring whatman 42. Analisa yang dilakukan terhadap minyak sebelum dan sesudah proses pemurnian meliputi kadar asam lemak bebas dan bilangan peroksida serta kejernihan minyak goreng. Diagram alir pemurnian minyak goreng bekas menggunakan arang aktif dapat dilihat pada Gambar 11.
3. Tata Laksana Penelitian
Tata laksana penelitian berisi tahapan kegiatan yang akan dilakukan dalam penelitian. Diagram alir tahap penelitian secara lengkap dapat dilihat pada Gambar 9 dibawah ini.
Gambar 9. Diagram Alir Tahapan Penelitian Penentuan Tujuan Penelitian
Tinjauan Pustaka
Penentuan variabel-variabel penelitian, teknik rancangan percobaan
Pengujian kualitas minyak goreng bekas yang telah dimurnikan
Pengolahan dan pembahasan data penelitian Pembuatan arang aktif
Penentuan sampel penelitian
Pengujian kualitas arang aktif
Rekomendasi hasil penelitian Pemurnian minyak goreng bekas
Kesimpulan dan saran hasil penelitian Mulai
Gambar 10. Diagram alir proses pembuatan arang aktif serbuk dari tempurung biji jambu mede
Tempurung biji jambu mede
Arang
Arang aktif serbuk Karbonasi (± 500OC, 5 jam) Penirisan Perendaman dalam H3PO4 (1, 5, 10, 15, 20 %) Pengaktifan (650OC, 750OC, 850OC, 60 menit) Pendinginan Analisa mutu Pengayakan Penggilingan Arang aktif Steam (± 125OC, ± 0,27 kg/jam, 0,025 mbar)
Gambar 11. Diagram Alir Proses Pemurnian Minyak Goreng Bekas dengan Menggunakan Arang Aktif
Arang aktif
Minyak pucat Arang aktif serbuk
Minyak goreng bekas Penggilingan
Pengendapan
Pemanasan dan pengadukan (±80OC, 1 jam) Pengayakan Pencampuran (arang aktif 2 % (b/b)) Penyaringan Analisa Pencucian
(sampai air cucian netral)
Penirisan
Pengeringan Oven
(± 105OC, 3 jam) Pemanasan (± 80O
Gambar 12. Pencampuran Arang Aktif dengan Minyak Goreng Bekas
Gambar 13. Penyaringan Minyak Goreng Bekas
C. Rancangan Percobaan Pembuatan Arang Aktif (Sudjana, 1994)
Model rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian ini adalah Rancangan Acak Lengkap Faktorial menggunakan dua faktor perlakuan yaitu faktor perendaman dengan H3PO4 (A) dan lama waktu steam (S) dengan dua kali ulangan untuk masing-masing taraf perlakuan. Faktor A terdiri dari dua taraf dan faktor B terdiri dari tiga taraf. Model umum rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Yijk = μ + Ai +Sj + ASij +
ε
ijkDimana :
Yijk = Variabel yang diukur.
μ = Nilai tengah populasi (rata-rata sesungguhnya). Ai = Pengaruh perendaman H3PO4 pada taraf ke-i. Sj = Pengaruh waktu steam pada taraf ke-j.
ASij = Pengaruh interaksi perendaman H3PO4 taraf ke-i dengan waktu steam taraf ke-j.
ε
ijk = Pengaruh galat perlakuan ke-i dan j pada ulangan ke-k. Perlakuan terdiri dari :a. Perendaman H3PO4 (A), dengan taraf faktor : A0 = Tanpa perendaman dengan H3PO4 A1 = Dengan perendaman H3PO4 b. Waktu steam (B), dengan taraf faktor :
S1 = Steam selama 1 jam S2 = Steam selama 2 jam S3 = Steam selama 3 jam
Berdasarkan model rancangan percobaan yang digunakan, maka jumlah satuan eksperimen (SE) penelitian ini adalah A x B x jumlah ulangan = 2 x 3 x 2 = 12 SE.
D. ANALISA
Analisa mutu arang aktif dilakukan dengan mengetahui rendemen arang aktif, kadar air, kadar zat mudah menguap, kadar abu, kadar karbon, daya serap terhadap iod, dan daya serap terhadap Benzen, Metanol, Chloroform, Karbon Tetrachlorida, serta Formalin. Secara rinci prosedur analisa mutu arang aktif dapat dilihat pada Lampiran 1.