Aplikasi Metoda Ohmic Heating untuk Ekstraksi Minyak Lemon

APLIKASI METODA

OHMIC

HEATING UNTUK

EKSTRAKSI MINYAK LEMON

OLEH

ELIH MULYANA

PROGRAM PASCA SARJANA

INSTITUT PERTANIAN BOGOR

ABSTRAK

ELlH MULYANA. Aplikasi Metoda Ohmic Heating Untuk Ekstraksi Minyak

Lemon. Dibimbing oleh ATJENG M. SJARIEF dan EDY HARTULISTIYOSO. Limbah lemon yang tersedia dalam jumlah yang melimpah berpotensi untuk diproses lebih lanjut untuk menghasilkan minyak lemon. Limbah ini mempunyai kadar air

85,7% dan minyak atsiri yang didalamnya tersusun atas unsur C, H, 0 , N, S.

Berdasarkan kandungan kimianya limbah ini merupakan penghantar listrik, sehingga

dalam penelitian ini dikembangkan ekstrak minyak lemon dengan metoda ohmic

heating.

Tujuan penelitian ini adalah : menentukan karakteristik pengolahan limbah

lemon dengan cara ohmic heating, merancang dan membangun alat ohmic heating

dan memanfaatkan limbah lemon untuk diarnbil minyaknya.

Penelitian dilakukan dengan cara eksperimen yang dibagi dalam tiga tahap. Percobaan dilakukan pada sampel limbah dan jeruk segar. Perlakuan percobaan adalah perlakuan kelistrikan dan perlakuan pada kulit lemon. Perlakuan kelistrikan dilakukan dengan tegangan variabel, tegangan tetap, arus variabel dan arus tetap.

Sedangkan perlakuan pada kulit adalah limbah seadanya, perajangan 1,5 cm

membujur dan 0,5 cm melintang. Alat yang digunakan adalah pemanas ohmic,

pendingin, florentine, thermal recorder dan alat bantunya adalah alat ukur listrik dan

perajang. Pengujian minyak yang dilakukan adalah dengan GC, GC MS, fisiko-kimia

dan perhitungan rendemen. Adapun spesifikasi alat : box luar, 28,2 cm x 16 cm x 40

cm; box dalam, 24,2 cm x l l c m x 30,5 cm; elektroda 9,s cm x 23 cm x 0,15 cm;

terminal 1,5 cm x 32 cm x 0,15 cm ; Autotrafo 1000 W, 0 - 220 V, 5 A.

Hasil percobaan menunjukan bahwa limbah lemon dengan sifat kimianya dapat menghantarkan listrik. Proses pemanasan yang homogen terjadi pada perlakuan perajangan 1,5 cm membujur, 0,5 cm melintang dan tegangan sumber variabel dari 79 V - 11 V, dengan arus konstan 4,4 A . Tahanan jenis kulit lemon menurun dari 909 ohm-mm sampai 158,7 ohm-mm dan konduktivitas listriknya meningkat dari 0,001 1 S/mm hingga 0,0063 Slmm begitu pula suhu pemanasan meningkat dari 20°C sampai 97°C. Produksi minyak dengan sampel jeruk segar

diperoleh rendemen 0,08 % dengan konsumsi pemakaian energi 1,079 k w h ( biaya

Rp.305,- ) dan rendemen limbah 0,04 %, energi 0,989 kWH (biaya Rp.254,-). Uji

fisiko-kimia minyak lemon : bobot jenis 0,8786, indeks bias 1,4710, bilangan asam

3,23, bilangan ester 80,96 secara umum nilai-nilai tersebut mendekati kualitas minyak California maupun Italia. Identifikasi minyak lemon dengan GC MS diperoleh 34 nama komponen dengan komposisi 74,77 % terdiri dari golongan Terpen dan 25,l

SURAT PERNYATAAN

Saya menyatakan dengan sebenar-benarnya bahwa segala pernyataan dalam Tesis

saya yang berjudul :

APLIKASI METODA OHMIC HEATING UNTUK EKSTRAKSI MINYAK

LEMON

merupakan gagasan atau hasil penelitian tesis saya sendiri, dengan bimbingan Komisi

Pembimbing, kecuali yang dengan jelas ditunjukan rujukannya. Tesis ini belum

pernah diajukan untukmemperoleh gelar pada program sejenis di perguruan tinggi

lain.

Semua data dan informasi yang digunakan telah dinyatakan secara jelas dan dapat

diperiksa kebenarannya.

3 Desember 2002

APLIKASI METODA OHMIC HEATING UNTUK

EKSTRAKSI MINYAK LEMON

ELlH MULYANA

Tesis

sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada

Program Studi Ilmu Keteknikan Pertanian

PROGRAM PASCA SARJANA

INSTITllT PERTANIAN BOGOR

Judul Tesis : APLIKASI METODA OHMIC HEATING UNTUK EKSTRAKSI MINYAK LEMON

Nama Mahasiswa : Elih Mulyana

N R P : P13500001

Program Studi : Ilmu Keteknikan Pertanian

Menyetujui

1. Komisi Pembimbing

Ketua

Mengetahui,

I

Anggota

2.Ketua Program Studi Program Pascasarjana

. . .!

RlWAYAT HIDIJP

Penulis dilahirkan di Bandung pada tanggal 17 April 1964 sebagai anak ke

tiga dari pasangan Soenanvan (alm) dan Supiyah. Pendidikan Sarjana ditempuh pada

Program Studi Listrik Tenaga, Jurusan Teknik Elektro, Fakultas Pendidikan

Teknologi clan Ilmu Kejuruan, IKlP Bandung, lulus pada tahun 1991. Kesempatan

untuk melanjutkan ke program magister pada program studi Ilmu Keteknikan

Pertanian, Institut Pertanian Bogor diperoleh pada tahun 2000. Beasiswa pendidikan

diperoleh dari BPPS DIKTI, Departemen Pendidikan Nasional.

Penul~s bekerja sebagai Staf Pengajar di Jurusan Teknik Elektro, Fakultas

Pendidikan Teknologi dan Ilmu Kejuruan, Universitas Pendidikan Indonesia,

Bandung, Jawa Barat, sejak tahun 1992. Bidang Studi yang menjadi tanggung jawab

PRAKATA

Alharndulillahirobbil'aalamiin, puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat

Allah SWT, yang telah membenkan bimbingan serta petunjuk-Nya dalam

menyelesaikan karya ilmiah ini. Tema penelitian yang dipilih dalam penelitian ini

adalah Aplikasi Metoda Ohmic Heuting untuk Ekstrak Minyak Lemon. Pelaksanaan

penelitian berlangsung dari tanggal 1 Maret sampai dengan 30 September 2002.

Terima kasih penulis ucapkan kepada :

1 . Dr. Ir. Atjeng M. Sjarief, MSAE selaku ketua komisi pembimbing serta Dr. lr. Edy

Hartulistiyoso, selaku anggota komisi pembimbing yang telah memberikan

bimbingan dan saran.

2. Dr. Ir. Suroso, M.Agr. selaku penguji

3. Sdr. Romli yang telah membantu dalam pembuatan alat ohmic healing serta Bapak

Eri yang setia membantu dalam proses pengambilan data penenelitian ini.

4. Keluarga tercinta : 1bu Supiyah, Istri Susan Indriani serta anak-anak Gilang

Wahyudi, Visma Dewi Damayanti, Adik serta Kakak yang telah memberikan doa

dan kasih sayangnya.

5. Rekan kuliah : Irsan Zainudin, Zainul Arham, Dhami DJ, Sukrisno W, Mustafril,

Sukrnawati, Budi Hanono serta rekan-rekan lainya.

Semoga karya ilmiah m i bermanfaat.

Bogor, Desember 2002

DAFTAR IS1

Halaman

DAFTAR TABEL ... x DAFTAR GAMBAR

...

xi ...

...

DAFTAR.LAMPIRAN xi11

PENDAHULUAN

Latar Belakang ... 1

Tujuan Penelitian ... 4

TINJAUAN PUSTAKA

Buah Jeruk ... 5 Ohmic Heating ... 8

Konduktivitas Listrik Kulit Lemon ... 1 1

Volume Ruang Ohmic Heating ... 12

...

Daya Autotrafo 13

Hubungan Skematik Sistem Pemanas Ohmic

...

16

Ekstrak Minyak pada Kulit Lemon ... 17

Minyak Lemon ... 20

Sifat Fisiko-kimia Minyak Lemon

...

22

...

ldentifikasi Komponen Kimia Minyak Lemon 22

METODOLOCI PENELITIAN

...

Waktu dan Tempat Penelitian 25

...

Alat dan Bahan 25

Pelaksanaan :

Percobaan Tahap 1

...

26

Percobaan Tahap 3

...

28

. .

Penguj~an Minyak Lemon ... 29

HASIL DAN PEMBAHASAN

Hasil Percobaan Tahap 1

...

33

Hasil Percobaan Tahap 2

...

36

Hasil Percobaan Tahap 3 ... 41

Perhitungan Energi Pemanasan

...

51

Analisis Sifat Fisiko-kimia Minyak Lemon

...

54

Analisis Rendemen

...

58

Analisis Kuantitas Minyak Lemon ... 59

Analisis Kualitas Minyak Lemon

...

59

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

...

66

Saran-saran ... 69

DAFTAR TABEL

Halaman

...

1 Sifat Fisiko Kimia Minyak Lemon Italia 22

2 Komposisi Minyak Lemon Argentina ... 24

...

3 Hasil Percobaan Tahap 1 dan 2 40

4 Persamaan Daya dari Percobaan Tahap 3 ... 52 ...

5 Hasil Percobaan Tahap 3 53

6 Sifat Fisiko Kimia Minyak Lemon

...

55

...

7 Rendemen Minyak Lemon 58

8 Identifikasi Komponen Minyak Lemon dengan GC MS ... 60

DAFTAR GAMBAR

Halarnan

1 Struktur Penampang Buah Jeruk ... 8

2 Aliran Arus Listrik

...

9

3 Rangkaian Resistansi Paralel dari kulit lemon ... 14

4 Rangkaian Autotrafo

...

15

5 Hubungan Skematik Sistem Pemanas Ohmic ... 17

6 Perubahan Tegangan Listrik

...

34 7 Perubahan Arus Listrik ... 34

8 Perubahan Tahanan Listrik

...

35

9 Perubahan Tegangan Listrik ... 37

...

10 Perubahan Arus Listrik 37

. .

...

1 1 Perubahan Tahanan Listr~k 38

...

12 Perubahan Arus Listrik pada Percobaan Tegangan Konstan 39

13 Perubahan Tegangan Listrik

...

42

14 Perubahan Arus Listrik

...

43

. .

...

15 Perubahan Tahanan Listr~k 44

...

16 Perubahan Konduktivitas Listrik 45

17 Perubahan Suhu pada Kulit Lemon ... 46

...

I8 Perubahan Tegangan Listrik 47

19 Perubahan Arus Listrik ... 48

2 1 Perubahan Konduktivitas Listrik ... 49

22 Perubahan Suhu pada Kulit Lemon segar

...

50

DAFTAR

LAMPIRAN

Halaman 1 Tabel Percobaan Tahap 1

...

74

...

2 Tabel Percobaan Tahap 2 75

3 TabeI Percobaan dengan Tegangan Tetap ... 76 4 Tabel Percobaan Tahap 3. Untuk Sampel Limbah ... 78 5 Tabel Percobaan Tahap 3. Untuk Sampel Kulit Jeruk Segar ... 81

6 Hasil Uji minyak GC (Gas Chromatograpy) ... 8 5

7 Hasil Uji minyak GC MS (Gas Chromatograpy Massa) ... 88

8 Gambar Karakteristik Perubahan Daya pada Percobaan Tahap 3)

...

91

PENDAHULUAN

Latar Belakang

Lemon (Citrus Limon (Linn.) Burm.fj adalah jenis buah jeruk dengan bentuk

jorong memanjang, pada ujungnya terdapat penonjolan yang jelas, mempunyai biji

kecil, lunak dan tidak dapat dikonsumsi langsung karena dagingnya berasa asam,

selain itu bagian kulit luar mengandung cortex sebagai bahan minyak atsiri yang

mengandung d limonea, sitral, sitrenoral, geramil asetrat, terpinol, metil heptenon,

suatu seskuiterpen, hesperadin dan lain-lain (Gembong Tjitro Soepomo 1994).

Jika dilihat dari sejarahnya jeruk lemon ini berasal dari India utara, kemudian

dikembangkan di Italia, Sisilia, Spanyol, Portugal, California dan lain-lain. Di

Indonesia tanarnan jeruk banyak sekali varietasnya seperti jeruk lemon, jeruk manis,

jeruk besar (jeruk bali), jeruk keprok dan jeruk nipis (Gembong Tjitro Soepomo

1994).

Produksi buah jeruk di Indonesia secara keseluruhan dari tahun 1995-1999

terus meningkat yaitu dari 143,059 ton hingga 449,552 ton, jumlah tersebut

dimanfaatkan untuk pembuatan konsentrat, sari buah, pektin, selai, jeli serta minyak

kulit jeruk (Biro Pusat Statistik 1994).

Menurut Nurlaila (2001), sekitar 30%

-

32% dari berat lemon merupakan

2

Agriculture (1962), bahwa prosentase limbah lemon setelah pengolahan jus adalah

sebesar 40%

-

55%.

Dari data Biro Pusat statistik dalam kurun waktu 4 tahun jumlah limbah

lemon dapat diperhitungkan sekitar 57 ton hingga 180 ton. Selain itu limbah lemon

bersifat asarn dengan pH rendah antara 2,2 - 2,4 (Mohsenin 1980). Jika dibuang ke

tanah limbah ini akan mengurangi kandungan oksigen tanah sehingga menurunkan

kesuburan tanah.

Hasil survey pada industri pengolahan lemon di PT Karunia Abadi

Sejahtera menunjukan bahwa pengolahan lemon setiap harinya mencapai 1,5 tonlhari.

Dari jumlah tersebut dihasilkan 390 liter jus. Dengan kerapatan (bulk density) 0,82

kgll, maka berat jus setara dengan 320 kg dan Jeruk lemon yang berukuran kecil

(kelas D) sebanyak 15 % (225 kg) dikembalikan ke perusahaan pengirim. Jadi berat

limbah lemon setiap harinya mencapai 955 kg atau berat limbah tersebut hampir

mencapai rata-rata 1 ton/hari.

Menurut keterangan dari Food and Agriculture Organization Of The United

Nations (1978) pengolahan limbah kulit lemon dilakukan dengan cara :

a. Pengeringan dengan cara pengepresan, yaitu kulit jeruk sebelum

dikeringkan dipres dahulu, sehingga konsetratnya berkurang 60% - 70%,

hasil pengeringan digunakan untuk pakan ternak sapi.

b. Pengeringan putar, yaitu bahan kulit jeruk yang basah langsung dikeringkan

dengan menggunakan pengering putar.

Sedangkan Guenther (1949) limbah kulit lemon dapat dimanfaatkan untuk

3

adalah sekitar 2300 ton per tahun. Negara produsen pertama adalah Amerika, Italia,

Argentina dan Brazil (Wright 1991)

Penelitian ekstraksi kulit jeruk telah dilakukan oleh Nugroho (1995), yaitu

pada jeruk siam pontianak, ekstraksi kulit jeruk dilakukan dengan metoda

pengepresan dingin, destilasi uap air, destilasi uap dan destilasi ampas pres.

Sedangkan menurut Ketaren (1985), ekstrak minyak atsiri dari tumbuh-tumbuhan

dapat dilakukan dengan 4 cara, yaitu : (1) Penyulingan dengan uap air, (2) Ekstraksi

dengan menggunakan pelarut, (3) Pengepresan, (4) Ekstraksi menggunakan lemak.

Di Indonesia informasi tentang pemanfaatan limbah kulit jeruk lemon

khususnya pengolahan minyak lemon belum banyak tersedia. Demikian pula dengan

informasi data produksi. Menurut Irwansyah (2001) potensi pengelolaan dan

pengembangan minyak jeruk lemon merupakan peluang yang besar untuk memenuhi

permintaan pasar dunia. Melihat tingginya nilai ekonomi dari kandungan limbah

jeruk berupa minyak atsiri maka penelitian tentang proses atau metode ekstraksi

masih perlu dilakukan. Metode yang akan dikembangkan perlu mempertimbangkan

karakteristik dari kulit lemon diantaranya : (1) Kadar air kulit lemon sebesar 85,7 %

, ha1 ini menunjukan bahwa kulit lemon mempunyai kandungan air (HzO) yang cukup

tinggi. (2) Menurut Guenther (1949), kandungan lain dari kulit lemon adalah

minyak atsiri. Sedangkan menurut Ketaren (1985), minyak atsiri mengandung

senyawa : Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (0), Nitrogenw) dan Belerang (S).

(3) Berdasarkan kandungan kimia tersebut menunjukan bahwa kulit lemon

mempunyai sifat-sifat listrik. Dengan identifikasi tersebut maka ekstraksi minyak

4

sebagai konduktor listrik. Ekstrak minyak dengan cara ohmic heating ini pada

prinsipnya hampir sama dengan ekstraksi dengan cara destilasi uap. Pada destilasi

uap terjadi pindah panas dari sumber panas ke air, kemudian menghasilkan uap dan

uap ini dimanfaatkan untuk ekstrak minyak lemon dari kulitnya, sedangkan pada

ohmic heating arus listrik langsung dialirkan pada bahan (kulit lemon), pemanasan

terjadi langsung pada kulit lemon karena adanya arus listrik dan pengaruh tahanan

listrik kulit lemon.

Tujuan

Tujuan penelitian ini adalah :

a. Menentukan karakteristik pengolahan limbah lemon dengan cara ohmic heating.

b. Merancang d m membangun alat ohmic heating.

TINJAUAN PUSTAKA

Buah Jeruk

Buah jeruk termasuk dalam genus citrus yang mempunyai beberapa species,

diantaranya Citrus Sinensis (jeruk manis), Citrus Nobilis (Jeruk tangerine), Citrus

Maxima ( jeruk besar), Citrus Medica (jeruk lemon) (Sarwono 1991).

Menurut taksonominya jeruk lemon termasuk dalam :

Divisio : Spermatophita

Anak divisio : Angiospermae

Kelas : Dicothyledonae

Anak Kelas : Dialypetales

Bangsa : Rutales

Suku : Rutacea

Marga : Citrus

Jenis : Citrus limonum lime filius Burman

(DEPKES RI 1983).

Menurut Hume (1957), Varietas jeruk lemon (Citrus Limon (1inn)Burm.f.)

adalah :

1. Eureka

Bentuk membujur, dengan ukuran sedang (27'8 x 2 inchi), warna kuning

6 2. Everbearing

Bentuk bulat, ukuran sedang (391'6 x 2 inchi), warna kuning, puncak

bemjung dengan panjang sekitar 518 inci.

3. Genoa

Bentuk membujur, memiliki dua ujung ukuran sedang (33'% 2 inchi),

warna kuning lemon terang, puncak berputing, puting kecil dan ujungnya

tajarn.

4. Lisbon

Bentuk membujur, ukuran sedang (31i4 x 2Ii4 inchi), warna kuning lemon,

puncak berputing, kulit halus, seragam dalam ukuran, kematangan

terpelihara dengan baik.

5. Meyer

Bentuk lonjong sampai bulat, ukuran sedang sampai besar (2"8 - 31i4 x

25/8 _{- 3 inchi), wama kuning lemon terang, puncak membengkok dan}

berkulit halus.

6. Panderosa

Bentuknya berleher dan membujur, ukuran besar (43'8 x 4lI4 inchi), warna

kuning, puncak rata dengan sedikit indikasi puting, dan pangkal berleher.

7. Otohite

Bentuk hampir bulat, ukuran (2"' x 2"' inchi), warna agak kuning, puncak

7

8. Rough

Bentuk bermacam-macam dengan ukuran sedang sampai besar (2 7116 2511h

inchi), warna kuning lemon.

9. Sicily

Bentuk membujur, ukuran sedang (2'I2x 3'14 inchi), warna kuning terang

bercahaya, ujung berputing, puting pendek dan kasar, kulit tipis dan halus,

manis, sel-sel minyak biasanya berada di permukaan.

10. Sweet

Bentuk rata, ukuran sangat kecil (2 x 2'18 inchi), warna berbintik-bintik

kuning keabu-abuan, daging buah lemon gelap, kasar berpasir, jus manis

dengan sedikit flavor lemon.

1 1. Vilafranca

Bentuk bulat membujur, ukuran sedang sampai besar (3 x 2'/16 inchi),

warna kuning lemon cerah, puncak berujung tumpul dan kasar, umurnnya

ditanam di florida.

Struktur buah jeruk lemon menurut Kefford (1959), terdiri dari 10 % flavedo

(lapisan kulit bagian luar) dan 12% - 13 % albedo sebagai sumber pektin, 40 % jus,

35

-

40 % pulp, 1

-

2 % biji. Selain itu (Guenther 1990) menyatakan bahwa kantung

minyak bentuknya oval diameternya 0,4 mm - 0,6 mrn menempel pada lapisan dalam

flavedo.

Menurut Albigo dan Carter (1977), bagian-bagian utama dari jeruk lemon

tersusun dari kulit yang tersusun dari lapisan epidemis, flavedo, kelenjar minyak, dan

dan biji. Core atau bagian tengah terdidri atas pembuluh dan pektin. Albedo

merupakan jaringan yang berhubungan dengan core di tengah-tengah buah, berfungsi

untuk mensuplay air dan nutrisi dari pohon pertumbuhan dan perkembangan buah.

Bagian albedo warnanya putih karena tidak mengandung klorofil, bagian ini banyak

mengandung selulosa, hemiselulosa, lignin, senyawa pektat, hester periodes, serta

senyawa-senyawa limonen yang menyebabkan rasa pahit pada sari buah jeruk.

Bagian

-

bagian lengkapnya dapat di lihat pada gambar berikut :

core

Garnbar 1. Struktur penampang buah jeruk

(Nagy, et.al., 1977)

Ohmic Heating

Ohmic heating pada prinsipnya beke j a berdasarkan hukum Ohm, yaitu bila beda

9

penghantar yang mempunyai tahanan sebesar satu ohm konstan, dengan rumus

dinyatakan :

V= R.I ... (1.1)

Dan besarnya daya listrik yang menyebabkan panas pada tahanan R dari rangkaian

diatas dapat dinyatakan :

Dalam pemahaman panas yang te jadi pada tahanan, perlu mengetahui konsep

perpindahan (aliran) arus listrik pada tahanan tersebut. Menurut Edminister (1985)

[image:152.540.36.463.23.697.2]

aliran listrik pada suatu bahan penghantar digambarkan sebagai berikut :

Gambar 2. Aliran Arus Listrik

Pada gambar (a), ion positif bergerak ke kiri melewati bidang B dengan laju sebesar

satu coulomb per detik, maka akan menyebabkan arus sebesar satu ampere.

10

coulomb per detik juga akan menyebabkan arus listrik sebesar satu ampere bergerak

ke kiri.

Semua bahan pertanian yang mempunyai sifat elektro-kimia &an

mengandung muatan listrik negatif (elektron) dan muatan listrik positip (proton) yang

tersusun secara seimbang, bila diberikan beda potensial listrik maka arus listrik akan

mengalir melalui bahan tersebut. Untuk mengetahui sifat-sifat elektron maupun

proton pada bahan pertanian, dapat dilihat dari kandungan unsur-unsur kimia dari

bahan pertanian tersebut.

Pada limbah kulit lemon terdapat kandungan minyak atsiri (Guenther 1949),

dan menurut Ketaren (1985), bahwa pada minyak atsiri itu mengandung unsur-unsur

kimia Karbon (C), Hidrogen (H), Oksigen (0), Nitrogen (N) dan Sulfur (S). Selain

itu Wenworth dan Becker (1973), menjelaskan bawa kandungan elektron dan proton

pada unsur kimia dapat dilihat berdasarkan nomor atom. Jumlah nomor atom untuk

unsur-unsur Karbon = 1, Hidrogen = 6, Nitrogen = 7, Oksigen = 8. Hasil pengukuran

menunjukkan bahwa limbah lemon mempunyai kadar air yang cukup tinggi yaitu

85,7 %. Senyawa air ini secara kimia terdiri dari unsur hidrogen (H) dan oksigen

(0).

Berdasarkan sifat-sifat elektro-kimia, jelas bahwa kulit lemon mempunyai

sifat sebagai konduktor. Dalam keperluan penelitian pemanasan dengan cara ohmic,

status bahan kulit lemon dapat ditetapkan sebagai elemen pemanas. Proses

pemanasan dapat dilakukan dengan cara menetapkan besarnya beda potensial antara

kedua ujung (titik) dari bahan kulit lemon, sehingga arus listrik &an mengalir dari

11

Proses pemanasan ohmic dilakukan dengan memasang elektroda pada sebuah

wadah yang bukan konduktor, pada wadah itu dimasukan limbah kulit lemon yang

diletakan diantara elektroda, dan setiap ujung elektroda itu disambungkan dengan

sumber listrik arus bolak-balik dengan potensial listrik yang berbeda. Sedangkan

kapasitas (volume) pemanasan limbah kulit lemon ditetapkan berdasarkan data

lapangan dari PT. Karunia Abadi Sejahtera, dimana setiap harinya limbah kulit lemon

mencapai satu ton. Dengan dasar data lapangan tersebut dapat ditentukan besarnya

volume pemanasan.

Proses pemanasan cara ohmic ini dilakukan seperti yang dicontohkan oleh

Miao dan Horribe (1990), yaitu pada sebuah bak berukuran panjang 56 mm x lebar

58 mm x tinggi 45 mm dimasukan cairan telur sebanyak 100 g, pada kedua ujung bak

ditempatkan dua buah elektroda yang dihubungkan dengan sumber listrik arus bolak-

balik dengan tegangan variabel dari 1,s V sampai dengan 7,2 V, fi-ekwensi 60 Hz,

pemanasan ini berlangsung sampai mencapai suhu 90' C. Pada proses ohmic ini dapat

dilihat karakteristik dari bahan yang dipanaskan.

Konduktivitas Listrik Kulit Lemon

Menurut Palanapian dan Sastri (1991), Konduktivitas listrik bahan makanan

pada proses ohmic heating dihitung berdasarkan arus dan tegangan, besarnya

Contoh percobaan menentukan konduktivitas listrik bahan makanan, dilakukan oleh

De Alwis dan Fryer (1991) percobaan dilakukan pada partikel cairan dari makanan

(food particle liquid) dengan ukuranl2 cm x 16 cm, tegangan sumber konstan 200 V,

didapat konduktivitas listrik bahan 2,56 mS1cm atau 0,0256 Slm.

Dalam Sistem Satuan Internasional, konduktivitas listrik dapat dihitung dengan

m u s :

(Darmawan Djonoputro 1979)

Volume Ohmic Heating

Volume ruang prototipe pemanas ohmic ditetapkan menurut perhitungan

dengan berdasarkan data limbah lemon setiap hari dari PT. Karunia Abadi Sejahtera.

Jumlah jeruk lemon yang diperas setiap hari di perusahaan tersebut adalah 1,5 ton,

menghasilkan jus 390 liter, pada kerapatan 0,82 kg/L berat jus sama dengan 320 kg.

Jenis lemon yang dikirim ke perusahaan terdiri dari kelas A, B, C dan D

dengan diameter masing-masing > 5 cm, 4

-

5 cm, 3,5

-

4 cm dan < 3,5 cm. Jumlah

jeruk lemon yang termasuk kelas D sebanyak 15 % atau setara dengan 225 kg tidak

diproses dan dikembalikan kepada perusahaan pengirim.

Jadi total limbah setiap hari di PT. Karunia Abadi Sejahtera adalah

13

Berdasarkan hasil percobaan, limbah kulit lemon yang di ambil dari

perusahaan tersebut mempunyai kerapatan (bulk density) sebesar 0,72 g/cm3. Jadi

untuk berat 1 ton kulit lemon, volumenya adalah kira-kira 1,4 m3.

Dari data dan hasil perhitungan, maka ukuran prototipe ruang pemanas ohmic

dapat ditentukan sebagai berikut : Panjang = 23,2 cm, Lebar = 10 cm, Tinggi = 30

cm. Ukuran tersebut diperoleh berdasarkan skala ukuran 1 : 6.

Daya Autotrafo

Autotrafo adalah mesin listrik yang dapat mengubah sumber tegangan listrik

AC menjadi tegangan variabel dari 0 - 220 V AC.

Daya autotrafo untuk keperluan ohmic heating dihitung berdasarkan beban

berupa kulit lemon sebagai elemen pemanas. Nilai tahanan listrik diperhitungkan

berdasarkan luas permukaan dan panjang lintasan arus listrik yang melewati tahanan

kulit lemon tersebut, sehingga besarnya tahanan listrik akan berbanding lurus dengan

panjang penghantar, semakin panjang penghantar tahanan semakin besar, begitu pula

sebaliknya semakin pendek penghantar nilai tahanannya akan semakin kecil,

sedangkan nilai tahanan akan berbanding terbalik dengan luas permukaan lintasan

arus listrik.

Agar nilai tahanan bahan menjadi lebih kecil maka pada ruang pemanas

dengan luas permukaan sumber listrik 23,2 cm x 10 cm sepanjang 30 cm dibagi

menjadi lima bagian (30 cm : 5 = 6 cm) dengan tiap bagian dibatasi oleh elektroda.

14

kulit lemon relatif sama, sehingga akan mempunyai tahanan sama pula. Setiap dua

elektroda diberikan tegangan yang sama besar dan cara penyambungan dengan

sumber listrik dipasang secara paralel, sehingga tegangan pada masing-masing bagian

sama dan arus listriknya akan terbagi melalui tit& cabang tahanan.

Tujuan penyambungan tahanan listrik kulit lemon ini untuk memudahkan aliran

listrik yang melintas pada tahanan tersebut, sehingga proses pemanasan akan lebih

cepat dan produksi minyak mudah diperoleh.

Rangkaian sistem pada pemanas ohmic sesuai dengan hukum Kirchoff I,

bahwa arus yang terbagi melalui cabang paralel akan sama dengan total arus yang

melewati cabang itu. Model ekuivalen rangkaian tahanan limbah lemon dari sistem

tersebut dapat ditunjukan seperti gambar berikut :

Gambar 3. Rangkaian resistansi paralel dari kulit lemon

15

- -- Pada sistem pemanas ohmic diberikan tegangan sebesar V (volt) akan

mengalir arus listrik sebesar I (amper) dan nilai tahanan total bahan limbah lemon Rt

(ohm) ditentukan dengan cara menghitung dari besaran V dan I. Nilai tegangan dan

arus secara eksplisit dapat dibaca pada masing-masing meter ukur yang terpasang

pada sistem. Dari data pengukuran tegangan dan arus yang digunakan pada sistem

maka kernampuan autotrafo dapat dihitung dengan persamaan :

Untuk menghindari kerusakan pada autotrafo harus diperhitungkan faktor keamanan

dari alat, untuk kepentingan pemanasan cara ohmic faktor keamanan diambil sebesar

Hubungan matematika dari rangkaian autotrafo adalah

Faktor transformasi :

Nilai Arus dan tegangan pada sisi primer dan sekunder :

5

_{= a , dan - = a} 1 2 _{... (1.8)}

v2 1,

Hubungan Sistem Pemanas Ohmic

Sistem pemanas ohmic terdiri dari komponen utama yakni : Autotrafo,

Pemanas ohmic, Thermal recorder, Kondensor, Florentine, Bak penampungan air dan

gelas ukur penampung air hasil dari proses dekantasi yang telah dipisahkan dari

minyak. Tegangan listrik dari sumber keluarannya diatur oleh autotrafo secara

manual dari yang harga tegangan tertinggi, dengan patokan aliran arus tidak melebihi

5 amper. S e l m a proses pemanasan suhu dicatat oleh thermal recorder dan hasil

pemanasan berupa air dan minyak dialirkan melalui kondensor lalu minyak ini

dipisahkan dari airnya dengan cara dekantasi dengan menggunakan florentine.

OHMIC HEATING AUTOTRAFO

S U

-1

UAP AIRDAN

I

THERMAL RECORDER

SUPLAY CONDENSOR BAK AIR

AIR

I FLORENTINE

GELAS UKUR

Gambar 4. Hubungan Skematis sistem Ohmic Heating

Ekstrak Minyak Lemon

Penelitian ekstrak kulit jeruk telah dilakukan oleh Nugroho (19951, yaitu pada

Jeruk siam pontianak, dimana ekstrak kulit jeruk dilakukan dengan metoda

pengepresan dingin, destilasi uap air, destilasi uap dan destilasi ampas pres. Menururt

Aprianto dan Nugroho (1996), rendemen minyak kulit jeruk terhadap berat buah

[image:160.540.51.463.72.450.2]

I8

air 0,80%, destilasi ampas hasil 0,10%. Selain itu Guenther (1949) menjelaskan

bahwa dari 1 ton limbah lemon bila dilakukan pengepresan akan menghasilkan

sekitar 6-7 pound minyak lemon.

Menurut Ketaren (1985), ekstraksi minyak atsiri dari turnbuh-tumbuhan dapat

dilakukan dengan 4 cara, yaitu : (1). Penyulingan dengan uap air, (2). ekstraksi

dengan menggunakan pelarut, (3). pengepresan, (4). ekstraksi menggunakan lemak.

Secara umum ekstraksi minyak atsiri dikelompokan sebagai berikut :

1. Destilasi atau penyulingan

Mekanisme pemisahan minyak atsiri secara alami oleh tumbuhan sampai s a t ini

belum diperoleh inforrnasi. Tetapi di industri minyak atsiri cara pemisahan minyak

di kenal dengan 3 macam metode penyulingan, yaitu :

(a). Penyulingan dengan air.

Pada penyulingan ini, bahan yang akan disuling mengalami kontak langsung

dengan air mendidih. B&an tersebut mengapung di atas air atau terendam

secara sempurna tergantung dari berat jenis dan jurnlah bahan. Ciri khas dari

metode ini adalah kontak langsung antara bahan dengan air mendidih seperti

bubuk buah bandom, bunga mawar dan orange blossoms.

(b). Penyulingan dengan uap air.

Penyulingan pada metode ini, bahan olah diletakan diatas rak-rak atau saringan

berlubang, ketel suling yang berisi air dengan permukaan tidak jauh dari

saringan. Air pada ketel tersebut dipanaskan hingga mencapai uap jenuh yang

19

keadaan basah, jenuh dan tidak terlalu panas dan bahan yang disuling hanya

berhubungan dengan uap dan tidak dengan air panas.

(c). Penyulingan dengan uap.

Pada prinsipnya metode ini tidak ada perbedaan dengan metode diatas, hanya

pada metode ini air tidak diisikan pada ketel uap. Uap yang digunakan adalah

uap jenuh dengan panas yang dihasilkan tidak melebihi pada tekanan 1

atmosfir.

2. Pengepresan dingin

Untuk melepaskan minyak atsiri dari kulit jemk dilakukan dengan cara cold press

yaitu kantung minyak dipecah dengan cara pengepresan atau pemarutan, agar

permukaan kulit tetap basah pada kulit harus ditambahkan air. Selama ekstraksi ini

dilakukan harm tetap dikontrol, agar kehilangan minyak ke atmosfir dapat

diminimalkan (Albrigo dan Carter 1977).

3. Ekstrak lain

Metode ekstrak lain menggunakan karbonhidroksida cair (metode superkritikal),

dan tanpa menggunakan panas sehingga dapat mengekstrak beberapa komponen

yang tidak volatil.

4. Ekstrak dengan metoda ohmic heating

Ekstraksi dengan metoda penyulingan, terjadi proses pindah panas dari sumber

20

terjadi kerugian panas pada masing-masing tahapan. Untuk kepentingan penelitian

ini, dicoba proses pemanasan dengan cara ohmic, dimana kulit jeruk langsung

diberi sumber listrik dan akibat adanya resistansi pada kulit jeruk, maka proses

panas akan langsung terjadi pada kulit jeruk tersebut.

Pada penerapan metoda ohmic heating, kulit lemon sebagai elemen listrik yang

mempunyai tahanan (R), dialiri arus listrik sebesar I (A), pada beda tegangan V

(V). Aliran listrik pada kulit lemon akan menyebabkan panas sebesar I ~ R (watt),

panas berbanding lurus dengan kuadrat arus listrik, semakin besar arus listrik

panas yang terjadi semakin besar. Pada proses pemanasan kulit lemon dengan

waktu (t), akan terjadi perubahan fase padat atau cair menjadi fase uap. Uap hasil

pemanasan dengan ohmic dilewatkan melalui pipa saluran kemudian dilewatkan

pada pendingin (kondensor) selanjutnya uap cair tersebut dipisahkan dari

minyaknya dengan menggunakan alat dekantasi yaitu florentine, sehingga minyak

akan berada pada perrnukaan cairan uap.

Minyak Lemon

Menurut Ketaren (1985), Minyak atsiri pada umumnya mengandung

persenyawaan kimia, yang tersusun dari unsur-unsur : Karbon, Hidrogen, Oksigen,

Nitrogen dan Sulfur. Persenyawaan kimia dari unsur-unsur itu dibagi menjadi dua

a. Golongan Hydrocarbon

Persenyawaan ini terbentuk dari unsur Hidrogen dan Karbon, Jenis Hydrocarbon

dalam alam dan minyak atsiri terdiri dari monoterpen, sesquiterpen, deterpen,

politerpen, parafin, olefin dan hirokarbon aromatik.

b. Oxigenated Hydrocarbon

Persenyawaan kimia ini terbentuk dari unsur-unsur Karbon, Hidrogen dan Oksigen.

Senyawa kimia yang tennasuk golongan ini adalah alkohol, aldehida, keton,

oksida, ester dan eter. Kedua golongan tersebut yang menyebabkan bau wangi ciri

khas dari minyak atsiri.

Minyak atsiri pada jeruk lemon terdapat pada kantong-kantong minyak pada

flavedo, yaitu lapisan luar yang benvarna hijau atau kuning jika masak (Kefford

1959). Selain itu Guenther (1949) menjelaskan bahwa dinding sel jeruk lemon tidak

mudah pecah, oleh karena itu agar minyak mudah diperoleh maka tindakan awal yang

perlu dilakukan adalah dengan merusak jaringan dengan cara memecah atau merajang

secara hati-hati untuk mencegah kehilanagan minyak.

Buah jeruk lemon yang baru dipetik sebaiknya diamankan (diistirahatkan)

dulu beberapa hari, agar minyak yang terdapat dalam kulitnya yang pahit

memperoleh waktu untuk berubah menjadi minyak yang harum baunya (Sarwono

Sifat Fisiko-kimia Minyak Lemon

Wolford et. al. (1971) menyatakan bahwa pengetahuan tentang sifat fisiko

kimia minyak lemon sangat penting untuk menentukan keseragaman kualitas

minyak lemon

.

Guenther (1949) menambahkan bahwa, sifat fisiko kimia dapat

membantu dalam mendeteksi adanya pemalsuan minyak lemon.

Tabel 1 : Sifat Fisiko-Kimia Minyak Lemon Italia

1

( 1 . 1 0 )

Warna

/

Kunig lemon

(Guenther 1949)

Identifikasi Komponen Kimia Minyak Lemon

Menurut Sastrohamidjojo ( 1985 ), salah satu instrumen yang digunakan

untuk mengidentifikasi komponen utama flavour adalah kromatografi gas. Instrumen

tersebut mempunyai keuntungan yaitu : (1) Memerlukan waktu yang relatif singkat

untuk memisahkan komponen (20 - 60 menit), (2) Mempunyai kepekaan yang tinggi,

(3) Memerlukan cuplikan dalam jurnlah sedikit sekali (hanya beberapa mikroliter).

Kromatografi merupakan salah satu metode pemisahan komponen- komponen

23

cuplikan adalah fase gerak, sedangkan fase yang menahan cuplikan secara selektif

adalah fase cair. Bila fase gerak berupa gas, disebut Kromatografi gas. Sedangkan

sebaliknya, kalau fase gerak berupa zat cair, disebut Kromatografi cair (Hendayana

et. al. 1994).

Kromatogarfi gas merupakan metode pemisahan suatu campuran menjadi

komponen- komponennya diantara fase gerak dan fase diam. Fase gerak berupa gas

yang stabil, sedangkan fase d i m berupa zat padat (Gas Solid Chromatography) atau

berupa zat cair (Gas Liquid Chromatopgraphy) yang sukar menguap. Kromatograpi

gas dapat juga digunakan untuk analisis kualitatif atau kuantitatif senyawa organik

(Hendayana et. al. 1994).

Metode injeksi yang digunakan untuk flavour dan minyak atsiri adalah split

injection. Sebagian besar sampel yang melalui kolom akan dibuang, hanya sebagian

kecil yang masuk melalui kolom ke kapiler (Jenings dan Shibamoto 1980). Salah

satu contoh identifikasi dengan kromatografi gas terhadap minyak jeruk lemon dari

daratan Argentina yang dilakukan oleh Kevin Bridgen (2001) adalah :

Metoda file : KBOILLOW

Nama Sampel : kb1028 lemon

Misc info : kb1028 lemon 2ml c5 to 50uls

Thresthold =14, luas cuttoff = 0

GC 5890 sistem and auto sampler

Volume injeksi : 1 ml, splitless

Tipe Kolom : zTx5 reztec, 59.23 m, 0.22 mmID, 0,25 mikrro meter (tebal film)

Kecepatan aliran : 1 mlJmenit, 29.9 cddetik.

Tekanan : 186 kPa

Temperatur Injektor : 250 O C

Temperatur Detektor : 280 O C

Sistem spektrurn massa (MS) : Hp MS 5972 qudropole Injector

Analisa minyak lemon dibandingkan dengan data book IIp Chemstation, Wiley 275

[image:167.528.51.439.83.681.2]

Library, data pengukuran yang diperoleh :

Tabel 2 : Komposisi Minyak Lemon Argentina

1

COUMARIN)

METODOLOGI PENELITIAN

Waktu dan Tempat

Penelitian ini dilakukan di Lab. Surya, Lab. Energi Jurusan Teknologi

Pertanian yang berada di lingkungan Institut Pertanian Bogor. Pengujian fisiko-kimia

minyak lemon dilakukan di BALITRO Cimanggu Bogor dan Uji kuantitas di Lab.

TIN Institut Pertanian Bogor sedangkan Uji kualitas dilakukan di Lab. Doping J1.

Rawa Sari Selatan Jakarta.

Pelaksanaan penelitian berlangsung dari 1 Maret sampai dengan 30

September 2002.

Alat dan Bahan

Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah limbah lemon yang

diperoleh dari PT. Karunia Abadi Sejahtera di Parung serta jeruk lemon segar dari

Gunung Bunder Kabupaten Bogor.

Alat utama yang digunakan adalah satu perangkat pemanas model Ohmic

Heating: Autotransformator satu fasa, 1000 W, 0 - 300 V, Florentine, Kondensor

(pendingin), Thermocouple, Thermal Recorder, dan peralatan bantu : Tang ampere

(0 - 10 A), Volt meter, Ampere meter, Multi meter, Lemari pendingin, Gelas ukur,

Perajang, dan alat bantu lainya. Sedangkan peralatan untuk menguji minyak lemon :

Pelaksanaan

Penelitian ini dilaksanakan dengan tiga tahapan yang diuraikan sebagai

berikut :

Percobaan tahap 1.

a. Penerapan hukum ohm pada kulit lemon

Ohmic heating pada prinsipnya bekerja berdasarkan hukum Ohm, yaitu bila

beda tegangan antara dua titik penghantar sebesar satu volt, mengalir arus satu

ampere pada penghantar yang mempunyai tahanan sebesar satu ohm konstan,

V= R.I dan besarnya daya listrik yang menyebabkan panas pada tahanan R dari

rangkaian diatas dapat dinyatakan : P= R

Untuk membuktikan bahwa jeruk lemon mempunyai sifat listrik, serta

penerapan hukum ohm, diambil satu buah jeruk lemon dan pada kedua sisinya di

tusukan dua buah elektroda, kemudian diberi aliran listrik dengan beda potensial

0

-

150 V AC variabel selama 25 menit. Jeruk tersebut ditempatkan pada wadah

transparan.

b. Pembuatan ruang pemanas ohmic.

Ruang pemanas ohmic ditentukan berdasarkan volume limbah di PT Karunia

setiap hari dan hasil percobaan pengukuran kerapatan (bulk densily) dari limbah kulit lemon tersebut adalah : 0,72 g/cm3. Jadi untuk berat 1 ton kulit lemon,

volumenya adalah 1,4 m3. Dengan skala ukuran 1 : 8, maka ruang pemanas

ohmic 29 cm panjang x 18 cm lebar x 5,5 cm tinggi. Untuk memudahkan laju

aliran listrik sepanjang jarak 29 cm dipasang 6 buah elektroda dengan jarak satu

dengan lainya 4,8 cm. Limbah kulit lemon di tempatkan diantara elktroda -

elektroda itu hingga mencapai ketinggian 5,5 cm. Ruangan tersebut diletakan

secara horizontal dan untuk menangkap uap hasil pemanasan bagian atas dibuat

penutup berbentuk segi tiga, bagian kanan dan kirinya ditempatkan gelas ukur

penampung uap.

a. Perlakuan kelistrikan : tegangan variabel (0-300) V AC, arus variabel ( 0 4 ) A

b. Perlakuan pada limbah : limbah seadanya dari pabrik.

Percobaan tahap 2.

Ukuran volume pemanas ohmic 23,2 cm panjang X 10 cm lebar X 30 cm

tinggi dengan skala ukuran 1 : 6. Pada ketinggian 30 cm dipasang elektroda dengan setiap ketinggian 5 cm. Percobaan tahap dua dilakukan dengan dua kali perecobaan

Pertama :

a. Perlakuan kelistrikan :

-

Tegangan variabel 0 V - 200 V AC, arus variabel

b. Perlakuan pada limbah :

-

Limbah seadanya dari pabrik.

Kedua :

a. Perlakuan kelistrikan :

-

Tegangan tetap : 100 V, 90 V, 80 V, 50 V AC, arus variabel.

b. Perlakuan pada limbah :

-

Limbah dikeluarkan segmennya ( intinya) dan dirajang membujur 1,5 cm.

Percobaan Tahap 3.

Pada percobaan tahap tiga, volume pemanas ohmic menggunakan pemanas

yang dipakai pada percobaan tahap dua. Percobaan dilakukan pada dua sampel yaitu

sampel limbah dan jeruk segar selain itu pelaksanaan percobaan pada masing-

a. Perlakuan kelistrikan :

-

Tegangan variabel 0 - 100 V AC.

-

Arus listrik tetap (maksimum 5 A)

b. Perlakuan pada kulit jeruk :

Bagian kulit jeruk dipisahkan dari intinya, dirajang membujur 1,5 cm (kulit dari

sebuah jeruk dibagi 8 bagian), kemudian dirajang melintang 0,5 cm.

Perlakuan pada kulit lemon ini adalah untuk memudahkan keluarnya minyak,

karena minyak terdapat dalam kantung-kantung minyak yang berbentuk oval

dengan diameter antara 0,4 mm - 0,6 mm. Kantung-kantung minyak ini tidak

mempunyai saluran dan tidak berhubungan dengan sel sekitarnya dan dinding luar

sel dan letak kantung-kantung ini berada anatara flavedo dan albedo ( Kefford

1959). Selain itu dinding sel minyak tidak mudah pecah, agar minyak dapat

diekstrak maka tindakan awal harus merusak jaringan dengan cara memecah atau

merajang dengan cara hati-hati untuk mencegah kehilangan minyak akibat

semburan (Guenther 1949).

Adapun Jumlah ulangan pada percobaan ini baik untuk sampel limbah

Pengujian Minyak Lemon

Pengujian minyak lemon hasil penelitian ini dilakukan dengan tiga cara yaitu uji fisiko-kimia, uji kuantitas dan uji kualitas :

a. Uji fisiko

-

kimia.

Uji fisiko-kimia yang dilakukan pada minyak hasil percobaan laboratorium mengacu pada Guenther (1949) yaitu uji fisiko-kimia meliputi : Berat jenis, Indeks bias, Kelarutan dalam alkohol, Bilangan asam, Bilangan ester.

b. Analisis kuantitatif minyak atsiri jeruk lemon.

Analisis dengan kromatogafi gas dengan program :

Instrumen : GC- tipe HP 6890 Kolom : HP FFAP

Suhu awal : 100°C Suhu akhir : 220" C

Kenaikan suhu : 2' Clmenit Suhu lnjektor : 200' C Suhu Detektor : 2.50' C

area relatif merupakan area suatu peak dibagi dengan area total kemudian dikalikan dengan 100%.

c. Analisis kualitatif

Analisis ini menggunakan kromatografi gas - spektrometer massa (GC-MSD)

dengan program :

Method : BA1

GC(gas Chromatography) : Hewlet packard (HP) type 6890 series

MSD (Mass Selective Detector) : Hewlet packard (HP) type 5972

Gas Pembawa : Helium

Kolom Jenis Tekanan Kolom Flow Average Velocity Inlet Suhu Tekanan Inlet Total Flow

: Ultra 2 (Crosslinked 5% PH ME Siloxane)

(Hew let packard) 1909 1 B-005

1 7 m x 2 0 0 p m x 0 . 1 1 pm

: 4,29 Psi Constan flow : 0,5 mllmenit

: 34 cmlsec

: 250 O C

: 3,82 Psi

Mode Spli Ratio Split Flow Injektor Jenis Volume Temperatur Awal

: Split : 5 0 : 1

: 24,9 ml/min

: HP 6890 Injektor (otomatis)

: 1 pL : 50" C

lnterpretasi hasil GC-MS dilakukan secara otomatis dengan cara membandingkan spektra massa komponen yang diidentifikasi dengan spektra massa yang dilaporkan dalam publikasi ilmiah dengan menggunakan komputer dengan prosessor data library spektra massa NIST.

d. Analisis Rendemen

Rendemen minyak dihitung berdasarkan perbandingan bobot minyak yang dihasilkan dengan bobot kulit yang digunakan dikali 100%. Menururt Aprianto dan Nugroho (1996), rendemen minyak kulit jeruk terhadap berat buah dideskripsikan sebagai berikut : pres dingin 0,65 %, destilasi uap 0,72%, destilasi uap air 0,80%, destilasi ampas hasil 0,10%. Dan Guenther (1949) menjelaskan bahwa dari 1 ton limbah lemon bila dilakukan pengepresan akan menghasilkan sekitar 6 pound - 7

HASIL DAN PEMBAHASAN

Percobaan Tahap 1.

Percobaan tahap satu dilakukan dengan dua cara yaitu penerapan hukum Ohm

dan percobaan dengan menggunakan ruang pemanas model pertama.

Pada saat diberikan tegangan 0

-

150 V AC selama 25 menit jeruk lemon

dengan sifat kelistrikanya dapat mengalirkan listrik sebesar 0 - 1,2 A dan terjadi

proses pemanasan, ha1 ini terbukti dengan adanya titik-titik uap pada dinding ruang

transparan. Pemanasan ini merupakan hasil dari perubahan energi listrik menjadi

panas yang terjadi pada tahanan jeruk lemon.

Hasil percobaan berikutnya dengan bantuan ruang pemanas hasilnya

digambarkan dengan tiga perubahan parameter listrik yaitu perubahan tegangan,

arus dan tahanan listrik.

Arus listrik mulai membesar pada tegangan 238 V, pemanasan berlangsung

selama 52 menit dan berakhir dengan tegangan 300 V, dari awal sampai akhir terjadi

loncatan bunga api listrik diantara sisi kulit jeruk sisi elektroda. Loncatan bunga api

listrik ini menyebabkan kulit dan menjadi bau gosong. Loncatan bunga api listrik ini

terjadi karena pengaruh medan listrik yang besar dimana medan listrik

diperhitungkan dengan nilai tegangan (V) pada setiap jarak (cm) atau Voltlcm.

Semakin besar nilai tegangan setiap cm medan listrik akan semakin besar dan

[image:177.542.71.462.54.680.2]

Waktu (menit)

Gambar 6 . Perubahan Tegangan listrik

1 0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52

~

I

I

Waktu (rnenit)

- -- - -

- -

35

Arus listrik selama 16 menit digunakan untuk memanaskan kulit lemon

akibatnya kulit menjadi layu dan terjadi pemadatan, sehingga arus mulai mudah

menigkat dari 0,24 A sampai 3,45 A kenaikan ini berlangsung dari menit ke 18

hingga menit ke 44. Pada selang waktu 46 menit sampai 52 menit terjadi lagi

penurunan arus dari 2,05 A hingga 0,4 A , penurunan ini karena pada kulit lemon

terjadi penguapan air dan kulit menjadi mulai mengering dan kerapatan kulit lemon

mengecil, sehingga tahanan kulit lemon meningkat. Besarnya perubahan tahanan

listrik kulit lemon dihitung dari perubahan tegangan dan arus listrik yang digunakan,

grafiknya dapat ditunjukan pada gambar berikut :

0 4 8 12 16 20 24 28 32 36 40 44 48 52

Waktu (menit)

- - - -- --

3 6

Penurunan arus listrik ini karena kerapatan dari limbah menurun, kerapatan

rendah ini disebabkan struktur susunan penyimpanan limbah jeruk lemon banyak

rongga diantara sisi kulit yang satu dengan lainya, rongga ini yang menyebabkan

konduktivitas listrik kecil dan tahanan jenis listriknya besar, sehingga aliran arus

listrik mengalir sangat kecil dan tidak merata walaupun tegangan terus ditingkatkan.

Selain itu pemanasan berlangsung tidak maksimal, akibatnya minyak lemon tidak

mampu dipisahkan dari kulitnya.

Percobaan Tahap 2.

Percobaan tahap dua dilakukan dengan dua cara : Pertama, perlakuan

tegangan variabel 0

-

200 V dan limbah seadanya dari pabrik. Pada tegangan 80 V

arusnya sebesar 0,3 A, kemudian arus meningkat sampai 3,7 A pada tegangan 120 V

dan pada keadaan ini terjadi loncatan bunga api listrik diantara celah kulit lemon

maupun elektroda, pada saat tegangan dinaikan lagi menjadi 130 V arus tidak

menunjukan peningkatan bahkan sebaliknya menunjukan penurunan yang sangat

kecil, ha1 ini terjadi karena tahanan listriknya meningkat, begitu pula setelah tegangan

dinaikan samapai 200 V, arus listrik tidak mampu lagi untuk meningkat.

Hubungan karakteristik perubahan tegangan dan arus listrik pada percobaan

[image:180.540.65.469.68.657.2]

Waktu (menit)

Gambar 9. Perubahan Tegangan listrik pada percobaan tahap 2

Waktu (menit) I

38

Fluktuasi arus listrik ini tergantung pada faktor kerapatan dari susunan kulit

lemon pada wadah, kerapatannya kecil arusnya akan sulit untuk mengalir karena

tahanannya besar. Karakteristik perubahan tahanan listrik kulit lemon pada percobaan

tahap dua dapat dilihat pada gambar berikut,

,

_{1 0 40 80 120 160 200 240'}

~

Waktu (menit)

I

Gambar 1 1. Perubahan Tahanan listrik pada percobaan tahap 2

Kerapatan susunan kulit lemon dapat diperbesar dengan cara perajangan

dengan ukuran pendekatan 1,5 cm x 0,5 cm, sehingga susunan kulit lemon pada

wadah menjadi seragam dan arus listrik menjadi mudah untuk mengalir, cara

perajangan ini akan ditunjukan pada percobaan tahap tiga. Selain itu pada percobaan

[image:181.542.53.472.18.692.2]

3 9

lemonnya pun ikut berubah, sedangkan didalam hukum Ohm dinyatakan salah satu

parameter dari rumus V = I R harus konstan.

Kedua, percobaan dengan tegangan konstan pada 100 V, 90 V, 80 V dan 50 V,

parameter tahanan dan arus variabel. Pada tegangan 100 V arus pemanasan terjadi

dari 1,7 A hingga 20 A, percobaan berlangsung selama 18 menit. Kemudian

percobaan dengan tegangan 90 V, arusnya meningkat dari 1,23 A hingga 20,56 A,

percobaan ini berlangsung selma 24 menit. Begitu pula pada pemberian tegangan

80 V, arusnya meningkat dari 0,6 A hingga 20,3 A, percobaan berlangsung selama 22

menit. Pada kenaikan arus yang sangat ekstrim hingga diatas 20 A, percobaan segera

dihentikan karena akan merusak autotrafo. Karakteristik pemakaian tegangan

konstan pada percobaan tahap dua ditunjukan pada garnbar karakteristik berikut :

I

i Waktu (menit)

[image:182.540.59.465.39.685.2]

40

Kenaikan arus yang ekstrim ini terjadi karena pemanasan pada kulit lemon

yang cepat dan pada ruang diantara elektroda terjadi pemampatan, sehingga kerapatan

kulit lemon meningkat, jarak antara elektroda mengecil akibatnya tahanan listrik kulit

lemon mengecil, dengan tegangan tetap maka terjadi lonjakan arus listrik yang besar.

Sedangkan pada pemberian tegangan 50 V konstan, terjadi arus pemanasan

dari 0,01 A meningkat hingga 8,07 A, ini berlangsung selama 10 menit. Namun

ketika pemanasan dilanjutkan maka akan terjadi penurunan yang ekstrim hingga 0,01

A, ha1 ini terjadi karena tahanan listrik kulit lemon meningkat dan tegangan sebesar

50 V tidak mampu lagi membangkitkan arus listrik pada nilai yang lebih besar.

Tabel 3. Hasil Percobaan Tahap 1 dan 2

Percobaan tahap satu dan tahap dua dihentikan, karena perlakuan kelistrikan

maupun perlakuan pada kulit lemon mempunyai kendala yaitu : (1) Tegangan listrik

41

gosong. (2) Sedangkan arus yang terlalu besar (sampai 20) amper akan

meneyebabkan kerusakan pada autotrafo, sebaliknya arus yang kecil (0,Ol A) akan

menghasilkan suhu pemanasan yang rendah. (3) Turun naik arus akan menyebabkan

suhu pemanasan turun naik pula. (4) Perajangan kulit lemon merupakan salah satu

faktor yang mempengaruhi aliran arus listrik. ( 5 ) Untuk awal penyalaan pcmanasan

dengan cara ohmic tegangan awal harus diberikan antara 70 V hingga 100 V.

(6) Pemberian tegangan konstan tidak dapat dilakukan karena kenaikan arus yang

ekstrim tidak dapat dikontrol. (8) Tahanan kulit lemon tidak dapat dipertahankan secara konstan, karena faktor jarak antar elektroda berubah-ubah akibat pemanasan

dan gaya berat dari bahan. (9) Fluktuasi arus yang tidak merata menyebabkan

pemanasan tidak merata, akibatnya proses ekstraksi hanya sampai pada siklus

produksi uap air dan minyak tidak diperoleh.

Percobaan Tahap 3.

Percobaan tahap tiga, merupakan penyempurnaan dari percobaan tahap satu

dan tahap dua, pada percobaan ini pemanasan kulit lemon diberi perlakuan listrik

dengan arus rata-rata konstan, tegangan variabel (0 - 100 V), sedangkan perlakuan

pada kulit lemon adalah limbah ataupun jeruk segar dikeluarkan segmen (intinya)

kemudian dipotong membujur 1,s cm (dibagi 8 bagian) dan dirajang 0,5 cm.

Percobaan dilakukan pada dua sampel yaitu limbah dan jeruk segar dengan ulangan

masing-masing tiga kali. Berat limbah awal 20 kg sedangkan untuk jeruk segar

diperoleh 4 kg. Pada percobaan ini tegangan dan tahanan variabel sedangkan arus

listrik dipertahankan mendekati konstan.

Percobaan pada sampel limbah dan jeruk segar dijelaskan sebagai berikut :

Pertama, percobaan pada limbah : Pada percobaan pemanasan dengan tiga kali ulangan yaitu : (1) Tegangan awal 100 V dan tegangan akhir 11 V, arus rata-rata 4,2 A pemanasan berlangsung selama 12,5 jam, minyak dihasilkan 1,l ml. (2)

Tegangan awal 65 V, tegangan akhir 11 V, arus rata-rata 4,6 A, pemanasan

berlangsung selama 12 jam, minyak dihasilkan 2 ml. (3) Tegangan awal 69 V,

tegangan akhir 20 V, arus rata-rata 4,3 A, pemanasan berlangsung selama 12,5 jam, dihasilkan minyak 2,s ml.

Karakteristik perubahan parameter listrik pada percobaan dengan sampel

limbah ditunjukan pada gambar berikut :

[image:185.540.70.466.272.666.2]

Waktu (jam)

Tegangan pada proses pemanasan cenderung menurun, ha1 ini terjadi karena

nilai tahanan listrik cenderung menurun, sedangkan arus listrik diusahakan untuk

mencapai rata-rata konstan. Mengecilnya nilai tahanan ini merupakan pengaruh

faktor jarak dari masing-masing elektroda yang cenderung mengecil. Dalarn mmus

tahanan listrik bahwa nilai tahanan berbanding lurus dengan panjang (jarak) lintasan

arus listrik, jadi semakin pendek jarak lintasan arus listrik nilai tahanan listriknya

akan semakin kecil. Bila tegangan suplay tidak dirubah maka akan terjadi lonjakan

arus listrik yang sangat besar. Dibawah ini ditunjukan karakteristik perubahan arus

listrik dan perubahan tahanan listrik.

O t - 7

, ,

-7 1 7 1 -1 1 1 1 1 1 r

0 1 2 5 2.5 3.75 5 6 2 5 7 5 8 7 5 10 1 1 2 5 12.5

Waktu (jam)

[image:186.542.64.468.31.650.2]

[image:187.540.58.467.40.721.2]

Waktu (jam)

Gambar 15. Perubahan Arus listrik kulit lemon.