B. PENELITIAN UTAMA
1. Pembuatan Faktis Gelap
Berdasarkan hasil penelitian pendahuluan, yaitu dari hasil pengukuran bilangan iod dan bilangan asam dapat disimpulkan bahwa minyak jarak yang digunakan sebagai bahan baku pembuatan faktis gelap memenuhi persyaratan, yaitu mempunyai bilangan iod lebih dari 80 (g iod/100 g minyak) dan bilangan asam kurang dari 5 (mg KOH/g minyak). Bahan kimia yang digunakan dalam pembuatan faktis gelap diantaranya: sulfur, ZnO (bahan penggiat/activator), dan Na2CO3. Sesuai dengan metodologi,
suhu dan penggunaan/konsentrasi sulfur merupakan perlakuan yang akan diterapkan pada pembuatan faktis. Suhu terdiri dari empat taraf, yaitu: 140, 150, 160, dan 170oC, sedangkan konsentrasi sulfur terdiri dari tiga taraf diantaranya: 25, 30, 35 bsm. Basis minyak yang digunakan adalah 100 gram.
Penggunaan Na2CO3 bertujuan untuk menetralkan asam lemak bebas
dalam minyak. Apabila Na2CO3 ditambahkan pada MBK maka dihasilkan
faktis gelap padat dengan kepadatan atau tekstur yang lebih baik. Hal ini disebabkan karena Na2CO3 akan menetralkan asam lemak bebas hingga
MBK menjadi netral, sedangkan kelebihan Na2CO3 terlihat berupa bintik-
bintik putih pada permukaan faktis (Alfa dan Honggokusumo, 1998). Dari uraian di atas dapat digunakan sebagai acuan penggunaan Na2CO3, pada
penelitian ini digunakan sebesar 1 bsm hal ini dikarenakan bilangan asam minyak jarak cukup rendah sehingga membutuhkan sedikit Na2CO3.
Keuntungan menggunakan persenyawaan karbonat adalah karena trigliserida tidak ikut tersabunkan, sehingga nilai refining factor dapat diperkecil (Ketaren, 1986). Reaksi antara dengan asam lemak bebas sehingga minyak menjadi netral dapat dilihat pada Gambar 10.
Gambar 10. Reaksi Netralisasi Asam Lemak Bebas Menggunakan Natrium Karbonat (Ketaren, 1986)
Selama proses pembuatan faktis gelap dengan bahan baku minyak jarak diamati perubahan-perubahan yang terjadi pada campuran minyak dari awal sampai terbentuknya faktis, serta waktu pembuatan faktis. Langkah pertama adalah penambahan Na2CO3 ke dalam minyak dan
pemanasan, sambil dilakukan pengadukan secara kontinyu dengan menggunakan pengaduk otomatis (stirrer). Pemanasan terus dilanjutkan sampai suhu yang diinginkan tercapai, pada saat itu secara berturut-turut ZnO sebanyak 5 bsm dan sulfur dengan konsentrasi sesuai perlakuan dimasukkan ke dalam campuran. Selama proses pengadukan terjadi perubahan warna campuran secara bertahap dari warna kuning hingga warna akhir, yaitu sesuai dengan warna faktis yang terbentuk (coklat muda, coklat, coklat tua). Busa kadang-kadang muncul dalam jumlah yang sedikit.
Hal ini disebabkan karena bilangan asam minyak cenderung rendah. Menurut Ketaren (1986), pada pemanasan, asam karbonat yang terbentuk dari hasil penetralan asam lemak bebas akan terurai menjadi gas CO2 dan
H2O. Gas CO2 yang dibebaskan akan membentuk busa. Oleh karena itu,
dapat disimpulkan bahwa semakin tinggi kandungan asam lemak bebas dalam bahan baku minyak maka semakin banyak busa yang akan terbentuk. Waktu pembentukan faktis gelap dapat dilihat pada Tabel 12.
Tabel 12. Waktu Pembentukan Faktis Gelap (menit)
Suhu (oC) Konsentrasi Sulfur (bsm) 25 30 35 140 237 223 215 239 200 201 Rata-rata 238 ± 1 212 ± 16 208 ± 10 150 109 135 128 99 130 71 Rata-rata 104 ± 7 133 ± 4 100 ± 40 160 78 65 51 93 66 58 Rata-rata 86 ± 11 66 ± 1 55 ± 5 170 35 36 27 41 29 28 Rata-rata 38 ± 4 33 ± 5 28 ± 1
Waktu pembuatan faktis gelap tercepat, yaitu selama 27 menit dengan penggunaan suhu 170oC dan konsentrasi sulfur sebesar 35 bsm, sedangkan waktu terlama, yaitu selama 239 menit (3 jam 59 menit) dengan penggunaan suhu 140oC dan konsentrasi sulfur sebesar 25 bsm. Waktu yang bervariasi ini menentukan lama tahapan perubahan warna campuran sampai terbentuk faktis. Terbentuknya faktis ditandai dengan berubahnya campuran menjadi benar-benar padat, hal ini dapat diketahui dengan gerakan stirrer yang makin pelan, serta campuran menggumpal di tengah- tengah dan melekat pada stirrer. Waktu pembuatan faktis gelap minyak jarak dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya: suhu dan konsentrasi sulfur. Suhu dan konsentrasi sulfur yang semakin tinggi menyebabkan
waktu pembuatan faktis semakin cepat. Histogram hasil pengamatan waktu pembuatan faktis gelap dari minyak jarak dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11. Histogram Waktu Pembuatan Faktis Gelap
Dari histogram dapat dilihat bahwa dengan penggunaan suhu dan konsentrasi sulfur yang semakin tinggi maka waktu pembuatan faktis gelap semakin cepat. Percepatan waktu tiap kenaikan suhu sebesar 10oC ataupun tiap kenaikan konsentrasi sulfur sebesar 5 bsm berbeda untuk tiap-tiap interval. Akan tetapi, percepatan waktu tiap kenaikan suhu sebesar 10oC lebih cepat dibandingkan percepatan waktu tiap kenaikan konsentrasi sulfur sebesar 5 bsm. Berdasarkan pernyataan (Oxtoby, 2001), laju kebanyakan reaksi meningkat tajam dengan naiknya suhu, secara khas peningkatan suhu 10oC dapat melipatgandakan lajunya. Svante Arrhenius menyatakan bahwa tetapan laju bervariasi secara eksponensial dengan kebalikan suhu:
k = Ae-Ea/RT ln k = ln A - (Ea/RT)
(Keterangan: Ea = energi aktivasi, T = suhu, k = laju reaksi, A = konstanta)
238 104 85.5 38 211.5 132.5 65.5 32.5 208 99.5 54.5 27.5 0 50 100 150 200 250 300 140 150 160 170 W a k tu P e m b e n tu k a n F a k ti s G e la p ( m e n it ) Suhu (oC)
Pembentukan faktis gelap melibatkan reaksi vulkanisasi minyak dengan menggunakan sulfur. Ikatan-ikatan rangkap dalam asam lemak tidak jenuh minyak nabati akan diadisi oleh sulfur sehingga terbentuk ikatan-ikatan silang. Mekanisme reaksi sulfur dengan minyak secara alami merupakan reaksi polar dan bukan reaksi radikal bebas. Keberadaan asam lemak linoleat dan linolenat dalam minyak menyebabkan minyak lebih reaktif terhadap sulfur (Fernando, 1971). Vulkanisasi mengubah polimer dengan bentuk linear menjadi makromolekul tiga dimensi dengan pembentukan ikatan silang diantara rantai polimer (White dan De, 2001).
Menurut Flint (1955), proses pembentukan faktis terjadi dalam dua tahap. Tahap pertama minyak akan tervulkanisasi pada suhu tinggi dan membentuk padatan elastis (jika dibiarkan pada suhu normal) yang larut jika dicuci dengan pelarut organik. Tahap kedua adalah minyak tervulkanisasi tersebut akan menjadi bentuk gel jika pemanasan dilanjutkan. Padatan gel inilah yang disebut faktis yang tidak akan mencair bila dipanaskan lagi dan tidak larut dalam pelarut organik.
Komponen minyak yang berperan dalam pembentukan faktis adalah trigliserida. Trigliserida merupakan ester dari asam lemak rantai panjang dan gliserol (Ketaren, 1986). Trigliserida tersusun dari tiga rantai asam lemak. Pembentukan faktis akan terjadi pada trigliserida dengan asam lemak pada cabang ke-1 dan ke-2 yang sama dan asam lemak jenis lain pada cabang ke-3 (Flint, 1955). Trigliserida campuran adalah jenis trigliserida yang paling banyak tersedia di alam dan merupakan komponen utama penyusun minyak (Robbeleu et al., 1989).
Bila ditinjau dari jenis asam lemak penyusunnya, minyak jarak mengandung jenis asam lemak tidak jenuh yang terdiri dari asam lemak risinoleat, asam oleat dan linoleat. Asam lemak risinoleat, oleat dan linoleat masing-masing memiliki 18 atom karbon. Asam lemak risinoleat merupakan asam lemak tidak jenuh yang memiliki satu ikatan rangkap pada
C9-10 dan adanya gugus hidroksi (OH) pada C12. Asam lemak oleat memiliki
satu ikatan rangkap pada C9-10, sedangkan asam lemak linoleat memiliki
membentuk unit faktis dari minyak jarak (castor oil), terdapat tiga tipe susunan asam lemak dalam trigliserida yang dapat terjadi, yaitu: 1) trigliserida dengan asam lemak risinoleat pada cabang kesatu dan kedua serta asam lemak oleat pada cabang ketiga (RRO) (Gambar 12); 2) trigliserida dengan asam lemak risinoleat pada cabang kesatu dan kedua serta asam lemak linoleat pada cabang ketiga (RRL) (Gambar 13); 3) mengingat kandungan asam lemak risinoleat pada minyak jarak cukup besar, yaitu sekitar 87-89%, maka besar kemungkinan terdapat trigliserida dengan asam lemak risinoleat pada cabang kesatu, kedua, dan ketiga (RRR) (Gambar 14).
Gambar 12. Tipe Susunan Asam Lemak Risinoleat-Risinoleat-Oleat (RRO)
Gambar 13. Tipe Susunan Asam Lemak Risinoleat-Risinoleat-Linoleat (RRL)
Gambar 14. Tipe Susunan Asam Lemak Risinoleat-Risinoleat-Risinoleat (RRR)
Flint (1955), menjelaskan bahwa ketika minyak mengalami proses vulkanisasi maka asam lemak tidak jenuh dari trigliserida akan membentuk ikatan dengan sulfur yang ditambahkan, baik berupa ikatan intramolekul ataupun ikatan intermolekul. Selanjutnya akan terjadi penggabungan dua trigliserida dengan model penggabungan ekor ke ekor (tail to tail) disebut juga dengan double tuning fork, sehingga terbentuk unit dasar dari minyak vulkanisasi yang berbentuk bidang datar (flatplanar) seperti jembatan yang tediri dari tiga blok/persegi panjang.
Pada saat pembentukan unit faktis, baik berupa ikatan monosulfida maupun disulfida pada trigliserida tipe 1 (risinoleat-risinoleat-oleat), setiap unit faktis akan memiliki satu ikatan intermolekuler dan dua ikatan intramolekuler. Pada trigliserida tipe 2 (risinoleat-risinoleat-linoleat), setiap unit faktis akan memiliki dua ikatan intermolekuler dan dua ikatan intramolekuler. Kemudian pada trigliserida tipe 3 (risinoleat-risinoleat- risinoleat), setiap unit faktis akan memiliki satu ikatan intermolekuler dan dua ikatan intramolekuler.