KINETIKA ADSORPSI KOLESTEROL DAGING KAMBING
MENGGUNAKAN ADSORBEN KITOSAN DAN KARBON AKTIF
Citras mara Galuh Nuansa (L2C006028) dan Dewi Tri Istyanti (L2C006034)
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Diponegoro
Jln. Prof. Sudharto, Tembalang, Semarang, 50239, Telp/Fax: (024)7460058
Pembimbing: Ir. Hargono MT.
Abstrak
Kandungan k olesterol yang mencapai 3,2 mg/g pada daging k ambing dapat meningk atkan risiko terjadinya penyak it jantung dan strok e apabila seseorang mengkonsumsi daging k ambing secara berlebihan. Oleh k arena itu, perlu adanya suatu metode un tuk mengurangi k adar k olesterol. Meskipun adsorpsi k olesterol daging k ambing menggunakan k itosan dan karbon ak tif bukan hal yang baru, namun k ajian tentang k inetika adsorpsinya masih sangat kurang. Penelitian ini dimulai dengan mencairk an
lemak k ambing.Selanjutnya, lemak kambing yang telah dicairk an dicampur dengan adsorben (kitosan
dan k arbon aktif). Hasil yang diperoleh diambil dengan interval 30 menit sel ama 2,5 jam, dan dianalisis k adar k olesterolnya dengan spek trofotometer Uv Vis sebelum dan sesudah adsorpsi, sehingga dapat dik etahui jumlah k olesterol yang terjerap sebagai fungsi waktu. Data k inetik a adsorpsinya dikaji dan dibandingk an dengan model kinetik a orde satu semu dan orde dua semu. Adsorpsi k olesterol menggunakan k itosan dan k arbon aktif cenderung mengik uti model orde dua semu. dengan k onstanta k ecepatan adsorpsi masing-masing sebesar 0,3719 g/mg menit dan 0,14993 g/mg menit.
Kata kunci: adsorpsi; k olesterol; k itosan; k arbon ak tif
Abstrac t
Goat content 3,2 mg/g of cholesterol which can increase the happening of heart sick ness and strok e risk if consumed too much. Therefore, it needs existence of a method to lessen cholesterol grade that more consumed safely. Adsorption of goat cholesterol applies by chitosan and activated carbon is not new thing, but study about adsorption kinetics especially adsorption of goat cholesterol is still limited. This research was started with melted goat fat. Then molten goat fat was mixing with adsorbent (chitosan and activated carbon). Samples were withdrawn at an hour interval during 2.5 hours, and then analysed its cholesterol grade by spectrophotometer Uv Vis, before and after adsorption , so that k nown number of
cholesterols adsorption as function of time. The adsorption k inetics data will be studied and compared to
pseudo first order kinetics model and pseudo second order k inetics model. The adsorption of cholesterol onto chitosan and activated carbon was found to follow the pseudo second order model with adsorpti on rate constant of 0,3719 g/mg min and 0,14993 g/mg min respectively.
Ke y Wor ds: adsorption; cholesterol; chitosan;activated carbon
1. Pendahuluan
Di Indonesia, ka mbing merupakan salah satu komoditas peternakan yang besar. Di Ja wa Tengah sendiri, produksi daging kamb ing mencapai 9.656.473 pada tahun 2008 (Perke mbangan data base Peternakan Provinsi Jawa Tengah tahun 2007, 2008). Da la m hal makanan, olahan daging kamb ing me rupakan hal yang familiar dala m masyarakat, na mun konsumsi yang berlebihan dapat meningkat kan risiko terjadinya penyumbatan pembuluh darah yang akan mengakibatkan penyakit jantung dan stroke. Hal in i disebabkan oleh kandungan kolesterol yang tinggi pada lema k ka mbing, yaitu 3,2 mg/g (Arun dkk, 2009). Untuk menghindari hal tersebut, perlu adanya suatu usaha mengurangi kadar kolesterol pada daging ka mbing, sehingga aman untuk dikonsumsi.
Asupan kolesterol yang me lebihi batas, akan dit imbun dala m tubuh dan diangkut mela lui pe mbuluh darah. Kadar kolesterol dala m tubuh pada dasarnya dapat dikontrol dengan pola makan yang sehat, yaitu dengan mengonsumsi sayur dan buah. Namun, pada umu mnya pola hidup masyarakat Indonesia kurang me mperhatikan hal tersebut sehingga perlu suatu cara untuk mengurangi kadar ko lesterol pada dag ing ka mbing.
tersebut, sehingga lebih aman untuk dikonsumsi. Adsorpsi kolesterol menggunakan kitosan dan karbon aktif pada dasarnya bukan merupakan hal baru, namun kajian tentang kinetika adsorpsinya masih sangat kurang terutama adsorpsi kolesterol daging kamb ing. Pada penelitian ini akan dikaji hubu ngan massa kolesterol daging kambing yang dapat teradsorbsi terhadap sejumlah massa adsorban (kitosan dan karbon aktif) yang ditambahkan pada interval waktu tertentu. Hasil yang diperoleh akan dibandingkan dengan model kinetika yang ada, yaitu persamaan or de satu semu dan orde dua semu, sehingga dapat diketahui kecenderungan model kinetika adsorpsinya.
Tujuan dari penelitian adalah mencari data kinetika adsorpsi, yaitu data tentang massa kolesterol yang terjerap tiapsatu satuan massa adsorban (kitosan atau karbon aktif) sebagai fungsi waktu. Mengkaji data yang diperoleh dengan model kinetika orde satu semu dan orde dua semu menggunakan program Matlab 7.1.
Model kinetika ads or psi
Persamaan kinetika o rde satu semu Lagergren �
Kecepatan pengadukan : konstan (skala 8)
pH : 3 glass, indikator pH, pipet tetes, water bath, heater, thermostat, erlen meyer, dan kertas saring.
Gambar al at:
Gambar 1. Rangkaian a lat proses adsorpsi
Analisis bahan baku
Para meter yang digunakan untuk analisis bahan baku yang berupa le mak ka mb ing yaitu kadar kolesterol (kadar kolesterol awa l) yang diketahui dengan cara analisis kolesterol secara kuantitatif.
Penjerapan le mak oleh kitosan dan kar bon aktif
Le ma k ka mb ing dicairkan pada suhu 60oC untuk mendapatkan kurang lebih 250 ml le ma k cair. Dala m penjerapan ini dila kukan dengan me masukan masing-masing kitosan dan karbon aktif ke da la m larutan le ma k ka mbing. Dala m penelitian ini waktu penjerapan dan suhu tetap pada harga tertentu. Setelah proses penjerapan lalu disaring, filtratnya dia mbil untuk dianalisis kandungan kolesterol dengan spektrofotometer UV Vis.
Analisis hasil
Para meter yang digunakan untuk analisis sampel yang telah diadsorpsi kolesterolnya yaitu kadar kolesterol akhir sampel, sehingga dapat diketahui kadar ko lesterol yang diadsorpsi dengan cara mengurangi kadar ko lesterol awa l dengan kadar kolesterol akhir. Data ini me rupakan hubungan waktu adsorps i (t) dengan massa kolesterol yang terjerap tiap satu satuan massa adsorben (q) yang disajikan dala m bentuk grafik dan akan dibandingkan dengan model kinetika orde satu semu dan orde dua semu menggunakan program Matlab 7.1.
3. Hasil dan Pe mbahasan
Pengaruh adsor be n ter hadap pr oses adsor psi kolesterol kambing
Pengaruh adsorben yang digunakan, yaitu kitosan dan karbon aktif terhadap proses adsorpsi kolesterol ka mb ing dapat disajikan pada Ga mbar 2 berikut in i:
Gambar 2. Pengaruh adsorben terhadap proses adsorpsi ko lesterol
Dari Ga mbar 2 dapat ditunjukkan bahwa ke ma mpuan kitosan sebagai adsorben kolesterol daging kamb ing lebih baik dibandingkan dengan karbon aktif. Ha l ini dapat diketahui dari massa kolesterol yang terjerap tiap satu satuan massa kitosan (q) yang lebih besar bila dibandingkan dengan menggunakan karbon aktif. Peristiwa itu disebabkan oleh kecepatan difusi partikel ko lesterol mela lui pori kitosan yang lebih cepat. Kitosan merupakan biopolime r dan mudah terdispersi di dalam cairan. Proses dispersi kitosan di dalam le mak ini me mbe rikan luas permukaan yang lebih besar untuk mengadsorpsi kolesterol dibandingkan dengan karbon aktif (Subra man ia m Sathive l dan Witoon Prinyawiwatkul, 2004).
Perbandingan data hasil peneliti an dengan modeling
Model yang dipakai dala m me mpe laja ri kinetika adsorpsi adalah model orde satu semu dan model orde dua semu. Untuk mengetahui model kinetika yang sesuai untuk sistem adsorpsi kolesterol daging kamb ing oleh kitosan dan karbon aktif, perlu dilukiskan hubungan antara massa kolesterol yang terjerap tiap satu satuan massa adsorben (q) terhadap waktu yang tertera pada Ga mbar 3 dan Ga mbar 4. Da ri kedua grafik tersebut dapat dilihat bahwa data hasil penelitian cenderung mengikuti mode l orde dua semu dibandingkan den gan model orde satu semu.
Gambar 3. Pe rbandingan antara data adsorpsi menggunakan kitosan hasil penelitian dengan modeling
Gambar 4. Pe rbandingan antara data adsorpsi menggunakan karbon aktif hasil penelit ian dengan modeling
Hal in i juga ditunjukkan dengan ju mlah kesalahan SSE dari model o rde dua semu yang lebih kec il daripada ju mlah kesalahan dari mode l orde satu semu seperti dituangkan pada Tabel 1 sebagai berikut:
Tabel 1. Data kinetika adsorpsi kolesterol daging ka mb ing
Adorben
Kitosan 4,5123 0,041776 0,00034096 0,3719 0,064735 0,000022387
Karbon
aktif 4,5285 0,030194 0,00040425 0,14993 0,067484 0,000071128
Pada tabel di atas, k me rupakan tetapan kecepatan adsorpsi, qe adalah jumlah kolesterol yang teradsorpsi per unit berat kitosan pada keseimbangan, dan SSE (The Sum of The Squares of The Errors) yaitu ju mlah kesalahan yang diperoleh dari persa maan:
SSE = Σ (qc– qt)2
Di mana qc adalah q yang diperoleh dari modeling, sedangkan qt adalah q yang diperoleh dari penelitian (Ha itao Jiang, et al, 2007).
Model orde dua semu me rupakan pemodelan yang didasarkan pada kema mpuan penjerapan pada fasa solid dengan mekan isme che misorptions yang menjadi faktor pengontrol kecepatan adsorpsi. Keuntungan dari model orde dua semu yaitu dapat memprediksi „kelakuan‟ ke depan yang berada di luar jangkauan dari pembelajaran ini, di mana pada umu mnya model orde satu semu hanya sesuai untuk permu laan rea ksi (Yesim Sag dan Yücel Aktay, 2002). 4. Kesimpul an
Se makin la ma waktu adsorpsi, ma ka massa kolesterol yang teradsorpsi semakin besar hingga mengala mi keseimbangan, dan dari penelit ian didapatkan bahwa penjerapan kolesterol oleh kitosan lebih baik dari karbon aktif. Adsorpsi kolesterol daging ka mbing menggunakan kitosan dan karbon aktif cenderung mengikuti mode l kinetika orde dua semu. Konstanta kecepatan adsorpsi kolesterol menggunakan kitosan sebesar 0,3719 g/ mg men it dengan jumlah kolesterol yang teradsorpsi per unit berat kitosan pada keseimbangan sebesar 0,064735 mg/g dan konstanta kecepatan adsorpsi kolesterol menggunakan karbon aktif sebesar 0,14993 g/ mg menit dengan jumlah ko lesterol yang teradsorpsi per unit berat karbon akt if pada keseimbangan sebesar 0,067484 mg/g.
Ucapan Teri ma Kasih
Penyusun mengucapkan terima kasih kepada: Ir. Hargono, M.T. selaku dosen pembimbing yang telah banyak me mbe rikan bimb ingan dan pengarahan dalam pela ksanaan penelitian dan penyusunan laporan ini. Ir. Abdullah, M.S. Ph.D. selaku Ketua Jurusan Teknik Kimia Universitas Diponegoro. Ir. Agus Hadiyarto, M.T. selaku Penanggung jawab Laboratoriu m Penelitian dan Pengolahan Limbah. Bapak Untung, selaku laboran Laboratoriu m Penelit ian dan Pengolahan Limbah. Ke luaga, sahabat, dan teman-teman tercinta. Se mua pihak yang telah me mberikan bantuan dan motivasi.
Daftar Notasi
k : konstanta kecepatan adsorpsi orde dua semu (g/ mg min)
1 : konstanta kecepatan adsorpsi orde satu semu (1/ min)
q : ju mlah kolesterol yang teradsorpsi per unit berat adsorban pada waktu t (mg/g) �� : ju mlah kolesterol yang teradsorpsi per unit berat adsorban pada keseimbangan (mg/g) t : waktu (menit)
Daftar Pustaka
Anonim, “Activated Carbon”, http://www.wikipedia.o rg, dia kses tanggal 3 Maret 2009.
Arun K. Das1, A.S.R. Anjaneyulu, Rajendran Thomas and N. Kondaiah, Effect Of Different Fats On The Quality Of Goat Meat Patties Incorporated With Full-Fat Soy Paste, Journal of Muscle Foods 20, 2009, pp. 37–53.
Boy Macklin Pare ira, Li mbah Cangkang Udang Menjadi Kitosan, Onlinebuku.co m, 2008.
Carlita Kurn ia Sari dan Mufty Hakim, Laporan Penelitian: Pe mbuatan Chitosan dari Cangkang Udang serta Penjerapannya terhadap Lemak Kambing, Jurusan Teknik Kimia Fa kultas Teknik Universitas Diponegoro, Se marang, 2009.
Dinas Peternakan Provinsi Ja wa Tengah, Perk embangan Data Base Peternakan Provinsi Jawa Tengah Tahun 2007, Agustus 2008.
Eria wan Ris mana, Serat Kitosan Mengikat Lemak , Harian Ko mpas, Ka mis 9 Januari 2003.
Hargono and Andri Cahyo Kumoro, Preliminary Study on Goat Fat Cholesterol Adsorption onto Chitosan, Department of Che mica l Engineering, Faculty of Engineering Diponegoro University, Se marang.
Henny Krissetiana H., Kitin dan Kitosan dari Limbah Udang, Harian Suara Merde ka, Senin 31 Mei 2004.
J. C. Y. Ng, W. H. Cheung, and G. Mc Kay, Equilibrium Studies of the Sorption of Cu(II) Ions onto Chitosan, Journal of Colloid and Interface Sc ience 255, 2002, pp. 64–74.
Marganof, Potensi Limbah Udang sebagai Penyerap Logam Berat, Institut Pertanian Bogor, Bogor, 2003.
Lenntech Water treatment & air purificat ion Holding B.V., Adsorption/Active Carbon, Rotterdamseweg, Netherlands, 2008.
Subraman ia m Sathivel and Witoon Prinyawiwatkul, Adsorption of FFA in Crude Catfish Oil onto Chitosan, Activated
Carbon, and Activated Earth: A Kinetics Study, JAOCS, 2004, vol. 81, pp. 493–496.
Yayasan Jantung Indonesia, Kolesterol, 2003.
