KINETIKA DESORPSI ISOTERMAL
β
-KAROTEN OLEIN SAWIT KASAR DARI ATAPULGIT
DENGAN MENGGUNAKAN ISOPROPANOL
Oleh
ERVINA YULIARTI F 34102049
2007
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KINETIKA DESORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN OLEIN SAWIT KASAR DARI ATAPULGIT DENGAN MENGGUNAKAN ISOPROPANOL
Ringkasan
Perkembangan industri minyak goreng sawit selama dasawarsa terakhir ini mengalami peningkatan seiring dengan beralihnya pola konsumsi masyarakat, yakni dari minyak goreng kelapa ke minyak goreng sawit. Ini tercermin dari pertumbuhan volume produksi CPO dan minyak goreng sawit. Perkembangan produksi CPO dunia mengalami peningkatan hingga tahun 2005 mencapai 30 juta ton. Sekitar 80 persen produksi CPO dunia diekspor ke beberapa negara. Pada tahun 2005 volume produksi CPO Indonesia meningkat mencapai 13,62 juta ton. Peningkatan tersebut seiring dengan peningkatan volume produksi minyak goreng sawit yang cukup signifikan dalam waktu tujuh tahun mulai tahun 1998 sebesar 2,07 juta ton menjadi 5,39 juta ton.
Proses bleaching pada industri pemurnian minyak goreng merupakan suatu tahap proses pemucatan untuk menghilangkan zat-zat warna pada minyak goreng yang tidak disukai oleh konsumen. Proses pemucatan secara tidak langsung mengakibatkan kerusakan komponen-komponen aktif yang terkandung dalam minyak seperti karoten. Sebagai sumber provitamin A yang tinggi, ß-karoten sangat potensial digunakan sebagai antioksidan yang murah dan efektif. Pemisahan ß-karoten dilakukan secara adsorpsi dan desorpsi. Pada proses adsorpsi digunakan atapulgit sebagai adsorben. Desorpsi merupakan peristiwa pelepasan kembali bahan yang telah diserap oleh adsorben. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses desorpsi antara lain suhu, jenis eluen, lama proses dan jenis adsorben yang digunakan. Pada proses pelepasan kembali ß-karoten dari atapulgit dilakukan percobaan dengan perlakuan suhu berbeda dan digunakan isopropanol sebagai eluen.
Penggunaan isopropanol perlu dilakukan untuk menggantikan heksan yang umumnya digunakan dalam proses ekstraksi karoten yang dinilai kurang aman jika dikonsumsi dan banyak dihindari oleh industri. Isopropanol merupakan jenis eluen semi polar yang dapat dikonsumsi dan dinilai berpotensi mendesorpsi -karoten olein sawit kasar dari atapulgit. Kemampuan isopropanol melarutkan CPO cukup baik. Pada penelitian ini heksan digunakan sebagai eluen pembanding.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan lama tercapainya kondisi kesetimbangan desorpsi isotermal ß-karoten dari atapulgit dengan menggunakan isopropanol dan heksan sebagai pembanding. Selain itu juga untuk menentukan nilai parameter kinetika desorpsi isotermal ß-karoten dari atapulgit dengan menggunakan isopropanol dan heksan sebagai pembanding, yaitu konstanta laju desorpsi (kdes) dan energi aktivasi (Ea). Penelitian ini terdiri atas lima tahap, yaitu (a) Karakterisasi adsorpsi atapulgit, (b) Penentuan kondisi kesetimbangan, (c) Penentuan nilai konstanta laju desorpsi isotermal (kdes), (d)
kondisi kesetimbangan semakin cepat. Nilai konstanta laju desorpsi (kdes) diperoleh dari kemiringan regresi linier hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe). Energi aktivasi (Ea) diperoleh dari kemiringan regresi linier hubungan antara kebalikan suhu desorpsi (1/T) dengan ln konstanta laju desorpsi (ln kdes). Model kinetika desorpsi yang sesuai ditentukan dengan menggunakan persamaan Wankasi.
Suhu yang digunakan dalam penelitian ini adalah 40ºC, 50ºC, dan 60ºC. Peningkatan suhu menyebabkan kondisi kesetimbangan yang dicapai semakin cepat dan nilai konsentrasi ß-karoten semakin rendah. Nilai konsentrasi ß-karoten pada kondisi kesetimbangan untuk masing-masing suhu desorpsi 40ºC, 50ºC dan 60ºC pada isopropanol adalah 1,121 [µg/ml]; 0,988 [µg/ml]; dan 0,815 [µg/ml]; dan pada heksan adalah 0,608 [µg/ml]; 0,396 [µg/ml]; dan 0,228 [µg/ml]; sedangkan waktu dicapainya nilai konsentrasi ß-karoten tersebut adalah 26 menit, 19 menit, dan 17,5 menit pada isopropanol; dan 21,5 menit, 12,5 menit, dan 10,5 menit pada heksan.
Bentuk persamaan laju desorpsi ß-karoten memiliki tingkat kesesuaian cukup baik dengan data percobaan. Nilai konstanta laju desorpsi (kdes) ß-karoten yang diperoleh pada penggunaan eluen isopropanol masing-masing suhu desorpsi 40ºC, 50ºC dan 60ºC adalah 4,7 x 10-3 (menit)-1; 6,2 x 10-3 (menit)-1; dan 5,8 x 10 -3
ISOTHERMAL DESORPTION KINETICS OF ß-CAROTENE CRUDE PALM OLEIN FROM ATTAPULGITE USING ISOPROPANOL
Summary
The growth of palm oil industry within the last decade was escalating, due to the change of people’s consumption behavior from coconut oil to palm oil. The world CPO production until the year 2005 was increasing, reach the number of 30 million tons. Eighty percent of world CPO's production is an export commodity. In Indonesia, by the year 2005, the CPO production volume was increasing reach the number of 13.62 million tons. The increasing was happened due to the significant escalation of palm oil production volume from the year 1998 for about 2.07 million tons to 5.39 million tons in 2005.
Bleaching process in frying oil purification industry is a process of material bleaching to remove some pigments in the frying oil, which the consumers don’t like. The bleaching process was indirectly able to breakdown some active components which is contained by the oil, such as ß-carotene. As a source of pro-vitamin A, ß-carotene is a highly potential material to use as a cheap and effective anti-oxidant. Adsorption and desorption is two from various ways to separate ß-carotene. Desorption is a process of releasing materials from adsorbent. There are some factors that influencing the desorption process, they are temperature, eluent, the length of the process, and kind of adsorbent used to adsorb. In desorption process of ß-carotene from attapulgite, a different temperature treatment was tried, and isopropanol was used as an eluent.
The use of isopropanol is needed to replace hexane, a common eluent in carotene extraction process, which is not safe enough to consumed and avoided by a lot of industry. Isopropanol it self is a consumable semi polar eluent and has a good potential of desorpting crude palm olein -carotene from attapulgite. Isopropanol ability to dissolve CPO is quite good. As a comparison, hexane was used as an eluent during the study.
attapulgite after desorption and after the adsorption (ln qt/qe). Activating energy (Ea) is obtained by the slope of linier regression correlation between desorption temperature reverse (1/T) and the ln desorption rate constant (ln kdes). The appropriate kinetics model is obtained using the Wankasi equation.
There were three temperature treatments used in this study, 40ºC, 50ºC dan 60ºC. The escalation of temperature causing the steady state reach faster and the concentration of ß-carotene decreased. The ß-carotene concentration at the steady state condition for each desorption temperature treatment using isopropanol as an eluent was 1.121 [µg/ml]; 0.988 [µg/ml]; and 0.815 [µg/ml]; and if hexane used as an eluent the value was 0.608 [µg/ml]; 0.396 [µg/ml]; and 0.228 [µg/ml]; while the time length to reach the concentration was 26 minute, 19 minute, and 17.5 minute for isopropanol; and 21.5 minute, 12.5 minute, and 10.5 minute for hexane.
KINETIKA DESORPSI ISOTERMAL
β
-KAROTEN OLEIN SAWIT KASAR DARI ATAPULGIT
DENGAN MENGGUNAKAN ISOPROPANOL
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh
ERVINA YULIARTI F 34102049
2007
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
KINETIKA DESORPSI ISOTERMAL
β
-KAROTEN OLEIN SAWIT KASAR DARI ATAPULGIT
DENGAN MENGGUNAKAN ISOPROPANOL
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh
ERVINA YULIARTI F 34102049
Dilahirkan pada tanggal 4 Juli 1984 Di Kulon Progo
Tanggal Lulus: 19 Januari 2007
Menyetujui, Bogor, 31 Januari 2007
Dr. Ir. Mulyorini Rahayuningsih, MSi Pembimbing Akademik I
SURAT PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul “Kinetika Desorpsi Isotermal -karoten Olein Sawit Kasar dari Atapulgit dengan Menggunakan Isopropanol” adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan dosen pembimbing akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, 31 Januari 2007 Yang membuat pernyataan,
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kulon Progo, D.I.
Yogyakarta pada tanggal 4 Juli 1984. Penulis merupakan
anak kedua dari tiga bersaudara, putri dari pasangan
Bapak Panut Suparto dan Ibu Suminah.
Pada tahun 1996, penulis menyelesaikan
pendidikan sekolah dasar di SDN Jageran II Sewon
Bantul. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah
menengah di SLTPN 10 Yogyakarta pada tahun 1999.
Kemudian penulis melanjutkan pendidikan di SMU Muhammadiyah 2
Yogyakartadan lulus pada tahun 2002.
Pada tahun 2002, penulis diterima pada program sarjana Institut Pertanian
Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk Institut Pertanian Bogor (USMI) di
Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut
Pertanian Bogor.
Semasa kuliah penulis pernah aktif dalam beberapa kepanitiaan seperti
Olimpiade Fateta 2003 sebagai anggota divisi acara, Lepas Landas Sarjana 2004
sebagai anggota divisi konsumsi dan Hari Warga Industri (HAGATRI) 2004
sebagai anggota divisi acara. Penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah
Analisis Bahan dan Produk Agroindustri periode 2006/2007. Penulis mengikuti
pendidikan non formal English Conversation di Lembaga Bahasa & Pendidikan
Profesional LIA 2005-2006.
Penulis melaksanakan praktek lapang pada tahun 2005 dengan topik
“Mempelajari Aspek Teknologi Produksi dan Pengendalian Mutu Gula di Pabrik
Gula Madukismo PT Madu Baru, Yogyakarta”. Untuk menyelesaikan studi pada
departemen Teknologi Industri Pertanian penulis melakukan penelitian yang
dituangkan dalam skripsi berjudul “Kinetika Desorpsi Isotermal -karoten Olein
Sawit Kasar dari Atapulgit dengan Menggunakan Isopropanol”. Pada tahun 2007
penulis menyelesaikan pendidikan strata-1 dengan gelar Sarjana Teknologi
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum wr. wb.
Dengan segala kerendahan hati, penulis panjatkan Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga dengan segala keterbatasan yang ada pada penulis, skripsi yang berjudul “Kinetika Desorpsi Isotermal -karoten Olein Sawit Kasar dari Atapulgit dengan Menggunakan Isopropanol” dapat diselesaikan. Shalawat dan salam tak lupa penulis curahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah membawa kita ke pintu yang terang dan jalan yang lurus. Skripsi ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian.
Salah satu peristiwa teragung dalam hidup adalah kala hati kita membungkuk, mengucapkan terima kasih. Dengan hati yang tulus, membuat skripsi ini berhutang budi pada banyak pihak. Untuk itu terima kasih setulusnya saya ucapkan kepada :
1. Dr. Ir. Mulyorini Rahayuningsih, MSi dan Prayoga Suryadarma, S.TP, MT selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan, pada saat penelitian dan dalam penyusunan skripsi ini..
2. Dr. Ir. Endang Warsiki, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan saran untuk penyempurnaan skripsi ini.
3. Pimpinan PT. Sari Dumai Sejati, Riau.
4. Direktorat Jenderal Pendidikan, Departemen Pendidikan Nasional melalui Riset Andalan Perguruan Tinggi dan Industri (RAPID).
Akhir kata, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukan, khususnya bagi yang ingin mengetahui dan mempelajari proses pemisahan vitamin dari minyak sawit kasar. Semoga segala usaha yang dijalani adalah yang terbaik bagi kita semua dan selalu diridhai Allah SWT.
Wassalamu’alaikum wr. wb.
KINETIKA DESORPSI ISOTERMAL
β
-KAROTEN OLEIN SAWIT KASAR DARI ATAPULGIT
DENGAN MENGGUNAKAN ISOPROPANOL
Oleh
ERVINA YULIARTI F 34102049
2007
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
KINETIKA DESORPSI ISOTERMAL β-KAROTEN OLEIN SAWIT KASAR DARI ATAPULGIT DENGAN MENGGUNAKAN ISOPROPANOL
Ringkasan
Perkembangan industri minyak goreng sawit selama dasawarsa terakhir ini mengalami peningkatan seiring dengan beralihnya pola konsumsi masyarakat, yakni dari minyak goreng kelapa ke minyak goreng sawit. Ini tercermin dari pertumbuhan volume produksi CPO dan minyak goreng sawit. Perkembangan produksi CPO dunia mengalami peningkatan hingga tahun 2005 mencapai 30 juta ton. Sekitar 80 persen produksi CPO dunia diekspor ke beberapa negara. Pada tahun 2005 volume produksi CPO Indonesia meningkat mencapai 13,62 juta ton. Peningkatan tersebut seiring dengan peningkatan volume produksi minyak goreng sawit yang cukup signifikan dalam waktu tujuh tahun mulai tahun 1998 sebesar 2,07 juta ton menjadi 5,39 juta ton.
Proses bleaching pada industri pemurnian minyak goreng merupakan suatu tahap proses pemucatan untuk menghilangkan zat-zat warna pada minyak goreng yang tidak disukai oleh konsumen. Proses pemucatan secara tidak langsung mengakibatkan kerusakan komponen-komponen aktif yang terkandung dalam minyak seperti karoten. Sebagai sumber provitamin A yang tinggi, ß-karoten sangat potensial digunakan sebagai antioksidan yang murah dan efektif. Pemisahan ß-karoten dilakukan secara adsorpsi dan desorpsi. Pada proses adsorpsi digunakan atapulgit sebagai adsorben. Desorpsi merupakan peristiwa pelepasan kembali bahan yang telah diserap oleh adsorben. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses desorpsi antara lain suhu, jenis eluen, lama proses dan jenis adsorben yang digunakan. Pada proses pelepasan kembali ß-karoten dari atapulgit dilakukan percobaan dengan perlakuan suhu berbeda dan digunakan isopropanol sebagai eluen.
Penggunaan isopropanol perlu dilakukan untuk menggantikan heksan yang umumnya digunakan dalam proses ekstraksi karoten yang dinilai kurang aman jika dikonsumsi dan banyak dihindari oleh industri. Isopropanol merupakan jenis eluen semi polar yang dapat dikonsumsi dan dinilai berpotensi mendesorpsi -karoten olein sawit kasar dari atapulgit. Kemampuan isopropanol melarutkan CPO cukup baik. Pada penelitian ini heksan digunakan sebagai eluen pembanding.
Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menentukan lama tercapainya kondisi kesetimbangan desorpsi isotermal ß-karoten dari atapulgit dengan menggunakan isopropanol dan heksan sebagai pembanding. Selain itu juga untuk menentukan nilai parameter kinetika desorpsi isotermal ß-karoten dari atapulgit dengan menggunakan isopropanol dan heksan sebagai pembanding, yaitu konstanta laju desorpsi (kdes) dan energi aktivasi (Ea). Penelitian ini terdiri atas lima tahap, yaitu (a) Karakterisasi adsorpsi atapulgit, (b) Penentuan kondisi kesetimbangan, (c) Penentuan nilai konstanta laju desorpsi isotermal (kdes), (d)
kondisi kesetimbangan semakin cepat. Nilai konstanta laju desorpsi (kdes) diperoleh dari kemiringan regresi linier hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe). Energi aktivasi (Ea) diperoleh dari kemiringan regresi linier hubungan antara kebalikan suhu desorpsi (1/T) dengan ln konstanta laju desorpsi (ln kdes). Model kinetika desorpsi yang sesuai ditentukan dengan menggunakan persamaan Wankasi.
Suhu yang digunakan dalam penelitian ini adalah 40ºC, 50ºC, dan 60ºC. Peningkatan suhu menyebabkan kondisi kesetimbangan yang dicapai semakin cepat dan nilai konsentrasi ß-karoten semakin rendah. Nilai konsentrasi ß-karoten pada kondisi kesetimbangan untuk masing-masing suhu desorpsi 40ºC, 50ºC dan 60ºC pada isopropanol adalah 1,121 [µg/ml]; 0,988 [µg/ml]; dan 0,815 [µg/ml]; dan pada heksan adalah 0,608 [µg/ml]; 0,396 [µg/ml]; dan 0,228 [µg/ml]; sedangkan waktu dicapainya nilai konsentrasi ß-karoten tersebut adalah 26 menit, 19 menit, dan 17,5 menit pada isopropanol; dan 21,5 menit, 12,5 menit, dan 10,5 menit pada heksan.
Bentuk persamaan laju desorpsi ß-karoten memiliki tingkat kesesuaian cukup baik dengan data percobaan. Nilai konstanta laju desorpsi (kdes) ß-karoten yang diperoleh pada penggunaan eluen isopropanol masing-masing suhu desorpsi 40ºC, 50ºC dan 60ºC adalah 4,7 x 10-3 (menit)-1; 6,2 x 10-3 (menit)-1; dan 5,8 x 10 -3
ISOTHERMAL DESORPTION KINETICS OF ß-CAROTENE CRUDE PALM OLEIN FROM ATTAPULGITE USING ISOPROPANOL
Summary
The growth of palm oil industry within the last decade was escalating, due to the change of people’s consumption behavior from coconut oil to palm oil. The world CPO production until the year 2005 was increasing, reach the number of 30 million tons. Eighty percent of world CPO's production is an export commodity. In Indonesia, by the year 2005, the CPO production volume was increasing reach the number of 13.62 million tons. The increasing was happened due to the significant escalation of palm oil production volume from the year 1998 for about 2.07 million tons to 5.39 million tons in 2005.
Bleaching process in frying oil purification industry is a process of material bleaching to remove some pigments in the frying oil, which the consumers don’t like. The bleaching process was indirectly able to breakdown some active components which is contained by the oil, such as ß-carotene. As a source of pro-vitamin A, ß-carotene is a highly potential material to use as a cheap and effective anti-oxidant. Adsorption and desorption is two from various ways to separate ß-carotene. Desorption is a process of releasing materials from adsorbent. There are some factors that influencing the desorption process, they are temperature, eluent, the length of the process, and kind of adsorbent used to adsorb. In desorption process of ß-carotene from attapulgite, a different temperature treatment was tried, and isopropanol was used as an eluent.
The use of isopropanol is needed to replace hexane, a common eluent in carotene extraction process, which is not safe enough to consumed and avoided by a lot of industry. Isopropanol it self is a consumable semi polar eluent and has a good potential of desorpting crude palm olein -carotene from attapulgite. Isopropanol ability to dissolve CPO is quite good. As a comparison, hexane was used as an eluent during the study.
attapulgite after desorption and after the adsorption (ln qt/qe). Activating energy (Ea) is obtained by the slope of linier regression correlation between desorption temperature reverse (1/T) and the ln desorption rate constant (ln kdes). The appropriate kinetics model is obtained using the Wankasi equation.
There were three temperature treatments used in this study, 40ºC, 50ºC dan 60ºC. The escalation of temperature causing the steady state reach faster and the concentration of ß-carotene decreased. The ß-carotene concentration at the steady state condition for each desorption temperature treatment using isopropanol as an eluent was 1.121 [µg/ml]; 0.988 [µg/ml]; and 0.815 [µg/ml]; and if hexane used as an eluent the value was 0.608 [µg/ml]; 0.396 [µg/ml]; and 0.228 [µg/ml]; while the time length to reach the concentration was 26 minute, 19 minute, and 17.5 minute for isopropanol; and 21.5 minute, 12.5 minute, and 10.5 minute for hexane.
KINETIKA DESORPSI ISOTERMAL
β
-KAROTEN OLEIN SAWIT KASAR DARI ATAPULGIT
DENGAN MENGGUNAKAN ISOPROPANOL
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh
ERVINA YULIARTI F 34102049
2007
FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
KINETIKA DESORPSI ISOTERMAL
β
-KAROTEN OLEIN SAWIT KASAR DARI ATAPULGIT
DENGAN MENGGUNAKAN ISOPROPANOL
SKRIPSI
Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Departemen Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh
ERVINA YULIARTI F 34102049
Dilahirkan pada tanggal 4 Juli 1984 Di Kulon Progo
Tanggal Lulus: 19 Januari 2007
Menyetujui, Bogor, 31 Januari 2007
Dr. Ir. Mulyorini Rahayuningsih, MSi Pembimbing Akademik I
SURAT PERNYATAAN
Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa skripsi dengan judul “Kinetika Desorpsi Isotermal -karoten Olein Sawit Kasar dari Atapulgit dengan Menggunakan Isopropanol” adalah hasil karya saya sendiri dengan arahan dosen pembimbing akademik, kecuali yang dengan jelas ditunjukkan rujukannya.
Bogor, 31 Januari 2007 Yang membuat pernyataan,
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Kulon Progo, D.I.
Yogyakarta pada tanggal 4 Juli 1984. Penulis merupakan
anak kedua dari tiga bersaudara, putri dari pasangan
Bapak Panut Suparto dan Ibu Suminah.
Pada tahun 1996, penulis menyelesaikan
pendidikan sekolah dasar di SDN Jageran II Sewon
Bantul. Penulis menyelesaikan pendidikan sekolah
menengah di SLTPN 10 Yogyakarta pada tahun 1999.
Kemudian penulis melanjutkan pendidikan di SMU Muhammadiyah 2
Yogyakartadan lulus pada tahun 2002.
Pada tahun 2002, penulis diterima pada program sarjana Institut Pertanian
Bogor melalui jalur Undangan Seleksi Masuk Institut Pertanian Bogor (USMI) di
Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut
Pertanian Bogor.
Semasa kuliah penulis pernah aktif dalam beberapa kepanitiaan seperti
Olimpiade Fateta 2003 sebagai anggota divisi acara, Lepas Landas Sarjana 2004
sebagai anggota divisi konsumsi dan Hari Warga Industri (HAGATRI) 2004
sebagai anggota divisi acara. Penulis menjadi asisten praktikum mata kuliah
Analisis Bahan dan Produk Agroindustri periode 2006/2007. Penulis mengikuti
pendidikan non formal English Conversation di Lembaga Bahasa & Pendidikan
Profesional LIA 2005-2006.
Penulis melaksanakan praktek lapang pada tahun 2005 dengan topik
“Mempelajari Aspek Teknologi Produksi dan Pengendalian Mutu Gula di Pabrik
Gula Madukismo PT Madu Baru, Yogyakarta”. Untuk menyelesaikan studi pada
departemen Teknologi Industri Pertanian penulis melakukan penelitian yang
dituangkan dalam skripsi berjudul “Kinetika Desorpsi Isotermal -karoten Olein
Sawit Kasar dari Atapulgit dengan Menggunakan Isopropanol”. Pada tahun 2007
penulis menyelesaikan pendidikan strata-1 dengan gelar Sarjana Teknologi
KATA PENGANTAR
Assalamu’alaikum wr. wb.
Dengan segala kerendahan hati, penulis panjatkan Puji syukur kehadirat Allah SWT atas rahmat dan karunia-Nya sehingga dengan segala keterbatasan yang ada pada penulis, skripsi yang berjudul “Kinetika Desorpsi Isotermal -karoten Olein Sawit Kasar dari Atapulgit dengan Menggunakan Isopropanol” dapat diselesaikan. Shalawat dan salam tak lupa penulis curahkan kepada junjungan kita Nabi Muhammad SAW yang telah membawa kita ke pintu yang terang dan jalan yang lurus. Skripsi ini dibuat sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknologi Pertanian pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian.
Salah satu peristiwa teragung dalam hidup adalah kala hati kita membungkuk, mengucapkan terima kasih. Dengan hati yang tulus, membuat skripsi ini berhutang budi pada banyak pihak. Untuk itu terima kasih setulusnya saya ucapkan kepada :
1. Dr. Ir. Mulyorini Rahayuningsih, MSi dan Prayoga Suryadarma, S.TP, MT selaku dosen pembimbing akademik yang telah banyak memberikan arahan dan bimbingan, pada saat penelitian dan dalam penyusunan skripsi ini..
2. Dr. Ir. Endang Warsiki, MT selaku dosen penguji yang telah memberikan saran untuk penyempurnaan skripsi ini.
3. Pimpinan PT. Sari Dumai Sejati, Riau.
4. Direktorat Jenderal Pendidikan, Departemen Pendidikan Nasional melalui Riset Andalan Perguruan Tinggi dan Industri (RAPID).
Akhir kata, semoga skripsi ini dapat bermanfaat bagi semua pihak yang memerlukan, khususnya bagi yang ingin mengetahui dan mempelajari proses pemisahan vitamin dari minyak sawit kasar. Semoga segala usaha yang dijalani adalah yang terbaik bagi kita semua dan selalu diridhai Allah SWT.
Wassalamu’alaikum wr. wb.
UCAPAN TERIMA KASIH
Salah satu peristiwa teragung dalam hidup adalah kala hati kita membungkuk, mengucapkan terima kasih. Dengan hati yang tulus, membuat skripsi ini berhutang budi pada banyak orang. Untuk itu terima kasih setulusnya saya ucapkan kepada :
1. Ibu, Bapak, Mba’ Lisferi, dan De’ Iyas serta keluarga besar yang begitu setia dan sabar memberi dukungan doa, materi, semangat, dan perhatian.
2. Para laboran yang telah membantu penulis selama menjalankan penelitian di Departemen Teknologi Industri Pertanian, atas bantuan dan perhatian.
3. Teman-teman satu team vitamin: Indri, Oki dan Kristin, terima kasih atas kebersamaannya.
4. Sahabat-sahabat terbaikku: Bana “Pisangkuw” Khoiri, Rian, Bagus “Sparks” Wicaksena, Afni “Ami” Lubis, InoT, Firda “Ducks”, Hera, Euis, dan Asti. Puji syukur alhamdulillah Allah telah mempertemukan kita dan mengijinkan aku untuk mengenal kalian. Terima kasih atas nasehat, persahabatan, pengertian, keceriaan dan kebersamaan yang selalu kalian hadirkan. All of you are my best friends, hope this friendship never gone. Thanks for everything,
Thanks for the best time, Thanks for the best memory, Thanks for loving
me....Aku takkan pernah menyesal menjadi bagian dari hidup kalian.
5. Yaya, Isna “Mbokdhe”, Astek “Papahkuw”, Wilin “nDut”, Icha “Ichut”, Agung “Simbah”, Hawi, Yoga “Sephiakuw”, Hendro “Babe”, Sigit Arfian, Arum dan Aura-nya. Thanks for always giving me support and being an important piece of my life.
6. Keluarga besar IKAMADITA: Linakuw, Rinakuw, Nanin “Papua”, Dewi “Iwul”, Mas Tessa, Mba’ Wara, Karin, Jeng Tuti, Wawa, Badut, Chandra, Wahyu, Ajeng atas kebersamaannya. Friendship should not be forgotten.
Thanks for being my family in Bogor.
Empat setengah tahun hidup bersama kalian, banyak kejutan yang bikin aku berkesan.
8. Mba’ Yeni, Mba’ Oryza dan Mbak Ritna, begitu berharga bantuan yang kalian berikan.
9. Kardhita Crew: Mba Zainab, Aga Fathir, Abdy, Rucitra, Ocha dan kurcaci-kurcaci kardhita, atas semangat, doa dan keceriaannya.
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 1. Komponen minor dalam minyak sawit kasar ... 4
Tabel 2. Kandungan karoten dan tokoferol dalam minyak sawit ... 5
Tabel 3. Komposisi karotenoid dalam minyak sawit ... 6
Tabel 4. Komposisi bahan dalam atapulgit ... 8
Tabel 5. Polaritas relatif berbagai zat pelarut... 10
Tabel 6. Pelarut untuk solvent extraction dan titik didihnya ... 11
Tabel 7. Kondisi percobaan untuk nilai konstanta laju desorpsi (kdes), nilai faktor terdesorpsi (θ) dan nilai koefisien determinasi (r2) desorpsi isotermal... 17
Tabel 8. Kondisi percobaan untuk energi aktivasi (Ea) desorpsi isotermal ... 18
Tabel 9. Kondisi percobaan untuk selektivitas desorpsi isotermal ... 18
Tabel 10. Hasil karakterisasi adsorpsi atapulgit ... 20
Tabel 11. Nilai kesetimbangan desorpsi isotermal β-karoten ... 22
Tabel 12. Nilai konstanta laju desorpsi (kdes), nilai faktor terdesorpsi (θ) dan nilai koefisien determinasi (r2) ... 30 Tabel 13. Energi aktivasi desorpsi isotermal β-karoten dengan eluen
isopropanol dan heksan ... 33
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar 1. Struktur -karoten ... 6
Gambar 2. Struktur atapulgit (Mg5Si8O20(HO)2(OH2)4•4H2O) ... 9
Gambar 3. Diagram alir tahapan penelitian ... 16
Gambar 4. Diagram alir proses desorpsi isotermal -karoten dan α-tokoferol olein sawit kasar dari atapulgit... 19
Gambar 5. Perubahan karakteristik warna visual atapulgit ... 21
Gambar 6. Hubungan antara lama desorpsi dengan peningkatan konsentrasi -karoten dalam larutan ... 22
Gambar 7. Ikatan van der Waals antara -karoten dan atapulgit ... 26
Gambar 8. Ikatan hidrogen antara -karoten dalam atapulgit dengan
isopropanol... 26
Gambar 9. Hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe) pada isopropanol ... 28
Gambar 10. Hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe) pada heksan... 29
Gambar 11. Hubungan antara 1/T dengan ln kdes pada eluen isopropanol... 32
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
Lampiran 1. Perkembangan produksi CPO dunia ... 43
Lampiran 2. Gambar shaker waterbath ... 44
Lampiran 3. Kurva standard konsentrasi β-karoten dalam berbagai pelarut ... 45
Lampiran 4. Prosedur pengukuran β-karoten dan α-tokoferol... 46
Lampiran 5. Data perhitungan konsentrasi β-karoten dalam isopropanol ... 48
Lampiran 6. Data perhitungan konsentrasi β-karoten dalam heksan ... 50
Lampiran 7. Penentuan lama tercapainya kesetimbangan ... 52
Lampiran 8. Perhitungan fraksi terdesorpsi (θ) dengan menggunakan program
Mathematica 5.2 for Students ... 53
Lampiran 9. Perhitungan energi aktivasi (Ea) ... 54
I. PENDAHULUAN
A. Latar Belakang
Kelapa sawit sebagai tanaman penghasil minyak nabati bermanfaat luas dan memiliki keunggulan dibandingkan minyak nabati lainnya. Kelapa sawit merupakan salah satu primadona tanaman perkebunan yang menjadi sumber pendapatan non-migas bagi Indonesia. Cerahnya prospek komoditi minyak sawit sebagai bahan baku pada pembuatan minyak goreng sawit telah mendorong pemerintah Indonesia untuk memacu pengembangan areal perkebunan kelapa sawit. Indonesia memiliki perkebunan kelapa sawit yang luas. Pada tahun 2004 luas perkebunan kelapa sawit di Indonesia mencapai 5,4 juta Ha dengan produksi CPO (crude palm oil) sebesar 12,11 juta ton (BPS, 2004), dimana sebagian besar dari CPO tersebut digunakan sebagai bahan baku pada pembuatan minyak goreng sawit.
Perkembangan industri minyak goreng sawit selama dasawarsa terakhir cukup menggembirakan seiring dengan beralihnya pola konsumsi masyarakat, yakni dari minyak goreng kelapa ke minyak goreng sawit. Ini tercermin dari pertumbuhan volume produksi CPO dan minyak goreng sawit. Perkembangan produksi CPO dunia mengalami peningkatan hingga tahun 2005 mencapai 30 juta ton. Sekitar 80 persen produksi CPO dunia ini diekspor ke beberapa negara pengimpor CPO. Perkembangan produksi CPO dunia dapat dilihat pada Lampiran 1. Di lain pihak, pada tahun 2005 volume produksi CPO Indonesia meningkat mencapai 13,62 juta ton. Peningkatan tersebut seiring dengan peningkatan volume produksi minyak goreng sawit yang cukup signifikan dalam waktu tujuh tahun dari tahun 1998 sebesar 2,07 juta ton menjadi 5,39 juta ton (Anonimc, 2006).
digunakan sebagai antioksidan yang murah dan efektif. Ini mengingat kandungan karotenoid yang cukup tinggi dalam olein sawit kasar sebesar 680-760 ppm (Choo, 1994). Untuk itu perlu dilakukan proses pemisahan komponen-komponen aktif dalam minyak sawit seperti ß-karoten di industri pemurnian minyak goreng sawit untuk meningkatkan nilai tambah minyak sawit. Selain itu, industri dapat mengurangi penggunaan bleaching earth
sehingga diharapkan akan memberikan keuntungan bagi industri pemurnian minyak goreng sawit.
Pemisahan ß-karoten dilakukan secara adsorpsi dan desorpsi. Pada proses adsorpsi digunakan atapulgit sebagai adsorben. Atapulgit merupakan adsorben yang unggul dan selektif dibandingkan adsorben lain (Lansbarkis, 2000). Desorpsi adalah peristiwa pelepasan kembali bahan yang telah diserap oleh adsorben. Faktor-faktor yang mempengaruhi proses desorpsi antara lain suhu, jenis eluen, lama proses dan jenis adsorben yang digunakan. Banyaknya karoten yang terkonsentrasi dan dapat diperoleh kembali tergantung dari kondisi proses, baik lamanya proses, suhu, maupun jenis adsorben yang digunakan (Latip et al., 2001), serta jenis eluen yang digunakan (Adnan, 1997). Selain itu, keberhasilan proses desorpsi tergantung pada metode adsorpsi yang digunakan untuk proses pemisahan (Chu et al., 2004). Pada proses pelepasan kembali ß-karoten dari atapulgit dilakukan percobaan dengan perlakuan suhu berbeda dan digunakan isopropanol sebagai eluen.
dan kondisi kesetimbangan proses desorpsi diperlukan sebagai dasar untuk penggandaan skala dalam perancangan rekayasa proses industri.
Kinetika desorpsi ditunjukkan oleh nilai konstanta laju pelepasan (kdes) (Wankasi et al., 2005). Nilai kdes dipengaruhi oleh suhu dan kecepatan pengadukan. Peningkatan nilai kdes seiring dengan meningkatnya suhu dan kecepatan pengadukan (Chu et al., 2004). Energi aktivasi adalah energi yang dibutuhkan oleh molekul untuk bereaksi. Parameter kinetika kdes dan energi aktivasi menunjukkan kinerja eluen yang digunakan dalam proses desorpsi.
B. Tujuan Penelitian
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan lama tercapainya kondisi kesetimbangan desorpsi isotermal β-karoten dari atapulgit dengan
menggunakan isopropanol dan heksan sebagai pembanding. Selain itu juga untuk menentukan nilai parameter kinetika desorpsi isotermal β-karoten dari
II. TINJAUAN PUSTAKA
A. Minyak Sawit Kasar (Crude Palm Oil)
Minyak sawit kasar atau CPO (crude palm oil) adalah minyak sawit yang diperoleh dari bagian mesokarp buah sawit dengan cara ekstraksi. CPO memiliki ciri berwarna kuning kemerahan. Tingkat efisiensi minyak sawit tinggi sehingga mampu menempatkan CPO menjadi sumber minyak nabati termurah. Produksi CPO Indonesia sebagian besar difraksinasi sehingga dihasilkan fraksi olein cair dan fraksi stearin padat (Fauzi et al., 2005). Minyak fraksi cair lebih mudah diubah menjadi produk pangan dan nonpangan (Salunkhe et al., 1991). Fraksi olein cair disebut juga olein sawit kasar (crude palm olein). Crude palm olein merupakan minyak fraksi cair berwarna kuning kemerahan yang diperoleh dengan cara fraksinasi crude palm oil dan belum mengalami proses pemurnian (SNI, 1998).
Minyak sawit mengandung komponen utama trigliserida (94%), asam lemak (3-5%) dan komponen minor (1%) (Muhilal, 1991). Komponen minor sebesar 1% tersebut dapat dilihat pada Tabel 1.
Tabel 1. Komponen minor dalam minyak sawit kasar
Komponen ppm
dan deterjen, kosmetik dan produk perawatan pribadi, oli dan pelumas, minyak pengering, polimer dan pelapis permukaan (coating) serta biofuel
(Van Gelder, 2004).
Kandungan -karoten dalam minyak sawit dapat digunakan untuk menanggulangi defisiensi vitamin A (Muhilal, 1991). Selain itu juga dapat digunakan untuk mencegah penyakit jantung koroner dan kanker, serta mengganti sel-sel yang telah rusak (Iwasaki dan Murakoshi, 1992). Kandungan karoten dan tokoferol dalam minyak sawit dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2. Kandungan karoten dan tokoferol dalam minyak sawit Fraksi minyak sawit Karoten* (ppm) Tokoferol** (ppm)
Karoten merupakan zat gizi yang penting yang terdapat dalam minyak sawit. Menurut Winarno (2002), karoten merupakan kelompok pigmen yang berwarna kuning kemerahan dan sangat larut dalam minyak. Perlakuan panas akan menyebabkan warna pigmen karoten berkurang, karena karoten tidak stabil pada suhu tinggi. Pigmen karoten mudah teroksidasi sehingga minyak akan mudah tengik.
Karoten pada minyak sawit umumnya tidak disenangi konsumen karena memberikan penampakan yang jelek, oleh karena itu dalam prosesnya dilakukan pemurnian dengan cara pemisahan karoten, yang berarti membuang komponen penting dari minyak sawit tersebut. Komposisi karotenoid dalam minyak sawit dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Komposisi karotenoid dalam minyak sawit
Karotenoid Jumlah (%)
α-karoten ß-karoten
-karoten likopen xantofil
3,3 3,8 2,2 Sumber: (Loncin et al.., 1970)
Husaini (1982) menyatakan bahwa karotenoid yang paling umum dijumpai sebagai pigmen dan sumber vitamin A adalah ß-karoten. Hal ini disebabkan oleh aktivitas provitamin A yang sangat tinggi dalam ß-karoten, yakni 100%. Aktivitas provitamin A dalam α-karoten dan -karoten masing-masing sebesar 50–54% dan 42–50% (Iwasaki dan Murokoshi, 1992).
Bentuk provitamin A yang paling aktif adalah ß-karoten (Husaini, 1982; Iwasaki dan Murokoshi, 1992), yang terdiri atas dua molekul retinol yang saling berkaitan (Almatsier, 2002). Bentuk trans dari karoten memiliki derajat aktivitas ß-karoten yang lebih tinggi dibandingkan dengan bentuk cis
(Iwasaki dan Murakoshi, 1992). Struktur ß-karoten dapat dilihat pada Gambar 1.
Gambar 1. Struktur ß-karoten (Almatsier, 2002)
Bagian tengah struktur kimia ß-karoten berupa rantai alifatik simetris yang terdiri dari 18 atom karbon dan memiliki ikatan rangkap secara kontinu, sehingga ß-karoten digolongkan senyawa non polar. Pada kedua sisi rantai karbon alifatik, -karoten memiliki dua struktur cincin yang sama, yaitu berupa cincin -ionon (Andarwulan dan Koswara, 1992).
Faktor utama yang menyebabkan turunnya aktivitas ß-karoten adalah oksidasi oleh udara dan perubahan struktur oleh panas. Panas juga dapat menyebabkan isomerisasi dari bentuk ß-karoten trans menjadi bentuk ß-karoten cis.
dengan adanya sinar dan katalis logam, khususnya tembaga, besi dan mangan. Oksidasi terjadi secara acak pada rantai karbon yang mengandung ikatan ganda. Peristiwa oksidasi akan membuka gugus cincin ß-karoten sehingga merusak aktivitas ß-karoten (Bauernfeind, 1981). Winarno (2002) menambahkan umumnya karoten sebagai sumber vitamin A stabil terhadap panas, asam dan alkali. Namun sangat mudah teroksidasi oleh udara dan akan rusak bila dipanaskan pada suhu tinggi. Sedangkan menurut Walfford (1980), karotenoid belum mengalami kerusakan oleh pemanasan pada suhu 60 oC.
C. Atapulgit
Tabel 4. Komposisi bahan dalam atapulgit
Komponen Persentase (%)
SiO2 66,1 Al2O3 12,6 MgO 9,8 Fe2O3 5,1 CaO 1,4 K2O 1,3 TiO2 1,0 Bahan lain 2,7 Sumber: Anonimb (2006)
Atapulgit adalah salah satu adsorben yang bersifat semi polar. Atapulgit merupakan adsorben yang selektif dan unggul dibandingkan adsorben lain (Lansbarkis, 2000). Atapulgit banyak dianjurkan untuk berbagai penggunaan karena sifat dasar yang dimilikinya yaitu kemampuan penyerapan yang sangat baik. Atapulgit memiliki beberapa kelebihan, yaitu kekhasan pada saat terdispersi, tahan terhadap suhu tinggi, memiliki ketahanan terhadap garam dan alkali, memiliki kemampuan absorpsi yang besar dan memiliki kemampuan mempertahankan warna (Anonima, 2006). Atapulgit terlihat seperti tanah dan berwarna putih keabu-abuan. Pemanasan atapulgit sebelum digunakan merupakan reaktifasi yang diperlukan untuk mengembangkan struktur pori (Roy, 1995).
Struktur atapulgit terdiri dari rantai silika ganda yang berikatan dengan oksigen membentuk tetrahedral, yang merupakan gugus kurang polar, aluminum dan magnesium berikatan dengan oksigen dan gugus hidroksil membentuk oktahedral yang merupakan gugus polar (Grim, 1989). Struktur atapulgit dapat dilihat pada Gambar 2. Permukaan silika terdiri dari dua tipe, yaitu silika yang berikatan dengan gugus hidroksil memiliki energi yang tinggi dan silika yang berikatan dengan oksigen memiliki energi yang rendah (Chu et al., 2004)
Gambar 2. Struktur atapulgit (Mg5Si8O20(HO)2(OH2)4•4H2O) (Grim, 1989)
D. Isopropanol
Isopropanol merupakan jenis eluen yang halal sehingga dapat dikonsumsi (food grade). Isopropanol bersifat semi polar, karena terdiri dari gugus hidrokarbon dan hidroksil. Chu et al. (2004) menyatakan bahwa isopropanol memiliki daya larut yang cukup baik terhadap minyak sawit kasar dan larutan hampir mencapai homogen pada suhu 50oC .
Tabel 5. Polaritas relatif berbagai zat pelarut
Konstanta dielektrik Nama zat pelarut 1,890
Petroleum ringan (petroleum eter, heksan, heptan) Sikloheksan
Menurut Guenther (1952), faktor-faktor yang menentukan berhasilnya proses ekstraksi adalah mutu pelarut yang digunakan. Pelarut yang ideal harus memenuhi syarat sebagai berikut :
1. Harus dapat melarutkan semua zat volatil dengan cepat dan sempurna 2. Harus memiliki titik didih yang cukup rendah, agar supaya pelarut mudah
diuapkan tanpa menggunakan suhu tinggi 3. Tidak boleh larut dalam air
4. Harus bersifat inert, sehingga tidak bereaksi dengan komponen yang diekstraksi
5. Harus mempunyai titik didih yang seragam, dan jika diuapkan tidak tertinggal dalam bahan
6. Harga pelarut harus serendah mungkin dan tidak mudah terbakar
Kirk dan Othmer (1954) menambahkan pemilihan pelarut juga harus mempertimbangkan titik didihnya, dimana pelarut bertitik didih rendah menyebabkan kehilangan (loss) banyak pelarut ketika pengambilan pelarut kembali dan pelarut dengan titik didih tinggi akan lebih sulit dipisahkan dan kemungkinan dapat menyebabkan kerusakan minyak pada saat pemanasan.
Menurut Perry dan Green (1984), beberapa jenis pelarut yang biasa digunakan beserta titik didihnya dapat dilihat pada Tabel 6.
Aseton 56,20 - 56,50 Ethilen dikhlorida 83,50 Etil alkohol (etanol) 78,30 - 78,40 Heksan 68,64 - 69,00 Isopropil alkohol 82,30 Metanol 64,70 - 65,00
E. Kinetika Desorpsi
Desorpsi adalah peristiwa pelepasan kembali bahan yang telah diserap oleh adsorben (Kirk dan Othmer, 1963). Keberhasilan proses desorpsi sangat tergantung dari kondisi proses, baik lamanya proses, suhu, maupun jenis adsorben yang digunakan (Latip, et al., 2001), jenis eluen yang digunakan (Adnan, 1997) serta metode adsorpsi yang digunakan untuk proses pemisahan (Chu et al., 2003).
Bahan yang telah teradsorpsi dikeluarkan dengan cara pemanasan, penurunan tekanan, pencucian dengan bahan yang tak dapat diadsorpsi, pendesakan dengan bahan yang dapat teradsorpsi lebih baik ataupun dengan cara ekstraksi menggunakan pelarut (Bernasconi et al., 1995).
Fenomena terlepasnya solut dari adsorben oleh pelarut karena tendensi kelarutannya disebut elusi (non protonic solvent). Selain itu terjadi juga fenomena displacement (penggeseran tempat), karena adanya kompetisi adsorben solut dan pelarut terhadap adsorben (protonic solvent, seperti alkohol) (Adnan, 1997).
Kinetika desorpsi ditunjukkan oleh nilai konstanta laju pelepasan (kdes) (Wankasi et al., 2005). Nilai kdes dipengaruhi oleh suhu dan kecepatan pengadukan. Peningkatan nilai kdes seiring dengan meningkatnya suhu dan kecepatan pengadukan (Chu et al., 2004). Nilai kdes dan energi aktivasi menunjukkan parameter kinetika desorpsi.
Banyaknya -karoten yang teradsorp dihitung menggunakan
qe = konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (µg/g saat
kesetimbangan)
Ce = konsentrasi -karoten dalam olein (µg/mL saat kesetimbangan)
Co = konsentrasi -karoten dalam olein pada saat awal adsorpsi (µg/mL)
v = volume olein (mL)
m = massa atapulgit (g)
Nilai konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi digunakan sebagai nilai konsentrasi karoten pada saat awal desorpsi. Banyaknya -karoten yang tersisa pada atapulgit setelah desorpsi sebagai fungsi waktu dihitung menggunakan persamaan keseimbangan massa ditunjukkan pada persamaan (2) sebagai berikut:
) / (v m
q Ct ...………(2)
qt = konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah desorpsi(µg/g) setiap lama desorpsi (menit) tertentu
Ct = konsentrasi -karoten dalam larutan (µg/mL) setiap lama desorpsi
(menit) tertentu
v = volume eluen (mL)
m = massa atapulgit yang telah menyerap -karoten (g)
Kinetika desorpsi digambarkan oleh orde semi pertama persamaan yang digunakan oleh Chu dan Hashim (2001) dan dinyatakan dalam persamaan (3) sebagai berikut:
kdes= konstanta laju desorpsi orde semi pertama (menit-1)
Persamaan (3) dimodifikasi dengan faktor terdesorpsi (θ) dan fraksi tidak terdesorpsi (1-θ) menjadi persamaan (4) sebagai berikut:
)
Persamaan (4) merupakan persamaan laju desorpsi orde semi pertama. Persamaan tersebut dilogaritmakan natural (ln) menghasilkan persamaan garis lurus (5) (Wankasi et al., 2005) sebagai berikut :
Pendugaan tingkat kesesuaian model Wankasi dengan data percobaan ditentukan berdasarkan persamaan garis lurus yaitu regresi linier, dengan mempertimbangkan koefisien determinasi (r2). Regresi linier merupakan persamaan matematika yang menduga hubungan antara satu peubah bebas (X) dengan satu peubah tak bebas (Y), dimana hubungan keduanya dapat digambarkan sebagai suatu garis lurus (Mattjik dan Sumertajaya, 2000). Untuk kasus desorpsi, X adalah lama desorpsi, sedangkan Y adalah ln rasio konsentrasi karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi.
Koefisien determinasi (r2) adalah ukuran kesesuaian model (persamaan regresi linier yang dihasilkan), yaitu kemampuan model menerangkan keragaman nilai peubah Y. Semakin besar nilai koefisien determinasi berarti model semakin mampu menerangkan perilaku peubah Y. Nilai koefisien determinasi tersebut berkisar mulai dari 0 sampai 1 (Mattjik dan Sumertajaya, 2000).
persamaan yang dikenal dengan persamaan Arrhenius. Persamaan Arrhenius tersebut adalah sebagai berikut:
) T
Aexp(−Ea/ ………...(6)
k= R
k adalah konstanta laju , Ea adalah energi aktivasi, R adalah konstanta gas dan T adalah suhu mutlak. Faktor A merupakan sebuah konstanta proporsionalitas yang besarnya tergantung dari frekuensi tumbukan dan orientasi molekul selama tumbukan. Persamaan Arrhenius ini bermanfaat untuk menentukan nilai energi aktivasi dari pengukuran konstanta laju pada berbagai kondisi suhu (Petrucci, 1992; Saeni, 1989).
III. METODOLOGI
A. Bahan dan Alat
Bahan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah atapulgit yang telah menyerap karoten yang diperoleh dari hasil proses adsorpsi ß-karoten dari olein sawit kasar pada suhu 60ºC dan kecepatan pengadukan 120 rpm selama ± 2-4 jam. Atapulgit diperoleh dari Engelhard Corporation Iselin, New Jersey. Olein sawit kasar diperoleh dari PT. Asianagro Agungjaya, Jakarta. Eluen yang digunakan adalah isopropanol dan heksan pro analys. Heksan digunakan sebagai eluen pembanding. Standard ß-karoten dan α -tokoferol diperoleh dari Sigma-Aldrich.
Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini antara lain peralatan gelas (erlenmeyer, pipet tetes, tabung ulir, botol gelap); peralatan ukur (pipet mohr, gelas ukur, filter injector, spektrofotometer, High Performance Liquid Chromatrography (HPLC) kolom Zorbax Sil (0,46 x 25 cm) dengan fase gerak isopropanol dalam heksan (0,5:99,5 v/v) dengan laju alir 1 ml/menit dan nilai absorbansi α-tokoferol adalah 292 nm (AOCS, 1997), stopwatch dan timbangan); peralatan pendukung (shaker waterbath). Gambar shaker waterbath dapat dilihat pada Lampiran 2.
B. Metode Penelitian
Metode penelitian ini dibagi menjadi tahapan penelitian dan prosedur percobaan. Tahapan penelitian menjelaskan tentang langkah-langkah yang harus dilalui untuk mencapai tujuan penelitian. Prosedur percobaan merupakan tatacara secara teknis tentang percobaan yang akan dikerjakan.
1. Tahapan Penelitian
Karakterisasi adsorpsi atapulgit
Penentuan energi aktivasi (Ea) Penentuan kondisi kesetimbangan
Penentuan konstanta laju desorpsi (kdes)
Selesai
Selektivitas desorpsi Mulai
Gambar 3. Diagram alir tahapan penelitian
(a) Karakterisasi Adsorpsi Atapulgit
Karakterisasi adsorpsi atapulgit dalam penelitian ini dilakukan untuk mengetahui karakteristik adsorpsi atapulgit yang digunakan. Kondisi atapulgit yang digunakan adalah kondisi optimum proses adsorpsi ß-karoten, yaitu pada suhu 60ºC selama ± 2-4 jam dengan kecepatan pengadukan 120 rpm, dengan rasio atapulgit dengan olein adalah 1:3. Karakteristik yang dikaji adalah warna visual atapulgit dan kapasitas adsorpsi ß-karoten oleh atapulgit.
(b) Penentuan Kondisi Kesetimbangan
absorbansi yang diperoleh diplotkan pada kurva standard ß-karoten. Kurva standard ß-karoten dapat dilihat pada Lampiran 3.
(c) Penentuan Konstanta Laju Desorpsi (kdes)
Penentuan konstanta laju desorpsi (kdes) menggunakan persamaan
model Wankasi dengan regresi linier. Nilai kdesdiperoleh darikemiringan
regresi linier hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe). Kondisi percobaan untuk konstanta laju (kdes), nilai faktor terdesorpsi (θ) dan nilai koefisien determinasi (r2) desorpsi isotermal disajikan pada Tabel 7.
Tabel 7. Kondisi percobaan untuk nilai konstanta laju desorpsi (kdes), nilai faktor terdesorpsi (θ) dan nilai koefisien determinasi (r2) desorpsi isotermal
(d) Penentuan energi aktivasi (Ea)
Penentuan energi aktivasi (Ea) menggunakan persamaan Arrhenius. Persamaan Arrhenius merupakan persamaan yang dirumuskan Svante Arrhenius (1889), yang mengkuantifikasi hubungan antara suhu (T) dan energi aktivasi (Ea) dengan konstanta laju (k). Persamaan Arrhenius ini kemudian dimodifikasi menjadi bentuk persamaan garis lurus (regresi linier). Nilai Ea diperoleh dari kemiringan regresi linier hubungan antara kebalikan suhu desorpsi (1/T) dengan ln konstanta laju desorpsi (ln kdes).
Kondisi percobaan untuk energi aktivasi (Ea) desorpsi isotermal disajikan pada Tabel 8.
Eluen Konstanta laju desorpsi
(e) Selektivitas desorpsi
Selektivitas desorpsi dilakukan untuk seleksi terhadap adsorbat dengan parameter yang dapat menunjukkan kualitas dari eluen yang digunakan. Kualitas eluen yang digunakan dapat diketahui berdasarkan selektivitas eluen dalam melepaskan komponen -karoten dan α -tokoferol selama proses desorpsi berlangsung. Kondisi percobaan untuk selektivitas desorpsi isotermal disajikan pada Tabel 9.
Tabel 9. Kondisi percobaan untuk selektivitas desorpsi isotermal
Perlakuan
2. Prosedur Percobaan
Tujuh gram atapulgit yang telah mengadsorp ß-karoten dan 350 ml eluen (isopropanol dan atau heksan) dimasukkan ke dalam erlenmeyer 500 ml kemudian diinkubasi di dalam shaker waterbath dengan suhu desorpsi 40ºC, 50ºC dan 60ºC selama ± 2-4 jam. Larutan desorpsi diagitasi dengan kecepatan 180 rpm. Diagram alir proses desorpsi isotermal ß-karoten dan α -tokoferol olein sawit kasar dari atapulgit dapat dilihat pada Gambar 4. Pengambilan sampel dilakukan setiap lama desorpsi (menit) tertentu. Hasil
didinginkan untuk diukur absorbansinya pada panjang gelombang 446 nm dan nilai absorbansi diplotkan pada kurva standard untuk mengetahui besarnya konsentrasi ß-karoten. Prosedur pengukuran konsentrasi ß-karoten dan α-tokoferol dapat dilihat pada Lampiran 4.
Atapulgit (7gram)
Pencampuran atapulgit dan pelarut
Pengambilan sampel pada lama desorpsi (menit) tertentu
Analisa konsentrasi ß-karoten dan α-tokoferol Penyaringan dengan filter injector
Atapulgit
Pelarut (350 ml)
diinkubasi dalam shaker waterbath pada kecepatan pengadukan 180 rpm dan suhu tertentu
Mulai
Selesai
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Karakteristik Adsorpsi Atapulgit
Atapulgit yang digunakan dalam penelitian ini adalah atapulgit yang telah mengadsorp -karoten yang merupakan hasil penyaringan vakum dengan menggunakan kertas saring setelah proses adsorpsi pada suhu 60ºC dengan kecepatan pengadukan 120 rpm selama ± 2-4 jam. Karakterisasi adsorpsi atapulgit dilakukan untuk mengetahui warna visual atapulgit setelah mengadsorp β-karoten dan kapasitas β-karoten yang berhasil diserap. Kapasitas adsorpsi -karoten adalah banyaknya -karoten (µg) yang mampu diserap oleh 1 gram atapulgit pada setiap lama desorpsi (menit) tertentu. Hasil karakterisasi adsorpsi atapulgit disajikan pada Tabel 10.
Tabel 10. Hasil karakterisasi adsorpsi atapulgit
Karakteristik Nilai Bentuk atapulgit sebelum adsorpsi serbuk
Ukuran partikel sebelum adsorpsi [mesh] 150 Warna visual atapulgit setelah adsorpsi coklat gelap Kapasitas adsorpsi β-karoten [qo], [µg/g] 482,122
(a) (b)
Gambar 5. Perubahan karakteristik warna visual atapulgit, (a) sebelum adsorpsi dan (b) sesudah adsorpsi
Dari Gambar 5 dapat diketahui bahwa terjadinya perubahan warna atapulgit menunjukkan bahwa atapulgit mampu menyerap -karoten secara fisik. Nilai kapasitas adsorpsi -karoten sebesar 482,122 µg/g atapulgit selanjutnya digunakan sebagai nilai konsentrasi -karoten dalam atapulgit pada lama desorpsi nol menit untuk percobaan penentuan kinetika desorpsi isotermal -karoten.
B. Kondisi Kesetimbangan
0,000
Gambar 6. Hubungan antara lama desorpsi dengan peningkatan konsentrasi -karoten dalam larutan ( ● , Isopropanol 40ºC; ■ , Isopropanol 50ºC; ▲ , Isopropanol 60ºC; ○ , heksan 40ºC; □ , heksan 50ºC; ∆ , heksan 60ºC)
Berdasarkan Gambar 6 dapat diketahui bahwa pada masing-masing suhu desorpsi dan jenis eluen diperoleh kondisi kesetimbangan. Kondisi kesetimbangan pada masing-masing suhu desorpsi dan jenis eluen berbeda. Nilai kesetimbangan desorpsi isotermal β-karoten disajikan pada Tabel 11.
Perhitungan konsentrasi -karoten dalam larutan disajikan pada Lampiran 5 dan 6. Penentuan lama tercapainya kesetimbangan dapat dilihat pada Lampiran 7.
Tabel 11. Nilai kesetimbangan desorpsi isotermal β-karoten
Perlakuan
Eluen Suhu [ºC]
Konsentrasi β-karoten [µg/ml]
karena peningkatan suhu desorpsi dapat meningkatkan fraksi molekul dari -karoten dalam atapulgit dan eluen yang teraktifkan yaitu fraksi molekul yang menghasilkan tumbukan yang efektif, sehingga mempercepat proses pelepasan -karoten dari atapulgit oleh eluen. Peningkatan proses desorpsi tersebut mengakibatkan nilai konsentrasi -karoten semakin rendah dan tercapainya kondisi kesetimbangan semakin cepat.
Sementara itu, waktu dicapainya kondisi kesetimbangan untuk masing-masing suhu desorpsi -karoten berbeda, dimana waktu dicapainya kondisi kesetimbangan lebih cepat pada suhu yang lebih tinggi. Hal tersebut memberikan pengaruh terhadap nilai konsentrasi -karoten semakin rendah dengan peningkatan suhu desorpsi. Hal ini terjadi karena peningkatan fraksi molekul dari -karoten dalam atapulgit dan eluen yang teraktifkan sebagai akibat meningkatnya suhu desorpsi yang kemudian juga mempersingkat terjadinya proses pelepasan -karoten dari atapulgit oleh eluen.
mampu menjalankan elusi terlalu cepat tidak akan mampu melakukan pemisahan yang sempurna (Adnan, 1997).
Secara keseluruhan, pada lama desorpsi yang sama, dengan semakin meningkatnya suhu desorpsi, maka nilai konsentrasi -karoten semakin rendah. Adanya ikatan rangkap pada -karoten menyebabkan -karoten mudah teroksidasi. Penurunan nilai konsentrasi -karoten dalam larutan disebabkan oleh peningkatan proses oksidasi -karoten yang terjadi sebagai akibat adanya peningkatan suhu desorpsi. Peningkatan proses oksidasi tersebut mengakibatkan terjadinya degradasi -karoten sehingga nilai konsentrasi -karoten dalam larutan semakin rendah. Hal tersebut menunjukkan bahwa proses desorpsi -karoten dari atapulgit lebih baik dilakukan pada suhu yang rendah. Kemungkinan lain yang menyebabkan penurunan nilai konsentrasi -karoten dalam larutan sebagai akibat peningkatan suhu desorpsi adalah ikatan yang terbentuk antara atapulgit dan
-karoten pada saat proses desorpsi semakin kuat sehingga -karoten sulit untuk dilepaskan dari atapulgit. Hal tersebut didukung oleh adanya kemiripan sifat kepolaran antara atapulgit dan -karoten. Atapulgit merupakan senyawa semi polar, sedangkan -karoten merupakan senyawa non polar. Nilai konsentrasi -karoten dalam larutan isopropanol menunjukkan nilai yang lebih tinggi untuk ketiga suhu desorpsi dibandingkan nilai konsentrasi -karoten dalam larutan heksan. Hal tersebut menunjukkan bahwa isopropanol lebih banyak melepaskan -karoten dari atapulgit karena isopropanol memiliki sifat kepolaran yang sama dengan atapulgit, yaitu bersifat semi polar.
semakin tinggi. Isopropanol memiliki konstanta dielektrik sebesar 20,7 dan heksan memiliki konstanta dielektrik sebesar 1,89 (Adnan, 1997). Selain itu juga disebabkan oleh perbedaan tingkat kelarutan eluen yang digunakan terhadap -karoten dalam atapulgit. Isopropanol memiliki kelarutan yang cukup baik untuk minyak sawit kasar (Baharin et al., 1998).
Pada penelitian ini digunakan atapulgit sebagai adsorben yang menyerap -karoten. Atapulgit mengandung 66,1% SiO2, 12,6% MgO, dan 9,8% Al2O2. Silika mengandung bahan yang homogen. Permukaan silika tersusun atas dua tipe ikatan, yaitu ikatan polar yang memiliki energi tinggi dan ikatan kurang polar yang memiliki energi rendah. Ikatan polar merupakan ikatan antara silika dengan gugus hidroksil (Si-OH) yang disebut silanol, sedangkan ikatan kurang polar merupakan ikatan antara silika dengan oksigen (Si-O-Si) yang disebut siloksan (Chu et al., 2004).
Struktur atapulgit terdiri dari rantai silika ganda yang berikatan dengan oksigen membentuk tetrahedral, yang merupakan gugus kurang polar, aluminum dan magnesium berikatan dengan oksigen dan gugus hidroksil membentuk oktahedral yang merupakan gugus polar (Grim, 1989). Adanya gugus polar dan kurang polar pada atapulgit menyebabkan adsorben ini tergolong ke dalam adsorben semi polar. Gugus kurang polar yang terdapat dalam atapulgit inilah yang berfungsi di dalam proses adsorpsi secara fisik pada pengikatan -karoten. Jenis ikatan yang diduga terjadi antara atapulgit dan -karoten adalah ikatan van der Waals, dimana ikatan ini relatif lemah sehingga lebih mudah dilepas saat dielusi oleh eluen. Ikatan van der walls antara -karoten dan atapulgit dapat dilihat pada Gambar 7. Gaya van der Waals merupakan gaya terlemah walaupun merupakan gaya yang paling universal. Energinya sekitar 0,4 sampai 40 kJ/mol (Companion, 1991).
Si O Si δ+
δ
CH3 Cδ- C CH3 CH3
Gambar 7. Ikatan van der Waals antara -karoten dan atapulgit (Sirait, 2007)
Berdasarkan pada Gambar 7 dapat dilihat bahwa gugus siloksan berinteraksi dengan awan elektron yang banyak terdapat pada ikatan ganda terkonjugasi dari molekul -karoten melalui ikatan dipol-dipol.
Mekanisme pelepasan -karoten dari atapulgit dengan menggunakan isopropanol yang diduga terjadi ditunjukkan dengan adanya ikatan hidrogen antara molekul -karoten dengan molekul isopropanol. Ikatan hidrogen adalah ikatan lemah yang menghubungkan atom hidrogen pada satu molekul dengan atom elektronegatif pada molekul lain (Companion, 1991). Menurut Petrucci (1992), ikatan hidrogen cenderung terjadi jika atom H dalam suatu molekul dapat secara serentak tertarik oleh atom yang sangat elektronegatif yaitu atom F, O atau N dari molekul yang berdekatan. Molekul -karoten memiliki atom H yang merupakan daerah dimana terdapat gaya-gaya tarik yang kuat untuk molekul isopropanol. Ikatan hidrogen yang terjadi antara molekul -karoten dengan molekul isopropanol bersifat lebih kuat daripada ikatan van der Waals antara molekul -karoten dengan molekul atapulgit, sehingga ikatan van der Waals tersebut mudah terputus. Pemutusan ikatan van der Waals tersebut didukung oleh adanya proses shaking selama desorpsi berlangsung. Ikatan hidrogen antara -karoten dalam atapulgit dengan isopropanol dapat dilihat pada Gambar 8.
tarik menarik δ+ .. δ
C H :O C3H7 H
Gambar 8. Ikatan hidrogen antara -karoten dalam atapulgit dengan isopropanol
jenis ikatan yang terbentuk antara adsorben dan zat warna adalah ikatan van der Waals yang relatif lemah.
C. Kinetika Desorpsi
Kinetika desorpsi merupakan ln rasio konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe) pada suatu periode lama desorpsi tertentu. Parameter kinetika desorpsi meliputi konstanta laju desorpsi (kdes) dan energi aktivasi (Ea). Konstanta laju desorpsi (kdes) merupakan kemiringan hasil regresi linier hubungan antara lama desorpsi (menit) dengan ln rasio konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe). Energi aktivasi (Ea) merupakan energi yang harus dimiliki oleh molekul untuk bereaksi yang diperoleh dari kemiringan hasil regresi linier hubungan antara kebalikan suhu desorpsi (1/T) dan ln konstanta laju desorpsi (ln kdes). Parameter kinetika desorpsi tersebut menunjukkan kinerja eluen dalam melepaskan -karoten dari atapulgit.
1. Penentuan Konstanta Laju Desorpsi (kdes)
Konstanta laju desorpsi (kdes) -karoten ditentukan berdasarkan data percobaan hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi --karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe). Bentuk persamaaan laju desorpsi -karoten dari data percobaan hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe) menggunakan metoda kesesuaian data percobaan yaitu regresi.
setelah adsorpsi (ln qt/qe) ditransformasikan mengikuti bentuk persamaan garis lurus (linier). Ukuran untuk melihat tingkat kesesuaian dengan data percobaan ditentukan berdasarkan koefisien determinasi (r2) terbesar. Hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe) dapat dilihat pada Gambar 9 dan 10.
-0,12
Gambar 9. Hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe) pada isopropanol ( ○ , isopropanol 40ºC, ln qt/qe= -0,0047t – 0,005,
Lama de sorpsi [me nit]
ln
q
t/
q
Gambar 10. Hubungan antara lama desorpsi dengan ln rasio konsentrasi karoten dalam atapulgit setelah desorpsi dan konsentrasi -karoten dalam atapulgit setelah adsorpsi (ln qt/qe) pada heksan (
○ , heksan 40ºC, ln qt/qe= -0,0022t – 0,0183, r2=0,8114; □ , heksan 50ºC, ln qt/qe= -0,0026t – 0,0091, r2=0,857; ∆ , heksan 60ºC, ln qt/qe= -0,0023t + 0,0005, r2=0,9153).
Berdasarkan hasil regresi pada Gambar 9 dan 10 diperoleh kemiringan (slope), nilai fraksi terdesorpsi (θ) dan nilai koefisien determinasi (r2) dari masing-masing persamaan laju desorpsi. Nilai θ menunjukkan nilai fraksi yang dapat didesorpsi dalam proses desorpsi. Nilai θ diperoleh dari nilai
Tabel 12. Nilai konstanta laju desorpsi (kdes), nilai faktor terdesorpsi (θ) dan nilai koefisien determinasi (r2)
Perlakuan
Berdasarkan Tabel 12 dapat diketahui bahwa perbedaan suhu sebesar 10ºC telah memberikan pengaruh yang signifikan terhadap perbedaan nilai konstanta laju desorpsi (kdes) yang dihasilkan. Perbedaan nilai konstanta laju desorpsi (kdes) tersebut menunjukkan perbedaan laju desorpsi untuk masing-masing suhu desorpsi. Peningkatan suhu desorpsi berpengaruh untuk meningkatkan nilai konstanta laju desorpsi (kdes). Nilai konstanta laju desorpsi (kdes) yang diperoleh memiliki kecenderungan meningkat seiring dengan peningkatan suhu desorpsi. Hal ini terjadi karena peningkatan suhu desorpsi menyebabkan meningkatnya laju pelepasan β-karoten dari atapulgit. Peningkatan laju pelepasan β-karoten dari atapulgit berarti seiring dengan peningkatan energi kinetik yang terjadi pada β-karoten. β-karoten yang energi
kinetiknya meningkat ini menyebabkan meningkatnya laju desorpsi, sehingga kemudian meningkatkan nilai konstanta laju desorpsi (kdes).
(kdes) yang semakin meningkat diikuti dengan kecenderungan nilai faktor terdesorpsi (θ) yang meningkat pula. Hal tersebut menunjukkan bahwa laju desorpsi yang terjadi semakin cepat. Semakin tinggi nilai konstanta laju desorpsi maka semakin tinggi pula nilai faktor terdesorpsi (Wankasi et al., 2005).
2. Penentuan Energi Aktivasi (Ea)
Energi aktivasi merupakan energi yang harus dimiliki oleh molekul sehingga mampu bereaksi. Nilai konstanta laju desorpsi (kdes) pada ketiga suhu desorpsi, yaitu 40ºC, 50ºC dan 60ºC yang diperoleh selanjutnya digunakan untuk menentukan energi aktivasi (Ea). Penentuan nilai energi aktivasi (Ea) desorpsi isotermal β-karoten dilakukan dengan persamaan Arrhenius. Perhitungan energi aktivasi (Ea) dapat dilihat pada Lampiran 9. Persamaan Arrhenius merupakan persamaan yang dirumuskan oleh Svante Arrhenius, yang mengkuantifikasi hubungan antara suhu (T) dan energi aktivasi (Ea) dengan konstanta laju (k). Persamaan Arrhenius ini kemudian dimodifikasi menjadi bentuk persamaan garis lurus (regresi linier).
-5,4
0,00295 0,003 0,00305 0,0031 0,00315 0,0032 0,00325
1/T
Gambar 11. Hubungan antara 1/T dengan ln kdes pada eluen isopropanol (ln kdes= -1115,1 1/T – 1,7448; r2= 0,5468)
0,00295 0,003 0,00305 0,0031 0,00315 0,0032 0,00325
1/T
ln k de
s
Gambar 12. Hubungan antara 1/T dengan ln kdes pada eluen heksan (ln kdes= -247,38 1/T – 5,2828; r2= 0,0751)
Berdasarkan kemiringan (slope) dari persamaan hasil regresi linier pada Gambar 11 dan 12 diperoleh energi aktivasi yang merupakan kemiringan (slope) dikali dengan konstanta gas (R). Nilai koefisien determinasi (r2) yang kecil ini menunjukkan bahwa keragaman nilai konstanta laju desorpsi sebagai peubah tak bebas kurang mampu diterangkan oleh persamaan Arrhenius. Nilai energi aktivasi desorpsi isotermal β-karoten yang dihasilkan pada ketiga
Tabel 13. Energi aktivasi desorpsi isotermal β-karoten dengan eluen
Berdasarkan Tabel 13 dapat diketahui bahwa peningkatan suhu desorpsi menyebabkan meningkatnya pelepasan β-karoten dari atapulgit yang
selanjutnya meningkatkan laju desorpsi. Selain dengan peningkatan suhu desorpsi, peningkatan laju desorpsi juga dapat dilakukan dengan mendapatkan jalan proses desorpsi dengan energi aktivasi yang lebih rendah. Semakin rendah nilai energi aktivasi, semakin besar fraksi molekul β-karoten yang
teraktifkan dan semakin cepat proses desorpsi berlangsung. Dalam penelitian ini digunakan eluen isopropanol untuk desorpsi β-karoten dan eluen heksan
sebagai pembandingnya. Penggunaan eluen berfungsi untuk mendapatkan jalan proses desorpsi alternatif tersebut. Eluen akan mengarahkan reaksi menuju jalan reaksi dengan nilai energi aktivasi yang rendah. Oleh karena itu, jenis eluen dapat meningkatkan laju desorpsi. Hal ini tergantung dari jenis kepolaran eluen yang digunakan. Dalam proses desorpsi β-karoten ini tingkat
kepolaran eluen yang semakin rendah akan menghasilkan energi aktivasi yang rendah. Dalam hal ini, heksan menunjukkan nilai energi aktivasi yang rendah, berarti heksan mampu melepaskan β-karoten dari atapulgit dengan cepat.
dengan kondisi proses yang menggunakan shaker akan lebih cepat berikatan dengan β-karoten dalam atapulgit sehingga proses pelepasan β-karoten lebih
cepat terjadi. Viskositas isopropanol lebih tinggi dibandingkan heksan sehingga proses pelepasan β-karoten dengan menggunakan isopropanol
berjalan sedikit lebih lambat.
D. SELEKTIVITAS DESORPSI
Pemisahan -karoten dan α-tokoferol dilakukan dengan cara adsorpsi dan desorpsi. Proses desorpsi akan melepaskan -karoten dan α-tokoferol dari adsorben dengan cara mengelusi adsorben dengan eluen. Eluen yang digunakan jumlahnya sama, hanya saja masing-masing eluen yang digunakan mempunyai karakteristik yang berbeda dalam kemampuannya untuk melepaskan -karoten dan α-tokoferol. Eluen yang memiliki kemampuan cepat melepas adsorbat belum tentu dapat melepaskan adsorbat yang diharapkan dengan konsentrasi yang baik. Eluen yang mampu menjalankan elusi terlalu cepat tidak akan mampu melakukan pemisahan yang sempurna (Adnan, 1997). Kemungkinan yang terjadi adalah eluen melepaskan bahan-bahan lain. Oleh karena itu, perlu dilakukan seleksi terhadap adsorbat dengan parameter yang dapat menunjukkan kualitas dari eluen yang digunakan. Selektivitas desorpsi dilihat dari perolehan -karoten dan α-tokoferol dapat dilihat pada Tabel 14.
Tabel 14. Selektivitas desorpsi dilihat dari perolehan -karoten dan α -tokoferol
