4. HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1. Sifat Fisiko Kimia Minyak Jarak Pagar
Minyak jarak yang digunakan pada penelitian ini berasal dari tanaman jarak pagar (Jatropha curcas Linn) yang dihasilkan dari proses pengepresan menggunakan mesin screw press dengan kapasitas terpasang 300 kg per hari. Minyak yang dihasilkan dari proses pengepresan pada umumnya masih bercampur dengan sludge, sehingga diperlukan pemurnian melalui pengendapan. Sludge pada minyak berasal dari daging buah atau cangkang yang telah hancur, air maupun getah. Pengendapan dilakukan secara manual selama 1 minggu hingga minyak terpisah pada bagian atas dan sludge di bagian bawah. Perbedaan penampakan minyak jarak pagar sebelum dan setelah pemisahan sludge dapat dilihat pada Gambar 11.
Gambar 11 Minyak jarak pagar sebelum dan setelah diendapkan. Sebelum diolah menjadi metil ester, minyak jarak yang dihasilkan dianalisis terlebih dahulu untuk mengetahui sifat fisikokimianya. Data hasil analisis sifat fisiko kimia minyak jarak pagar diperlukan untuk menentukan tahapan proses yang akan digunakan dalam produksi metil ester serta untuk menentukan kebutuhan metanol dan katalis yang diperlukan. Beberapa sifat fisiko kimia yang dianalisis antara lain: bilangan asam, bilangan iod, kadar air, kandungan asam lemak bebas, densitas dan viskositas. Hasil analisis minyak jarak pagar disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2 Hasil Analisis Sifat Fisiko Kimia Minyak Jarak Pagar.
No. Sifat Fisiko Kimia Nilai Satuan
1 Bilangan asam 63,84 mg KOH / g minyak
2 Bilangan iod 97,24 mg Iod / g minyak
3 Bilangan penyabunan 211,09 mg KOH/g minyak
3 Kadar air 0,36 %
4 Kandungan asam lemak bebas 32,08 %
5 Densitas 0,91 g/cm3
6 Viskositas (30 oC) 52,60 Cp
Bilangan asam minyak jarak adalah sebesar 63,84 mg KOH/g minyak (Tabel 2). Bilangan asam merupakan jumlah milligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam lemak bebas dari satu gram minyak atau lemak (Ketaren, 1986). Jika dibandingkan dengan CPO maupun produk turunan CPO lainnya seperti olein dan stearin, bilangan asam minyak jarak pagar relatif lebih tinggi. Hal ini dapat disebabkan karena adanya kerusakan minyak pada saat pengepresan maupun selama penyimpanan biji dan minyak sebelum diolah menjadi metil ester.
Kandungan asam lemak bebas (FFA) minyak jarak pagar yang digunakan cukup tinggi yaitu 32,08 %. Tingginya nilai kandungan asam lemak bebas minyak tersebut terjadi karena adanya reaksi hidolisis asam lemak maupun oksidasi asam lemak. Reaksi hidrolisis asam lemak dapat terjadi pada saat masih dalam bentuk biji maupun saat proses pengendapan sludge. Pada umumnya biji jarak pagar dikeringkan dengan cara penjemuran di bawah sinar matahari. Adanya fluktuasi suhu pengeringan dan tidak seragamnya kualitas pengeringan pada biji jarak pagar serta kondisi penyimpanan konvensional diduga menjadi pemicu utama terjadinya peningkatan laju reaksi hidolisis pada biji jarak pagar. Kandungan asam lemak pada biji jarak pagar akan meningkat seiring dengan waktu penyimpanan. Selain hidrolisis, peningkatan kandungan asam lemak bebas pada minyak jarak juga dapat disebabkan karena adanya reaksi oksidasi asam lemak akibat cahaya maupun kontak dengan udara pada saat pengepresan dan pemisahan sludge.
25
Tingginya jumlah asam lemak tak jenuh pada minyak jarak juga menyebabkan semakin mudahnya minyak tersebut mengalami oksidasi (Hamilton, 1983).
Kandungan asam lemak bebas (FFA) menjadi parameter utama dalam proses esterifikasi-transesterifikasi. Nilai asam lemak bebas (FFA) dijadikan acuan dalam menentukan tahapan proses produksi metil ester, jumlah pereaksi maupun katalis yang akan digunakan. Gerpen et al. (2004) menyatakan bahwa untuk mengkonversi minyak dengan kandungan asam lemak bebas tinggi (> 5%) menjadi metil ester harus melalui tahapan esterifikasi terlebih dahulu menggunakan katalis asam (asam sulfat). Proses ini mampu mengkonversi asam lemak menjadi metil ester secara cepat dan efektif. Walaupun terjadi pembentukan air dalam proses esterifikasi, namun dapat ditekan dengan menambahkan metanol berlebih, sehingga air akan terdilusi ke tingkat yang tidak membatasi reaksi.
Menurut Gerpen et al. (2004) pada proses produksi metil ester, asam lemak bebas akan menyebabkan terjadinya deaktivasi katalis, sehingga mengganggu konversi minyak menjadi metil ester. Asam lemak bebas juga dapat bereaksi dengan sodium metoksida membentuk sabun yang menyulitkan pemisahan metil ester dan gliserol, sehingga terjadi penurunan metil ester yang dihasilkan (Sanford 2009; Formo 1954). Pelepasan air pada proses pembentukan sabun juga akan menyebabkan terjadinya reaksi hidrolisis trigliserida, sehingga pembentukan sabun menjadi lebih banyak
Hasil analisis bilangan iod minyak jarak pagar adalah sebesar 97,24 mg Iod/g minyak. Bilangan iod menunjukkan derajat ketidakjenuhan atau jumlah ikatan rangkap yang terdapat pada minyak. Nilai bilangan iod minyak jarak pagar tersebut lebih tinggi jika dibadingkan dengan minyak sawit maupun turunannya. Bilangan iod minyak sawit (CPO) adalah 51,40, olein 56,10-60,60 dan stearin adalah 29,91 (mg I/g ME). Tingginya bilangan iod pada minyak jarak pagar menunjukkan banyaknya ikatan rangkap pada komponen penyusun minyak. Berdasarkan hasil analisa GC, komponen dominan asam lemak penyusun minyak jarak adalah asam oleat dengan ikatan rangkap pada rantai ke 1 dan 2 (C18:1 dan C18;2). Jumlah asam lemak oleat pada minyak jarak mencapai 63,30- 90,00 % (Gubitz et al. 1999).
Kandungan air pada minyak jarak merupakan salah satu faktor penting yang harus diperhatikan sebelum proses ester-transesterifikasi. Kandungan air pada bahan baku metil ester masih dapat ditolelir hingga 1 % (Gerpen et al. 2004). Data hasil analisis pada Tabel 5 menunjukkan kadar air minyak jarak pagar adalah 0,36 %, sehingga tidak memerlukan proses pengeringan sebelum reaksi esterifikasi-transesterifikasi. Adanya air pada bahan baku metil etser tidak dikehendaki karena dapat menyebabkan hidrolisis trigliserida menjadi digliserida. Hidrolisis trigliserida menjadi digliserida akan terus berlanjut membentuk asam lemak bebas dan dapat membentuk sabun jika bereaksi dengan katalis basa. Selain menyebabkan terjadinya hidrolisis trigliserida, air yang terdapat pada minyak juga dapat bereaksi dengan katalis selama reaksi transesterifikasi membentuk sabun dan emulsi. Terbentuknya emulsi dan sabun yang berlebih akan menyebakan kesulitan pada saat pencucian metil ester serta menurunkan rendemen.
Bilangan penyabunan merupakan miligram kalium hidroksida (KOH) yang diperlukan untuk menyabunkan 1 gram lemak atau minyak pada kondisi tertentu (SNI, 1992). Bilangan penyabunan dapat digunakan untuk mengidentifikasi jenis minyak atau lemak karena lemak atau minyak memiliki bilangan penyabunan tertentu. Berdasarkan hasil analisis, minyak jarak yang digunakan dalam penelitian ini memiliki bilangan penyabunan sebesar 211,09 mg KOH/g minyak.
Bilangan penyabunan mengukur bobot molekul atau panjang rantai karbon asam lemak dalam suatu bahan. Menurut Sanford et al. (2009), semakin tinggi bilangan penyabunan menunjukkan asam lemak penyusun trigliserida memiliki panjang rantai karbon pendek. Semakin pendek rantai karbon asam lemak, maka semakin banyak kandungan asam lemak dalam 1 gram lemak, sehingga semakin banyak kebutuhan KOH untuk menyabunkannya. Demikian pula semakin tinggi bobot molekul asam lemak (semakin panjang rantai karbon) penyusun trigliserida, maka semakin sedikit asam lemak penyusunnya, sehingga KOH yang diperlukan untuk penyabunan semakin sedikit.
Densitas dan viskositas merupakan karakter fisik dari minyak jarak yang diamati. Densitas merupakan ukuran massa per unit volume dari bahan atau zat. Nilai densitas minyak jarak pagar hasil analisa adalah 0,91 g/cm3. Viskositas berkaitan erat dengan kemampuan bahan untuk mengalir. Makin kental suatu
27
cairan, makin besar gaya yang dibutuhkan untuk membuatnya mengalir pada kecepatan tertentu. Viskositas minyak jarak yang digunakan adalah 52,60 Cp.