BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 MINYAK KELAPA SAWIT
Pohon kelapa sawit (Elaeis guineensis) merupakan tanaman asli Afrika dan merupakan tumbuhan tropis [22]. Kelapa sawit memiliki pohon yang tidak bercabang dan tergolong dalam keluarga Palmae. Kelapa sawit mampu tumbuh hingga 20 sampai 30 meter serta memiliki masa hidup ekonomis hingga 25 sampai 30 tahun. Satu tandan kelapa sawit mampu menghasilkan hingga 2.000 buah kelapa sawit yang total beratnya mencapai 30 sampai 40 kg, yang berwarna gelap ketika masih muda, dan berubah menjadi oranye kemerahan saat matang. Minyak kelapa sawit diperoleh dengan mengekstraksi daging buah kelapa sawit yang berwarna oranye kemerahan yang memiliki kandungan minyak sebesar 45-55% [23]. Minyak kelapa sawit merupakan salah satu minyak utama yang diperdagangkan dalam perdagangan minyak dan lemak di dunia dan Indonesia merupakan salah satu negara penghasil minyak kelapa sawit terbesar di dunia [1, 2]. Dua jenis minyak kelapa sawit yang berbeda dihasilkan dari buah kelapa sawit yaitu Palm Kernel Oil (PKO) dan Crude Palm Oil (CPO) [23].
Palm kernel oil merupakan minyak minor yang diperoleh dari biji buah kelapa sawit yang mengandung sekitar 50% minyak. PKO dapat dihidrogenasi untuk digunakan langsung ataupun sebagai campuran minyak lainnya. PKO banyak digunakan sebagai minyak goreng, adonan biskuit, bahan manisan dan panggangan, es krim, mayones, pengganti cokelat, pembuatan sabun mandi, sabun bubuk, dan detergen. Ampas hasil ekstraksi PKO mengandung 19,5% protein yang dapat digunakan sebagai pakan ternak. PKO berwarna kuning muda pekat, memiliki rasa dan aroma yang mirip dengan minyak kelapa, dan mengandung laurat jenuh dan asam miristat dalam proporsi yang tinggi [23].
mengandung 50% asam lemak jenuh dan 50% asam lemak tak jenuh [24]. Kandungan asam lemak pada CPO ditunjukkan pada Tabel 2.1.
Tabel 2.1 Kandungan Asam Lemak CPO [24]
Asam Lemak Komposisi Asam Lemak (%)
Jenuh Tak Jenuh
Miristat 0,93
Palmitat 45,48
Stearat 3,49
Oleat 40,17
Linoleat 9,92
Selain mengandung asam lemak, CPO juga mengandung trigliserida. Trigliserida merupakan komponen gliserida tertinggi yang terkandung dalam CPO [24]. Secara umum komponen gliserida yang terkandung dalam CPO ditunjukkan pada Tabel 2.2.
CPO juga mengandung 1% komponen minor termasuk karotenoid, tokoferol, sterol, triterpen, fosfolipid, glikolipid, terpenik, hidrokarbon alifatik, dan pengotor lainnya. Tokoferol merupakan komponen minor yang paling banyak dikandung dalam CPO. Dalam CPO, besarnya kandungan karotenoid berkisar antara 500-700 ppm dan kandungan tokoferol dan tokotrienol berkisar antara 600-1000 ppm [4].
Tabel 2.2 Kandungan Gliserida dalam CPO [24] Gliserida Komposisi Gliserida (%)
Digliserida 6,32
Trigliserida 93,60
Triunsaturated
OOO 3,90
OOL 1,22
Total 5,12
Monosaturated
PLO 10,02
POO 21,39
OOS 2,78
Total 34,1
Disaturated
MPL 3,03
PPL 9,37
PPO 27,39
POS 5,29
SOS 1,36
Total 46,43
Trisaturated
MMM 0,76
MMP 2,38
PPP 4,81
PPS -
Total 7,95
Ket: O = Oleat, P = Palmitat, M = Miristat, S = Stearat, L = Linoleat
material tumbuhan seperti gandum, jagung biji bunga matahari, rapeseed, minyak kedelai, alfalfa, dan selada [25, 26]. Vitamin E termasuk tokoferol dan tokotrienol, digolongkan ke dalam senyawa organik yang larut dalam lemak. Karakteristik umum dari vitamin E adalah adanya cincin 6-kromanol dan rantai samping yang membentuk 3 unit isoprena. Dasar dari vitamin E adalah golongan tokol, yaitu nama kimia untuk 2-metil-2-4,8-, 12-trimetiltridesilkroman-6-ol. Terdapat delapan homolog alami yang termasuk ke dalam golongan vitamin E, di antaranya α-, -, -,
δ-tokoferol yang dikarakterisasikan sebagai rantai samping karbon jenuh dan α-, -, -, δ-tokotrienol sebagai rantai karbon samping tak jenuh. Tokoferol dan tokotrienol terdiri dari tiga unit isoprenoid [26].
Komponen vitamin E yang paling aktif secara biologis adalah α-tokoferol. Komponen α-tokoferol berwarna kuning pucat, cairan kental yang tidak larut dalam air tetapi larut dalam minyak, lemak, dan beberapa pelarut organik, seperti aseton, eter, alkohol, dan kloroform. Komponen α-tokoferol dapat terdegradasi karena suhu dan cahaya. Pada suhu 60 °C pada tekanan atmosfer, α-tokoferol mulai terdegradasi, dan akan terdegradasi sempurna setelah disimpan selama 30 hari. Pada suhu 100 °C pada tekanan atmosfer, hanya dibutuhkan waktu selama 100 jam pemanasan untuk mendegradasi α-tokoferol dengan sempurna [8]. Struktur umum α-tokoferol terdiri dari tiga gugus CH3 yang dapat dilihat pada Gambar 2.1. Gugus tersebut yang
membedakan antara α-tokoferol dengan tokoferol lainnya. Perbedaan tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3 Perbedaan α-, -, -, δ-tokoferol Berdasarkan Posisi Cincin [26] Nama Trivial Nama IUPAC Posisi Cincin
R1 R2 R3
α-tokoferol 5, 7, 8-trimethyltocol CH3 CH3 CH3
-tokoferol 5,8-dimethyltocol CH3 H CH3
-tokoferol 7,8-dimethyltocol H CH3 CH3
δ-tokoferol 8-dimethyltocol H H CH3
Vitamin E terutama α-tokoferol merupakan komponen bioaktif yang berperan penting sebagai antioksidan dan antipenuaan. Komponen α-tokoferol mencegah terjadinya kerusakan pada membran sel serta mampu menangkap radikal bebas dan memecah reaksi berantai peroksidasi lemak, sehingga mencegah terjadinya kerusakan pada lemak. Sebagai antioksidan, α-tokoferol diklaim mampu mengekang efek dari stres oksidatif, mencegah penyakit jantung, kanker, proses penuaan, penurunan penglihatan karena usia, alzheimer, ataksia, fibrosis, dan parkinson [5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12]. Karena fungsinya yang begitu banyak sehingga α-tokoferol banyak dimanfaatkan pada industri makanan dan obat-obatan [13, 12].
2.3 KARBON AKTIF DARI AMPAS TEH
fosfat dan zink klorida [27]. Contoh pengaplikasian karbon aktif yang telah
dilakukan antara lain adalah penjerapan α-tokoferol dalam larutan etanol [19] dan pemurnian mentega dari α-tokoferol [33]
Ampas teh merupakan salah satu bahan baku yang dapat digunakan sebagai karbon aktif. Beberapa pemanfaatan karbon aktif dari ampas teh diantaranya adalah sebagai adsorben dalam proses penjerapan kromium [21] dan sebagai superkapasitor elektroda performa tinggi [32]. Beberapa metode juga telah dilakukan untuk membuat karbon aktif dari ampas teh, diantaranya adalah aktivasi fisika dengan penggunaan energi microwave [20] dan aktivasi kimia menggunakan K2CO3 [31].
Namun sampai saat ini belum dilakukan pemanfaatan karbon aktif dari ampas teh
dalam penjerapan α-tokoferol.
2.4 ADSORPSI
Salah satu metode yang dapat digunakan untuk memisahkan α-tokoferol dari CPO adalah metode adsorpsi. Adsorpsi adalah suatu proses dimana satu atau lebih komponen dari aliran gas atau cairan dijerap pada permukaan dari penjerap (adsorben) padat. Dalam proses komersial, adsorben biasanya berbentuk partikel kecil yang terletak pada suatu penampang tetap. Fluida dialirkan melalui penampang tersebut dan partikel padat yang terdapat dalam penampang menjerap komponen dari fluida tersebut. Ketika penampang hampir jenuh, aliran dalam penampang dihentikan dan penampang diregenerasi secara termal atau dengan metode lainnya sehingga terjadi desorpsi [28].
Secara umum proses adsorpsi dipengaruhi oleh beberapa faktor, diantaranya [29]:
1. Sifat Adsorben
Sifat adsorben yang memengaruhi tingkah laku dalam interaksi dengan adsorbat sangat berhubungan dengan luas dan konfigurasi permukaan, dan ukuran, distribusi, serta intensitas medan listrik pada permukaan
2. Sifat Adsorbat
Proses adsorpsi juga dipengaruhi oleh sifat adsorbat. Adapun sifat adsorbat yang memengaruhi terjadinya adsorpsi antara lain:
b. Konstanta disosiasi c. Kelarutan
d. Distribusi muatan dalam kation organik e. Ukuran molekul
f. Polarisabilitas 3. Keasaman Permukaan
Keasaman permukaan mungkin adalah sifat yang paling penting dari sistem tanah atau koloid dalam menentukan tingkat dan sifat adsorpsi dan desorpsi senyawa organik dasar serta menentukan apakah degradasi kimia asam-katalis terjadi.
4. Temperatur
Proses adsorpsi adalah proses eksotermis sedangkan desorpsi adalah endotermis, dan dengan bertambahnya temperatur secara umum akan diduga terjadi pengurangan proses adsorpsi dan peningkatan proses desorpsi. Hal ini disebabkan oleh melemahnya gaya tarik menarik antara zat terlarut dengan permukaan padatan seiring bertambahnya temperatur, dan juga bertanggung jawab dalam meningkatkan kelarutan zat terlarut dalam pelarut.
5. Potensial Listrik
Medan listrik yang timbul dari kesetimbangan pengisian kation dianggap bertanggung jawab dalam berbagai fenomena permukaan adsorben. Interaksi listrik menghasilkan pelemahan dalam beberapa ikatan kimia.
2.5 MEKANISME ADSORPSI
Pada dasarnya adsorpsi dapat terjadi karena beberapa mekanisme. Adapun mekanisme tersebut antara lain [29]:
1. Adsorpsi Fisika
a. Ion Exchange (Pertukaran Ion)
Pada ion exchange, adsorpsi terjadi karena adanya ionisasi sehingga menyebabkan adsorbat melekat pada permukaan adsorben sebagai kation.
b. Protonasi
Adsorpsi dapat terjadi karena adanya protonasi di dekat permukaan adsorben. Aktivitas proton pada suspensi massal dan aktivitas proton pada atau di dekat permukaan koloid dapat turun secara drastis dan ini berhubungan dengan keasaman permukaan. Protonasi terjadi karena adannya transfer penuh muatan dari basa (pendonor elektron) menuju asam (proton) penerima elektron.
3. Ikatan Hidrogen
Sangat sulit membedakan suatu ikatan hidrogen apakah termasuk ke dalam adsorpsi fisika dan adsorpsi kimia. Ikatan hidrogen mirip dengan protonasi namun memiliki perbedaan. Pada protonasi terjadi perpindahan muatan secara penuh, sedangkan pada ikatan hidrogen perpindahan muatan hanya terjadi secara parsial.
4. Koordinasi
Komponen koordinasi atau kompleks logam adalah komponen yang mengandung atom pusat atau ion, biasanya logam dikelilingi oleh gugus ion atau molekul. Kompleks terbentuk dari donasi pasangan elektron oleh ligan dan diterima oleh logam (biasanya ion logam transisi) menghasilkan pengisian
atau separuh pengisian dalam orbital “d”.
2.6 ISOTERM ADSORPSI
Pada proses adsorpsi tokoferol, terdapat beberapa jenis isoterm yang dapat digunakan yaitu [29, 28]:
1. Persamaan Adsorpsi Langmuir
maksimum adalah pada lapisan monomolekuler. Dalam bentuk konsentrasi, persamaan Langmuir dapat dituliskan seperti pada Persamaan 2.1.
Linierisasi Persamaan 2.1 menghasilkan persamaan linier yang ditunjukkan oleh Persamaan 2.2.
( )
Berdasarkan Persamaan 2.2 maka dapat dibuat grafik hubungan antara vs sehingga diperoleh persamaan garis lurus dengan slope dan intersep
.
2. Persamaan Adsorpsi Freundlich
Berdasarkan beberapa observasi sebelumnya diketahui bahwa kebanyakan data percobaan tidak memenuhi isoterm Langmuir. Freundlich menemukan bahwa isoterm adsorpsi untuk berbagai larutan dapat disesuaikan dengan Persamaan 2.3.
Linierisasi Persamaan 2.3 menghasilkan Persamaan 2.4.
Berdasarkan persamaan 2.4 maka dapat dibuat hubungan grafik antara log Ce vs log qe sehingga diperoleh persamaan garis lurus dengan slope dan
intersep log KF. Isoterm Freundlich menyatakan bahwa panas pada adsorpsi
menurun secara logaritmik sebagai peningkatan dari fraksi permukaan yang tertutup.
2.7 KINETIKA ADSORPSI
Model kinetika yang umum digunakan untuk menjelaskan proses adsorpsi padat-cair adalah model kinetika orde satu semu dan orde dua semu [30]. Persamaan (2.1)
(2.3) (2.2)
(2.6) Bentuk persamaan diferensial tersebut dapat diselesaikan menggunakan metoda integrasi dengan memasukkan syarat batas dari t = 0 hingga t = t dan qt = 0
hingga qt = qt sehingga diperoleh persamaan hasil integrasi seperti yang ditunjukkan
pada Persamaan 2.6.
Persamaan 2.6 tersebut merupakan persamaan linier yang penyelesaiannya dilakukan dengan membuat grafik hubungan antara t vs log(qe-qt) dengan slope
dan intersep log(qe). Sedangkan persamaan kinetika pseudo orde dua ditunjukkan
oleh Persamaan 2.7.
Apabila Persamaan 2.7 diintegrasi dengan syarat batas yang sama maka akan diperoleh bentuk persamaan hasil integrasi seperti pada Persamaan 2.8.
Dengan menyusun ulang Persamaan 2.8, maka akan diperoleh persamaan yang ditunjukkan oleh Persamaan 2.9.
Berdasarkan persamaan 2.9 maka dapat dibuat grafik dengan menghubungkan antara t vs sehingga diperoleh persamaan garis lurus dengan slope dan intersep
.
(2.7)
(2.8)
![Tabel 2.3 Perbedaan α-, �-, �-, δ-tokoferol Berdasarkan Posisi Cincin [26]](https://thumb-ap.123doks.com/thumbv2/123dok/3654835.1466375/5.595.160.484.104.231/tabel-perbedaan-a-d-tokoferol-berdasarkan-posisi-cincin.webp)
