PENGAWET ALAMI DARI ASAP CAIR HASIL PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN ADSORBEN KARBON AKTIF
SKRIPSI
Oleh
RIZKI AMALIA 140405010
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OKTOBER 2019
PENGAWET ALAMI DARI ASAP CAIR HASIL PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN ADSORBEN KARBON AKTIF
SKRIPSI
Oleh
RIZKI AMALIA 140405010
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA
OKTOBER 2019
ii
iii
iv
v
PRAKATA
Puji dan syukur ke hadirat Tuhan Yang Maha Esa, karena atas berkat dan rahmat-Nya penulis dapat menyelesaikan Skripsi dengan judul “Pengawet Alami Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit Menggunakan Adsorben Karbon Aktif ”
Skripsi ini disusun sebagai salah satu syarat untuk kelulusan pada program S-1 Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. Penyusunannya dapat terlaksana dengan baik berkat doa dan dukungan dari banyak pihak. Untuk itu, pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada:
1. Ibu Ir. Seri Maulina, M.Si., Ph.D selaku dosen pembimbing penelitian.
2. Bapak Ir. Bambang Trisakti, M.T. selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
3. Ibu Ir. Maya Sarah, S.T., M.T., Ph.D, IPM selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Ibu Ir. Erni Misran, S.T., M.T., Ph.D selaku Sekretaris Jurusan Teknik Kimia USU.
5. Para staf pengajar dan pegawai jurusan Teknik Kimia.
6. Keluarga yang telah memberikan dukungan baik materil maupun spiritual dan tidak henti-hentinya mendoakan, membimbing, dan member semangat kepada penulis sehingga skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik.
7. Ekanzha Rizqandy Kamny selaku partner penelitian dan sahabat yang telah membantu dan memberikan pertimbangan dalam penyelesaian skripsi ini.
8. Sahabat-sahabat saya di Teknik Kimia Ade, Febrina, Delvi, Mia dan yang lainnya yang tidak bisa saya ucapkan satu persatu.
9. Sahabat saya sedari SD dan SMA, Adit, Ela, Maydillah dan Ega yang selalu menyemangati untuk menyelesaikan skripsi ini.
vi
Penulis menyadari skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu, penulis mengharapkan kritik dan saran demi kesempurnaan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Oktober 2019
Penulis
vii
Dengan rahmat Allah yang Maha Pengasih lagi Maha Penyayang...
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Alm. Ayah yang sangat saya rindukan, terima kasih atas limpahan kasih sayang, nasehat dan didikan yang telah diberikan
Mama tercinta, terima kasih atas pengorbanan, keringat dan air mata yang telah dicurahkan demi membesarkan saya hingga sekarang, tidak ada satupun di dunia ini yang dapat menggantikan kasih sayang dan cinta yang telah mama berikan
kepada saya
Semoga Allah Subhanahu Wa Ta’ala membalas kebaikan Ayah dan Mama dan mempertemukan kita kembali di surga-Nya kelak
“Wahai Tuhanku, ampunilah aku dan kedua orang tuaku, sayangilah mereka seperti mereka menyayangiku di waktu kecil”
viii
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Rizki Amalia
NIM : 140405010
Tempat/Tgl.
Lahir
: Medan/ 15 Februari 1997 Nama Orang Tua : Alm. Agus Suprianto
Endang Sugiartati Alamat Orang
Tua
: Jl. Karya Darma Gg. Hj. Norma No. 10 G, Medan, Sumatera Utara Asal Sekolah:
• SDS YP Medan Putri Medan, Tahun 2003-2008
• SDS Darma Medan, Tahun 2008-2009
• SMPN 28 Medan, Tahun 2009-2011
• SMAN 2 Medan, Tahun 2011-2014 Pengalaman Organisasi/ Kerja:
1. Ikatan Purna Paskibra SMAN 2 Medan 2014-sekarang sebagai Anggota 2. Engineering English Club FT USU 2014-2016 sebagai Vice President 3. Covalen Study Group periode 2016-2017 sebagai Anggota Departemen
Hubungan Masyarakat.
4. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia USU 2014-2018 sebagai Anggota Artikel yang telah dipublikasikan dalam jurnal/buku/pertemuan ilmiah:
1. The 2nd TALENTA Conference on Engineering, Science, and Technology (TALENTA CEST 2019) dengan judul : Quality Improvement Of Liquid Smoke From Oil Palm Frond Pyrolysis Through The Adsorption-Distillation Process Using Activated Carbon As Adsorbent
Prestasi akademik/non akademik yang pernah dicapai:
1. Peringkat 1 Lomba Rancangan Pabrik Dies Natalis Teknik Kimia USU Ke- 38
2. Second Runner Up Presenter pada The 2nd TALENTA Conference on Engineering, Science, and Technology (TALENTA CEST 2019)
ix
PENGAWET ALAMI DARI ASAP CAIR HASIL PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT MENGGUNAKAN ADSORBEN KARBON AKTIF
ABSTRAK
Kerusakan bahan pangan sering dijumpai pada kehidupan sehari-hari baik karena mikroorganisme maupun proses oksidasi. Salah satu cara untuk menghambat kerusakan bahan pangan adalah dengan menggunakan asap cair. Asap cair mengandung senyawa fungsional (senyawa asam, fenol dan karbonik) yang dapat berperan sebagai antioksidan, antibakteri dan antijamur. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh suhu dan waktu pirolisis, pemurnian dengan metode adsorpsi dengan karbon aktif dan distilasi terhadap kadar asam asetat, senyawa fenol, dan karbonil dalam asap cair, serta pengaruhnya terhadap pengawetan bahan pangan.
Asap cair dibuat dari pirolisis pelepah kelapa sawit dengan variasi temperatur dan waktu operasi pirolisis sebesar 400 oC; 500 oC; 600 oC selama 60 menit; 90 menit;
120 menit. Asap cair diadsorpsi dengan menggunakan karbon aktif ynag terbuat dari pelepah kelapa sawit dan didistilasi pada suhu 150 oC selama 45 menit. Komposisi asap cair dianalisa dengan menggunakan instrument GC-MS dan pengujian asap cair terhadap bahan pangan dilakukan dengan menganalisa masa simpan ikan yang direndam dalam asap cair dengan metode TPC (Total Plate Count). Dari hasil penelitian asap cair terbaik untuk masa simpan ikan adalah asap cair yang dipirolisis pada suhu 600 oC selama 120 menit dengan kadar asam asetat setelah distilasi 86,34%, senyawa fenol 5,56% dan senyawa karbonil 5,68%. Ikan yang diawetkan tersebut masih layak untuk dikonsumsi hingga 7 hari dengan nilai TPC yang diperoleh sebesar 2,9 x 105 koloni/gram.
Kata kunci: Asap cair, adsorpsi, distilasi, pelepah kelapa sawit, pirolisis
x
LIQUID SMOKE FROM OIL PALM FRONDS PYROLYSIS AS NATURAL PRESERVATIVE USING ACTIVATED CARBON AS ADSORBENT
ABSTRACT
Food spoilage is often found in everyday life both because of microorganisms and the oxidation process. One of the waya to inhibit food spoilage is to use liquid smoke. Liquid smoke contains functional compounds (acid compounds, phenols and carbonics) which can act as antioxidants, antibacterial and antifungal. This study aims to determine the effect of the temperature and time of pyrolysis, purification by the adsorption method with activated carbon as adsorbent and distillation on the levels of acetic acid, phenol compounds, and carbonyl in liquid smoke, as well as its effect on the preservation for food ingredients. Liquid smoke is made from the pyrolysis of oil palm fronds with variations in temperature and time of pyrolysis operations of 400 oC; 500 oC; 600 oC for 60 minutes; 90 minutes; 120 minutes.
Liquid smoke is adsorbed using activated carbon made from oil palm fronds and distilled at 150 oC for 45 minutes. The composition of liquid smoke was analyzed using GC-MS instruments and liquid smoke testing for food was carried out by analyzing the shelf life of fish soaked in liquid smoke using TPC (Total Plate Count) method. From the results of the research, the best liquid smoke for the shelf life of fish was liquid smoke which was pyrolyzed at 600 oC for 120 minutes with the level of acetic acid was 86.34% after distillation, 5.56% for phenol compounds and 5.68%
for carbonyl compounds. The preserved fish is still suitable for consumption for up to 7 days with the TPC value obtained at 2.9 x 105 colonies / gram.
Keywords: adsorpstion, distillation, liquid smoke, oil palm fronds, pyrolysis
xi
DAFTAR ISI
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI ... ii
PENGESAHAN SKRIPSI ... iii
LEMBAR PERSETUJUAN... iv
PRAKATA ... v
DEDIKASI ... vii
RIWAYAT HIDUP PENULIS ... viii
ABSTRAK ... ix
ABSTRACT ... x
DAFTAR ISI ... ixi
DAFTAR GAMBAR ... xiv
DAFTAR TABEL ... xvi
DAFTAR LAMPIRAN ... xviii
BAB I PENDAHULUAN ... 1
1.1 LATAR BELAKANG ... 1
1.2 RUMUSAN MASALAH ... 6
1.3 TUJUAN PERCOBAAN ... 7
1.4 MANFAAT PERCOBAAN ... 7
1.5 RUANG LINGKUP PERCOBAAN ... 8
BAB II TINJAUAN PUSTAKA ... 10
2.1 PENGAWET BAHAN PANGAN ... 10
2.2 PELEPAH KELAPA SAWIT ... 11
2.3 PROSES PIROLISIS ... 12
2.4 ASAP CAIR ... 12
2.4.1 Pengertian Asap Cair ... 12
2.4.2 Komponen Penyusun Asap Cair dan Peranannya dalam Pengawetan Pangan... 13
2.5 MUTU ASAP CAIR... 14
2.6 PROSES PEMURNIAN ASAP CAIR ... 14
2.6.1 Adsorpsi Menggunakan Karbon Aktif ... 15
2.6.2 Distilasi ... 16
xii
2.7 TOTAL PLATE COUNT (TPC) ... 17
BAB III METODOLOGI PENELITIAN ... 18
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN ... 18
3.2 BAHAN DAN PERALATAN ... 19
3.2.1 Bahan Penelitian ... 19
3.2.2 Peralatan Penelitian ... 19
3.3 PELAKSANAAN PENELITIAN ... 20
3.4 RANCANGAN PERCOBAAN PENELITIAN ... 21
3.5 PROSEDUR PENELITIAN ... 22
3.5.1 Persiapan Bahan Baku ... 22
3.5.2 Prosedur Pembuatan Asap Cair ... 22
3.5.3 Prosedur Persiapan Pembuatan Karbon Aktif dari Pelepah Kelapa Sawit... 22
3.5.4 Prosedur Pembuatan Karbon Aktif dari Pelepah Kelapa Sawit... 22
3.5.5 Prosedur Adsorpsi Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit ... 23
3.5.6 Prosedur Distilasi Asap Cair Pelepah Kelapa Sawit ... 23
3.5.7 Prosedur Perendaman Ikan dalam Asap Cair ... 23
3.6 PROSEDUR ANALISIS PH ... 24
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25
4.1 PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT ... 25
4.1.1 Kadar Asam Asetat di dalam Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit... 26
4.1.2 Kadar Senyawa Fenol di dalam Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit... 28
4.1.3 Kadar Senyawa Karbonil di dalam Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit ... 29
4.1.4 Pengaruh Suhu dan Waktu dan Pirolisis terhadap pH Asap Cair... 30
4.2 PEMURNIAN ASAP CAIR... 31
xiii
4.2.1 Pengaruh Pemurnian terhadap Kadar Asam Asetat di
dalam Asap Cair ... 34
4.2.2 Pengaruh Pemurnian terhadap Kadar Senyawa Fenol di dalam Asap Cair ... 36
4.2.3 Pengaruh Pemurnian terhadap Kadar Senyawa Karbonil di dalam Asap Cair ... 39
4.2.4 Pengaruh Pemurnian terhadap pH Asap Cair ... 41
4.3 UJI DAYA SIMPAN IKAN MENGGUNAKAN METODE TOTAL PLATE COUNT (TPC) ... 42
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN ... 45
5.1 KESIMPULAN ... 45
5.2 SARAN... 46
DAFTAR PUSTAKA ... 47
xiv
DAFTAR GAMBAR
Gambar 3.1 Rancangan Alat Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit ... 20
Gambar 4.1 Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit (a) Sebelum Diendapkan (b) Setelah Diendapkan ... 25
Gambar 4.2 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Kadar Asam Asetat dalam Asap Cair ... 27
Gambar 4.3 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Kadar Senyawa Fenol dalam Asap Cair ... 28
Gambar 4.4 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Kadar Senyawa Karbonil dalam Asap Cair ... 29
Gambar 4.5 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap pH Asap Cair ... 30
Gambar 4.6 Asap Cair setelah Proses Adsorpsi ... 31
Gambar 4.7 Asap Cair Hasil Distilasi ... 32
Gambar 4.8 Pengaruh Pemurnian terhadap Kadar Asam Asetat dalam Asap Cair ... 34
Gambar 4.9 Pengaruh Pemurnian terhadap Kadar Senyawa Fenol dalam Asap Cair ... 37
Gambar 4.10 Pengaruh Pemurnian terhadap Kadar Senyawa Karbonil dalam Asap Cair ... 39
Gambar 4.11 Pengaruh Pemurnian terhadap pH Asap Cair ... 41
Gambar 4.12 (a) Perendaman Ikan dalam Asap Cair (b) Analisis Total Plate Count (TPC) ... 42
Gambar 4.13 Hasil Analisis Total Plate Count (TPC) untuk Daya Simpan Ikan ... 43
Gambar L2.1 Flowchart Penelitian Secara Keseluruhan ... 60
Gambar L2.2 Flowchart Persiapa Bahan Baku ... 60
Gambar L2.3 Flowchart Pembuatan Asap Cair... 61
Gambar L2.4 Flowchart Persiapan Bahan Baku Pembuatan Karbon Aktif ... 62
Gambar L2.5 Flowchart Pembuatan Karbon Aktif dari Pelepah Kelapa Sawit ... 63
Gambar L2.6 Flowchart Adsorpsi Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit ... 64
xv
Gambar L2.7 Flowchart Distilasi Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa
Sawit ... 64
Gambar L2.8 Flowchart Pengukuran Nilai pH ... 65
Gambar L2.9 Flowchart Perendaman Ikan dalam Asap Cair ... 66
Gambar L3.1 Rangkaian Alat Pirolisis ... 67
Gambar L3.1 Pelepah Kelapa Sawit Sebelum Dipirolisis ... 67
Gambar L3.2 Proses Adsorbsi Asap Cair dengan Menggunakan Karbon Aktif ... 68
Gambar L3.3 Proses Distilasi Asap Cair ... 68
Gambar L3.4 Residu Tar setelah Proses Distilasi ... 69
xvi
DAFTAR TABEL
Tabel 1.1 Standar Mutu pada Asap Cair sebagai Pengawet Bahan Pangan ... 3
Tabel 1.2 Rangkuman Penelitian Terdahulu ... 4
Tabel 2.1 Titik Didih Pendukung Senyawa Fungsional Asap Cair ... 16
Tabel 3.1 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian ... 18
Tabel 3.2 Rancangan Percobaan Penelitian ... 21
Tabel 4.1 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu 400 oC dengan Waktu 60 Menit ... 26
Tabel 4.2 Hasil Analisis GC-MS pada Suhu 400 oC dengan Waktu 60 Menit ... 33
Tabel 4.3 Kadar Asam Asetat di dalam Asap Cair setelah Diadsorpsi Menggunakan Karbon Aktif... 34
Tabel 4.4 Kadar Asam Asetat di dalam Asap Cair setelah Didistilasi ... 35
Tabel 4.5 Kadar Senyawa Fenol di dalam Asap Cair setelah Diadsorpsi Menggunakan Karbon Aktif... 37
Tabel 4.6 Kadar Senyawa Fenol di dalam Asap Cair setelah Didistilasi ... 38
Tabel 4.7 Kadar Senyawa Karbonil di dalam Asap Cair setelah Diadsorpsi Menggunakan Karbon Aktif... 40
Tabel 4.8 Kadar Senyawa Karbonil di dalam Asap Cair setelah Didistilasi ... 40
Tabel L1.1 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu 400 oC dengan Waktu 60 Menit ... 54
Tabel L1.2 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu 400 oC dengan Waktu 90 Menit ... 55
Tabel L1.3 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu 400 oC dengan Waktu 120 Menit ... 55
Tabel L1.4 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu 500 oC dengan Waktu 60 Menit ... 56
Tabel L1.5 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu 500 oC dengan Waktu 90 Menit ... 56
Tabel L1.6 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu 500 oC dengan Waktu 120 Menit ... 57
xvii
Tabel L1.7 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu
600 oC dengan Waktu 60 Menit ... 57 Tabel L1.8 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu
600 oC dengan Waktu 90 Menit ... 58 Tabel L1.9 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu
600 oC dengan Waktu 120 Menit ... 58 Tabel L1.10 Hasil Analisis PH ... 59 Tabel L1.11 Hasil Analisis Total Plate Count (TPC) pada Ikan ... 59
xviii
DAFTAR LAMPIRAN
LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN ... 54
L1.1 DATA HASIL ANALISIS GC-MS ... 54
L1.2 DATA HASIL ANALISIS PH ... 59
L1.3 DATA HASIL ANALISIS TPC ... 59
LAMPIRAN 2 FLOWCHART PENELITIAN ... 60
L2.2 FLOWCHART PENELITIAN SECARA KESELURUHAN ... 60
L2.2 PERSIAPAN BAHAN BAKU ... 61
L2.3 PEMBUATAN ASAP CAIR ... 61
L2.4 PERSIAPAN BAHAN BAKU PEMBUATAN KARBON AKTIF ... 62
L2.5 PEMBUATAN KARBON AKTIF DARI PELEPAH KELAPA SAWIT ... 63
L2.6 ADSORPSI ASAP CAIR HASIL PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT ... 64
L2.7 DISTILASI ASAP CAIR HASIL PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT ... 65
L2.8 PENGUKURAN NILAI PH ... 65
L2.9 PERENDAMAN IKAN DALAM ASAP CAIR ... 66
LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN ... 65
L3.1 RANGKAIAN ALAT PIROLISIS ... 67
L3.2 PELEPAH KELAPA SAWIT SEBELUM DIPIROLISIS ... 67
L3.3 PROSES ADSORBSI ASAP CAIR DENGAN MENGGUNAKAN KARBON AKTIF ... 68
L3.4 PROSES DISTILASI ASAP CAIR ... 68
L3.5 RESIDU TAR SETELAH PROSES DISTILASI ... 69
1 BAB I
PENDAHULUAN
1.1 LATAR BELAKANG
Hampir semua bahan pangan telah tercemar oleh mikroorganisme baik sedikit maupun banyak. Mikroba biasanya berasal dari lingkungan sekitar yang kebanyakan merupakan mikroba pembusuk. Kerusakan mikrobiologis sangat merugikan dan sering ditimbulkan bahaya bagi kesehatan karena racun yang diproduksinya. Bahan yang telah rusak oleh mikroba dapat menjadi sumber kontaminasi bagi bahan lain yang masih segar (Dyah, 2017). Oleh karena itu diperlukan usaha untuk menghambat kecepatan kerusakan bahan pangan agar daya simpannya menjadi lebih lama.
Pengasapan merupakan teknik pengawetan makanan yang telah ada selama berabad-abad. Saat ini produk yang diasapi, terutama ikan diasapi karena rasanya yang menarik dan warna akhir dari proses ini. (Tóth dan Potthast, 1984). Telah diketahui bahwa produk makanan yang diasapi kaya akan senyawa aromatik yang terkandung dalam asap (Guillén dan Manzanos, 1996). Teknik pengasapan tradisional yang menggunakan asap dari kayu mengandung antioksidan dan antimikroba yang dapat menambah kualitas bahan yang diawetkan. Pengaplikasian dari asap cair membutuhkan waktu yang lebih singkat dibandingkan pengasapan tradisional yang dilakukan dengan cara pembakaran kayu. Asap cair dapat menghilangkan senyawa-senyawa yang berpotensi sebagai racun namun tetap menanamkan cita rasa dan aroma dari pengasapan tradisional (Suñen et al, 2001).
Asap cair mengandung beberapa komponen yang mendukung sifat-sifat fungsionalnya dan berperan dalam pengawetan makanan antara lain senyawa fenol, karbonil, dan senyawa asam. Senyawa-senyawa tersebut berperan antara lain sebagai antioksidan, pembentukan warna coklat, serta sebagai antibakteri atau antijamur (Juandri dan Seda, 2014).
Pelepah kelapa sawit merupakan produk perkebunan kelapa sawit yang dapat diperoleh sepanjang tahun bersamaan dengan panen tandan buah segar (Imsya dan Palupi, 2009). Menurut Badan Pusat Statistik (BPS), luas areal perkebunan kelapa sawit di Indonesia pada tahun 2016 diperkirakan mencapai 11,67 juta hektar. Dalam
2
1 ha perkebunan kelapa sawit diperkirakan menghasilkan 6400-7500 pelepah/tahun dengan bobot pelepah sebesar 4,5 kg berat kering per pelepah. Hal tersebut membuat ketersediaan tanaman kelapa sawit beserta limbahnya sangat besar dan melimpah (BPS, 2016; Harianto dan Yemilda, 2005). Pelepah kelapa sawit memiliki komposisi selulosa, hemiselulosa dan lignin berturut-turut sebesar 34,89%, 27,14%, dan 19,87%
(Maulina dan Hasibuan, 2016). Limbah tanaman kelapa sawit dapat dikurangi dengan memanfaatkan limbah tanaman kelapa sawit sebagai bahan alternatif yang akan meningkatkan nilai ekonomisnya seperti pembuatan asap cair untuk bahan pengawet alami makanan.
Asap cair merupakan suatu hasil kondensasi atau pengembunan dari uap hasil pembakaran secara langsung maupun tidak langsung dari bahan-bahan yang banyak mengandung lignin, selulosa, hemiselulosa serta senyawa karbon lainnya. Pirolisis adalah salah satu cara yang bisa digunakan untuk mengubah biomassa menjadi produk yang bernilai ekonomi tinggi. Proses pirolisis dilakukan dengan temperatur tinggi yang berguna untuk memecah ikatan kimia dari senyawa polimer selulosa, hemiselulosa dan lignin untuk menghasilkan fragmen-fragmen molekul yang kaya akan oksigen (Tong et al., 2015). Proses pirolisis melibatkan berbagai reaksi yaitu dekomposisi, oksidasi, polimerisasi, dan kondensasi. Reaksi-reaksi yang terjadi selama pirolisis kayu adalah: penghilangan air dari kayu pada suhu 120-150°C, pirolisis hemiselulosa pada suhu 200-250°C, pirolisis selulosa pada suhu 280-320°C dan pirolisis lignin pada suhu 400°C. Pirolisis pada suhu 400°C ini menghasilkan senyawa yang mempunyai kualitas organoleptik yang tinggi dan pada suhu lebih tinggi lagi akan terjadi reaksi kondensasi pembentukan senyawa baru dan oksidasi produk kondensasi diikuti kenaikan linier Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) (Atmaja, 2009). Pembentukan PAH terjadi pada rentang suhu 500 oC – 900 oC (Lingbeck et al., 2014). Diantara banyak jenis senyawa PAH, ada 15 jenis yang diketahui bersifat karsinogenik (penyebab kanker).Senyawa benzo(a)pyrene dipakai sebagai indikator tingkat pencemaran PAH, karena dianggap sebagai senyawa yang tingkat karsinogenitasnya tinggi diantara senyawa-senyawa PAH lainnya (Mahardini dan Yulistia, 2011). Tabel 1.1 menampilkan standar mutu asap cair sebagai pengawet bahan pangan.
3
Tabel 1.1 Standar Mutu pada Asap Cair sebagai Pengawet Bahan Pangan
Parameter Standar Mutu
Penampakan derajat warna Kuning/cokelat cerah
Asam asetat 2-20%
pH 1,5 – 3,7
Karbonil 2-25%
Fenol 0,1-16%
Benzo(a)pyrene ≤ 2 μg/kg
Sumber: (FAO, 2001)
Asap cair yang dihasilkan dari proses pirolisis belum dapat digunakan sebagai pengawet pangan. Hal tersebut karena asap cair masih mengandung kontaminan seperti Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) yang bersifat karsinogenik dan belum sesuai dengan standar mutu asap cair sebagai pengawet bahan pangan pada Tabel 1.1. Untuk menghasilkan asap cair yang dapat digunakan sebagai pengawet makanan, asap cair perlu di proses dengan metode pemurnian seperti adsorpsi dan distilasi.
Pemurnian asap cair dengan metode adsorpsi dapat dilakukan dengan menggunakan karbon aktif sebagai adsorben. Karbon aktif banyak digunakan sebagai adsorben karena memiliki luas permukaan dan daya adsorpsi yang lebih besar daripada adsorben lainnya. Semakin besar luas permukaan, daya adsorpsi karbon aktif semakin baik. Menurut Darmadji dan Triyudiana (2014) serta Mustafiah (2017), penggunaan karbon aktif pada asap cair hasil destilasi untuk menurunkan benzo(a)pyrenedan bau yang menyengat
Pada literatur disebutkan bahwa pemurnian asap cair yang hanya dilakukan dengan cara adsorpsi menghasilkan asap cair dengan kadar fenol, asam dan karbonil masing-masing sebesar 42,08%, 46,71%, dan 2,22%. Hal ini belum sesuai dengan standar kadar asap cair yang telah ditetapkan. Proses distilasi pada proses pemurnian asap cair perlu dilakukan karena pemurnian dengan cara adsorpsi belum mampu secara optimal menghasilkan asap cair yang sesuai standar (Lestari et al, 2015).
Rangkuman beberapa penelitian terdahulu mengenai asap cair dapat dilihat pada Tabel 1.2
4
Tabel 1.2 Rangkuman Penelitian Terdahulu Penulis / Tahun Judul / Jurnal Bahan Baku /
Variabel Proses Hasil Budaraga, I
Ketut, Annim, Yetti Marlida, dan Usman Bulanin/ 2016
Antioxidant Properties of Liquid Smoke Production Variation of Pyrolysis Temperature Raw and Different Concentration / International Journal of PharmTech Research
• Bahan baku:
tempurung kelapa
• Temperatur pilrolisis: 100 ± 10 oC, 200 ± 10
oC, 300 ± 10 oC, 400 ± 10 oC
• Waktu pirolisis:
5 jam
Kadar senyawa fenol tertinggi diperoleh pada temperatur pirolisis 400 ± 10 oC sebesar 23,45%, Kadar asam asetat tertinggi diperoleh pada temperatur pirolisis 100 ± 10 oC sebesar 63,60%,
Lombok, J. Z., Setiaji, B., Trisunaryanti, W. dan
Wijaya, K./ 2014
The Effect Of Temperature Pyrolysis and Distillation on Characteristic Coconut Shell Liquid Smoke/
Asian Journal of Science and Technologies
• Asap cair tempurung kelapa
• Temperatur pirolisis: 150- 400 oC
• Waktu pirolisis:
2 jam
• Suhu Distilasi:
<100 oC, 100- 120 oC, 121-140
oC, 141-160 oC, 161-180 oC, dan 181-200 oC
Kadar asam tertinggi diperoleh pada suhu distilasi 141-160 oC (58,4%); Kadar fenol tertinggi diperoleh pada suhu distilasi 181-200 oC (3,85%)
Hadanu, Ruslin, Daniel
Ambrosius dan Nicholas Apituley/ 2016
Volatile Compounds Detected in Coconut Shell Liquid Smoke through Pyrolysis
at a Fractioning Temperature of 350-420 oC/
Makara Journal of Science
• Bahan baku:
tempurung kelapa
• Temperatur pirolisis: 350- 420 oC
• Waktu pirolisis:
100 menit
Senyawa fenol yang diperoleh adalah 90,75%
dan karbonil 3,71%
5
Tabel 1.2 Rangkuman Penelitian Terdahulu (Lanjutan) Penulis / Tahun Judul / Jurnal Bahan Baku /
Variabel Proses Hasil Sari, Tuti Indah,
Anita, Amalia, dan Rahmawati/
2009
Proses
Pembuatan Asap Cair (Liquid Smoke) dari Limbah Industri/
Jurnal Teknik Kimia
Universitas Sriwijaya
• Bahan baku berupa serbuk kayu dan tempurung kelapa
• Temperatur pirolisis; 250
oC, 300 oC, dan 350 oC
• Waktu pirolisis 4 jam
• Asap cair digunakan pada pengawetan ikan bandeng
Kadar asam tertinggi diperoleh pada bahan baku serbuk kayu dengan temperature pirolisis 350
oC dengan kadar asam 13,2 %;
Pengawetan ikan menggunakan asap cair paling efektif pada temperatur pirolisis 300
oC
Rasi, Antonius Juandri Longa dan Yulius Priando Seda/
2016
Potensi
Teknologi Asap Cair Tempurung Kelapa terhadap Keamanan Pangan/ Jurnal Fakultas Teknik UNITRI
• Asap cair tempurung kelapa
• Temperatur pirolisis: 300
oC, 350 oC, 400
oC, 450 oC, dan 500 oC
• Waktu pirolisis:
5 jam
Asap cair
tempurung kelapa memiliki kualitas sangat baik pada suhu 400 oC dengan
total rendemen 11,83 (%
w/w), nilai
pH sebesar 1,23, dan kadar fenol
sebesar 4,63%;
Pemberian asap cair tempurung
kelapa pada ikan segar dapat bertahan
selama 1 hari pada suhu kamar.
Kadir,
dkk.,/2010 Fraksinasi dan Identifikasi Senyawa Volatil pada Asap Cair Tempurung Kelapa Hibrida/
AGRITECH
• Asap cair tempurung kelapa hibrida
• Temperatur pirolisis: 400 oC
• Waktu pirolisis:
90 menit
Rendemen: 85,79 % Fenol: 1,36-1,47 % Karbonil: 5,25 – 6,38 % Asam: 14,91 – 15,35
6
Tabel 1.2 Rangkuman Penelitian Terdahulu (Lanjutan) Penulis / Tahun Judul / Jurnal Bahan Baku /
Variabel Proses Hasil Alpian, dkk., /
2014 Kualitas Asap
Cair Batang Gelam
(Melaleuca sp.) / Jurnal Penelitian Hasil Hutan
• Asap cari kayu gelam
• Temperatur pirolisis: 500 oC
• Waktu pirolisis:
3 jam
Berat jenis asap cair:
1,008 – 1, 058 gr/ml pH : 3,105 – 3,195 Kadar keasaaman: 5,167- 12,903 %
Kadar karbonil: 11,250 – 28,307 %
Kadar fenol: 2,429 – 9,231 %
Dari Tabel 1.2 dapat dilihat bahwa asap cair dapat dibuat melalui pirolisis berbagai jenis biomassa dan dengan kondisi operasi yang berbeda. Kondisi operasi yang dipakai pada proses pembuatan asap cair yaitu pada rentang suhu 150 oC hingga 500 oC dengan waktu pirolisis tercepat 1 jam dan terlama 5 jam. Pada Tabel 1.2 diatas juga dapat dilihat sedikitnya informasi mengenai pengaruh dari kadar senyawa fungsional utama pada asap cair yaitu senyawa fenol, senyawa asam, dan karbonil terhadap pengawetan bahan pangan. Untuk itu, pada penelitian ini, temperatur dan waktu pirolisis menjadi variabel berubah untuk melihat pengaruh kandungan senyawa fungsional utama pada asap cair yang sesuai dengan standar bahan pangan terhadap pengawetan bahan pangan.
1.2 RUMUSAN MASALAH
Berdasarkan latar belakang diketahui bahwa asap cair memiliki senyawa fungsional yang dapat berfungsi dalam pengawetan bahan pangan, diantaranya adalah asam asetat, senyawa fenol dan senyawa karbonil. Salah satu hal yang mempengaruhi kadar senyawa-senyawa tersebut adalah kondisi operasi pirolisis.
Selain itu, asap cair yang dihasilkan setelah proses pirolisis belum dapat digunakan sebagai pengawet pada bahan pangan sehingga diperlukan proses pemurnian berupa adsorpsi dan distilasi. Oleh karena itu, yang menjadi rumusan masalah pada penelitian ini adalah pengaruh dari suhu dan waktu pirolisis serta proses pemurnian seperti adsorpsi dengan karbon aktif dan distilasi terhadap kadar asam asetat, senyawa fenol dan senyawa karbonil di dalam asap cair. Selain itu, pengaruh kadar
7
asam asetat, senyawa fenol dan senyawa karbonil terhadap pengawetan bahan pangan juga menjadi permasalahan yang akan ditelaah pada penelitian ini.
1.3 TUJUAN PENELITIAN
Adapun tujuan dari penelitian ini adalah untuk:
1. Mengetahui pengaruh suhu dan waktu terhadap kadar asam asetat, senyawa fenol, dan senyawa karbonil yang diperoleh dalam asap cair
2. Mengetahui pengaruh pemurnian dengan adsorben karbon aktif dan distilasi terhadap kadar asam asetat, senyawa fenol, dan senyawa karbonil di dalam asap cair.
3. Mengetahui pengaruh kadar asam asetat, senyawa fenol, dan senyawa karbonil di dalam asap cair yang diperoleh dengan suhu dan waktu yang berbeda terhadap pengawetan bahan pangan.
1.4 MANFAAT PENELITIAN
Manfaat yang diperoleh dalam penelitian ini adalah sebagai berikut.
1. Bagi Peneliti
- Dapat memberikan wawasan tambahan dalam bidang ilmu pengetahuan terkait penerapannya dalam mengkonversi limbah padat menjadi suatu produk baru yang bernilai ekonomis lebih baik.
- Sebagai bahan aplikasi bagi mahasiswa tentang kajian ilmiah tertentu berdasarkan teori yang bisa dan telah diuji kebenarannya.
2. Bagi Perguruan Tinggi
- Dapat dijadikan sebagai bahan pertimbangan untuk melakukan penelitian selanjutnya.
- Sebagai sarana publikasi yang telah ditulis dan siap untuk disampaikan kepada masyarakat.
3. Bagi Masyarakat
- Dapat menggunakan asap cair sebagai alternatif baru pengawetan makanan selain pengasapan
8
- Memberikan tambahan informasi kepada masyarakat bahwa limbah pelepah sawit dapat diolah menghasilkan produk baru yang lebih bernilai ekonomis dibandingkan hanya dijadikan sebagai pakan ternak.
1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan selama lebih kurang 6 bulan yang terdiri dari 5 tahap, yaitu pirolisis, pembuatan karbon aktif dengan metode aktivasi bahan baku sebelum dikarbonisasi, adsorpsi dengan karbon aktif, distilasi dan aplikasi. Adapun variabel- variabel dari penelitian ini adalah sebagai berikut:
1. Proses Pirolisis a. Variabel tetap
• Bahan baku : Pelepah kelapa sawit
• Berat bahan baku : 600 gram
• Bahan baku berbentuk cacah
• Waktu pengendapan tar : 2 x 24 jam b. Variabel berubah
• Suhu pirolisis : 400 oC, 500 oC, 600 oC
• Waktu pirolisis : 60 menit, 90 menit, 120 menit c. Parameter yang dianalisa
• Analisis senyawa fenol, senyawa asam, dan senyawa karbonil asap cair hasil pirolisis kelapa sawit dengan menggunakan instrumen GC- MS Shimadzu QP 2100 brans
2. Pembuatan Karbon Aktif dengan Metode Aktivasi Bahan Baku sebelum Dikarbonisasi
a. Kondisi operasi aktivasi bahan baku
• Bahan baku : Pelepah kelapa sawit
• Aktivator : Natrium Karbonat
(Na2CO3)
• Konsentrasi Aktivator : 10%
• Suhu Pemanasan Awal : 80 oC
• Waktu Pemanasan Awal : 2 jam
• Waktu Maserasi : 24 jam
9 b. Kondisi operasi karbonisasi
• Waktu Karbonisasi : 60 menit
• Suhu karbonasi : 400 oC
• Ukuran karbon aktif : 50 mesh
c. Kondisi operasi penghilangan kadar air pada karbon aktif setelah penetralan pH
• Suhu Pemanasan Oven : 110 oC
• Waktu Pemanasan Oven : 2 jam
3. Adsorpsi dengan karbon aktif a. Kondisi operasi
• Adsorben : Karbon aktif
• Rasio karbon aktif : asap cair : 1 gram: 10 ml
• Waktu : 60 menit
• Suhu : 60 oC
• Kecepatan pengadukan : 125 rpm b. Parameter yang dianalisa
• Analisis senyawa fenol, senyawa asam, dan senyawa karbonil asap cair hasil adsorpsi dengan menggunakan instrumen GC-MS Shimadzu QP 2100 brans.
4. Distilasi
a. Variabel tetap
• Asap cair hasil adsorpsi
• Suhu distilasi : 150 oC
• Waktu distilasi : 45 menit
b. Parameter yang dianalisa
• Analisis senyawa fenol, senyawa asam, dan senyawa karbonil asap cair hasil distilasi dengan menggunakan instrumen GC-MS Shimadzu QP 2100 brans
5. Parameter yang dianalisid pada aplikasi asap cair sebagai pengawet alami bahan pangan terhadap ikan dencis adalah analisis Total Plate Count (TPC)
10 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 PENGAWETAN BAHAN PANGAN
Kerusakan bahan pangan dapat disebabkan oleh faktor-faktor sebagai berikut:
pertumbuhan dan aktivitas mikroba terutama bakteri, kapang, khamir, aktivitas enzim-enzim di dalam bahan pangan, serangga, parasit dan tikus, suhu termasuk oksigen, sinar dan waktu. Mikroba terutama bakteri penyebab kerusakan pangan dapat ditemukan dimana saja baik di tanah, air, udara, di atas bulu ternak dan di dalam usus (Helmiyati dan Nurrahman, 2010). Pertumbuhan dan perkembangan mikroorganisme dalam bahan (makanan), akan menyebabkan perubahan-perubahan tertentu yaitu: perubahan yang bersifat fisik dan dan kimiawi, sebagai contoh yaitu:
konsistensi bahan menjadi lunak, timbul gas atau aroma tertentu dan zat racun yang membahayakan. Jumlah penyebaran bakteri atau mikroorganisme pada bahan (makanan) yang sedang mengalami pembusukan sangat bervariasi jumlahnya dan tidak sama jenisnya serta tergantung pada: varietas, habitat, susunan kimia, cara penanganan, suhu penyimpanan dan lain-lain (Rasydta et al., 2015).
Di Indonesia, bahan pangan dari hasil pertanian (termasuk di dalamnya hasil peternakan dan perikanan) banyak mengalami kerusakan sebelum dikonsumsi. Data menunjukkan sekitar 35-40% sayuran dan buah-buahan mengalami kerusakan sehingga tidak dapat digunakan. Demikian pula susu, telur, daging, ikan umbi- umbian serta produk pertanian lainnya yang hanya sebagian saja dapat dimanfaatkan dan sisanya terbuang percuma. Keadaan demikian memang sering terjadi pada bahan pangan hasil pertanian karena sifatnya yang mudah rusak (perishable food) (Lubis, 2009).
Salah satu upaya untuk mencegah kerusakan bahan pangan dilakukan proses pengawetan. Istilah pengawetan pangan mengacu pada salah satu dari sejumlah teknik yang digunakan untuk mencegah makanan dari kerusakan. Hal tersebut termasuk metode seperti pengalengan, pengeringan dan pengeringan beku, penyinaran, pasteurisasi, pengasapan, dan penambahan aditif kimia (Olurankinse, 2014).
11
Metode pengasapan merupakan salah satu metode pengawetan bahan pangan yang sebagian besar memberi rasa yang diinginkan dan menghambat pertumbuhan mikroba. Pengasapan tradisional dapat menyebabkan pencemaran udara karena selama proses pembakaran menghasilkan emisi poliaromatis hidrokarbon (PAH) pada udara. PAH pada umum nya bersifat karsinogenik, salah satu contoh senyawa PAH adalah benzo(a)pyrene (BaP) (Hattula et al., 2001).
Produk asap yang menggunakan asap cair dinilai aman untuk kesehatan karena tidak mengandung senyawa PAH (Fachraniah et al., 2016). Penggunaan asap cair terutama dikaitkan dengan sifat-sifat fungsional asap cair, diantaranya adalah sebagai antioksidan, antibakteri, antijamur, dan potensinya dalam pembentukan warna coklat pada produk celupan. Asap cair dapat diaplikasikan pada bahan pangan karena dapat berperan dalam pengawetan bahan pangan (Hattula et al., 2001).
2.2 PELEPAH KELAPA SAWIT
Kelapa sawit (Elaeis) adalah tumbuhan industri penting penghasil minyak masak, minyak industri, maupun bahan bakar (biodiesel). Kelapa sawit termasuk tumbuhan yang tingginya dapat mencapai 24 meter. Bunga dan buahnya berupa tandan, serta bercabang banyak. Buahnya kecil dan apabila masak, berwarna merah kehitaman (Darmayanti, 2016). Kelapa sawit dapat menghasilkan limbah padat salah satunya adalah pelepah kelapa sawit.
Pelepah kelapa sawit merupakan salah satu limbah padat yang belum banyak pemanfaatannya. Produksi pelepah sebanyak 22 batang per pohon per tahun dimana biomassa pelepah sawit mencapai 6,3 ton per hektar per tahun. Kandungan senyawa kimia penyusun pada pelepah kelapa sawit terdiri dari selulosa, hemiselulosa, dan lignin secara berurutan yaitu 31,7%, 33,9%, dan 17,4% (Darmayanti, 2016).
Sebagai limbah selulosa, pemanfaatan limbah padat ini perlu mendapatkan perhatian yang khusus. Hal ini mengingat bahwa cara-cara yang telah dilakukan saat ini yaitu dengan cara bakar menyebabkan pencemaran udara dan juga dengan adanya pelarangan pembakaran sesuai Rencana Undang-Undang Perkebunan (Saputra dan Rofiq, 2016). Oleh karena itu, perlu dilakukan pengolahan limbah pelepah kelapa sawit untuk menjadi suatu produk yang dapat meningkatkan nilai ekonomisnya.
12 2.3 PROSES PIROLISIS
Pirolisis adalah dekomposisi termokimia dari biomassa pada suhu antara 400 °C dan 650 °C dengan tidak adanya O2. Proses dekomposisi melepaskan bagian-bagian yang bersifat volatil (menguap), sedangkan padatan (solid) yang bersifat non-volatil dikumpulkan sebagai bio-char. Sebagian dari fase gas volatil mengembun menjadi hitam, berupa cairan kental yang disebut bio-oil yang memiliki berbagai sinonim seperti minyak pirolisis, minyak bio-mentah, biofuel oil, kayu cair, minyak kayu, asap cair, sulingan kayu, pyroligneous tar, danpyroligneous asam (Dickerson dan Soria, 2013).
Pirolisis terjadi dalam empat tahap dimulai dengan penguapan air, dilanjutkan dengan dekomposisi hemiselulosa, dekomposisi selulosa dan akhirnya penguraian lignin. Pirolisis hemiselulosa dan selulosa terjadi antara 180 °C dan 350 °C dan menghasilkan asam karboksilat dan senyawa karbonil sedangkan lignin dipirolisis antara 300 °C dan 500 °C dan menghasilkan fenol (Ramakrishnan dan Moeller, 2002). Selain karbonil, asam, dan fenol, pirolisis kayu sering menghasilkan senyawa yang tidak menguntungkan seperti hidrokarbon aromatik polisiklik (PAH). Polisiklik aromatik hidrokarbon secara alami terjadi akibat hasil pembakaran yang tidak sempurna dan biasanya terbentuk pada suhu pirolisis antara 500 °C dan 900 °C (Lingbeck et al., 2014).
2.4 ASAP CAIR
2.4.1 Pengertian Asap Cair
Asap cair merupakan bahan kimia yang diperoleh dari pengembunan asap hasil penguraian senyawa-senyawa organik pada proses pirolosis. Asap cair mengandung beberapa komponen-komponen yang mendukung sifat-sifat fungsionalnya dan berperan dalam pengawetan makanan antara lain senyawa fenol, karbonil, dan senyawa asam. Senyawa-senyawa tersebut berperan antara lain sebagai antioksidan, pembentukan warna coklat, serta sebagai antibakteri atau antijamur (Harianto dan Yemilda, 2005).
Asap cair yang dihasilkan bersifat asam. Hal ini disebabkan karena senyawa asam yang ada didalam asap cair tersebut, sebagian besar asam asetat dan asam lainnya. Disamping itu kadar fenol juga mempengaruhi pH. Asap cair yang memiliki pH rendah memiliki kualitas yang tinggi dilihat dari efek keseluruhan terhadap umur simpan produk asapan dan sifat organoleptiknya. Asap cair yang baik memiliki pH
13
1,5 – 3,7. Pada kondisi pH rendah mikroba akan sulit hidup dan berkembang biak (Rustam et al., 2012)
2.4.2 Komponen Penyusun Asap Cair dan Peranannya dalam Pengawetan Pangan
Menurut Maga (1988), asap cair secara umum memiliki komposisi sebagai berikut: air 81–92%; fenol 0,22–2,9%; asam 2,8–4,5%; karbonil 2,6–4,6%; dan tar 1–17%. Sedangkan menurut Bratzler et al. (1969), komponen utama kondensat asap kayu adalah karbonil 24,6%; asam karboksilat 39,9%; dan fenol 15,7%. Komponen asap tersebut berfungsi sebagai antimikroba, antioksidan, pembentuk aroma, flavor, dan warna. Berikut penjelasan lebih lanjut mengenai komponen-komponen yang terdapat dalam asap cair dan peranannya dalam pengawetan pangan:
1. Senyawa-senyawa fenol
Senyawa fenol diduga berperan sebagai antioksidan sehingga dapat memperpanjang masa simpan produk asapan. Kandungan senyawa fenol dalam asap sangat tergantung pada temperatur pirolisis kayu (Yunus, 2011). Senyawa-senyawa fenol ini juga dapat mengikat gugus-gugus lain seperti aldehid, keton, asam dan ester (Maga, 1988). Peran antioksidatif ditunjukkan oleh senyawa fenol bertitik didih tinggi terutama 2,6-dimetoksifenol; 2,6 dimetoksi-4-metilfenol dan 2,6-dimetoksi-4- etilfenol yang bertindak sebagai donor hidrogen terhadap radikal bebas dan menghambat reaksi rantai (Pszcola, 1995). Senyawa-senyawa ini dapat menghambat oksidasi lemak, mencegah oksidasi lipida dengan menstabilkan radikal bebas, dan efektif mencegah kehilangan cita rasa akibat oksidasi lemak (Khayat dan Schwall, 1983; Ladikos dan Lougovois, 1990).
2. Senyawa-senyawa karbonil
Senyawa karbonil berkontribusi sebagai antimikroba pada asap cair. Peran karbonil sebagai antimikroba dapat disimpulkan berdasarkan 133 aldehid dan keton berbeda yang ada dalam asap cair (Montazeri et al., 2013). Senyawa karbonil menghambat pertumbuhan mikroba dengan menembus dinding sel dan menonaktifkan enzim yang terletak di sitoplasma dan membran sitoplasma dan dapat menghambat pertumbuhan mikroba dengan mengganggu penggunaan nutrisinya (Milly, 2003).
14 3. Senyawa-senyawa asam
Senyawa-senyawa asam mempunyai peranan sebagai antibakteri dan membentuk citarasa produk asapan. Senyawa asam ini antara lain adalah asam asetat, propionat, butirat dan valerat (Yunus, 2011). Kombinasi asam-asam organik dan fenol yang terdapat dalam asap cair dapat bekerja secara efektif untuk mengontrol pertumbuhan mikroba (Pszcola, 1995).
4. Senyawa polisiklik aromatis Hidrokarbon (PAH)
Senyawa polisiklik aromatis hidrokarbon (PAH) dapat terbentuk pada proses pirolisis kayu. Senyawa hidrokarbon aromatik seperti benzo(a)pyrene merupakan senyawa yang memiliki pengaruh buruk karena bersifat karsinogen. Pembentukan berbagai senyawa PAH selama pembuatan asap tergantung dari beberapa hal, seperti temperatur pirolisis, waktu dan kelembaban udara pada proses pembuatan asap serta kandungan udara dalam kayu. Dikatakan juga bahwa semua proses yang menyebabkan terpisahnya partikel-partikel besar dari asap akan menurunkan kadar benzo(a)pyrene. Proses tersebut antara lain adalah pengendapan dan penyaringan (Girard, 1992).
5. Senyawa benzo(a)pyrene
Benzo(a)pyrene mempunyai titik didih 310 0C dan dapat menyebabkan kanker kulit jika dioleskan langsung pada permukaan kulit. Akan tetapi proses yang terjadi memerlukan waktu yang lama (Rustam et al., 2012).
2.5 MUTU ASAP CAIR
Kondensat yang dihasilkan dari pirolisis suatu biomassa tidak bisa digunakan langsung sebagai pengawet bahan pangan karena tidak sesuai dengan standar mutu yang telah ditetapkan. Standar mutu yang telah ditetapkan untuk asap cair sebagai pengawet bahan dapat dilihat pada Tabel 1.1
2.6 PROSES PEMURNIAN ASAP CAIR
Proses pemurnian asap cair yang akan dilakukan dalam penelitian ini meliputi proses adsorpsi dan distilasi. Pada penelitian ini, adsorben yang digunakan pada proses adsorpsi asap cair adalah karbon aktif yang dibuat dari pelepah kelapa sawit.
15 2.6.1 Adsorpsi Menggunakan Karbon Aktif
Karbon aktif adalah nama dagang untuk arang yang mempunyai porositas tinggi, dibuat dari bahan baku yang mengandung zat arang. Memiliki permukaan dalam besar mencapai 400-1600 m2/gram karbon aktif dan memiliki volume pori- pori besar lebih dari 30 cm3/100 gram (Lestari et al., 2015). Karbon aktif dapat digunakan sebagai agen penyerap yang baik untuk proses purifikasi gas dan penghilangan polutan-polutan organik (Omri et al., 2013).
Lebih lanjut ditegaskan pula bahwa adsorpsi merupakan pengikatan bahan pada permukaan sorben cair dengan cara pelarutan. Padatan yang bertindak sebagai penyerap disebut dengan sorben. Sorben yang sering digunakan dalam industri pangan adalah karbon aktif. Proses sorpsi pada karbon aktif bersifat fisikawi karena pengikatan ini disebabkan oleh gaya listrik lemah yang dikenal sebagai gaya Van der Waals dan gaya elektrostatik antara molekul adsorbat dengan atom-atom yang terdapat pada beberapa lapis di permukaan sorben. (Hardojo, 1995). Adsorpsi asap cair bertujuan untuk menghilangkan beberapa senyawa kontaminan berbahaya seperti policyclic aromatic hydrocarbon (PAH) dan tar juga masih terkandung di dalam asap cair hasil pirolisis.
Untuk mendapat karbon aktif dengan penyerapan yang tinggi maka harus dilakukan aktivasi terhadap arang hasil karbonisasi. Tujuan karbonisasi adalah untuk menghilangkan zat terbang. Proses karbonisasi dilakukan pada temperature 400-600
oC. Hasil karbonisasi adalah arang yang mempunyai kapasitas penyerapan rendah.
Proses aktivasi dilakukan dengan tujuan membuka dan menambah pori-pori pada karbon aktif. Bertambahnya jumlah pori-pori pada karbon aktif akan meningkatkan luas permukaan karbon aktif yang mengakibatkan kapasitas penyerapannya menjadi bertambah besar. Proses aktivasi dapat dilakukan dengan dua metode yaitu teknik aktivasi fisik dan teknik aktivasi kimia. Proses aktivasi fisik dilakukan dengan cara mengalirkan gas pengaktif melewati tumpukan arang tempurung kelapa hasil karbonisasi yang berada dalam suatu tungku. Aktivasi kimia dilakukan dengan menambahkan bahan baku dengan zat kimia tertentu pada saat karbonisasi (Mustafiah, 2017).
16 2.6.2 Distilasi
Unit operasi distilasi merupakan metode yang digunakan untuk memisahkan komponen-komponen yang ada di dalam suatu larutan atau cairan, yang tergantung pada distribusi komponen-komponen yang ada di dalam suatu larutan atau cairan, yang tergantung pada distribusi komponen-komponen tersebut antara fase uap dan fase cair (Geankoplis, 2003). Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya.
Komponen-komponen dominan yang mendukung sifat-sifat fungsional asap cair adalah senyawa fenolat, karbonil dan asam (Fachraniah et al., 2016).
Perbedaan titik didih pada senyawa fungsional asap cair seperti asam asetat, siringol, guaikol, glioksaldehid, glioksal, serta metilglioksal, dan senyawa karsinogen seperti tar dapat dipisahkan hingga sesuai dengan kadar standar untuk bahan pangan. Tabel 2.1 menampilkan titik didih dari komponen-komponen pendukung sifat fungsional asap cair.
Tabel 2.1 Titik Didih Senyawa Pendukung Sifat Fungsional Asap Cair Senyawa Titik Didih
(°C, 760 mmHg) Fenol
Guaikol
4- metilguaikol
Siringol
205 220 261 Karbonil
Glioksal
Metilglioksal
Glikoaldehid
51 72 131 Asam
Asam asetat 118 Sumber: (Irsaluddin, 2010)
Proses distilasi pada proses pemurnian asap cair perlu dilakukan karena pemurnian dengan cara adsorpsi belum mampu secara optimal menghasilkan asap cair yang sesuai standar. Pada literatur disebutkan bahwa pemurnian asap cair yang hanya dilakukan dengan cara adsorpsi menghasilkan asap cair dengan kadar fenol,
17
asam dan karbonil masing-masing sebesar 42,08%, 46,71%, dan 2,22% (Lestari et al., 2015). Hal ini belum sesuai dengan standar kadar asap cair yang telah ditetapkan.
2.7 TOTAL PLATE COUNT (TPC)
Kandungan bakteri dalam suatu produk merupakan salah satu parameter mikrobiologis dalam menentukan layak tidaknya produk tersebut dikonsumsi (Kristinsson et al., 2007). Makanan yang telah terkontaminasi mikroba dapat menyebabkan Foodbone Diseases atau keracunan makanan, yang dapat mengakibatkan penyakit bagi orang yang mengkonsumsinya. Hal ini disebabkan oleh bakteri patogen, virus, jamur yang mencemari makanan tersebut (Angelillo et al., 2016).
Analisis kuantitatif mikrobiologi pada bahan pangan penting dilakukan untuk mengetahui mutu bahan pangan tersebut. Beberapa cara dapat digunakan untuk menghitung atau mengukur jumlah jasad renik didalam suatu suspensi atau bahan, salah satunya yaitu perhitungan jumlah sel dengan metode hitung cawan. Prinsip dari metode ini adalah jika sel mikroba masih hidup ditumbuhkan pada medium agar maka sel tersebut akan berkembang biak dan membentuk koloni yang dapat dilihat langsung tanpa menggunakan mikroskop (Fardiaz, 2004).
Salah satu cara untuk mendeteksi atau menganalisis jumlah mikroba yang ada didalam makanan penerbangan yaitu dengan cara uji TPC (Total Plate Count) di laboratorium. Pengujian Total Plate Count (TPC) dimaksudkan untuk menunjukkan jumlah mikroba yang terdapat dalam suatu produk dengan cara menghitung koloni bakteri yang ditumbuhkan pada media agar. Produk makanan dapat dikategorikan aman jika total koloni bakteri tidak melebihi 5x105 koloni/gram (BSN, 2006).
18 BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN Lokasi proses pirolisis pelepah kelapa sawit:
• Laboratorium Mekanik, Departemen Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Politeknik Negeri Medan, Medan
Lokasi proses pemurnian asap cair:
• Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan
Lokasi analisis produk asap cair yang dihasilkan:
• Laboratorium Proses Industri Kimia, Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan
Lokasi uji daya simpan ikan:
• Laboratorium Mikrobiologi, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Sumatera Utara, Medan
Pelaksanaan penelitian direncanakan selama 6 (enam) bulan. Jenis kegiatan dan jadwal pelaksanaannya dapat dilihat pada Tabel 3.1.
Tabel 3.1 Jenis Kegiatan dan Jadwal Pelaksanaan Penelitian
No. Kegiatan Bulan Ke
1 2 3 4 5 6 1. Persiapan Penelitian
2. Survei dan Pembelian Bahan
3. Pelaksanaan Penelitian dan pengumpulan data 4. Kompilasi data dan penarikan kesimpulan 5. Penulisan karya ilmiah
6. Penyusunan dan penyerahan laporan akhir
19 3.2 BAHAN DAN PERALATAN 3.2.1 Bahan Penelitian
Pada penelitian ini bahan yang digunakan antara lain:
1. Asap cair hasil pirolisis pelepah kelapa sawit 2. Natrium karbonat (Na2CO3)
3. Aquadest 4. Ikan dencis
3.2.2 Peralatan Penelitian
Pada penelitian ini peralatan yang digunakan antara lain:
Peralatan Pemurnian Asap Cair:
1. Erlenmeyer 2. Kondensor 3. Tabung gas LPG 4. Hot Plate
5. Neraca Digital 6. Labu Distilasi 7. Stopwatch 8. Oil bath 9. Termometer
Peralatan Analisis Asap Cair:
1. GC-MS 2. pH meter
Peralatan Pembuatan Karbon Aktif:
1. Furnace 7. Ayakan 50 mesh
2. Beaker glass 8. Ayakan 40 mesh 3. Gelas ukur 9. Corong Gelas 4. Spatula
5. Batang pengaduk 6. Neraca digital
20 3.3 PELAKSANAAN PENELITIAN
Penelitian ini dilakukan dengan cara melakukan pirolisis pelepah kelapa sawit kelapa sawit pada kondisi suhu 400 oC, 500 oC, dan 600 oC masing-masing selama 60 menit, 90 menit dan 120 menit. Gambar 3.1 berikut ini menampilkan sketsa rancangan alat pirolisis pelepah kelapa sawit.
Gambar 3.1 Rancangan Alat Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
Keterangan Gambar 3.1:
1. Tabung LPG 2. Regulator LPG 3. Tungku pemanas 4. Reaktor pirolisis 5. Valve kondensor 6. Kondensor 7. Selang
8. Pipa Penampung tar 9. Bak air pendingin 10. Pipa ulir kondensor 11. Valve air pendingin 12. Valve keluaran asap cair 13. Wadah penampungan asap cair 14. Wadah penampungan tar
1. Pompa sirkulasi air pendingin 2. Tempat penyangga alat 3. Roda
4. Temperatur 5. Bak airpendingin 6. Baut pengunci reaktor 7. Gasket
8. Elbow
9. Pipa air pendingin masuk 10. Pipa air pendingin keluar 11. Flang
1 2
3 4
5
6
7
8
9
11 10
12 13 14
15
16
17 18
19 21 20
22 23
25 24
21 3.4 RANCANGAN PERCOBAAN PENELITIAN
Tabel 3.2 menampilkan rancangan percobaan yang dilakukan pada penelitian ini.
Tabel 3.2 Rancangan Percobaan Penelitian Run Suhu
Pirolisis (oC)
Waktu Pirolisis
Perlakuan Adsorpsi Distilasi Asap Cair Aplikasi Asap Cair sebagai Pengawet Alami Bahan Pangan
Adsorpsi Analisa Distilasi Analisa Perendaman Ikan Uji Daya Simpan Ikan I
400
60 menit
Asap cair diadsorpsi
dengan menggunakan
karbon aktif pada suhu 60
oC selama 60 menit
Asap cair hasil adsorpsi dianalisis
dengan instrumen
GC-MS
Asap cair didistilasi pada suhu 150 oC selama 45
menit
Asap cair hasil distilasi dianalisis
dengan instrumen GC-
MS
Ikan direndam dalam asap cair
yang telah dimurnikan selama
1 jam
Ikan hasil rendaman asap cair diuji daya simpannya dengan uji
Total Plate Account (TPC)
II 90 menit
III 120 menit
IV
500
60 menit
V 90 menit
VI 120 menit
VII
600
60 menit
VIII 90 menit
IX 120 menit
21
22 3.5 PROSEDUR PENELITIAN 3.5.1 Persiapan Bahan Baku
1. Pelepah kelapa sawit dicacah kemudian dikeringkan dibawah sinar matahari langsung hingga beratnya konstan
2. Pelepah kelapa sawit ditimbang sebanyak 600 gram
3.5.2 Prosedur Pembuatan Asap Cair (Ayudiarti dan Sari, 2010)
1. Pelepah kelapa sawit sebanyak 600 gram dimasukkan kedalam reaktor pirolisis
2. Pelepah kelapa sawit dipirolisis pada suhu 400 oC, 500 oC, dan 600 oC masing-masing selama 60 menit, 90 menit dan 120 menit kemudian dikondensasikan
3. Asap cair ditampung dalam tangki penampungan
4. Asap cair didiamkan selama 2 x 24 jam untuk mengendapkan tar [30]
5. Asap cair disaring menggunakan kertas saring 6. Asap cair dianalisis dengan instrumen GC-MS
3.5.3 Prosedur Persiapan Pembuatan Karbon Aktif dari Pelepah Kelapa Sawit 1. Pelepah kelapa sawit dicuci dengan menggunakan air hingga bersih dari
debu dan pengotor lainnya kemudian dicacah
2. Pelepah kelapa sawit dikeringkan menggunakan oven dengan suhu 110 oC hingga beratnya konstan
3. Pelepah kelapa sawit ditimbang sebanyak 60 gram
3.5.4 Prosedur Pembuatan Karbon Aktif dari Pelepah Kelapa Sawit (Handika et al., 2017)
1. Pelepah kelapa sawit dimaserasi dengan aktivator larutan natrium karbonat (Na2CO3) dengan konsentrasi 10% selama 2 jam pada suhu 80 oC, lalu dilakukan perendaman selama 24 jam pada suhu ruangan
2. Pelepah kelapa sawit yang telah dimaserasi dikarbonisasi dengan suhu 400
oC selama 60 menit
23
3. Karbon aktif hasil karbonisasi dimasukkan kedalam desikator selama 30 menit
4. Karbon aktif digiling hingga menjadi serbuk kemudian diayak menggunakan ayakan 50/40 mesh
5. Karbon aktif dicuci dengan menggunakan aquadest sampai kondisi pH netral
6. Karbon aktif dimasukkan ke dalam oven selama 2 jam pada suhu 110oC
3.5.5 Prosedur Adsorpsi Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit (Lestari et al., 2015)
1. Karbon aktif ditimbang sebanyak 20 gram
2. Sampel asap cair dituang sebanyak 200 ml ke dalam beaker glass 3. Karbon aktif dimasukkan sebanyak 20 gram ke dalam beaker glass 4. Asap cair diaduk selama 60 menit pada suhu 60 oC
5. Asap cair disaring
6. Asap cair hasil adsorpsi dianalisis dengan instrumen GC-MS
3.5.6 Prosedur Distilasi Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
1. Asap cair hasil adsorpsi sebanyak 100 ml dimasukkan ke dalam labu distilasi
2. Asapc air dipanaskan menggunakan oil bath
3. Suhu asap cair dalam labu distilasi diukur menggunakan termometer 4. Asap cair didistilasi pada suhu 150 oC selama 45 menit
5. Asap cair hasil distilasi dianalisis dengan instrumen GC-MS
3.5.7 Prosedur Perendaman Ikan dalam Asap Cair
1. Ikan dibersihkan organ dalamnya dan dicuci dengan menggunakan aquadest
2. Ikan dipotong, ditimbang sebanyak 25 gram kemudian direndam selama 1 jam dalam 50 ml asap cair yang telah didistilasi
3. Ikan hasil rendaman asap cair diuji daya simpannya setiap hari selama 7 hari dengan uji Total Plate Count (TPC)
24 3.6 PROSEDUR ANALISIS PH
1. pH meter dicelupkan ke dalam aquadest 2. pH meter dilap dengan menggunakan tissue 3. pH meter dicelupkan kedalam asap cair 4. Nilai pH yg muncul dilayar monitor dicatat
25 BAB IV
HASIL DAN PEMBAHASAN
4.1 PIROLISIS PELEPAH KELAPA SAWIT
Pirolisis pelepah kelapa sawit menghasilkan kondensat berupa cairan berwarna hitam pekat dan berbau asap. Cairan kondesat tersebut dikenal sebagai asap cair. Gambar 4.1 berikut menampilkan hasil dari asap cair yang diperoleh dari penelitian ini.
(a) (b)
Gambar 4.1 Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit (a) Sebelum Diendapkan (b) Setelah Diendapkan
Proses pirolisis dilakukan pada berbagai suhu dan waktu yaitu, 400 oC, 500
oC, 600 oC dan 60 menit, 90 menit, dan 120 menit. Asap cair yang dihasilkan dari pirolisis pelepah kelapa sawit pada penelitian ini mengandung senyawa-senyawa fungsional yaitu senyawa asam, senyawa fenol, dan senyawa karbonil. Senyawa- senyawa organik tersebut dihasilkan dari dekomposisi hemiselulosa, dekomposisi selulosa, dan penguraian lignin yang terdapat dalam bahan baku (Ramakrishnan dan Moeller, 2002). Tabel 4.1 menunjukkan komposisi senyawa asap cair yang dihasilkan dari pirolisis pelepah kelapa sawit pada suhu 400 oC selama 60 menit.
26
Tabel 4.1 Hasil Analisis GC-MS Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit pada Suhu 400
oC dengan Waktu 60 Menit
Nama Senyawa Komposisi Senyawa Asap Cair (% Area)
Asam Karboksilat
Asam Asetat 59,44
Asam heksanoat 1,13
Asam propanoat 2,32
Asam pentanoat -
Asam formiat -
Karbonil
1-hidroksi-2-propanon 5,22
2-siklopenten 0,94
2-furankarboksaldehid 21,33
2-asetilfuran 0,68
5-metil-2-furfural 3,36
2-furanmetanol 1,03
3-hidroksi-2-butanon -
2-propanon -
Fenol
Fenol 3,95
Fenol, 2-metoksi 0,59
Tabel 4.1 menunjukkan bahwa pirolisis pelapah kelapa sawit pada suhu 400
oC selama 60 menit menghasilkan tiga macam gugus turunan senyawa, yaitu asam karboksilat, senyawa fenol, dan senyawa karbonil. Untuk variasi suhu dan waktu yang lain dapat dilihat pada Lampiran 1.
4.1.1 Kadar Asam Asetat di dalam Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
Senyawa-senyawa asam dalam asap cair mempunyai peranan sebagai antibakteri dan membentuk citarasa produk asapan (Yunus, 2011). Salah satu senyawa asam yang terdapat pada asap cair adalah asam asetat. Asam asetat atau asam cuka merupakan pengawet makanan yang paling efektif karena hampir tidak ada batas maksimal penggunaannya untuk makanan. Beberapa peneliti menyatakan penggunaan asam asetat untuk makanan dalam jangku waktu lama tidak membahayakan kesehatan karena dapat dimetabolisir oleh tubuh kemudian
27 0
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
300 400 500 600
Kadar Asam Asetat (%)
Suhu (oC)
60 menit 90 menit 120 menit dikeluarkan dari tubuh (Hidayati, 2016). Kadar asam asetat yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.2.
Gambar 4.2 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Kadar Asam Asetat dalam Asap Cair
Pada penelitian ini, pirolisis dilakukan dengan variasi suhu dan waktu yaitu 400 oC, 500 oC, 600 oC dan 60 menit, 90 menit, dan 120 menit. Berdasarkan hasil penelitian, senyawa fungsional terbanyak yang diperoleh di dalam asap cair adalah asam asetat. Menurut Budaraga et al. (2016) dan Sulaiman et al. (2013), jenis bahan baku, kondisi sebelum perlakuan dan kondisi operasi pirolisis dapat mempengaruhi sifat fisika dan kimia asap cair yang dihasilkan. Kandungan senyawa asam pada asap cair dihasilkan dari pirolisis selulosa. Kandungan selulosa yang terdapat di dalam pelepah kelapa sawit cukup tinggi, yaitu sebesar 40%-50% (Noorshamsiana, et al., 2017). Jika selulosa dalam bahan tinggi, maka kadar asam asetat di dalam asap cair yang diperoleh juga tinggi (Lasindrang, 2017)
Salah satu faktor yang mempengaruhi komposisi kandungan kimia di dalam asap cair adalah temperatur. Demirbas (Demirbas, 2005) menyatakan bahwa semakin tinggi suhu pirolisis maka senyawa aromatis akan muncul semakin banyak. Gambar 4.2 menampilkan bahwa kadar asam asetat meningkat seiring dengan bertambahnya suhu kecuali pada suhu 600 oC dengan waktu yang sama
28 0
1 2 3 4 5 6 7 8
300 400 500 600
Kadar Senyawa Fenol (%)
Suhu (oC)
60 menit 90 menit 120 menit
yaitu 120 menit. Penurunan kadar asam asetat tersebut kemungkinan disebabkan pada suhu yang lebih tinggi dan waktu yang lebih lama, hasil gas akan semakin banyak, sehingga asap cair yang dihasilkan akan meningkat sampai batas tertentu kemudian menurun (Kholidah, 2018). Menurut Bryne dan Nagle (1997) Pada suhu 240-400°C, selulosa terdegradasi, lignin mulai terurai menghasilkan tar, sedangkan gas CO, CH4, dan H2 meningkat. Dengan meningkatnya pembentukan gas, maka pembentukan asam asetat menjadi menurun.
4.1.2 Kadar Senyawa Fenol di dalam Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
Senyawa fenol diduga berperan sebagai antioksidan sehingga dapat memperpanjang masa simpan produk asapan (Yunus, 2011). Kadar senyawa fenol yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.3.
Gambar 4.3 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Kadar Senyawa Fenol dalam Asap Cair
Kandungan fenol di dalam asap cair dihasilkan oleh penguraian lignin yang terdapat pada bahan baku (Ramakrishnan dan Moeller, 2002). Semakin besar kandungan lignin di dalam kayu, semakin besar kandungan senyawa fenol yang diperoleh di dalam asap cair (Budaraga et al., 2016). Kandungan lignin yang terdapat di dalam pelepah kelapa sawit adalah sebesar 18%-32%, jumlah ini lebih kecil dibandingkan dengan kandungan selulosa (40%-50%) dan hemiselulosanya
29 0
5 10 15 20 25 30 35
300 400 500 600
Kadar Senyawa Karbonil (%)
Suhu oC
60 menit 90 menit 120 menit (23%-38%) (Noorshamsiana et al., 2017). Lignin sangat stabil dan sukar terdekomposisi karena memiliki struktur yang kompleks sehingga baru akan terurai pada suhu tinggi (Kholidah, 2018). Lignin terdekomposisi secara maksimal membentuk senyawa fenolik dan turunannya pada suhu 650 oC (Li et al., 2018).
Pada penelitian ini, pirolisis dilakukan dengan variasi suhu dan waktu yaitu 400 oC, 500 oC, 600 oC dan 60 menit, 90 menit, dan 120 menit. Kandungan fenol dalam asap cair sangat tergantung pada temperatur pirolisis kayu (Yunus, 2011).
Secara umum kadar total fenol akan meningkat dengan kenaikan suhu pada waktu pirolisis yang sama (Ardilla, 2015). Gambar 4.3 menampilkan bahwa kadar senyawa fenol meningkat seiring dengan bertambahnya suhu pirolisis dan pada waktu yang sama.
4.1.3 Kadar Senyawa Karbonil di dalam Asap Cair Hasil Pirolisis Pelepah Kelapa Sawit
Senyawa karbonil berkontribusi sebagai antimikroba pada asap cair.
Senyawa karbonil menghambat pertumbuhan mikroba dengan mengganggu penggunaan nutrisi mikroba tersebut (Montazeri et al., 2013). Kadar senyawa karbonil yang dihasilkan pada penelitian ini dapat dilihat pada Gambar 4.4.
Gambar 4.4 Pengaruh Suhu dan Waktu Pirolisis terhadap Kadar Senyawa Karbonil dalam Asap Cair
Kandungan senyawa asam dan karbonil pada asap cair dihasilkan dari pirolisis selulosa dan hemiselulosa (Ramakrishnan dan Moeller, 2002). Jenis
