BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Minyak Goreng
Minyak goreng adalah minyak yang telah mengalami proses pemurnian yang meliputi degumming, netralisasi, pemucatan dan deodorisasi. Secara umum komponen utama yang sangat menetukan mutu minyak adalah asam lemaknya, karena asam lemak menentukan sifat kimia maupun stabilitas minyak.
Lemak dan minyak merupakan suatu trigliserida yang terbentuk dari kondensasi satu molekul gliserol dengan tiga molekul asam lemak. Lemak dan minyak sebagai bahan pangan dibagi menjadi dua, yaitu lemak yang siap dikonsumsi tanpa dimasak misalnya mentega, dan lemak yang dimasak bersama-sama bahan pangan atau dijadikan sebagai medium penghantar panas dalam memasak bahan pangan misalnya minyak goreng (Ketaren, 1986).
Dalam proses menggoreng minyak berfungsi sebagai penghantar panas sehingga proses pemanasan menjadi lebih efisien dibandingkan proses pemanggangan dan perebusan. Proses penggorengan akan meningkatkan cita rasa, kandungan gizi dan daya awet serta menambah nilai kalori bahan pangan (Winarno, 1997).
Pada proses penggorengan oksigen dapat mengoksidasi minyak dengan cepat. Minyak termasuk salah satu anggota dari golongan lipid, yaitu merupakan lipid netral. Minyak merupakan trigliserida yang tersusun atas tiga unit asam lemak, berwujud cair pada suhu kamar (25°C) dan lebih banyak mengandung asam lemak tidak jenuh sehingga mudah mengalami oksidasi. Sedangkan lemak adalah gliserida yang berbentuk padat pada suhu kamar (Wikipedia 2013).
2.2 Minyak Goreng Bekas
Minyak goreng bekas atau minyak jelantah adalah minyak yang dihasilkan dari sisa penggorengan. Minyak goreng bekas sering juga disebut minyak jelantah. Minyak jelantah dapat menyebabkan minyak berwarna kecoklatan, menimbulkan perubahan rasa makanan serta berasap atau berbusa pada saat penggorengan. Semakin sering digunakan tingkat kerusakan minyak akan semakin tinggi.Kerusakan lemak selama proses penggorengan diakibatkan oleh kontak minyak dan udara pada pemanasan yang berlebihan, kontak minyak dengan bahan pangan dan adanya partikel-partikel yang gosong. Kerusakan ini akan mempengaruhi mutu dan nilai gizi serta penampilan bahan pangan yang digoreng.
Menurut Walujo dalam Hartin, 2008, pemanasan berlebihan pada minyak goreng dapat mengubah asam lemak tak jenuh menjadi gugus peroksida dan senyawa radikal bebas lainnya. Hal ini dapat menimbulkan kanker. Selain itu menggunakan minyak goreng berulang-ulang dapat juga mengubah asam lemak tak jenuh menjadi asam lemak trans. Hal ini dapat meningkatkan lipoprotein LDL dan menurunkan
lipoprotein HDL sehingga bisa meningkatkan resiko jantung koroner. Bahan baku minyak goreng juga sebaiknya diperhatikan. Hal ini dikarenakan bahan baku dapat mempengaruhi stabilitas minyak goreng itu sendiri. Stabilitas minyak goreng dipengaruhi oleh ketidakjenuhan asam lemak yang dikandungnya dan penyebaran ikatan rangkap.
Di era sekarang produksi dan konsumsi minyak goreng semakin meningkat, ketersediaan minyak jelantah kian hari kian melimpah. Ditambah lagi dengan meningkatnya industri makananyang menggunakan minyak goreng dalam proses produksinya. Sedangkan minyak jelantah belumdimanfaatkan dengan baik dan hanya dibuang sebagai limbah rumah tangga ataupun industri.
Limbah minyak jelantah yang tidak digunakan dengan baik akan memicu timbulnya berbagai macam penyakit dan kerusakan lingkungan. Karena itu perlu dilakukan upaya pemanfaatan minyak goreng bekas agar tidak terbuang dan mencemari lingkungan. Pemanfaatan minyak goreng dapat dilakukan dengan pemurnian kembali sehingga dapat digunakan kembali sebagai media penggorengan ataupun sebagai bahan baku produk lain.
Pada minyak goreng yang telah digunakan dapat dilakukan filtrasi minyak dengan adsorben sehingga kondisi minyak dapat terjaga dengan baik. Adsorben yang akan digunakan dalam penelitian ini adalah arang aktif yang diduga dapat menghilangkan sebagian asam lemak bebas yang timbul dari reaksi pencoklatan minyak goreng.
2.3 Kualitas Minyak Goreng
Tabel 1. Tabel SNI 01-3741-2002 tentang Standar Mutu Minyak Goreng
KRITERIA UJI SATUAN SYARAT
Keadaan bau, warna, rasa - Normal
Air % b/b Maks 0.30
Densitas 0,900
Asam lemak bebas (dihitung sebagai asam larut)
% b/b Maks 0.30
Bilangan Peroksida Meq/gr Maks 2
Bahan Makanan Tambahan Sesuai SNI. 022-M dan Permenkes No. 722/Menkes/Per/IX/88
Cemaran Logam : - Besi (Fe)
mg/kg Maks 1.5
- Tembaga (Cu) mg/kg Maks 0.1
- Raksa (Hg) mg/kg Maks 0.1
- Timbal (Pb) mg/kg Maks 40.0
- Timah (Sn) mg/kg Maks 0.005
- Seng (Zn) mg/kg Maks 40.0/250.0)*
Arsen (As) % b/b Maks 0.1
Angka Peroksida mg 02 % Maks 1
Catatan * Dalam kemasan kaleng
Mutu minyak goreng ditentukan oleh titik asapnya, yaitu suhu pemanasan minyak sampai terbentuk akreolein yang tidak diinginkan dan dapat menimbulkan rasa gatal pada tenggorokan hidrasi gliserol akanmembentuk aldehida tidak jenuh atau akrelein tersebut. Makin tinggi titik asap, makin baik mutu minyak goreng itu. Titik asap suatu minyak goreng tergantung dari kadar gliserol bebas. Lemak yang telah digunakan untuk menggoreng titik asapnya akan turun, karena telah terjadi hidrolisis molekul lemak. Oleh karena itu untuk menekan terjadinya hidrolisis, pemanasan lemak atau minyak sebaiknya dilakukan pada suhu yang tidak terlalu tinggi dari seharusnya (Winarno, 2004).
2.3.1 Massa Jenis
Peningkatan massa jenis berbanding lurus dengan banyaknya frekuensi dalam menggoreng. Hal ini dikarenakan selama penggorengan terdapat kotoran yang berasal dari bahan maupun hasil dekomposisi minyak bercampur dalam minyak tersebut dan mengakibatkan bobot jenis yang meningkat. Massa jenis dipengaruhi oleh kotoran yang terkandung didalam minyak. Kotoran tersebut antara lain yang berasal dari bahan baku, asam lemak bebas, hidrokarbon, mono dan digliserida hasil hidrolisa dari trigliserida serta zat-zat hasil oksidasi dan komposisi minyak. Proses pemanasan minyak yang berulang pada suhu tinggi dan waktu lama menyebabkan terjadinya dimerisasi dan polimerisasi yang dapat menimbulkan peningkatan berat molekul.
Persamaan yang digunakan untuk menghitung Massa jenis minyak yaitu :
����������= �2−�� 1 ( 2.1)
Dengan :
�1 = berat piknometer kosong
�2 = berat piknometer kosong + minyak
V = volume ( 5 ml)
2.3.2 Penentuan Kadar Air Pada Minyak
Penetapan kadar air, dilakukan dengan 2 metode yaitu:
1. Metode pemanasan dengan oven atau
Prinsip penghitungan persentase kandungan air adalah selisih berat contoh sebelum dan
sesudah dipanaskan.Persamaan yang digunakan untuk menghitung kadar air pada minyak :
�������� (%) = ���������−����������
��������� ����% (2.2)
2.3.3 Asam Lemak Bebas
Menurut Kulkarni dan Dalai (2006) uap air yang dihasilkan pada saat proses penggorengan, menyebabkan terjadinya hidrolisis terhadap trigliserida, menghasilkan asam lemak bebas, digliserida, monogliserida, dan gliserol yang diindikasikan dari angka asam (Mardina dkk, 2012). Zat warna mengandung gugus-gugus yang dapat bereaksi dengan gugus OH dari selulosa sehingga zat warna tersebut dapat terikat pada serabut kelapa dan sekam padi. Zat warna reaktif dapat mewarnai serat selulosa dalam kondisi tertentu dan membentuk senyawa dengan ikatan kovalen atau ikatan hidrogen dengan selulosaCvengroš and Cvengrošová, 2004). Sedangkan reaksi yang terjadi selama proses pemanasan berupa reaksi termolitik, oksidasi, dan hidrolisis (Mittelbach and Enzelsberger 1999). Akibat dari reaksi tersebut terdapat beberapa komponen yang tidak diinginkan dan berbahaya bagi manusia sehingga bersifat racun . Reaksi yang terjadi menyebabkan komponen penyusun minyak terurai menjadi senyawa lain, salah satunya Free Fatty Acid (FFA) atau asam lemak bebas
Asam lemak bebas dalam konsentrasi tinggi yang terikut dalam minyak goreng sangat merugikan. Tingginya asam lemak bebas ini mengakibatkan rendemen minyak turun. Untuk itulah perlu dilakukan usaha pencegahan terbentuknya asam lemak bebas dalam minyak goreng.
Meskipun kadar asam lemak bebas dalam minyak sawit kecil, tetapi hal itu belum menjamin mutu minyak goreng. Kemantapan minyak goreng harus dijaga dengan cara membuang kotoran dan zat menguap. Hal ini dilakukan dengan peralatan pemurnian modern. Persamaan yang digunakan untuk menghitung kadar asam lemak bebas :
������������������� (%) = �������������������������������� % (2.3)
Dengan :
2.3.4 Penentuan angka Peroksida
Bilangan peroksida adalah banyaknya miliekuivalen peroksida dalam 100 gram lemak. Bilangan peroksida adalah nilai terpenting untuk menentukan derajat kerusakan pada minyak atau lemak. Asam lemak tidak jenuh dapat mengikat oksigen pada ikatan rangkapnya sehingga membentuk peroksida. Peroksida ini dapat ditentukan dengan metode iodometri (Ketaren.1986). Kerusakan lemak atau minyak yang utama adalah karena peristiwa oksidasi dan hidrolitik, baik ensimatik maupun non ensimatik. Untuk mengetahui tingkat kerusakan minyak dapat dinyatakan sebagai angka peroksida atau angka asam thiobarbiturat (TBA) (Sudarmadji, S. 2007).
Bilangan peroksida biasanya diukur secara volumetri dengan metode yang telah dikembangkan oleh Lea. Hal ini disebabkan minyak dalam suasana asam dengan kalium iodida akan mengikat oksigen diikuti dengan titrasi dari pembebasan iodine dengan natrium tiosulfat. Kloroform adalah pelarut yang biasanya digunakan (Egan. H, dkk, 1981).
Hasil oksidasi berpengaruh dan dapat mempersingkat periode induktif dari lemak segar, dan dapat merusak zat inhibitor. Konstituen yang aktif dari hasil oksidasi lemak, berupa peroksida lemak atau penambahan peroksida selain yang dihasilkan pada proses oksidasi lemak, misalnya hidrogen peroksida dan asam persid dapat mempercepat proses oksidasi. Usaha penambahan antioksidan hanya dapat mengurangi peroksida dalam jumlah kecil, namun fungsi anti-oksidan akan rusak dalam lemak yang mengandung peroksida dalam jumlah besar (Ketaren,1986). Persamaan yang digunakan untuk menghitung bilangan
peroksida :
�����������������= ���2�2�3����������2�2�3� 8(2.4) Dengan :
2.4 Arang Aktif
Karbon atau arang adalah suatu bahan padat berpori yang merupakan hasil pembakaran melalui proses pirolisis. Komponennya terdiri dari karbon terikat (fixed carbon), abu, air, nitrogen dan sulfur (Djatmiko, 1985).
Arang selain digunakan sebagai bahan bakar, juga dapat digunakan sebagai adsorben (penyerap). Daya serap ditentukan oleh luas permukaan partikel dan kemampuan ini dapat menjadi lenih tinggi jika terhadap arang tersebut dilakukan aktifasi dengan faktor bahan-bahan kimia ataupun dengan pemanasan temperatur tinggi. Dengan demikian arang akan mengalami perubahan sifat fisika dan kimia. Arang yang demikian disebut sebagai arang aktif (Meilita Tryana Sembiring dkk,2003).
Arang aktif berwarna hitam, berbentuk kristal mikro, karbon non grafit, tidak berbau, tidak mempunyai rasa,higroskopis, tidak larut dalam air, basa, asam, pelarut organik dan memiliki luaspermukaan dan jumlah pori yang sangat banyak sehingga dengan kriteria yang dimiliki oleh arang aktib tersebut sangat efektif untuk dijadikan adsorben (penyerap).
Beberapa keuntungan penggunaan arang aktif sebagai absorben dibandingkan dengan bahan lain adalah:
a. Penyerapan yang dilakukan untuk proses pemisahan dan pemurnian umumnya tanpa terlebih dahulu melakukan penghilangan kelembaban.
b. Karena luasnya untuk mencapai permukaan bagian dalam dapat menyerap dengan banyak molekul non polar dan menyerap dengan lemah molekul – molekul polar organik.
c. Panas adsorpsi atau kekuatan ikatan, pada aranf aktif lebih rendah disbanding penyerapan yang lain karena kekuatan Vander Waals merupakan kekuatan utama dalam absorpsi. Sehingga pelepasan molekul-molekul yang terserap relative lebih mudah dan membutuhkan energi yang lebih rendah untuk regenerasi aranh aktif.
d. Karbon aktif adalah karbon yang diolah lebih lanjut pada suhu tinggi sehingga pori-porinya terbuka dan dapat digunakan sebagai adsorben (Pari, 2002).
Karbon aktif dapat berupa serbuk, butiran dan lempengan yang terbuat dari karbon amorph dengan karakteristik dengan luas permukaan per unit volume (Parker, 1983). Karbon aktif mampu mengadsorbsi gas maupun cairan, Untuk mengadsorbsi fasa cair karbon aktif yang digunakan umumnya memiliki daerah pori sekitar 3 nm atau lebih, sedangkan untuk mengadsorbsi fasa gas memiliki diameter lebih kecil dari 3 nm (Kirk, 1978).
tiga karbon yang lain dengan ikatan σ, pada orbital pz terdiri dari satu elektron dari delokalisasi ikatan π. Perbedaan ikatan pada permukaan lapisan dihubungkan oleh ikatan vanderwaals (Roque-malherbe, 2007).
Tabel 2.Syarat mutu karbon aktif (Anonymous, 1989)
No Uraian Satuan Persyaratan
4 Bagian yang tidak terarang - Tidak ternyata Tidak ternyata 5 Daya serap terhadap I2 mg/g Min.750 Min.750
6 Karbon aktif murni,% - Min.80 Min.65
7 Daya serap terhadap benzen,% - Min.25 - 8 Daya serap terhadap biru metilen ml/g Min.60 Min.120 9 Kerapatan jenis curah g/ml 0,45-0,55 0,30-0,35
10 Lolos ukuran mesh 325% - - Min.90
11 Jarak mesh,% - 90 -
12 Kekerasan,% - 80 -
Karbon aktif digunakan sebagai molekul penyaring, pemurnian cairan dan gas, pemurnian dan penjernihan air, proses pembuatan makanan, katalis, penghilangan sulfur dan nitrogen pada industri, pemurnian emas, aktif karbon digunakan pada pabrik sukrosa, glukosa, maltosa, laktosa, minuman ringan, minyak, parafin, phosphor, plastik, gliserol, gelatin, pektin, kafein, kuinin, vitaminC, Jusbuah ,bir dan perusahaan alkohol.Unsur utama bahan dasar pembuatan karbon aktif melalui metode steam gas ini harus mengandung beberapa hal, diantaranya yang paling penting adalah rendahnya kandungan zat volatil, kandungan unsur karbon tinggi, memiliki porositas kecil, dan memiliki kemampuan yang cukup untuk pengikisannya (Jankowska, 1991).
dikenal dengan pirolisis yang didefinisikan sebagai suatu tahapan dimana material organik awal ditransformasikan menjadi sebuah material yang semuanya berbentuk karbon. Proses karbonisasi dilanjutkan dengan proses aktivasi dimana proses ini akan mengubah produk atau material karbon menjadi adsorben. Adsorben mempunyai porositas yang tinggi dengan luas permukaan yang besar yaitu 500-1500m2/gr (Parker, 1983).
2.4.1 Sifat – sifat Karbon Aktif
Sifat fisik karbon aktif dibagi menjadi dua macam, yaitu :
1. Sifatnya keras dan bobot jenis tinggi, sesuai untuk bahan adsorpsi gas. 2. Sifatnya lunak dan bobot jenis rendah, sesuai untuk bahan adsorpsi cairan.
Karbon aktif adalah bahan padat berpori yang berwarna hitam sebagai hasil pembakaran tidak sempurna dalam bentuk granular atau bubuk dan mempunyai luas permukaan besar yaitu 500-1400 m2/g. Karena susunan atom yang tidak teratur, sifat – sifat fisik karbon aktif berbeda dari bentuk grafit dan intan.
2.4.2 Proses Pembuatan Karbon Aktif
Karbonisasi (pengarangan) adalah suatu proses pirolisis (pembakaran) tak sempurna dengan udara terbatas dari bahan yang mengandung karbon. Pada proses ini pembentukan struktur pori dimulai. Tujuan utama dalam proses ini adalah untuk menghasilkan butiran yang mempunyai daya serap dan struktur yang rapi.Dasar karbonisasi adalah pemanasan. Bahan dasar dipanaskan dengan temperatur yang bervariasi sampai 1300 ºC.
Material organik didekomposisi dengan menyisakan karbon dan komponen volatil yang lain diuapkan.Sifat-sifat dari hasil karbonisasi ini ditentukan oleh kondisi dari bahan dasarnya. Beberapa parameter yang biasa digunakan untuk menentukan kondisi karbonisasi yang sesuai yaitu temperatur akhir yang dicapai, waktu karbonisasi, laju peningkatan temperatur, medium dari proses karbonisasi.Temperatur akhir proses mempunyai pengaruh yang lebih besar terhadap struktur dari butiran. Pada temperatur tinggi akan terjadi berbagai macam reaksi dari bahan mentah, sesuai dengan sifat dari struktur kimianya.
termal dari reaksi samping hasil pirolisis juga dipengaruhi oleh medium, jika gas dan uap yang dihasilkan (Jankowska, 1991).Selama pirolisis dipisahkan dengan cepat oleh gas netral maka akan didapatkan hasil karbonisasi yang kecil dengan reaktivitas yang besar.
2.4 Aktivasi
Aktifasi adalah suatu perlakuan terhadap arang yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan hidrokarbon atau mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga arang mengalami perubahan sifat, baik fisika maupun kimia, yaitu luas permukaannya bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi (Sembiring, 2003). Produk dari karbonisasi tidak dapat diaplikasikan sebagai adsorben (karena struktur porosnya tidak berkembang) tanpa adanya tambahan aktivasi. Dasar metode aktivasi terdiri dari perawatan dengan gas pengoksidasi pada temperatur tinggi. Proses aktivasi menghasilkan karbon oksida yang tersebar dalam permukaan karbon karena adanya reaksi antara karbon dengan zat pengoksidasi (Kinoshita, 1988).
Aktivasi karbon aktif dapat dilakukan melalui 2 cara, yakni aktivasi secara kimia dan aktivasi secara fisika (Kinoshita, 1988).
2.4.1 Aktivasi Secara Kimia
Aktivasi kimia merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan pemakian bahan-bahan kimia (Sembiring, 2003). Aktivasi secara kimia biasanya menggunakan bahan-bahan pengaktif seperti garam kalsium klorida (CaCl2), magnesium klorida (MgCl2), seng klorida (ZnCl2), natrium hidroksida (NaOH), natrium karbonat (Na2CO3) dan natrium klorida (NaCl). Sabarudin (1996) melakukan aktivasi kimia terhadap arang tempurung kelapa menggunakan NaCl dengan variasi konsentrasi antara 15%, 20%, 25%, 30%, 35% dan 40%.
Kerugian penggunaan bahan-bahan mineral sebagai pengaktif terletak pada proses pencucian bahan-bahan mineral tersebut kadang-kadang sulit dihilangkan lagi dengan pencucian (Jankowska, et al, 1991) sedangkan keuntungan penggunaan bahan-bahan mineral sebagai pengaktif adalah waktu aktivasi yang relatif pendek, karbon aktif yang dihasilkan lebih banyak dan daya adsorbsi terhadap suatu adsorbat akan lebih baik (Jankowska, et al, 1991).
dekomposisi senyawa organik pada aktivasi berikutnya, dehidrasi air yang terjebak dalam rongga-rongga karbon, membantu menghilangkan endapan hidrokarbon yang dihasilkan saat proses karbonisasi dan melindungi permukaan karbon sehingga kemungkinan terjadinya oksidasi dapat dikurangi (Manocha, 2003).
Kusuma dan Utomo (1970) menyebutkan bahwa butiran arang tempurung jika direndam dalam larutan NaCl akan mengadsorbsi garam tersebut. Semakin tinggi konsentrasi larutan NaCl maka semakin bertambah banyak mineral yang teradsorpsi sehingga menyebabkan volume pori karbon cenderung bertambah besar karena garam ini dapat berfungsi sebagai dehydrating agent dan membantu menghilangkan endapan hidrokarbon yang dihasilkan pada proses karbonisasi. Penggunaan NaCl sebagai bahan pengaktif memberikan karakteristik adsorpsi methilen blue terbaik.
2.4.2 Aktivasi Secara Fisika
Aktivasi fisika merupakan proses pemutusan rantai karbon dari senyawa organik dengan bantuan panas, uap dan CO2 (Sembiring, 2003). Metode aktivasi secara fisika antara lain dengan menggunakan uap air, gas karbon dioksida, oksigen, dan nitrogen. Gas-gas tersebut berfungsi untuk mengembangkan struktur rongga yang ada pada arang sehingga memperluas permukaannya, menghilangkan konstituen yang mudah menguap dan membuang produksi tar atau hidrokarbon-hidrokarbon pengotor pada arang.
Aktivasi fisika dapat mengubah material yang telah dikarbonisasi dalam sebuah produk yang memiliki luas permukaan yang luar biasa dan struktur pori. Tujuan dari proses ini adalah mempertinggi volume, memperluas diameter pori yang terbentuk selama karbonisasi dan dapat menimbulkan beberapa pori yang baru. Fluidized bed reactor dapat digunakan untuk proes aktivasi fisika. Tipe reaktor ini telah digunakan untuk pembuatan karbon aktif dari batu (Swiatkowski, 1998).
2.4.2 Pengujian Kualitas Karbon Aktif
Penilaian kualitas karbon aktif didasarkan pada: 1. Kadar Air
Kadar air merupakan kandungan air dalam arang dengan kondisi kering udara. Pada saat arang keluar dari tungku pengarangan, kadar air yang terkandung sangat kecil, biasanya kurang dari 1%. Prosespenyerapan air dari udara sangat cepat, sehingga dalam waktu singkat kadar air mencapai kadar air keseimbangan dengan udara sekitarnya. Arang yang berkualitas baik yang dipasarkan adalah arang yang mempunyai kadar air 5-10 %.
Selanjutnya dihitung% Kadarairdenganpersamaansebagaiberikut :
�������� (%) = �−�� ����% (2.5)
Dengan :
a = bobot sebelum pemanasan (g) b = bobot setelah pemanasan (g)
2. Kadar abu
Kadar abu merupakan jumlah sisa dari akhir proses pembakaran. Residu tersebut berupa zat-zat mineral yang tidak hilang selama proses pembakaran. Salah satu unsur utama abu adalah silika dan pengaruhnya kurang baik terhadap nilai kalor yang dihasilkan. Kadar abu setiap arang berbeda-beda tergantung jenis kayu, letak kayu dalam pohon, dan kandungan kulit kayu. Arang yang baik mempunyai kadar abu sekitar 3%. Semakin rendah kadar abu maka akan semakin baik briket arang tersebut.Hingga diperoleh bobot yang konstan.Kemudian dihitung % kadar abu dengan persamaan sebagai berikut:
�������� (%) = �−�
� ����% (2.6)
Dengan :
b = bobot setelah pemanasan (g)
3. Kadar Zat Mudah Menguap
Zat mudah menguap adalah zat selain air, yaitu karbon terikat dan abu yang terdapat di dalam arang, yang terdiri atas cairan dan sisa ter yang tidak habis dalam proses karbonisasi. Kadar zat mudah menguap ini tergantung pada proses pengarangan dan temperatur yang diberikan. Apabila proses karbonisasi lama dan temperatur
karbonisasi ditingkatkan akan semakin menurunkan persentase kadar zat menguapnya. Selanjutnya dihitung % kadar zat yang mudah menguap dengan persamaan sebagai berikut :
�������������������� (%) = �−�� ����%
(2.7)
Dengan :
a = bobot sebelum pemanasan (g) b = bobot setelah pemanasan (g)
4. Kadar karbon
Kadar karbon terikat adalah fraksi C dalam arang. Kadar karbon terikat dipengaruhi oleh kadar zat mudah menguap dan kadar abu. Semakin besar kadar zat menguap dan kadar abu maka akan menurunkan kadar karbon terikat. Kadar karbon terikat dalam arang kayu berkisar 50-95%. Arang kayu yang berkulitas baik yang mempunyai kadar karbon terikat antara 70-80 %. Pengukuran kadar karbon terikat dihitung dengan persamaan:
Kadar Karbon Terikat (%) = 100% - ( Kadar Zat Menguap + Kadar Abu) % (2.8)
5. Daya serap terhadap Iodin
karbon aktif terhadap iodium berkisar 643,8 – 1061,2 mg/g.Besarnya daya serap arang aktif terhadap iodium merupakan petunjuk terhadap besarnya diameter pori arang aktif yang dapat dimasuki oleh molekul yang ukuranya tidak lebih besar dari 10 amstrong. Peningkatan suhu aktivasi mampu meningkatkan daya serap arang aktif terhadap iodium.
Hal ini disebabkan karena semakin tinggi suhu, maka semakin banyak pelat-pelat karbon yang bergeser yang akan mendorong senyawa hidrokarbon, tar dan senyawa organic lainnya untuk keluar pada saat aktivasi (Pari, 1996). Semua sampel memiliki nilai daya serap terhadap iodium lebih tinggi dibandingkan dengan kontrol. Daya serap arang aktif terhadap iodium lebih tinggi bila dibandingkan dengan arang aktif komersial, kecuali untuk sampel yang diaktivasi pada suhu 650°C.
Sampel yang diaktivasi pada suhu 750°C dan 850°C memiliki kisaran nilai daya serap terhadap iodium yang memenuhi standar kualitas arang aktif berbentuk serbuk menurut SNI 06-3730-95 yaitu minimal 750 mg/g, sehingga efektif bila digunakan sebagai pemurni, penjernih air dan penyerap zat warna pada cairan.
Pengukuran kadar daya serap iodium dihitung dengan persamaan :
���= ��−
�� � ��
�� �����
� (2.9)
Dengan :
dsi = Daya Serap karbon terhadap Iodin V1 = Volume titrasi Iodium
V2 = Volume Na2S2O3 C1 = Konsentrasi Na2S2O3 C2 = Konsentrasi Iodium a = Massa karbon
2.5 Absorpsi
Adsorpsi merupakan peristiwa terakumulasinya partikel pada permukaan. Partikel yang terakumulasi dan diserap oleh permukaan disebut adsorbat material tempat terjadinya adsorpsi disebut adsorben atau substrat (Atkins, 1999)
Proses adsorpsi terdiri atas dua tipe, yaitu adsorpsi kimia dan fisika. Adsorpsi kimia adalah tipe adsorpsi dengan cara suatu molekul menempel ke permukaan melalui pembentukan suatu ikatan kimia. Ciri-ciri adsorpsi kimia adalah terjadi pada suhu yang tinggi, jenis interaksinya kuat, berikatan kovalen antara permukaan adsorben dengan adsorbat, entalpi tingginya (ΔH 400 kJ/mol), adsorpsi terjadi hanya pada suatu lapisan atas (monolayer), dan energi aktivasinya tinggi (Hasanah, 2006).
Adsorpsi fisika adalah tipe adsorpsi dengan cara adsorbat menempel pada permukaan melalui interaksi intermolekuler yang lemah. Ciri-ciri adsorpsi fisika adalah terjadi pada suhu yang rendah, jenis interaksinya adalah interaksi intermolekuler (gaya Van Der Waals), entalpinya rendah (ΔH <20 kJ/mol), adsorpsi dapat terjadi dalam banyak lapisan (multilayer), dan energi aktivasinya rendah (Hasabah, 2006).
Adsorpsi fisika terutama disebabkan oleh gaya Van Der Waals dan gaya elektrostatik antara molekul yang teradsorpsi dengan atom yang menyusun permukaan adsorben. Gaya Van Der Waals tersebut timbul sebagai akibat interaksi dipol-dipol, yang mana pada jarak antar molekul tertentu terjadi kesetimbangan antara gaya tolak dan gaya tarik. Dalam fase cair dan fase padat terdapat gaya tarik Van Der Waals yang relatif lebih besar dibandingkan dengan gaya tarik dalam fase gas. Gaya Van Der Waals terdiri dari interaksi dipol-dipol, interaksi dipol permanen-dipol induksi, dan interaksi dispersi (dipol sementara-dipol induksi) (Suzuki, 1990)
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses adsorpsi antara lain sifat fisik dan kimia adsorben seperti luas permukaan, ukuran partikel, dan komposisi kimia. Semakin kecil ukuran partikel, maka semakin besar luas permukaan padatan persatuan volume tertentu, sehingga akan semakin banyak zat yang diadsorpsi. Faktor lainnya adalah sifat fisik dan kimia adsorbat, seperti ukuran molekul dan komposisi kimia, serta konsentrasi adsorbat dalam fase cairan (Atkins, 1999).
sistem makropori dan submikropori. Sorpsi merupakan istilah untuk menjelaskan kontak adsorbat terhadap adsorben. Istilah ini digunakan karena sulitnya membedakan proses yang berlangsung, apakah fisiosorpsi atau kimiosorpsi. Kapasitas adsorpsi atau adsorben untuk sebuah kontaminan dapat ditentukan dengan menghitung isoterm adsorpsi.
2.6 Sekam Padi
Padi (bahasa latin: Oryza sativa L.) merupakan salah sat terpenting dalam juga digunakan untuk mengacu pada beberapa jenis dari marga (genus) yang sama, yang biasa disebut sebagai
Padi diduga berasal dari nenek moyang yang migrasi dari daratan Asia sekitar 1500 SM.Produksi padi dunia menempati urutan ketiga dari semua merupakan sumber karbohidrat utama bagi mayoritas penduduk dunia.Hasil dari pengolahan padi dinamaka
Secara anatomi, sekam terbentuk dari bagian perhiasa yang disebut gluma, palea, dan lemma. Pada padi, gluma mirip seperti dua duri kecil di bagian pangkal. Palea adalah bagian penutup yang kecil, sedangkan lemma adalah bagian penutup yang besar dan pada varietas tertentu memilikiawn).
Sekam padi adalah bagian terluar dari butir padi yang merupakan hasil samping pada penggilingan padi. Sekam padi merupakan sumber silika, silika dapat diperoleh dengan membakar sekam (Soenardjo, 1991). Pembakaran sekam menghasilkan abu kira2 20% dan komponen penyusun terbesar abu adalah SiO2, abu yang dihasilkan bersifat amorf, maka dimungkinkan dapat digunakan sebagai bahan adsorben. Sekam padi juga mengandung selulosa dan hemiselulosa yang merupakan senyawa karbohidrat terpenting dalam sekam. Komposisi sekam padi menurut Suharno (1979) :
No Komposisi %
1 Kadar air 9,02
2 Protein Kasar 3,03
3 Lemak 1,18
4 Serat kasar 35,68
5 Abu 17,17
