DISERTASI OLEH JUSTAMAN ARIFIN KARO KARO /KIM

ADSORPSI DAN DESORPSI KAROTENOIDA DARI MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL/CPO) MENGGUNAKAN ADSORBEN

GARAM M-AMBERLIT IR 120 DAN GARAM M-POLISTIRENA SULFONAT (M= Na, Mg, Ca, Sr DAN Ba)

DISERTASI

OLEH

JUSTAMAN ARIFIN KARO KARO 108103005/KIM

PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

ADSORPSI DAN DESORPSI KAROTENOIDA DARI MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL/CPO) MENGGUNAKAN ADSORBEN

GARAM M-AMBERLIT IR 120 DAN GARAM M-POLISTIRENA SULFONAT (M= Na, Mg, Ca, Sr DAN Ba)

DISERTASI

Diajukan sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Doktor dalam Program Studi Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan

Alam Universitas Sumatera Utara

OLEH

JUSTAMAN ARIFIN KARO KARO 108103005/KIM

PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

ADSORPSI DAN DESORPSI KAROTENOIDA DARI MINYAK SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL/CPO) MENGGUNAKAN ADSORBEN

GARAM M-AMBERLIT IR 120 DAN GARAM M-POLISTIRENA SULFONAT (M=Na, Mg, Ca, Sr DAN Ba)

DISERTASI

Untuk memperoleh gelar Doktor Ilmu Kimia pada

Universitas Sumatera Utara dibawah pimpinan Rektor Universitas Sumatera Utara Prof.Dr.dr. Syahril Pasaribu, DTM&H, M.Sc (CTM), Sp, A(K)

Untuk dipertahankan dihadapan Sidang Terbuka Promosi Doktor di Universitas Sumatera Utara

OLEH

JUSTAMAN ARIFIN KARO KARO 108103005/KIM

PROGRAM DOKTOR ILMU KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2014

SUSUNAN PANITIA

SIDANG TERBUKA UJIAN PROMOSI DOKTOR Ketua

Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, M.Sc Guru Besar Kimia Anorganik Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Anggota

Dr. Nimpan Bangun, M.Sc Dosen Kimia Anorganik

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Dr. Tjahjono Herawan, M.Sc

Peneliti pada Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan Sumatera Utara

Prof. Dr. Jamaran Kaban , M.Sc Guru Besar Kimia Bidang Organik Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Ketua Program Studi Program Doktor Ilmu Kimia

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Prof. Dr. Yunazar Manjang Guru Besar Kimia Bahan Alam Fakultas MIPA Universitas Andalas Padang

Telah Ujian Sidang Tertutup pada Tanggal: 5 Pebruari 2014 dan

Sidang Terbuka Ujian Promosi Doktor Tanggal : 22 September 2014

PROMOTOR

Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, M.Sc Guru Besar Kimia Anorganik Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

CO-PROMOTOR

Dr. Nimpan Bangun, M.Sc Dosen Kimia Anorganik

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Dr. Tjahjono Herawan, M.Sc

Peneliti pada Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan Sumatera Utara

TIM PENGUJI LUAR KOMISI

SIDANG TERBUKA UJIAN PROMOSI DOKTOR

Guru Besar Kimia Bidang Organik Prof. Dr. Jamaran Kaban , M.Sc Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Ketua Program Studi Program Doktor Ilmu Kimia Prof. Basuki Wirjosentono, MS, Ph.D Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Guru Besar Kimia Bahan Alam Prof. Dr. Yunazar Manjang

Fakultas MIPA Universitas Andalas Padang

Sidang Terbuka Ujian Promosi Doktor Tanggal : 22 September 2014

PROMOTOR

Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, M.Sc Guru Besar Kimia Anorganik Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

CO-PROMOTOR

Dr. Nimpan Bangun, M.Sc Dosen Kimia Anorganik

Fakultas MIPA Universitas Sumatera Utara

Dr. Ir. Tjahjono Herawan, M.Sc

Peneliti pada Pusat Penelitian Kelapa Sawit Medan Sumatera Utara, Indonesia

KATA PENGANTAR

Syukur Alhamdulillah penulis ucapkan kepada Allah SWT atas berkah dan rahmat yang dikaruniakan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan disertasi yang berjudul “Adsorpsi Dan Desorpsi Karotenoida dari Minyak Sawit Mentah (Crude Palm Oil/CPO) Menggunakan Adsorben Garam M-Amberlit IR 120 Dan Garam M-Polistirena Sulfonat (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba)”.

Pada kesempatan ini penulis dengan segala kerendahan hati mengucapkan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada:

1. Bapak Prof. Dr. dr. Syahril Pasaribu DTM&H.M.Sc (CTM), Sp.A (K) selaku Rektor Universitas Sumatera Utara atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan program Doktor ini.

2. Bapak Ir. Arryanto Sagala dan Ir. Yang Yang Setiawan, M.Sc serta Ir. Zakiyudin, MA selaku Kepala dan Sekretaris serta mantan Sekretaris BPKIMI (Badan Pengembangan dan Kebijakan Iklim dan Mutu Industri) Kementerian Perindustrian RI di Jakarta atas kesempatan dan fasilitas Beasiswa yang diberikan kepada penulis untuk menjadi peserta Program Rintisan Gelar S3 (Doktor) BPKIMI pada program Doktor Ilmu Kimia FMIPA di Universitas Sumatera Utara.

3. Bapak Ir. Maruahal Situmorang, M.Si selaku Kepala Balai Riset dan Standardisasi Industri (Baristand) Medan beserta seluruh pimpinan Kasie dan seluruh karyawan/wati atas kesempatan dan fasilitas yang diberikan kepada penulis untuk menyelesaikan pendidikan program Doktor ini.

4. Bapak Dr. Sutarman, MSc selaku Dekan FMIPA USU yang telah memberikan kesempatan untuk menyelesaikan pendidikan Doktor Kimia ini.

5. Bapak Prof. Basuki Wirjosentono, MS., Ph.D dan Dr. Hamonangan Nainggolan, MSc selaku Ketua dan Sekretaris Program Studi Ilmu Kimia Pascasarjana yang telah memberikan petunjuk dan arahan dalam mengikuti studi Doktor Kimia ini.

6. Ucapan terima kasih juga kepada Bapak Prof. Dr. Seri Bima Sembiring, MSc selaku promotor, yang telah memberikan saran dan kritik membangun terutama pada penelitian untuk menyelesaikan disertasi ini, bersama Bapak Dr. Nimpan Bangun,

MSc dan Dr. Ir. Tjahjono Herawan, MSc sebagai co-promotor yang telah membuka inspirasi pada bimbingan disertasi ini.

7. Kepada berbagai pihak yang telah memberikan dukungan untuk pelaksanaan penelitian ini terutama kepada Kepala Laboratorium Kimia Anorganik Departemen Kimia FMIPA USU Dr. Nimpan Bangun, MSc beserta seluruh teman-teman asisten di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA khususnya saudara Hamdan, Kristin, Lois, Nabila, Rizal, Wiwik FM dan Paulus serta semua pihak yang telah membantu dalam penulisan maupun pelaksanaan penelitian ini.

8. Kepada mitra penelitian Bapak Pantun Samosir dari PT. Jasindo Testing Service, Medan, Sumatera Utara Indonesia yang telah banyak membantu kelancaran penelitian ini, penulis sampaikan terima kasih.

9. Ucapan terima kasih kepada segenap keluarga, terutama kepada istri tercinta, Risma Gaus, SE dan anak-anaku Lailatul Fitri Beru Karo beserta Muhammad Syawal Karo Karo yang tersayang, yang telah menerima keberadaan saya serta memberikan dukungan material maupun moril dalam penulisan disertasi ini.

Medan, September 2014 Hormat Penulis,

Justaman Arifin Karo Karo

DAFTAR RIWAYAT HIDUP

Penulis dilahirkan pada tanggal 11 Januari 1964 di Desa Guru Kinayan Kabupaten Karo, Sumatera Utara yang merupakan anak ketiga dari enam bersaudara dari ayah yang bernama S.

Burhanuddin Karo Karo dan ibu Hamidah Br Sembiring Guru Kinayan.

Penulis menjalani pendidikan Sekolah Dasar di SD Swasta Sapta Marga Selayang Kecamatan Selesai Kabupaten Langkat tamat tahun 1977. Setelah tamat dari Sekolah Dasar penulis melanjutkan ke Sekolah Menengah Pertama di SMP Nasional Selayang dan kemudian pindah ke SMP Persiapan Selesai di Selesai dan kemudian mengikuti EBTA di SMP Negeri 2 Binjai hingga tamat tahun 1981. Selanjutnya penulis melanjutkan ke Sekolah Menengah Atas di SMA Negeri 2 Medan dari tahun 1981 hingga tamat sampai dengan tahun 1984. Setelah tamat dari pendidikan Sekolah Menengah Atas, penulis melanjutkan pendidikan ke Perguruan Tinggi pada tahun 1984 di Universiats Syiah Kuala (Unsyiah) Banda Aceh, Fakultas Teknik, Jurusan Teknik Kimia dan kemudian pada tahun 1988 melanjutkan Tugas Akhir di ITS (Institut Teknologi Sepuluh Nopember) Surabaya hingga mendapat gelar Sarjana (Ir) pada tahun 1990.

Pada tahun 1997 melanjutkan pendidikan Spesialis di Universitet Bremen Jerman bidang Waste Water Treatment dan selesai tahun 1999.

Penulis melanjutkan pendidikan program Pascasarjana di Universitas Sumatera Utara pada program studi Teknik Kimia pada tahun 2006 sampai dengan tahun 2009. Selanjutnya pada tahun 2010 penulis mengikuti program Doktor (S3) Ilmu Kimia pada Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam di Universitas Sumatera Utara Medan dengan bantuan biaya beasiswa Program Rintisan S3 dari Kementerian Perindustrian Republik Indonesia.

Penulis bekerja di Baristand Industri Kementerian Perindustrian Banda Aceh dari tahun 1991 sampai dengan tahun 2000 sebagai peneliti kemudian mutasi ke Baristand Industri Medan Kementerian Perindustrian sebagai Peneliti Madya dari tahun 2000 sampai sekarang.

Penulis menikah dengan Risma Gaus, SE pada tahun 1994. Saat ini penulis dikaruniai 2 orang anak, yaitu: Lailatul Fitri Br Karo yang saat ini sebagai mahasiswi Kedokteran Universitas Sumatera Utara dan Muhammad Syawal Karo Karo yang pada saat ini sebagai siswa SMP Negeri 18 Medan.

DAFTAR SEMINAR DAN PUBLIKASI

1. Justaman Arifin Karo Karo, Seri Bima Sembiring, Nimpan Bangun, Tjahjono Herawan, Adsorpsi Karotenoid Pada Minyak Sawit Mentah (Crude Palm Oil/CPO) Dengan Menggunakan Adsorben Sintetis Resin Amberlit, Prosiding Seminar Nasional Hasil Riset dan Standardisasi Industri II, ISSN: 2302-9617, Vol. 1 No. 1 Tahun 2012, p. 147-166, Banda Aceh, 12-13 November 2012

2. Justaman Arifin Karo Karo, Seri Bima Sembiring, Nimpan Bangun, Tjahjono Herawan, Adsorpsi Dan Desorpsi Karotenoid Pada Minyak Sawit Mentah (Crude Palm Oil/CPO) Dengan Menggunakan Adsorban Sintetis Resin M-Amberlit (M=Na, Mg dan Ca), Prosiding Seminar Nasional Kimia Terapan Indonesia 2013, ISSN: 2088-9828, Vol. 4 Tahun 2013, p.

17-24, Solo, 23 Mei 2013.

3. Justaman Arifin Karo Karo, Seri Bima Sembiring, Nimpan Bangun, Tjahjono Herawan, Adsorption and Desorption of Carotenoids From Crude Palm Oil (CPO) Using Synthetic M- Polystyrene Sulfonate Adsorbent (M=Na, Mg, Ca, Sr and Ba), Book of Abstracts International Seminar The 3^rd Seminar Of Pharmaceutical Science and Technology, May 31, 2014, ISBN: 978-602-8892-98-8, Tahun 2014, p. 41, University of Sumatera Utara, Medan- Indonesia, 31 May 2014.

4. Justaman Arifin Karo Karo, Seri Bima Sembiring, Nimpan Bangun, Tjahjono Herawan, Adsorpsi dan Desorpsi Karotenoida dari Minyak Sawit Mentah (Crude Palm Oil/CPO) Menggunakan Adsorben Sintetis Garam M-Polistirena Sulfonat (M=Na, Mg, Ca, Sr and Ba), Buku 106 Inovasi Indonesia Tahun 2014, 106 Inovasi Indonesia Paling Prospektif 2014, Business Innovation Center (BIC), Kementerian Negara Riset dan Teknologi (KNRT), Jakarta, 2014

5. Justaman Arifin Karo Karo, Seri Bima Sembiring, Nimpan Bangun, Tjahjono Herawan, Adsorption and Desorption Carotenoids Of Raw Palm Oil (Crude Palm Oil/CPO) Using Salt M-Polystyrene Sulfonate (M=Na, Mg, Ca, Sr and Ba), Publication, Indian Journal of Science and Technology, Print ISSN: 0974-6846, Online ISSN: 0974-5645, Vol 7(12), 1925- 1932, December 2014.

ABSTRAK

Telah dilakukan sintesis 2 (dua) jenis adsorben garam M-amberlit (M-Am) dan garam M- polistirena sulfonat (M-PSS), M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba. M-Am dibuat dengan mereaksikan Na- Am dengan garam klorida dari magnesium, kalsium, stronsium dan barium. Na-Am diperoleh dari Dow Rohm and Haas Shanghai Chemical Industri Co. LTD, China. Sedangkan garam M- PSS dibuat dari Na-PSS dengan garam klorida dari magnesium, kalsium, stronsium dan barium.

Na-PSS dibuat dengan menetralkan asam polistiril sulfonat (H-PSS) bersama NaOH. Sedangkan H-PSS dibuat dari reaksi sulfonasi polistirena dengan asetil sulfat, dengan derajat sulfonasinya 9,1%. Kandungan logam adsorben M-Am pada Na-Am, Mg-Am, Ca-Am, Sr-Am dan Ba-Am masing-masing adalah: 64.246 ppm, 32.800 ppm, 55.720 ppm dan Sr tidak terdektesi sedangkan Ba sangat kecil yaitu 0,05240 ppm. Ini menunjukkan bahwa telah terjadi pergantian logam Na dengan Mg sebanyak 97,81% dan oleh Ca sebanyak 99,75%, sedangkan Sr-Am tidak terbentuk dan Ba-Am kecil sekali. Spektrum FT-IR dari Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am menunjukkan adanya pita serapan yang menunjukkan adanya gugus SO2-

masing-masing pada, υSO :1039,60 cm^-1, υSO :1037,23 cm^-1, υSO: 1048,21 cm^-1. Titik lebur (TL) dari ketiga adsorben M-Am semuanya >350 ^oC (suhu operasi maksimum termometer) dan pori-pori dari ketiga adsorben M-Am sangat kecil ( pori tertutup) dengan nilai Area= hampir nol m²/g.

Kandungan logam adsorben M-PSS pada Na-PSS, Mg-PSS, Ca-PSS, Sr-PSS dan Ba-PSS masing-masing adalah; 775,42 ppm, 397,53 ppm, 661,16 ppm, 1252,4 ppm dan 2013,5 ppm, yang berarti telah terjadi pergantian logam Na dengan Mg sebanyak 98,25%, Ca : 98,07%, Sr : 84,84% dan oleh Ba sebanyak 87,21%. Spektrum FT-IR dari Na-PSS, Mg-PSS, Ca-PSS, Sr-PSS dan Ba-PSS menunjukkan adanya pita serapan gugus SO2- masing-masing pada: υSO :1189,1 cm^-1, υSO :1168,0 cm^-1, υSO :1170,0 cm^-1, υSO :1178,1 cm^-1, dan υSO :1183,0 cm^-1. TL dari kelima adsorben M-PSS adalah >350 ^oC dan pori-pori dari kelima adsorben M-PSS kecil (pori agak tertutup) dengan nilai Area = 0,01 m²/g.

Adsorben M-Am dan M-PSS digunakan untuk mengadsorpsi karotenoida dari CPO yang mengandung 479,7 ppm karotenoida dan mendesorpsinya dalam n-heksana dengan berbagai variasi.

i. variasi jenis adsorben, Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am. Dari ketiga adsorben M-Am menunjukkan tingkat adsorpsinya masing-masing adalah 100, 96,35 dan 97,42%.

Desorpsi karotenoid dari ketiga adsorben tersebut masing-masing menunjukkan 42,69%, 52,76% dan 60,65%.

ii. variasi jumlah adsorben Ca-Am yaitu 2, 4, 6, 8 dan 10 gr, memberi tingkat adsorpsi masing-masing adalah 94,66; 97,42; 100; 100 dan 100%. Desorpsi karotenoida dari variasi jumlah adsorben Ca-Am masing-masing adalah 52,75%; 52,76%; 72,08%;

72,08% dan 72,08%.

iii. variasi jumlah karotenoida dalam larutan CPO dengan pelarut etanol yaitu 2,399; 4,797;

7,196; 9,594; 11,993 dan 19,188 mgr karotenoida dalam CPO memberi tingkat adsorpsi masing-masing adalah 100,100,100,100; 92,73 dan 73,37. Desorpsi karotenoida dengan variasi jumlah karotenoida masing-masing adalah 10,42; 52,06; 59,53; 72,08; 59,98 dan 69,50%.

iv. variasi ukuran partikel adsorben Ca-Am dari 50, 100 dan 150 mesh memberi tingkat adsorpsi masing-masing adalah 97,42; 98,17 dan 98,29. Desorpsi karotenoida dengan variasi ukuran partikel adsorben Ca-Am menunjukkan 52,76; 47,36 dan 27,26%.

Sedangkan untuk M-PSS memberi hasil tingkat adsorpsi dan desorpsi sebagai berikut:

i. variasi jenis adsorben, Na-PSS, Mg-PSS, Ca-PSS, Sr-PSS dan Ba-PSS. Dari kelima adsorben M-PSS menunjukkan tingkat adsorpsi masing-masing adalah 85,90; 80,69;

77,22; 81,81 dan 82,64. Desorpsi karotenoid dari kelima adsorben tersebut masing- masing menunjukkan 58,12%, 63,51%, 84,53%, 45,29% dan 32,61%.

ii. variasi jumlah adsorben Ca-PSS yaitu 0,25; 0,50; 0,75; 1,0; 1,25 dan 1,50 gr, memberi tingkat adsorpsi masing-masing adalah 68,61; 73,26; 77,22; 100; 100 dan 100%.

Desorpsi karotenoida dari variasi jumlah adsorben Ca-PSS masing-masing adalah 67,81%; 80,56%; 84,53%; 78,75%; 78,75% dan 78,75%.

iii. variasi jumlah karotenoida dalam larutan CPO dengan pelarut etanol yaitu 0,48; 1,44;

2,40; 3,36 dan 4,32 mgr karotenoida dalam CPO memberi tingkat adsorpsi masing- masing adalah 100; 100; 92,17; 87,80 dan 72,92%. Desorpsi karotenoida dengan variasi jumlah karotenoida masing-masing adalah 68,25; 78,75; 53,80; 35,15 dan 25,33%.

iv. variasi ukuran partikel adsorben Ca-PSS, 100 dan 150 mesh memberi tingkat adsorpsi masing-masing 77,22 dan 100%. Desorpsi karotenoida dengan variasi ukuran partikel adsorben Ca-PSS menunjukkan 84,53 dan 35,25%.

Perbandingan tingkat adsorpsi dan desorpsi yang tertinggi antara adsorben Ca-am dan Ca-PSS menunjukkan tingkat adsorpsi keduanya adalah 100 %. Sedangkan tingkat desorpsinya masing- masing adalah 72,08 % dan 78,75%.

Kata Kunci :adsorben, adsorpsi, amberlit, desorpsi, crude palm oil (CPO), karotenoida, M-Am, M-PSS (M: Na, Mg, Ca, Sr dan Ba), polistiril sulfonat, tingkat adsorpsi, tingkat desorpsi.

ABSTRACT

Have performed the synthesis of 2 (two) types of adsorbents M-Amberlite salt (M-Am) and M- polistiril sulfonate salt (M-PSS), M = Na, Mg, Ca, Sr, and Ba. M-Am prepared by reacting Na- Am with chloride salts of magnesium, calcium, strontium and barium. Na-Am was obtained from Dow Rohm and Haas Shanghai Chemical Industry Co.. LTD, China. While the M-PSS salt made from Na-PSS with chloride salts of magnesium, calcium, strontium and barium. Na-PSS was made by neutralizing the sulfonic acid polystyril (H-PSS) with NaOH. While the H-PSS is made of polystyrene sulfonation reaction with acetyl sulfate, with degrees sulfonasinya 9.1%. Metal content in the adsorbent M-Am, Na-Am, Mg-Am, Ca-Am, Sr-Am, and Ba-Am, respectively: 64 246 ppm, 32,800 ppm, 55,720 ppm and Sr are not terdektetion while Ba very small, that is 0, 05240 ppm. It shows that there has been a change of Na metal with Mg metal as much as 97.81%

and by as much as 99.75% Ca, while the Sr-Am not formed and Ba-Am is small. FT-IR spectra of Na-Am, Mg-and Ca-Am Am showed absorption bands indicating the presence of SO2-groups respectively, SO: 1039.60 cm-1, SO: 1037.23 cm-1, SO : 1048.21 cm-1. Melting point (TL) of the three adsorbents M-Am are > 350 ° C (maximum operating temperature thermometer) and the pores of the adsorbent the three M-Am very small (closed pore) with a value of almost zero area m2 / g. Metal content in the M-PSS adsorbent, Na-PSS PSS, PSS-Mg, Ca-PSS, Sr-and Ba- PSS PSS, respectively; 775.42 ppm, 397.53 ppm, 661.16 ppm, 1252.4 ppm and 2013.5 ppm, which means there has been a change of Na metal with as much as 98.25% Mg, Ca: 98.07%, Sr:

84.84% and by as much as 87.21% Ba. FT-IR spectra of Na-PSS, PSS-Mg, Ca-PSS, Sr-and Ba- PSS PSS showed absorption bands of SO2-groups respectively: SO: 1189.1 cm-1, SO: 1168.0 cm-1, SO: 1170.0 cm-1, SO: 1178.1 cm-1, and SO: 1183.0 cm-1. TL of the five adsorbents M- PSS is > 350 ° C and the pores of the adsorbent M-PSS five small (somewhat closed pore) with a value of area = 0.01 m2 / g.

M-Am and M-PSS Adsorbent used to adsorb carotenoids of CPO carotenoids containing 479.7 ppm and in n-hexane desorpstion with various variations.

i. variations in the type of adsorbent, Na-Am, Mg and Ca-Am-Am. Of the three adsorbents M-Am show each adsorption rate is 100, 96.35 and 97.42%. Carotenoids desorption of the adsorbent the three respectively showed 42.69%, 52.76% and 60.65%.

ii. variation in the amount of adsorbent Ca-Am is 2, 4, 6, 8 and 10 g, giving each adsorption rate is 94.66; 97.42; 100; 100 and 100%. Carotenoids desorption of variation in the amount of adsorbent Ca-Am, respectively 52.75%, 52.76%, 72.08%, 72.08% and 72.08%.

iii. carotenoids number variation in CPO solution by ethanol is 2.399; 4.797; 7.196; 9.594;

11.993 and 19.188 mgr carotenoids in CPO gave each adsorption rate is 100,100,100,100; 92.73 and 73.37. Carotenoids desorption with variations of each carotenoids number is 10.42; 52.06; 59.53; 72.08; 59.98 and 69.50%.

iv. variations in particle size of the adsorbent Ca-Am of 50, 100 and 150 mesh gives each adsorption rate is 97.42; 98.17 and 98.29. Carotenoids desorption with adsorbent particle size variations of Ca-Am showed 52.76; 47.36 and 27.26%.

As for the M-PSS to give the results of adsorption and desorption rate as follows:

i. variations in the type of adsorbent, Na-PSS, PSS-Mg, Ca-PSS, Sr-and Ba-PSS PSS. Of the five adsorbents M-PSS shows the adsorption rate is 85.90 respectively; 80.69; 77.22;

81.81 and 82.64. Carotenoids desorption of the adsorbent the five respectively showed 58.12%, 63.51%, 84.53%, 45.29% and 32.61%.

ii. variation in the amount of adsorbent Ca-PSS is 0.25, 0.50, 0.75, 1.0, 1.25 and 1.50 g, giving each adsorption rate is 68.61; 73.26; 77.22 ; 100; 100 and 100%. Carotenoids desorption of variation in the amount of adsorbent Ca-PSS, respectively 67.81%, 80.56%, 84.53%, 78.75%, 78.75% and 78.75%

iii. carotenoids number variation in CPO solution by ethanol is 0.48; 1.44; 2.40; 3.36 and 4.32 mgr carotenoids in CPO gave each adsorption rate is 100; 100; 92.17; 87, 80 and 72.92%. Carotenoids desorption with variations of each carotenoids number is 68.25;

78.75; 53.80; 35.15 and 25.33%.

iv. variations in particle size of the adsorbent Ca-PSS, 100 and 150 mesh gives each adsorption rate 77.22 and 100%. Carotenoids desorption with adsorbent particle size variations of Ca-PSS showed 84.53 and 35.25%.

Comparison of adsorption and desorption rate is highest between the adsorbent Ca-am and Ca- PSS shows both the adsorption rate is 100%. While desorpsinya each level is 72.08% and 78.75%.

Key words: adsorbent, adsorption, amberlite, desorption, crude palm oil (CPO), carotenoids, M- Am, M-PSS (M: Na, Mg, Ca, Sr, and Ba), polystyril sulfonate, adsorption rate, desorption rate.

DAFTAR ISI

Halaman

LEMBAR PENGESAHAN... iv

KATA PENGANTAR... ix

DAFTAR RIWAYAT HIDUP ... xi

DAFTAR SEMINAR DAN PUBLIKASI... xii

ABSTRAK ... xiii

ABSTRACT ... xv

DAFTAR ISI ... xvii

DAFTAR TABEL ... xix

DAFTAR GAMBAR ... xxi

DAFTAR LAMPIRAN ... xxiii

DAFTAR SINGKATAN ... xxiv

BAB I PENDAHULUAN ... 1

1.1 Latar Belakang ... 1

1.2 Perumusan Masalah ... 4

1.3 Tujuan Penelitian ... 4

1.4 Manfaat Penelitian ... 5

1.5 Metodologi Penelitian... ... 5

BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 7

2.1 Minyak Kelapa Sawit (CPO) ... 7

2.2 Komposisi Minyak Sawit... 8

2.3 Karotenoida ... ... 10

2.4 Metode Pemisahan Karotenoida... 12

2.5 Metode Adsorpsi... 13

2.6 Resin Amberlite IR 120 Na . ... 15

2.7 Polistirena Sulfonat... 21

BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... ... 25

3.1 Tempat dan Waktu ... 25

3.2 Bahan dan Alat... 25

3.3 Prosedur Percobaan... 26

3.3.1 Pembuatan adsorben garam M-Amberlit... 26

3.3.2 Pembuatan adsorben garam M-PSS... 27

3.3.3 Proses adsorpsi dan desorpsi karotenoida dari CPO... 28

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN... ... 32

4.1 Pembuatan Adsorben... 32

4.1.1 Pembuatan adsorben garam M-amberlit (M-Am)... 32

4.1.2 Pembuatan adsorben garam Polistiril sulfonat (M-PSS)... 33

4.2 Adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dari CPO... 42

4.2.1 Adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dengan M-Am... 42

4.2.2 Adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dengan M-PSS... 53

4.3 Perbandingan tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida antara Adsorben Ca-Amberlit (Ca-Am) dengan Ca-PSS... 64

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN... 66

5.1 Kesimpulan ... 66

5.2 Saran ... 67

DAFTAR PUSTAKA ... 68

LAMPIRAN ... 75

DAFTAR TABEL

Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Pada Minyak Sawit ... 8

Tabel 2.2 Standar Kualitas Minyak Sawit Kasar Menurut SNI 01-2901-2006... 8

Tabel 2.3 Kandungan Komponen Minor Minyak Kelapa Sawit... 9

Tabel 2.4 Arah Afinitas Resin dari Lemah ke Kuat... 17

Tabel 2.5 Sifat-sifat Amberlit IR 120 Na... 19

Tabel 4.1 Karakter dari ketiga adsorben M-amberlit (M=Na, Mg, dan Ca)... 36

Tabel 4.2 Karakter dari kelima adsorben M-PSS... 41

Tabel 4.3 Tingkat adsorpsi,desorpsi dan rekoveri karotenoida dengan konsenterasi larutan 95,94 mg/L menggunakan adsorben M-Am (M= Na, Mg dan Ca) untuk 4 gr.... 42

Tabel 4.4 Jari-jari dan berat logam M (M=Na, Mg dan Ca) dalam 4 gr adsorben M-Am (M=Na, Mg dan Ca; Am=amberlit) serta tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida ... 43

Tabel 4.5 Pengaruh jumlah adsorben Ca-Am terhadap tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dari larutan CPO (konsenterasi karotenoida 95,94 mg/L .. 48

Tabel 4.6 Pengaruh ukuran partikel adsorben Ca-Am (6 gr) terhadap tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida ( konsenterasi karotenoida 95,94 mg/L)... 50

Tabel 4.7 Pengaruh konsenterasi karotenoida terhadap tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dari 6 gr adsorben Ca-Am ( 50 mesh)... 51

Tabel 4.8 Tingkat adsorpsi,desorpsi dan rekoveri karotenoida (konsenterasi 96 mg/L) menggunakan 0,75 gr adsorben M-PSS (M= Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) ... 54

Tabel 4.9 Jari-jari dan berat logam M (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) dalam 0,75 gr adsorben M-PSS (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba; PSS=polistirenasulfonat) serta tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida ... 55

Tabel 4.10 Pengaruh jumlah adsorben Ca-PSS terhadap tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dalam larutan CPO (konsenterasi karotenoida 96 mg/L .. 60

Tabel 4.11 Pengaruh ukuran partikel adsorben Ca-PSS (1 gr) terhadap tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida ( konsenterasi karotenoida 96 mg/L)... 61 Tabel 4.12 Pengaruh konsenterasi karotenoida terhadap tingkat adsorpsi, desorpsi dan

rekoveri karotenoida menggunakan adsorben Ca-PSS ( 1 gr, 100 mesh).. 63 Tabel 4.13 Tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dari adsorben Ca-Am

dan Ca-PSS ... 64

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1.1 Interaksi antara gugus non-polar dan gugus polar dari adsorben dengan

karotenoida dengan adsorben... 3

Gambar 2.1 Buah sawit dan minyak kelapa sawit ... 7

Gambar 2.2 Rumus Bangun α, β dan γ Karoten ... 11

Gambar 2.3 Pertukaran Ion Resin... 14

Gambar 2.4 Bentuk Resin ... 16

Gambar 2.5 Rumus Bangun Amberlit IR 120 Na... 18

Gambar 2.6 Rumus Struktur Amberlit IR 120 Na... 18

Gambar 2.7 Donasi Muatan Elektron dari Orbital π Terisi dari Etilen ke Logam... 20

Gambar 2.8 Reaksi Pembuatan Polistirena... 21

Gambar 2.9 Reaksi Pembuatan Asam Benzensulfonat... 22

Gambar 2.10 Reaksi Sulfonasi Polistirena dengan Asetil sulfat... 23

Gambar 3.1 Reaksi yang terjadi antara garam amberlit dan garam polistirenasulfonat dengan garam klorida... 26

Gambar 4.1 Spektrum FT-IR dari adsorben Na-Am... 33

Gambar 4.2 Spektrum FT-IR dari adsorben Mg-Am... 34

Gambar 4.3 Foto SEM material M-Amberlit (M=Na, Mg dan Ca)... 35

Gambar 4.4 Image TEM Adsorben M-Amberlit dengan Pembesaran 200 Kali... 35

Gambar 4.5 Spktrum FT-IR dari adsorben Na-PSS... 37

Gambar 4.6 Spektrum FT-IR dari adsorben Mg-PSS... 38

Gambar 4.7 Spektrum FT-IR dari adsorben Ca-PSS... 39

Gambar 4.8 Foto SEM material M-PSS (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba)... 40

Gambar 4.9 Image TEM Adsorben M-PSS dengan Pembesaran 200 Kali... 41

Gambar 4.10 Bentuk ikatan yang terjadi antara senyawa karotenoida dengan adsorben.... 44

Gambar 4.11 Tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dari logam M dalam adsorben M-Am (M= Na, Mg dan Ca)... 47

Gambar 4.12 Pengaruh jumlah adsorben Ca-Am terhadap tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida... 49

Gambar 4.13 Pengaruh ukuran partikel adsorben Ca-Am terhadap tingkat adsorpsi,

desorpsi dan rekoveri karotenoida... 51 Gambar 4.14 Tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dengan berbagai

konsenterasi karotenoida dalam larutan CPO... 53 Gambar 4.15 Overlap orbital-d ion-ion logam Ca²⁺, Sr²⁺ dan Ba²⁺ dengan orbital- π dari

ikatan rangkap karotenoida... 57 Gambar 4.16 Tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dari logam M dalam

adsorben M-PSS (M= Na, Mg, Ca, Sr dan Ba; PSS=polistirenasulfonat)... 59 Gambar 4.17 Pengaruh jumlah adsorben Ca-PSS terhadap tingkat adsorpsi, desorpsi

dan rekoveri karotenoida... 61 Gambar 4.18 Pengaruh ukuran partikel adsorben Ca-PSS terhadap tingkat adsorpsi,

desorpsi, dan rekoveri karotenoida... 62 Gambar 4.19 Tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida dengan berbagai

konsenterasi karotenoida dalam larutan CPO... 64 Gambar 4.20 Perbandingan tingkat adsorpsi, desorpsi dan rekoveri karotenoida antara

adsorben Ca-Am dengan Ca-PSS... 65

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran 1. Hasil Uji komposisi asam lemak dan karotenoida untuk CPO dengan

GC-MS... 75 Lampiran 2. Uji Kadar Logam dari adsorben M-amberlit dan M-PSS... 79 Lampiran 3. Uji Titik Lebur (TL) dari adsorben M-amberlit dan M-PSS... 80 Lampiran 4. Spektrum FT-IR dari adsorben M-amberlit dan M-PSS... 81 Lampiran 5. Uji Pori-pori dari adsorben M-amberlit dan M-PSS dengan BET... 92 Lampiran 6. Hasil Uji Karotenoida untuk Filtrat dan Konsentrat Dengan UV-Vis... 93 Lampiran 7. Hasil Uji Pori-pori dengan BET... 97 Lampiran 8. Bagan Penelitian... 101 Lampiran 9. Flow Chart Pembuatan Adsorben M-amberlit... 102 Lampiran 10. Flow Chart pembuatan adsorben M-PSS... 103 Lampiran 11. Flow Chart Proses adsorpsi dan desorpsi karotenoida dari CPO... 106 Lampiran 12. Image SEM dari adsorben M-amberlit dan M-PSS... 107 Lampiran 13. Image TEM dari adsorben M-amberlit dan M-PSS... 111

DAFTAR SINGKATAN

SEM = Scanning Electron Microscopy TEM = Transmission Electron Microscopy AAS = Atomic Absorption Spektrofotometry BET = Brunauer Emmett Teller

PA = Persen adsorpsi PR = Persen rekoveri

UV-Vis = Ultra violet-Visible

GC-MS = Gas Chromatography Mass MPA = Melting Point Apparatus PD = Persen desorpsi

M-Am = Metal- amberlit

M-PSS = Metal - Poli stirena sulfonat TL = Titik lebur

FT-IR = Fourier Transform- Infra Red CPO = Crude Palm Oil

JA = Jumlah Adsorben

JTT= Jumlah karotenoida tidak terserap JT= Jumlah karotenoida yang terserap KF= Kadar karotenoida pada filtrat KC= Konsentrasi CPO (%b/v)

JK= Jumlah karotenoid pada larutan CPO Ja= Jenis adsorben

RL= jar-jari ion BP= berat PSS BL= berat logam

JML=jumlah mol logam BA=berat amberlit

ABSTRAK

Telah dilakukan sintesis 2 (dua) jenis adsorben garam M-amberlit (M-Am) dan garam M- polistirena sulfonat (M-PSS), M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba. M-Am dibuat dengan mereaksikan Na- Am dengan garam klorida dari magnesium, kalsium, stronsium dan barium. Na-Am diperoleh dari Dow Rohm and Haas Shanghai Chemical Industri Co. LTD, China. Sedangkan garam M- PSS dibuat dari Na-PSS dengan garam klorida dari magnesium, kalsium, stronsium dan barium.

Na-PSS dibuat dengan menetralkan asam polistiril sulfonat (H-PSS) bersama NaOH. Sedangkan H-PSS dibuat dari reaksi sulfonasi polistirena dengan asetil sulfat, dengan derajat sulfonasinya 9,1%. Kandungan logam adsorben M-Am pada Na-Am, Mg-Am, Ca-Am, Sr-Am dan Ba-Am masing-masing adalah: 64.246 ppm, 32.800 ppm, 55.720 ppm dan Sr tidak terdektesi sedangkan Ba sangat kecil yaitu 0,05240 ppm. Ini menunjukkan bahwa telah terjadi pergantian logam Na dengan Mg sebanyak 97,81% dan oleh Ca sebanyak 99,75%, sedangkan Sr-Am tidak terbentuk dan Ba-Am kecil sekali. Spektrum FT-IR dari Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am menunjukkan adanya pita serapan yang menunjukkan adanya gugus SO2-

masing-masing pada, υSO :1039,60 cm^-1, υSO :1037,23 cm^-1, υSO: 1048,21 cm^-1. Titik lebur (TL) dari ketiga adsorben M-Am semuanya >350 ^oC (suhu operasi maksimum termometer) dan pori-pori dari ketiga adsorben M-Am sangat kecil ( pori tertutup) dengan nilai Area= hampir nol m²/g.

Kandungan logam adsorben M-PSS pada Na-PSS, Mg-PSS, Ca-PSS, Sr-PSS dan Ba-PSS masing-masing adalah; 775,42 ppm, 397,53 ppm, 661,16 ppm, 1252,4 ppm dan 2013,5 ppm, yang berarti telah terjadi pergantian logam Na dengan Mg sebanyak 98,25%, Ca : 98,07%, Sr : 84,84% dan oleh Ba sebanyak 87,21%. Spektrum FT-IR dari Na-PSS, Mg-PSS, Ca-PSS, Sr-PSS dan Ba-PSS menunjukkan adanya pita serapan gugus SO2- masing-masing pada: υSO :1189,1 cm^-1, υSO :1168,0 cm^-1, υSO :1170,0 cm^-1, υSO :1178,1 cm^-1, dan υSO :1183,0 cm^-1. TL dari kelima adsorben M-PSS adalah >350 ^oC dan pori-pori dari kelima adsorben M-PSS kecil (pori agak tertutup) dengan nilai Area = 0,01 m²/g.

Adsorben M-Am dan M-PSS digunakan untuk mengadsorpsi karotenoida dari CPO yang mengandung 479,7 ppm karotenoida dan mendesorpsinya dalam n-heksana dengan berbagai variasi.

i. variasi jenis adsorben, Na-Am, Mg-Am dan Ca-Am. Dari ketiga adsorben M-Am menunjukkan tingkat adsorpsinya masing-masing adalah 100, 96,35 dan 97,42%.

Desorpsi karotenoid dari ketiga adsorben tersebut masing-masing menunjukkan 42,69%, 52,76% dan 60,65%.

ii. variasi jumlah adsorben Ca-Am yaitu 2, 4, 6, 8 dan 10 gr, memberi tingkat adsorpsi masing-masing adalah 94,66; 97,42; 100; 100 dan 100%. Desorpsi karotenoida dari variasi jumlah adsorben Ca-Am masing-masing adalah 52,75%; 52,76%; 72,08%;

72,08% dan 72,08%.

iii. variasi jumlah karotenoida dalam larutan CPO dengan pelarut etanol yaitu 2,399; 4,797;

7,196; 9,594; 11,993 dan 19,188 mgr karotenoida dalam CPO memberi tingkat adsorpsi masing-masing adalah 100,100,100,100; 92,73 dan 73,37. Desorpsi karotenoida dengan variasi jumlah karotenoida masing-masing adalah 10,42; 52,06; 59,53; 72,08; 59,98 dan 69,50%.

iv. variasi ukuran partikel adsorben Ca-Am dari 50, 100 dan 150 mesh memberi tingkat adsorpsi masing-masing adalah 97,42; 98,17 dan 98,29. Desorpsi karotenoida dengan variasi ukuran partikel adsorben Ca-Am menunjukkan 52,76; 47,36 dan 27,26%.

Sedangkan untuk M-PSS memberi hasil tingkat adsorpsi dan desorpsi sebagai berikut:

i. variasi jenis adsorben, Na-PSS, Mg-PSS, Ca-PSS, Sr-PSS dan Ba-PSS. Dari kelima adsorben M-PSS menunjukkan tingkat adsorpsi masing-masing adalah 85,90; 80,69;

77,22; 81,81 dan 82,64. Desorpsi karotenoid dari kelima adsorben tersebut masing- masing menunjukkan 58,12%, 63,51%, 84,53%, 45,29% dan 32,61%.

ii. variasi jumlah adsorben Ca-PSS yaitu 0,25; 0,50; 0,75; 1,0; 1,25 dan 1,50 gr, memberi tingkat adsorpsi masing-masing adalah 68,61; 73,26; 77,22; 100; 100 dan 100%.

Desorpsi karotenoida dari variasi jumlah adsorben Ca-PSS masing-masing adalah 67,81%; 80,56%; 84,53%; 78,75%; 78,75% dan 78,75%.

iii. variasi jumlah karotenoida dalam larutan CPO dengan pelarut etanol yaitu 0,48; 1,44;

2,40; 3,36 dan 4,32 mgr karotenoida dalam CPO memberi tingkat adsorpsi masing- masing adalah 100; 100; 92,17; 87,80 dan 72,92%. Desorpsi karotenoida dengan variasi jumlah karotenoida masing-masing adalah 68,25; 78,75; 53,80; 35,15 dan 25,33%.

iv. variasi ukuran partikel adsorben Ca-PSS, 100 dan 150 mesh memberi tingkat adsorpsi masing-masing 77,22 dan 100%. Desorpsi karotenoida dengan variasi ukuran partikel adsorben Ca-PSS menunjukkan 84,53 dan 35,25%.

Perbandingan tingkat adsorpsi dan desorpsi yang tertinggi antara adsorben Ca-am dan Ca-PSS menunjukkan tingkat adsorpsi keduanya adalah 100 %. Sedangkan tingkat desorpsinya masing- masing adalah 72,08 % dan 78,75%.

Kata Kunci :adsorben, adsorpsi, amberlit, desorpsi, crude palm oil (CPO), karotenoida, M-Am, M-PSS (M: Na, Mg, Ca, Sr dan Ba), polistiril sulfonat, tingkat adsorpsi, tingkat desorpsi.

ABSTRACT

Have performed the synthesis of 2 (two) types of adsorbents M-Amberlite salt (M-Am) and M- polistiril sulfonate salt (M-PSS), M = Na, Mg, Ca, Sr, and Ba. M-Am prepared by reacting Na- Am with chloride salts of magnesium, calcium, strontium and barium. Na-Am was obtained from Dow Rohm and Haas Shanghai Chemical Industry Co.. LTD, China. While the M-PSS salt made from Na-PSS with chloride salts of magnesium, calcium, strontium and barium. Na-PSS was made by neutralizing the sulfonic acid polystyril (H-PSS) with NaOH. While the H-PSS is made of polystyrene sulfonation reaction with acetyl sulfate, with degrees sulfonasinya 9.1%. Metal content in the adsorbent M-Am, Na-Am, Mg-Am, Ca-Am, Sr-Am, and Ba-Am, respectively: 64 246 ppm, 32,800 ppm, 55,720 ppm and Sr are not terdektetion while Ba very small, that is 0, 05240 ppm. It shows that there has been a change of Na metal with Mg metal as much as 97.81%

and by as much as 99.75% Ca, while the Sr-Am not formed and Ba-Am is small. FT-IR spectra of Na-Am, Mg-and Ca-Am Am showed absorption bands indicating the presence of SO2-groups respectively, SO: 1039.60 cm-1, SO: 1037.23 cm-1, SO : 1048.21 cm-1. Melting point (TL) of the three adsorbents M-Am are > 350 ° C (maximum operating temperature thermometer) and the pores of the adsorbent the three M-Am very small (closed pore) with a value of almost zero area m2 / g. Metal content in the M-PSS adsorbent, Na-PSS PSS, PSS-Mg, Ca-PSS, Sr-and Ba- PSS PSS, respectively; 775.42 ppm, 397.53 ppm, 661.16 ppm, 1252.4 ppm and 2013.5 ppm, which means there has been a change of Na metal with as much as 98.25% Mg, Ca: 98.07%, Sr:

84.84% and by as much as 87.21% Ba. FT-IR spectra of Na-PSS, PSS-Mg, Ca-PSS, Sr-and Ba- PSS PSS showed absorption bands of SO2-groups respectively: SO: 1189.1 cm-1, SO: 1168.0 cm-1, SO: 1170.0 cm-1, SO: 1178.1 cm-1, and SO: 1183.0 cm-1. TL of the five adsorbents M- PSS is > 350 ° C and the pores of the adsorbent M-PSS five small (somewhat closed pore) with a value of area = 0.01 m2 / g.

M-Am and M-PSS Adsorbent used to adsorb carotenoids of CPO carotenoids containing 479.7 ppm and in n-hexane desorpstion with various variations.

i. variations in the type of adsorbent, Na-Am, Mg and Ca-Am-Am. Of the three adsorbents M-Am show each adsorption rate is 100, 96.35 and 97.42%. Carotenoids desorption of the adsorbent the three respectively showed 42.69%, 52.76% and 60.65%.

ii. variation in the amount of adsorbent Ca-Am is 2, 4, 6, 8 and 10 g, giving each adsorption rate is 94.66; 97.42; 100; 100 and 100%. Carotenoids desorption of variation in the amount of adsorbent Ca-Am, respectively 52.75%, 52.76%, 72.08%, 72.08% and 72.08%.

iii. carotenoids number variation in CPO solution by ethanol is 2.399; 4.797; 7.196; 9.594;

11.993 and 19.188 mgr carotenoids in CPO gave each adsorption rate is 100,100,100,100; 92.73 and 73.37. Carotenoids desorption with variations of each carotenoids number is 10.42; 52.06; 59.53; 72.08; 59.98 and 69.50%.

iv. variations in particle size of the adsorbent Ca-Am of 50, 100 and 150 mesh gives each adsorption rate is 97.42; 98.17 and 98.29. Carotenoids desorption with adsorbent particle size variations of Ca-Am showed 52.76; 47.36 and 27.26%.

As for the M-PSS to give the results of adsorption and desorption rate as follows:

i. variations in the type of adsorbent, Na-PSS, PSS-Mg, Ca-PSS, Sr-and Ba-PSS PSS. Of the five adsorbents M-PSS shows the adsorption rate is 85.90 respectively; 80.69; 77.22;

81.81 and 82.64. Carotenoids desorption of the adsorbent the five respectively showed 58.12%, 63.51%, 84.53%, 45.29% and 32.61%.

ii. variation in the amount of adsorbent Ca-PSS is 0.25, 0.50, 0.75, 1.0, 1.25 and 1.50 g, giving each adsorption rate is 68.61; 73.26; 77.22 ; 100; 100 and 100%. Carotenoids desorption of variation in the amount of adsorbent Ca-PSS, respectively 67.81%, 80.56%, 84.53%, 78.75%, 78.75% and 78.75%

iii. carotenoids number variation in CPO solution by ethanol is 0.48; 1.44; 2.40; 3.36 and 4.32 mgr carotenoids in CPO gave each adsorption rate is 100; 100; 92.17; 87, 80 and 72.92%. Carotenoids desorption with variations of each carotenoids number is 68.25;

78.75; 53.80; 35.15 and 25.33%.

iv. variations in particle size of the adsorbent Ca-PSS, 100 and 150 mesh gives each adsorption rate 77.22 and 100%. Carotenoids desorption with adsorbent particle size variations of Ca-PSS showed 84.53 and 35.25%.

Comparison of adsorption and desorption rate is highest between the adsorbent Ca-am and Ca- PSS shows both the adsorption rate is 100%. While desorpsinya each level is 72.08% and 78.75%.

Key words: adsorbent, adsorption, amberlite, desorption, crude palm oil (CPO), carotenoids, M- Am, M-PSS (M: Na, Mg, Ca, Sr, and Ba), polystyril sulfonate, adsorption rate, desorption rate.

BAB I PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Indonesia merupakan penghasil minyak kelapa sawit mentah (Crude Palm Oil/CPO) terbesar di dunia dengan produksi sebesar 25,4 juta metrik ton pada tahun 2012, yang sebagian besar (65%) masih diekspor sebagai bahan mentah (raw material), dan selebihnya (35%) digunakan untuk kebutuhan di dalam negeri sebagai bahan baku pembuatan minyak goreng, margarin, shortening dan biodiesel. Selain itu digunakan juga untuk pembuatan fatty acid, fatty alcohol dan gliserin yang juga pada akhirnya diekspor (Nurmayanti, 2013).

CPO merupakan salah satu sumber karotenoida alami, yang mengandung 500-700 ppm karotenoida atau sekitar 0,5-0,7 kg karotenoida per ton CPO (Nwankwere, E.T et al., 2012), sehingga CPO merupakan sumber provitamin A yang sangat potensial, namun ironisnya, menurut data Kementerian Kesehatan RI pada tahun 2012, ada sejumlah 1,5 % atau 3,6 juta orang penduduk Indonesia yang masih menderita penyakit mata karena kekurangan vitamin A, sehingga karotenoida yang ada dalam CPO tersebut sangat perlu dimanfaatkan. Karotenoida yang mengandung sekitar 80 persen β-karoten dapat juga berfungsi sebagai antioksidan, pencegah pertumbuhan sel kanker, pencegah penuaan dini dan meningkatkan kekebalan tubuh.

Selain itu karotenoida ini juga digunakan dalam industri pangan sebagai bahan nutrisi dan bahan pewarna pangan, dalam industri farmasi sebagai bahan obat-obatan dan dalam industri kosmetik digunakan sebagai bahan kecantikan (May, 1994). Dari uraian ini jelas bahwa karotenoida memberikan manfaat yang sangat besar dalam kehidupan manusia, sementara sumbernya melimpah di dalam negeri sehingga sudah saatnya karotenoida dalam CPO tersebut dimanfaatkan untuk kepentingan sebesar-besarnya bagi rakyat Indonesia.

Namun kenyataannya bahwa pada proses pengolahan CPO menjadi minyak goreng diperkirakan sekitar 80 % karotenoida rusak dan terbuang menjadi limbah karena pemakaian tanah pemucat (bleaching earth) dan proses yang berlangsung pada suhu tinggi (> 240 ^oC).

(Simone M. Silva., 2013). Oleh karena itu perlu dicari upaya untuk mengambil karotenoida dari CPO tersebut sebelum diolah lebih lanjut menjadi minyak goreng maupun produk oleokimia lainnya sehingga karotenoida tersebut tidak terbuang secara percuma.

Berbagai usaha yang telah dilakukan untuk memperoleh karotenoida tersebut dari CPO antara lain:

a. Metode ekstraksi, yaitu dengan mengekstraksi karotenoida dari minyak sawit didalam larutan KOH / etanol, dengan menggunakan pelarut campuran petroleum eter dan aseton, selanjutnya karotenoida dipisahkan secara kolom kromatografi (Sahidin, dkk, 2001).

Pada proses ini bahan baku CPO telah berubah menjadi ester sehingga tidak dapat digunakan lagi sebagai bahan baku pembuatan minyak goreng. Selain itu ada juga metode ekstraksi menggunakan CO2 fluida superkritis namun memerlukan energi yang besar sehingga kurang menguntungkan (Davarnejad, R., et al 2008).

b. Metode distilasi, dilakukan dengan terlebih dahulu mentransesterifikasi CPO menjadi ester, selanjutnya ester yang terbentuk di distilasi, distilatnya mengandung 30.000 ppm karotenoida. (Batistella, 1998),

c. Metode teknologi membrane, dalam proses ini etil ester yang mengandung karotenoida dilewatkan melalui membran polimer (NP 10) dengan tekanan, namun biaya pembuatan membrane tersebut sangat mahal sehingga dibutuhkan biaya tinggi (Ming, CC, 2009).

d. Metode adsorpsi yaitu metode yang mengggunakan adsorben untuk mendapatkan karotenoida dari dalam CPO (Baharin, BS, 1998; Serlahwaty, D, 2007; Karlina, 2011; Simone, 2013, Jean Baptiste, BM., et al., 2013; Egbuna, SO, 2014). Pada metode ini karotenoida yang terkandung dalam CPO akan berinteraksi dengan adsorben yang digunakan untuk mengikat karotenoida tanpa terjadinya reaksi kimia sehingga CPO yang digunakan tidak berubah secara kimiawi. Selain itu proses adsorpsi dapat dilakukan pada suhu kamar sehingga tidak membutuhkan enegi yang tinggi.

Beberapa jenis adsorban yang pernah digunakan adalah (i) adsorban alami seperti bentonit, tanah liat, zeolit, dan oksida logam seperti MnO, PbO, CrO, MgO dan CaO. (Jean Baptiste, BM., et al., 2013 dan Egbuna, S.O, 2014), (ii) adsorban semi sintetis seperti abu sekam padi, karbon aktif, silika gel, bleaching earth, dan alumina, (iii) bahan adsorben termodifikasi seperti misalnya zeolit yang dimodifikasi dengan ion-ion logam golongan IA dan IIA, ataupun logam transisi seperti Fe dan (iv) adsorben sintesis yang umumnya berupa resin berpori tinggi misalnya kopolimer stirena divinil benzena (diaion HP 20) yang bersifat nonpolar dan nonionik.(Baharin, BS, 1998). Disamping itu ada juga adsorben sintesis yang dimodifikasi

seperti yang dilaporkan oleh Karlina yaitu dengan memfungsionalisasi polistirena dengan gugus kalsium sulfonat. Adsorben kalsium polistirena sulfonat tersebut telah digunakan untuk mengadsorpsi karotenoida dari metilester minyak sawit yang mengandung 3,4 % karotenoida dan karotenoida yang terserap pada adsorban tersebut didesorpsi menggunakan pelarut n-heksana menghasilkan konsentrat dengan kandungan karotenoida sebesar 116.000 ppm. (Karlina, 2011).

Tingginya daya adsorpsi pada adsorben kalsium polistirena sulfonat tersebut diperkirakan disebabkan karena adsorben tersebut mengandung sekaligus gugus nonpolar (hidrokarbon) yang dapat berinteraksi dengan karotenoida yang bersifat nonpolar dan gugus polar yaitu adanya logam kalsium yang mempunyai orbital d kosong yang dapat berinteraksi dengan ikatan rangkap dari karotenoida tersebut. Dalam hal ini densitas elektron orbital π dari ikatan rangkap karotenoida diberikan kepada orbital d logam kalsium, sehingga dengan demikian semakin banyak karotenoida yang terikat pada adsorben tersebut (Shriver, 1999; Nilson, A dan L.G. Peterson, 2008). Interaksi antara gugus nonpolar dari adsorben dengan karotenoida yang nonpolar dan interaksi antara gugus polar dari adsorben yaitu logam Ca dengan ikatan rangkap dari karotenoida tersebut dapat digambarkan pada Gambar 1.1 sebagai berikut.

Gambar 1.1 Interaksi antara gugus nonpolar dan gugus polar dari adsorben dengan karotenoida.

Gugus nonpolar Gugus polar

Dari uraian tersebut di atas sangatlah menarik untuk mempelajari lebih lanjut tentang adsorpsi karotenoida dalam CPO oleh adsorben polistirena sulfonat yang mengandung logam- logam golongan IIA lainnya seperti Mg, Sr dan Ba. Adsorpsi karotenoida ini dipengaruhi oleh jenis pelarut yang digunakan karena CPO juga mengandung senyawa yang mempunyai ikatan rangkap seperti gugus oleat yang kemungkinan juga dapat berinteraksi dengan orbital d logam yang digunakan sehingga terjadi persaingan antara ikatan rangkap karotenoida dan ikatan rangkap gugus oleat dari CPO terhadap logam tersebut. Oleh karena itu perlu dicari pelarut sedemikian sehingga CPO yang mengandung gugus oleat besar kelarutannya sementara karotenoida kurang larut dalam pelarut tersebut sehingga karotenoidanya lebih mudah berinteraksi dengan orbital d kosong dari logam tersebut. Karotenoida yang terikat kepada logam tersebut selanjutnya didesorpsi dari adsorben tersebut untuk mendapatkan konsentrat karotenoida menggunakan pelarut lain yaitu pelarut yang kelarutan karotenoidanya besar.

Disamping itu juga menarik untuk membandingkan adsorban garam polistirena sulfonat ini dengan adsorban jenis lainnya yang juga mengandung gugus nonpolar dan gugus polar seperti garam natrium amberlit IR 120. Logam Na pada natrium amberlit 120 tersebut dapat disubstitusi dengan logam-logam golongan IIA yaitu Mg, Ca, Sr dan Ba, sehingga diperoleh adsorben yang mirip dengan garam polistirena sulfonat di atas.

1.2 Perumusan Masalah

Dalam penelitian ini yang diangkat menjadi permasalahan adalah:

• Bagaimana kecenderungan daya adsorpsi garam amberlit (M-amberlit) dan garam polistirena sulfonat (MPSS) dari (M=Na, Mg, Ca, Sr hingga Ba) dan bagaimana kecenderungan daya desorpsinya untuk mendapatkan konsentrat karotenoida.

• Bagaimana pengaruh konsenterasi CPO dalam pelarut yang digunakan terhadap daya adsorpsi dan desorpsi tersebut

1.3 Tujuan Penelitian

Dalam rangka untuk mendapatkan karotenoida dengan kadar tinggi dari CPO yang digunakan didalam industri pangan, farmasi dan kosmetik, maka dikembangkan suatu metode adsorpsi untuk pemisahan karotenoida dari CPO. Dalam kesempatan ini dilakukan sintetis

adsorban garam polistirena sulfonat dan garam amberlit IR 120 dengan M= Mg, Ca, Sr dan Ba.

Selanjutnya digunakan untuk mengadsorpsi karotenoida dalam CPO dan mendesorpsi karotenoida tersebut dari adsorben..

1.4 Manfaat Penelitian

. M-amberlit dan M-PSS yang disintesis sebagai adsorben dipakai untuk mengadsorpsi karotenoida dalam CPO untuk menghasilkan karotenoida konsentrat. Produk ini dapat digunakan sebagai bahan pangan, farmasi dan kosmetik, sehingga penelitian ini bermanfaat bagi masyarakat ilmiah untuk menambah khasanah ilmu pengetahuan serta bagi dunia industri dapat bernilai jual dan ekonomis pada masa yang akan datang khususnya bagi industri pangan, farmasi, kosmetik, dan antioksidan.

1.5 Metodologi Penelitian 1.5.1 Ruang lingkup

Ruang lingkup penelitian ini mencakup mulai dari pengambilan bahan mentah CPO dari pabrik PKS (Pabrik Kelapa Sawit), sampai pada bahan produk konsenterat yang dihasilkan meliputi beberapa tahapan.

a. Karakterisasi bahan baku (CPO) dan produk konsenterat karotenoida b. Sintesis adsorben M-amberlit dan M-PSS dan karakterisasinya

c. Proses adsorpsi dan desorpsi karotenoida dari minyak sawit mentah (CPO) dengan adsorben hasil sintetis.

d. Pengujian produk konsenterat karotenoida serta percobaan yang dilakukan dalam skala laboratorium sesuai dengan parameter-parameter yang telah ditetapkan dan sesuai dengan variabel percobaan yang dilakukan.

1.5.2. Variabel Percobaan

Variabel percobaan yang digunakan adalah:

(i) Jenis adsorban terdiri dari : M-amberlit dan M-PSS (M=Na,Mg,Ca, Sr dan Ba),

(ii) Jumlah adsorben yaitu: M-amberlit terdiri dari 2, 4, 6, 8, dan 10 gram dan M-PSS terdiri dari 0,25; 0,50; 1,0; 1,25 dan 1,50 gr adsorban,

(iii) Konsentrasi karotenoida dalam larutan CPO dengan etanol : pada M-amberlit terdiri dari 5, 10, 15,20, 25, dan 40 gr CPO dalam 100 ml larutan dan M-PSS terdiri dari 1,3,5,7,9 gram CPO dalam 15 ml larutan dalam etanol dan

(iv) adalah Ukuran partikel adsorban terdiri dari: 50 mesh, 100 mesh dan 150 mesh.

1.5.3. Metode

Resin amberlit IR 120 Na dan polistirena sulfonat digunakan sebagai bahan baku untuk pembuatan adsorban. Adsorban yang disintetis M-amberlit dan MPSS (M=Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) yang digunakan untuk mengadsorpsi karotenoida pada minyak sawit. Adsorben M-amberlit dan M-PSS yang dihasilkan dikarakterisasi yaitu : kadar logamnya dengan AAS (Atomic Absorption Spectrofotometry), uji TL (titik lebur) dengan Melting point apparatus, analisis spektroskopi FT-IR (Fourier Transform-Infra Red), uji pori-pori dengan uji BET (Brunauer Emmet Teller), SEM (Scanning Electron Microscopy) dan TEM (Transmission Electron Microscopy).

Selanjutnya adsorban garam M-amberlit dan garam M-polistirena sulfonat (M = Na, Mg, Ca, Sr dan Ba) digunakan untuk mengadsorpsi karotenoida. Kemudian karotenoida yang teradsorpsi (terserap) pada adsorben tersebut didesorpsi dengan n-heksan. Sumber karotenoida yang digunakan diambil dari CPO hasil pabrikasi diukur kadar karotenoidanya dengan Spektrofotometer UV-Vis (Ultra Violet Visible), kadar air, kotoran dan kandungan asam lemaknya dianalisis berdasarkan SNI (Standar Nasional Indonesia) minyak sawit No. 01-2901- 2006, dengan GC-MS (Gas Chromatography-Mass Spectrometry). Sedangkan produk konsenterat karotenoida hasil proses adsorpsi dan desorpsi yang dihasilkan diuji kadar karotenoidanya dengan Spektrofotometer UV-Visibel. (Porim, 1995).

.

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Minyak Kelapa Sawit (CPO)

Minyak kelapa sawit yang dihasilkan dari Pabrik Kelapa Sawit (PKS) masih disebut minyak sawit kasar (CPO/Crude Palm Oil). Selain CPO, kelapa sawit menghasilkan PKO (Palm Kernel Oil). Produksi CPO Indonesia terus meningkat dengan laju sekitar 6% tahun. Indonesia mampu memproduksi CPO sebesar 25,4 juta ton sepanjang tahun 2012 dengan luas total perkebunan kelapa sawit di Indonesia yang mencapai 9,5 juta hektar (Ha) (Nurmayanti, 2013).

CPO bersifat setengah padat pada suhu kamar, dengan titik cair antara 40-70 ^oC, berwarna kuning jingga karena mengandung pigmen karotenoida. Berdasarkan perbedaan titik cairnya CPO dibagi menjadi 2 (dua) fraksi besar, yaitu fraksi olein (ringan) berbentuk cair yang mengandung asam lemak jenuh, dan fraksi stearin (berat) yang berbentuk padat yang mengandung asam lemak tak jenuh pada suhu kamar (Serlahwaty, 2007). Minyak sawit, selain mengandung komponen utama trigliserida (94%), juga mengandung asam lemak bebas (3-5%) dan komponen non trigliserida yang jumlahnya sangat kecil (1%), termasuk karotenoida, tokoferol, tokotrienol, sterol, triterpen alkohol, fosfolipida, glikolipida, dan berbagai komponen trace element. Minyak kelapa sawit banyak mengandung lemak, asam lemak, karotenoida dan tokoferol. Komponen penyusun minyak sawit terdiri dari trigliserida dan non trigliserida (Tambun, 2002). Asam-asam lemak penyusun trigliserida terdiri dari asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh. Asam-asam lemak jenuh yang mengandung sekitar 47-48 %, dan mempunyai ikatan tunggal. Sedangkan asam-asam lemak tak jenuh yang mengandung sekitar 52-53 %, dan mempunyai ikatan rangkap (Kuswardhani, 2007). Kelapa sawit dan bentuk warna CPO seperti Gambar 2.1 dibawah ini.

Gambar 2.1 Buah sawit dan minyak kelapa sawit

2.2 Komposisi Minyak Sawit 2.2.1 Komponen Trigliserida

Asam-asam lemak penyusun komponen trigliserida atau komponen mayor dari minyak kelapa sawit terdiri dari asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh. Telah dilaporkan Salunkhe, 1992, asam-asam lemak penyusun trigliserida dalam minyak sawit dari 3 (tiga) Negara adalah seperti terlihat pada Tabel 2.1 berikut.

Tabel 2.1 Komposisi asam lemak pada minyak sawit

Asam Lemak Malaysia

(%)

Indonesia

(%) Zaire

(%) Miristat

Palmitat Stearat Oleat Linoleat

0,5-0,8 46-51 2-4 40-42 6-8

0,4-0,8 46-50 2-4 38-42 6-8

1.2-2.4 41-43 4-6 38-40 10-11

Sedangkan dalam dunia perdagangan persyaratan kualitas minyak kelapa sawit kasar yang digunakan di Indonesia adalah berdasarkan Standar Nasional Indonesia (SNI) No. 01-2901-2006 dapat dilihat pada Tabel 2.2 di bawah ini.

Tabel 2.2 Standar kualitas minyak sawit kasar menurut SNI 01-2901-2006

No. Karakterisasi Satuan Nilai

1 2 3

Asam lemak bebas (sebagai Palmitat) Kadar Air

Kadar Kotoran

% (b/b)

% (b/b)

% (b/b)

Maks 5,0 Maks 2,0 Maks 0,02

Sedangkan untuk jumlah kadar karotenoida yang dipersyaratkan dalam perdagangan Internasional minyak kelapa sawit adalah 500-700 ppm.

2.2.2 Komponen non-trigliserida

Komponen non-trigliserida atau komponen minor dari minyak kelapa sawit ini merupakan komponen yang menyebabkan rasa, aroma dan warna minyak kurang baik. Kandungan minyak sawit yang terdapat dalam jumlah sedikit ini, sering memegang peranan penting dalam menentukan mutu minyak. Menurut Ketaren, 2008., dan Goh, dkk, 1989., kandungan komponen minor atau non trigliserida dari minyak sawit dapat dilihat pada Tabel 2.3 berikut di bawah ini.

Tabel 2.3 Kandungan Komponen Minor Minyak Kelapa Sawit

No Komponen Kadar,ppm

(Ketaren, 2008)

Kadar, ppm (Goh, 1989)

1 Karotenoida 500 – 700 500-700

2 Tokoferol 400 – 600 -

3 Tokoferol dan

tokotrienol

- 600-1000

4 Sterol Mendekati 300 326-527

5 Phospatida 500 -

6 Phospolipid - 5-130

7 Besi ( Fe ) 10 -

8 Tembaga ( Cu ) 0,5 -

9 Air 0,07 – 0,18 -

10 Kotoran-kotoran 0,01 -

11 Triterpen alcohol - 40-80

12 Squalen - 200-500

13 Alkohol alifatik - 100-200

14 Hidrokarbon alifatik - 50

Tabel 2.3 di atas menunjukkan bahwa komponen non trigliserida atau komponen minor terbesar dalam minyak sawit adalah senyawa karotenoida, tokoferol dan tokotrienol.

Warna minyak kelapa sawit sangat dipengaruhi oleh kandungan karotenoida dalam minyak tersebut. Karotenoida dikenal sebagai sumber vitamin A, sedangkan tokoferol dan tokotrienol sebagai sumber vitamin E dan antioksidan. Tokoferol dapat dibedakan atas α, β, θ tokoferol.

Disamping senyawa karotenoida dan tokoferol komponen minor lainnya dalam minyak sawit adalah senyawa sterol dan squalena.

Sterol adalah komponen karakteristik dari semua minyak dan sebagai sumber vitamin D serta sebagai bahan obat-obatan atau farmasi. Senyawa ini merupakan senyawa unsaponifiable.

Senyawa sterol yang berasal dari tumbuh-tumbuhan disebut phytosterol. Dua senyawa phytosterol yang telah dapat diindentifikasi karakteristiknya adalah β-sitosterol dan α- stigmasterol. Selain senyawa karotenoida, tokoferol dan sterol minyak sawit masih memiliki komponen minor yaitu senyawa phospatida. Senyawa ini dapat dianggap sebagai senyawa trigliserida yang salah satu asam lemaknya digantikan oleh asam phosphoric. Senyawa pospatida yang terpenting dalam CPO adalah lesitin. Senyawa ini larut dalam alkohol (May, 1994).

Minyak kelapa sawit mengandung kontaminan logam besi (Fe) dan tembaga (Cu) yang merupakan katalisator yang baik dalam proses oksidasi, walaupun dalam jumlahnya yang sedikit.

Sedangkan kotoran-kotoran dalam minyak kelapa sawit merupakan sumber makanan bagi pertumbuhan jamur lipolitik yang dapat mengakibatkan terjadinya hidrolisis.

Air merupakan bahan perangsang tumbuhnya mikroorganisme lipolitik, karena itu di dalam perdagangan, kadar ini juga menentukan kualitas minyak. Jika kandungan air dalam minyak tinggi, maka dapat menaikkan kandungan asam lemak bebas selama penyimpanan. Akan tetapi minyak yang terlalu keringpun mudah teroksidasi, sehingga nilai optimum kadar air dan bahan menguap juga harus diuji (Ketaren, 2008).

2.3 Karotenoida

Komponen non trigliserida atau komponen minor yang besar dalam minyak kelapa sawit (CPO) adalah senyawa karotenoida. Senyawa ini menimbulkan warna oranye tua pada CPO, larut dalam asam lemak, minyak, lemak dan pelarut minyak serta pelarut lemak, tetapi tidak larut dalam air. Senyawa karotenoida terdiri dari α, β, dan γ karoten dan termasuk kelompok pigmen yang berwarna kuning, jingga, merah jingga. Struktur dasar karotenoida terdiri dari ikatan hidrokarbon tidak jenuh yang dibentuk oleh 40 atom C atau 8 unit isoprena dan memiliki dua

buah gugus cincin. Fraksi karotenoida yang paling berpengaruh dalam CPO adalah β-karoten, pigmen ini juga tidak stabil terhadap pemanasan. Karotenoida bentuk lainnya adalah seperti likopen, xantin, dan lutein. Karotenoida termasuk kedalam kelompok senyawa terpenoid, dimana mempunyai rumus umum adalah (C₅H₈)n. Untuk karotenoida memiliki n=8 (tetra), sehingga rumus kimia karotenoida adalah C₄₀H₅₆. Rumus bangun senyawa karotenoida adalah sebagai berikut:

Gambar 2.2 Rumus bangun α, β dan γ karoten

Senyawa karotenoida dibagi menjadi empat golongan, yaitu :

(i) karotenoida hidrokarbon C₄₀ H₅₆ seperti alfa, beta, gamma karotenoida dan likopen (ii) xantofil dan derivatnya karotenoida yang mengandung oksigen dan hidroksil antara

lain kriptosantin (C₄₀H₅₅OH) dan lutein (C₄₀H₅₄(OH)₂ (iii) asam karotenoida yang mengandung gugus karboksil dan

(iv) ester xantofil asam lemak (Meyer, H., 1966). Senyawa karotenoida sangat penting dalam kehidupan manusia karena berfungsi sebagai sumber vitamin A, antioksidan, bahan pewarna serta dalam bidang kecantikan.

2.4 Metode Pemisahan Karotenoida

Metode pemisahan karotenoida dari minyak sawit dapat dilakukan dengan berbagai metode yaitu dengan mereaksikan minyak sawit dengan natrium hidroksida metanolik 2-3% selama beberapa jam pada suhu 30-40 ^oC sehingga hampir 98% minyak terkonversi menjadi ester.

Gliserin yang terbentuk kemudian dipisahkan dengan cara dekantasi dan ester didistilasi molekuler pada suhu 100 ^oC dalam keadaan vakum bertekanan 0,0001 mmHg. Metil ester akan terdistilasi dan karotenoida tertinggal sebagai residu dari hasil distilasi (Blaizot, P., 1956). Selain cara diatas karotenoida juga dapat diperoleh dengan cara distillasi molekular. Untuk memperoleh konsentrat karotenoida dari minyak sawit dengan proses distillasi molekular dilakukan dengan proses netralisasi dan transesterifikasi dari minyak sawit terlebih dahulu kemudian dilanjutkan dengan distillasi molekular dari ester sehingga diperoleh konsentrat karotenoida 30.000 ppm (C.B Batistella, Wolf Maciel, MR, 1998). Metode ekstraksi dengan menggunakan pelarut petroleum eter : aseton (1: 3) untuk mengestraksi karotenoida dari minyak sawit mentah (Sahidin, 2001). Cara ekstraksi yang lain yaitu dengan penggunaan CO2 cair sebagai pelarut dapat digunakan untuk memperoleh konsentrat karotenoida melalui sistem Supercritical Fluid Extraction dimana sampel yang ditempatkan dalam bejana ekstraksi pada suhu 40 ^oC dan tekanan 30 Mpa kemudian gas CO₂ didinginkan pada suhu -5 ^oC sebelum pompa HPLC digunakan untuk memompa CO₂ cair ke ekstraktor secara kontiniu pada kondisi spesifik ekstraksi dengan laju alir yang konstan 5 mL/menit sehingga diperoleh karotenoida konsentrat (Wei, 2005).

Sedangkan untuk memperoleh konsentrat karotenoida dari minyak sawit dengan teknologi membran dilakukan dengan menggunakan membran dari flat lembaran polimer (NP10), Fluks ester etil sawit merah adalah 7,5 L/mh, dan dorongan β-karoten adalah 75% pada tekanan 2,5 MPa dan temperatur 40 ^oC, memberi hasil pemisahan karotenoida dari minyak sawit merah dengan teknologi membran ini cukup efektif dalam menangani untuk memperoleh karotenoida dari minyak sawit merah, dan memberi potensial yang tinggi untuk digunakan pada industri dimasa yang akan datang (Ming Chih Chiu, 2009).

Konsentrat karotenoida dari minyak sawit juga banyak diperoleh dengan menggunakan proses adsorpsi dengan adsorben alami maupun adsorben sintetis diikuti dengan ekstraksi pelarut. Penggunaan adsorben sintetik jenis kopolimer sintetik stiren divinil benzena sudah dilakukan. Proses tersebut pertama dimulai dengan mencampurkan adsorben dengan IPA (isopropanol) kemudian diaduk selama 15 menit. Adsorben dipisahkan dari IPA dan dikeringkan dalam temperatur kamar sehingga dapat digunakan dalam proses adsorpsi. Selanjutnya minyak kelapa sawit dilarutkan dalam IPA. Adsorben kemudian dimasukkan ke dalam kolom diikuti dengan minyak kelapa sawit. Karotenoida kemudian diekstraksi denngan n-heksan untuk memisahkannya dari adsorben. Karotenoida yang diperoleh sampai dengan 20.000 ppm dengan variasi yang paling sesuai adalah pada 1,5 jam dan temperatur 40 ^oC (Latip., Baharin., 2001).

Selain itu dapat juga digunakan adsorben campuran abu sekam padi dan silika gel sebagai adsorben berdasarkan metode kromatografi adsorpsi dimana adsorben dimasukkan ke dalam kolom yang diikuti dengan metil ester kasar dan dielusi dengan menggunakan pelarut n-heksan kemudian eluat dipekatkan dengan gas N2 (Zulkipli, 2007).

Penggunaan bahan penjerap arang aktif dan bleaching earth dalam larutan n-heksan dimana minyak sawit dilarutkan terlebih dahulu dengan n-heksan dan ditambahkan dengan bahan penjerap kemudian dishaker selama beberapa saat. Karotenoida yang terjerap dilarutkan dengan n-heksan dan aseton untuk memperoleh konsentrat karotenoida (Serlahwaty, D., 2007) dan penggunaan bentonit dimana minyak sawit dan adsorben (3:1) dicampurkan dalam suatu reaktor berpengaduk selama 171 menit. Selanjutnya disaring dengan menggunakan pompa vakum untuk memisahkan minyak dengan adsorben yang telah mengandung β-karoten. Kemudian karotenoida pada adsorben didesorpsi dengan pelarut n-heksan dan dipekatkan dengan gas N₂ sehingga diperoleh konsentrat karotenoida (Hayuningtias, 2007).

2.5 Metode Adsorpsi

Adsorpsi merupakan proses satu arah dengan suhu rendah dan adsorben yang digunakan dapat diperoleh kembali. Adsorpsi merupakan proses yang selektif dan hanya merupakan proses satu arah. Adsorpsi adalah proses untuk memisahkan suatu komponen berbentuk gas atau larutan menggunakan zat padat (adsorben). Pada proses adsorpsi terjadi perpindahan massa adsorbat dari fase gerak (fluida pembawa adsorbat) ke permukaan adsorben. Adsorben adalah padatan atau cairan yang mengadsorpsi sedang adsorbat adalah padatan, cairan atau gas yang diadsorpsi. Jadi

proses adsorpsi dapat terjadi antara padatan dengan padatan, gas dengan padatan, gas dengan cairan dan cairan dengan padatan (Ketaren, 1986). Adsorpsi terjadi karena adanya gaya tarik menarik antara molekul adsorbat dengan sisi-sisi aktif di permukaan adsorben. Pada proses adsorpsi terjadi perubahan kepekatan dari molekul ion atau atom antara permukaan dua fase.

Menurut Pari (1995) metode adsorpsi ada dua macam, yaitu adsorpsi secara fisik (physiosorption) dan adsorpsi secara kimia (chemisorption). Adsorpsi fisik terjadi sebagai akibat dari perbedaan energi atau daya tarik menarik elektrik (listrik) sehingga molekul-molekul penjerap terikat secara fisik pada molekul adsorbat. Permukaan partikel padat biasanya lebih aktif dari pada bagian dalamnya, sehingga umum dikatakan mempunyai aktivitas permukaan (surface activity). Sedangkan chemisorption (adsorpsi kimia) terjadi sebagai akibat dari adanya reaksi dari atom-atom yang ada pada molekul adsorbat sehingga molekul-molekul penjerap terikat secara kimia pada molekul adsorbat.

Bila zat padat tersebut dimasukkan dalam suatu larutan, permukaan partikel zat padat tadi mempunyai daya tarik baik pada zat-zat yang terlarut maupun pada zat pelarutnya. Daya tarik atau kekuatan ikatan senyawa organik dengan suatu penjerap tergantung pada kekuatan tipe interaksi yaitu interaksi ion-dipol, interaksi dipol-dipol, ikatan hidrogen, dipol dengan dipol terinduksi dan ikatan Van der Walls (Slejko, 1985).

Proses adsorpsi dipengaruhi terutama oleh perbedaan polaritas solut yang dipisahkan. Hal ini disebabkan karena polaritas merupakan faktor yang menentukan daya larut dan terjadinya adsorpsi solut. Proses adsorpsi sangat peka terhadap perbedaan bentuk stereometrik dari solute yang dipisahkan. Banyak solut yang dapat ditampung pada permukaan adsorben, diantaranya dipengaruhi oleh konfigurasi solute tersebut. Bentuk konfigurasi solute dapat menentukan juga mudah tidaknya solute tersebut teradsorpsi pada permukaan adsorben bila dibandingkan dengan solute lain. Perbedaan daya teradsorpsi inilah yang akan menentukan mudah tidaknya campuran solute untuk dipisahkan dengan kromatografi adsorps. Oleh karena itu kromatografi adsorpsi merupakan cara yang cocok untuk memisahkan campuran solute yang serupa, tetapi mempunyai perbedaan bentuk stereometrik (Adnan, 1997). Sifat umum dari proses adsorpsi dari suatu bahan tergantung pada berbagai faktor yang dapat dibagi dalam 5 kategori yaitu: