Adsorpsi β-Karoten yang Terkandung Dalarn Minyak Kelapa Sawit (Crude Palm Oil) Menggunakan Adsorben Karbon Aktif

(1)

ADSORPSI β

-KAROTEN YANG TERKANDUNG

DALAM MINYAK KELAPA SAWIT (

CRUDE

PALM OIL

_{) MENGGUNAKAN ADSORBEN}

KARBON

AKTIF

SKRIPSI

Oleh

OLYVIA PUTRI WARDHANI

110405006

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

(2)

ADSOR

PSI β

-KAROTEN YANG TERKANDUNG

DALAM MINYAK KELAPA SAWIT (

CRUDE

PALM OIL

_{) MENGGUNAKAN ADSORBEN}

KARBON

AKTIF

SKRIPSI

Oleh

OLYVIA PUTRI WARDHANI

110405006

SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI

SEBAGIAN PERSYARATAN UNTUK MENJADI SARJANA

TEKNIK

DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

DEDIKASI

Skripsi ini saya persembahkan untuk :

Bapak & Ibu tercinta

Bapak Wandeh dan Ibu Syafrida Zul

Orang tua dengan seluruh perhatian, nasehat dan kasih sayang yang telah

membesarkan dan mendidikku

hingga seperti saat ini.

Terima kasih atas pengorbanan, cinta kasih sayang

dan do’a yang tak pernah putus selalu kalian

(9)

RIWAYAT HIDUP PENULIS

Nama : Olyvia Putri Wardhani

NIM : 110405006

Tempat, tanggal lahir : Medan, 08 Oktober 1993 Nama orang tua : Wandeh dan Syafrida Zul Alamat orang tua : Jalan Garu 1 Gg. Apel No. 9

–e Sp. Limun, Medan

Asal Sekolah:

 SD Swasta Nur Hasanah tahun 1999-2005  SMP Swasta ERIA tahun 2005 – 2008  SMA Swasta Al- Ulum tahun 2008 – 2011 Pengalaman Kerja dan Organisasi:

1. Covalen Study Group (CSG) periode 2013-2014 sebagai Anggota Hubungan Masyarakat (HUMAS)

2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013/2014 sebagai Anggota Bidang Sosial dan Kerohanian (SOSROH) 3. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode

2014/2015 sebagai Bendahara Umum (BENDUM)

4. Kerja Praktek di PT Pacific Palmindo KIM II Medan (2015).

Artikel yang akan dipublikasikan pada :

(10)

ABSTRAK

Minyak kelapa sawit mentah (CPO) adalah sumber alami terkaya karotenoid. Karotenoid dalam CPO (500-700 ppm) memberikan warna oranye-merah pada karakteristik minyak sawit mentah. Warna pada minyak kelapa sawit yang belum diolah tidak disukai oleh konsumen. Penelitian ini bertujuan untuk mengadsorpsi β–karoten dari CPO menggunakan karbon aktif, mendapatkan model kinetika, isoterm, dan data termodinamika adsorpsi. Bahan-bahan yang digunakan adalah minyak kelapa sawit dan karbon aktif. Parameter yang diamati adalah konsentrasi akhir β-karoten dan jumlah β–karoten yang dijerap oleh karbon aktif. Proses adsorpsi dilakukan dengan mencampur adsorben ke dalam CPO dengan variasi ratio adsorben : CPO (w/w) = 1:3; 1:4; 1:5 dan 1:6 dengan kecepatan pengaduk 120 rpm, dan variasi temperatur 40 oC , 50 oC dan 60 oC. Campuran diambil dalam interval waktu 2 menit hingga mencapai waktu setimbang. Konsentrasi akhir β-karoten dianalisa menggunakan spektrofotometer UV-Vis. Hasil penelitian memperlihatkan semakin besar jumlah massa CPO maka persentase adsorpsi semakin menurun. Semakin besar temperatur adsorpsi maka persentase adsorpsi semakin meningkat. Dalam penelitian ini, diperoleh nilai persentase adsorpsi paling maksimum adalah sebesar 95,1086% pada perbandingan 1:3 dan T = 60 o_{C . Model kinetika adsorpsi yang mewakili penjerapan β}

-karoten adalah kinetika orde dua dengan nilai koefisien korelasi sebesar 0,9987. Model isoterm adsorpsi yang mewakili dalam penjerapan β-karoten adalah isoterm Langmuir dengan nilai koefisien korelasi sebesar 0,9590 pada T = 60 oC. Untuk data termodinamika adsorpsi diperoleh nilai ΔG pada masing-masing temperatur sebesar -24.482,4845; -24.708,0595 dan -24.933,6345 (J/mol), nilai ΔS sebesar 22,5575 (J/mol K) dan nilai ΔH sebsar -17.421,9870 (J/mol).

(11)

ABSTRACT

Crude palm oil (CPO) is a natural resources that is rich in carotenoid. Carotenoid in CPO (500-700 ppm) gives the reddish-orange color in crude palm oil characteristics. The color of unprocessed palm oil is disliked by consumer. This research is aimed to adsorb the β–carotene from the CPO using activated carbon and to obtain the kinetics, isotherm models and thermodynamics data of the adsorption process. The materials used in this research were CPO and activated carbon. The observed parameters were β–carotene final concentration and the amounts of adsorbed β–carotene in activated carbon. The adsorption process was conducted by mixing the adsorbent with CPO with the variation of adsorbent: CPO (w/w) ratio = 1:3; 1:4; 1:5 and 1:6 with steering speed 120 rpm and the temperature of 40oC, 50oC and 60oC. The sample was analyzed at every 2 minutes until the equilibrium was achieved. The final concentration of the unadsorbed β– carotene was analyzed using UV-Vis spectrophotometer. The results showed that the more CPO used in the process, the lower the adsorption percentage. The higher the adsorption temperature, the higher adsorption percentage. In this research, the maximum adsorption percentage was 95,1086% obtained at ratio 1:3 and T = 60 oC. The adsorption isotherm model which fit with the β–carotene adsorption at T = 60 oC was Langmuir model with the correlation coefficient of 0,9590. The adsorption kinetics model which fit with the β–carotene adsorption was the second order kinetics model with the correlation coefficient of 0,9987. The thermodynamics data obtained from the adsorption process a value of were ΔG = -24.482,4845; -24.708,0595 and -24.933,6345 (J/mol) for temperature of 40 o

C, 50 oC and 60 oC respectively, ΔS = 22,5575 (J/mol K), and ΔH = -17.421,9870 (J/mol).

(12)

DAFTAR ISI

Halaman

PERNYATAAN KEASLIAN SKRISPI

PENGESAHAN UJIAN SKRIPSI

i

ii

PENGESAHAN

PRAKATA

DEDIKASI

RIWAYAT HIDUP PENULIS

ABSTRAK

DAFTAR GAMBAR xii

DAFTAR TABEL

1.2 PERUMUSAN MASALAH 3

1.3 TUJUAN PENELITIAN 3

1.4 MANFAAT PENELITIAN 3

1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4

BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5

2.1 MINYAK KELAPA SAWIT 5

2.2 METODE – METODE PEMISAHAN β–KAROTEN DARI

CPO

8

(13)

2.2.2 PEMISAHAN DENGAN MEMBRAN

2.2.3 ADSORPSI MENGGUNAKAN ADSORBEN

9

2.3 ADSORBEN 11

2.4 STUDI KINETIKA

2.5 STUDI ISOTERM

2.6 TERMODINAMIKA ADSORPSI

13

14

15

BAB III METODOLOGI PENELITIAN 16

3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 16

3.2 BAHAN DAN PERALATAN 16

3.2.1 Bahan Penelitian 16

3.2.2 Peralatan Penelitian 16

3.3 VARIASI PENELITIAN 17

3.4 PROSEDUR PENELITIAN 18

3.4.1 Prosedur Kinetika Adsorpsi

3.4.2 Prosedur Adsorpsi

18

3.4.3 Prosedur Analisa 18

3.5 FLOWCHART PENELITIAN 19

3.5.1 Flowchart Prosedur KinetikaAdsorpsi β-Karoten

3.5.2 Flowchart Prosedur Adsorpsi β-Karoten

19

20

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 PERUBAHAN WARNA CPO (CRUDE PALM OIL)

4.2 ANALISA GUGUS β -KAROTEN

4.3 KINETIKA ADSORPSI β-KAROTEN

4.4 PENENTUAN MODEL ADSORPSI ISOTERM YANG TERJADI

PADA PENJERAPAN β-KAROTEN

4.5 TERMODINAMIKA ADSORPSI

4.6 EFEK TEMPERATUR

4.7 ANALISI EKONOMI

(14)

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 KESIMPULAN

5.2 SARAN

DAFTAR PUSTAKA

36

(15)

DAFTAR GAMBAR

Halaman

Gambar 2.1 Grafik Produksi CPO Indonesia 5

Gambar 2.2 Struktur β-karoten 7

Gambar 3.1

Gambar 3.2

Flowchart Prosedur Kinetika Adsorpsi

Flowchart Prosedur Proses Adsorpsi - Karoten

19

Foto Perubahan Warna CPO (a) Sebelum Adsorpsi,

(b)Sesudah Adsorpsi

Spektrum β-Karoten

Kurva Kinetika Orde Satu Lagergen

Kurva Kinetika Orde Dua

Kurva Kinetika Difusi Intra Partikel

Kurva Isoterm Adsorpsi Langmuir Pada T = 40 oC,

50 oC dan 60 oC

Kurva Isoterm Adsorpsi Freundlich Pada T = 40 oC,

50 oC dan 60 oC

Kurva Termodinamika Adsorpsi β-Karoten

Pengaruh Temperatur Terhadap Persentase Adsorpsi

Kurva Kinetika Orde Satu Lagergen

Kurva Kinetika Orde Dua

Kurva Kinetika Difusi Intra Partikel

Kurva Isoterm Adsorpsi Langmuir Pada T = 40 oC,

50 oC dan 60 oC

Kurva Isoterm Adsorpsi Freundlich Pada T = 40 oC,

50 oC dan 60 oC

Kurva Termodinamika Adsorpsi β-Karoten

Foto Minyak Kelapa Sawit Sebelum Adsorps

(16)

Gambar L3.2

Gambar L3.3

Gambar L3.4

Foto Karbon Aktif

Foto Minyak Kelapa Sawit Sesudah Adsorpsi

Foto Rangkaian Peralatan

60

(17)

DAFTAR TABEL

Halaman

Tabel 2.1 Komponen Dalam Minyak Sawit Mentah 6

Tabel 2.2 Sifat Fisik β-Karoten 6

Tabel 2.3 Standar Minyak Goreng Untuk Pangan 7

Tabel 2.4 Sifat Fisika Beberapa Adsorben yang Biasa

Digunakan 11

Tabel 2.5 Sifat Fisik dan Sifat Kimia Karbon Aktif 12

Tabel 3.1

Variasi Percobaan Pada Proses Adsorpsi β-Karoten

Data Hasil Perhitungan Kinetika Adsorpsi β-Karoten

Pada T = 60 oC

Data Konstanta Masing-Masing Model Kinetika

Data Konsentrasi β-Karoten

Data Perhitungan Untuk Model Adsorpsi Langmuir

Data Perhitungan Untuk Model Adsorpsi Freundlich

Nilai Konstanta Masing - Masing Adsorpsi

Data Untuk Perhitungan Sifat Termodinamika

Adsoprsi β-Karoten

Data Nilai – Nilai Termodinamika Adsorpsi

β-Karoten

Data Konsentrasi β-Karoten Pada T = 40 oC Data Konsentrasi β-Karoten Pada T = 50 oC Data Konsentrasi β-Karoten Pada T = 60 oC Data Jumlah β-Karoten yang Terjerap Pada

T = 40 oC

Data Jumlah β-Karoten yang Terjerap Pada

(18)

Tabel L1.6

Tabel L1.7

Tabel L1.8

Tabel L1.9

Tabel L1.10

Tabel L1.11

Tabel L1.12

Tabel L1.13

Data Jumlah β-Karoten yang Terjerap Pada

T = 60 oC

Data Untuk Isoterm Adsorpsi Langmuir Hasil Pada

T = 40 oC, 50 oC dan 60 oC

Data Untuk Isoterm Adsorpsi Freundlich Hasil Pada

T = 40 oC, 50 oC dan 60 oC

Data Hasil Isoterm Adsorpsi β-Karoten

Data Untuk Penentuan Kinetika Adsorpsi β-Karoten

Pada T = 60 oC

Data Model Kinetika Adsorpsi β-Karoten

Data Untuk Termodinamika Adsorpsi β-Karoten

Data Hasil Termodinamika Adsorpsi β-Karoten

45

46

47

(19)

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman

LAMPIRAN 1 DATA HASIL PERCOBAAN

L1.1 DATA HASIL PERCOBAAN

L1.1.1 Data Konsentrasi β-Karoten Pada T = 40 oC

L1.2 DATA HASIL PERHITUNGAN 45

L1.2.1 Data Jumlah β-Karoten yang Terjerap Pada T = 40 oC

L1.2.6 Data Hasil Isoterm Adsorpsi β-Karoten

L1.2.7 Data Untuk Penentuan Model Kinetika Adsorpsi Pada

T = 60 oC

L1.2.8 Data Model Kinetika Adsorpsi β-Karoten

L1.2.9 Data Untuk Termodinamika Adsorpsi β-Karoten L1.2.10 Data Hasil Termodinamika Adsorpsi β-Karoten

45

LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 49

L2.1 PERHITUNGAN PERSENTASE ADSORPSI

L2.2 PERHITUNGAN JUMLAH β-KAROTEN YANG DIJERAP

49

L2.3 PERHITUNGAN KINETIKA ADSORPSI 50

L2.4 PERHITUNGAN ISOTERM ADSORPSI

L2.5 PERHITUNGAN TERMODINAMIKA ADSORPI

53

(20)

LAMPIRAN 3 FOTO PENELITIAN 60

L3.1 MINYAK KELAPA SAWIT (CRUDE PALM OIL) 60

L3.2 KARBON AKTIF 60

L3.3 MINYAK KELAPA SAWIT YANG SUDAH DIADSORPSI 61

(21)

DAFTAR SINGKATAN

CPO Crude Palm Oil

UV-Vis Ultra Violet – Visible Intra Spectroscopy

FTIR Fourier Transform Infrared

PPKS Pusat Penelitian Kelapa Sawit

(22)

DAFTAR SIMBOL

Simbol Keterangan Satuan

α Alfa -

Jumlah adsorbat per satuan massa adsorben

Konsentrasi kesetimbangan adsorbat

-

mg/gr

mg/kg

KL Konstanta langmuir mg/gr

Kf Kapasitas adsorpsi mg/kg

t Waktu adsorpsi menit

T Suhu Adsorpsi oC

Energi Bebas Gibbs

Perubahan Entropi

Perubahan Entalpi

Konstanta Adsorpsi Langmuir Konsentrasi Awal β-Karoten Konsentrasi Akhir β-Karoten Parameter Kesetimbangan Adsorpsi

Volume CPO

Massa Karbon Aktif

Banyaknya β-Karoten yang Terjerap