TINJAUAN PUSTAKA
Sejarah Teh
Tanaman teh pertama kali ditemukan di daratan China lebih tepatnya di
propinsi Szechwan. Menurut beberapa legenda, tanaman teh ditemukan oleh raja
yang sedang istirahat selepas perjalanan sekitar tahun 221-265 sesudah Masehi.
Ketika beristirahat, raja memasak air dan jatuhla sehelai daun dan itulah yang
kemudian dikenal sebagai tanaman teh. Pertama tanaman teh dikenal dengan
sebutan ch’a. Sejak tahun 589, minuman teh diperkenalkan ke masyarakat melalui
dinasti Sui (Soeharjo, 1996).
Botani Tanaman Teh
Klafisikasi tanaman adalah sebagai berikut
Kingdom : Plantea
Divisio : Spermatophyta
Subdivisio : Angiospermae
Classis : Dycotyledoneae
Ordo : Guttiferales
Familia : Theacheae
Genus : Camelia
Spesies : Camelia sinensis
Syarat Tumbuh
Dilihat dari berbagai faktor fisik lingkungan yang ada, faktor yang paling
berpengaruh terhadap tanaman teh adalah iklim, curah hujan dan juga tanah.
Iklim
Faktor iklim secara langsung sangatberpengaruh terhadap pertumbuhan
tanaman teh. Seperti cahaya matahari, suhu dan kelembaban udara, tingkat curah
hujan dan angin.
Cahaya Matahari
Sinar matahari juga sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan tanaman
teh. Makin banyak sinar matahari maka pertumbuhan tanaman teh akan semakin
cepat, sepanjang curah hujan mencukupi. Apabila suhu mencapai 30 oC, maka
pertumbuhan tanaman teh akan terhambat. Maka dari itu diperlukan pohon
pelindung di daerah dataran rendah yang berguna untuk mengurangi intesitas sinar
matahari, sehingga suhu tidakmeningkat terlalu tinggi.
Suhu dan Kelembaban Udara
Selama proses pertumbuhannya, tanaman teh membutuhkan udara yang
dikategorikan sejuk agar dapat tumbuh dengan optimal.Suhu udara yang optimal
untuk perkembangan tanaman teh adalah dibawah suhu 25oC, dan pada siang hari
Tingkat Curah Hujan
Curah hujan juga cukup berpengaruh dalam proses pertumbuhan tanaman
teh. Curah hujan tahunan yang bisa ditolerir tanaman teh maksimal adalah
sebesar 2500mm, dengan curah hujan tahunan minimal sebesar 2000 mm.
Angin
Angin merupakan salah satu faktor yang penting dalam proses tanam teh.
Angin yang berasal dari dataran rendah membawa udara panas dan kering.Angin
yang bertiup kencang dapat menurunkan tingkat kelembaban di udara, meskipun
hanya berpengaruh sedikit pada kelembaban tanah lapisan bawah.
Ketinggian Tempat
Ketinggian tempat untuk penanaman teh yang diaplikasikan di Indonesia
ada 3 jenis yaitu pada ketinggian 400m diatas permukaan laut (dpl), 800m dpl dan
juga 1200m dpl.
Tanah
Tanah yang baik dan sesuai dengan kebutuhan tanaman teh adalah tanah
yang cukup subur dengan kandungan bahan organik cukup,tidak bercadas,serta
mempunyai derajat keasamaan (pH) antara 4,5 sampai 6,0 (Soehardjodkk, 1996).
Tanaman teh dapat tumbuh tinggi sekitar 6 sampai 9 meter.Di perkebunan
tanaman teh dipertahankan tinggi hanya sekitar 1 meter dengan pemangkasan
yang dilakukan secara berkala. Tanaman teh umumnya dapat dipetik secara
selama 40 tahun, kemudian diadakan kegiatan peremajaan tanaman teh
(Spillane, 1992).
Produksi Teh
Tanaman teh produktif adalah tanaman teh yang pucuk-pucuknya dipetik.
Tanaman menghasilkanmengalami giliran daun petik yaitu jangka waktu antara
satu pemetikan berikutnya dihitung dalam hari. Panjang pendeknya giliran petik
tergantung pada kecepatan pertumbuhan pucuk. Pada kebun teh baik produktif
maupun non produktif terdapat pohon pelindung,pohon pelindung yang umumnya
terdapat pada kebun teh adalah Crotalaria sp dan Theprosia sp. Pohon pelindung
didasarkan pada pertimbangan kemiringan lereng,arah lereng terhadap sinar
matahari dan angin (Nasution, 2003).
Pemetikan adalah pekerjaan memungut sebagian dari tunas-tunas teh
beserta daunnya yang masih muda,untuk kemudian diolah menjadi produk teh
kering yang merupakan komoditi perdagangan. Penelitian harus dilakukan
berdasarkan ketentuan-ketentuan sistem petikan dan syarat-syarat pengolahan
yang berlaku pemetikan berfungsi sebagai usaha membentuk kondisi tanaman
agar mampu berproduksi tinggi secara berkesinambungan (Ghani, 2002).
Limbah Teh
Ampas teh mengandung protein kasar27.42% (persen dalam berat
kering),lemak3.26%, kobalt 1.14%, fosfor 0.25%, dan seratkasar 20.39% (Fiberti,
2002). Tingginya kadar2serat dalam ampas teh ini dimanfaatkansebagai pakan
Ampas teh juga dapat digunakan sebagaikompos.Adanya penambahan
ampas teh inimenyebabkan terbangunnya struktur tanah,sehingga mengurangi
erosi. Pengaruh positiflainnya terhadap tanaman, yaitu membantutanaman
mengambil zat -zat hara yangdibutuhkan, menekan penyakit, danmengurangi
hilangnya nutrisi yang terdapatdalam air yang akan diserap tanamantersebut
(Soilfoodweb, 2001).
Menurut Mahvi (2005) menggunakan ampas teh sebagai adsorben untuk
logam berat timah,kadmium, dan nikel. Efektivitas ampas tehuntuk ketiga logam
ini, baik dalam bentuktunggal maupun campuran, bervariasi dari77.2% hingga
mencapai 100%.Umumnya adsorben dari bahan alamdiaktivasi terlebih dahulu
untukmeningkatkan kinerjanya.
Dalam pembuatan karbon aktif, kandungan ampas teh yang diperhitungkan
yaitu ligonesulosa. Kandungan lignoselulosan pada ampas teh cukup tinggi yaitu
sebesar 50,65% dengan pembagian jumlah lignin sebesar 8,41%, selulosa sebesar
33,54% dan hemiselulosa sebesar 8,70%. Hasil tersebut diperoleh dari ampas teh
yang difermentasikan dengan Aspergillus niger (Nurcahyani dkk, 2006).
Arang Aktif
Arang aktif merupakan senyawa karbon amorph, yang dapat dihasilkan
daribahan-bahan yang mengandung karbon atau dari arang yang
diperlakukandengan cara khusus untuk mendapatkan permukaan yang lebih luas.
Aranng aktif sering juga digunakan sebagaiadsorben (penyerap). Daya serap
ditentukan oleh luas permukaan partikel dankemampuan ini dapat menjadi lebih
ataupun dengan pemanasan padatemperatur tinggi. Dengan demikian, arang akan
mengalami perubahan sifat-sifatfisika dan kimia (Sembiring dan Sinaga, 2003).
Arang aktif adalah suatu karbon yang mempunyai kemampuan daya serap
yang baik terhadap anion, kation, dan molekul dalam bentuk senyawa organik dan
anorganik, baik berupa larutan maupun gas. Beberapa bahan yang mengandung
banyak karbon dan terutama yang memiliki pori dapat digunakan untuk membuat
arang aktif. Pembuatan arang aktif dilakukan melalui proses aktivasi arang dengan
cara fisika atau kimia di dalam retort (Lempang, 2014).
Menurut Kirk (1992), arang aktif merupakan bahan yang banyak
digunakan di industri farmasi sebagai bahan absorben dan sebagai bahan pemucat
(bleaching), di depot-depot pengisian air mineral.Arang aktif dapat dibuat dari
arang hasil pembakaran biomassa dari tanaman seperti tempurung kelapa, kayu,
sekam padi, serbuk kayu gergaji dan tongkol jagung.Ditinjau dari sisi ekonomi
arang aktif dapat dijadikan menjadi suatu usuha menambah pendapatan ekonomi
keluarga.
Arang aktif termasuk ke dalam jenis adsorben, adapaun kategori adsorben
yang baik adalah sebagai berikut:
1. Mempunyai daya serap yang tinggi.
2. Berupa zat padat yang mempunyai luas permukaan yang besar.
3. Tidak boleh larut dalam zat yang akan diadsorpsi.
4. Tidak boleh mengadakan reaksi kimia dengan campuran yang akan
dimurnikan.
5. Tidak beracun.
7. Mudah didapat dan harganya murah
(Putro, 2010).
Dehidrasi
Dehidrasi berarti mengendalikan kondisi iklim yang terdapat dalam suatu
ruangan atau lingkungan berukuran mikro (Desrosier, 1988). Dehidrasi biasa
dikenal dengan proses pengurangan kadar air dengan dilakukan pemanasan hingga
mencapai suhu 1700C.
Dehidrasi merupakan proses penghilangan kandungan yang air yang ada
dalam bahan baku karbon aktif dengn tujuan untuk menyempurnakan proses
karbonisasi dan dilakukan dengan cara menjemur bahan baku di bawah sinar
matahari atau memanaskannya dalam oven (Shofa, 2012).
Karbonisasi
Proses karbonisasi pada arang aktif yaitu proses pemanasan dimana
bertujuan untuk menghilangkan unsur-unsur lain pada bahan dimana hanya
tertinggal arang dan karbonnya saja (Nurdiansah dan Susanti, 2013). Proses
karbonisasi sebisa mungkin dilakukan tanpa oksigen sehingga hasil yang
diperoleh maksimal. Seringkali proses karbonisasi dilakukan pada lingkungan yng
tidak terbatas oksigennya sehingga hasil yang diperoleh berupa abu saja.
Menurut Kurniawan dan Marsono (2008) yang dimaksud dengan
karbonisasi adalah proses mengubah bahan organik menjadi karbon yang
berwarna hitam dengan melakukan pembakaran dalam ruang tertutup dan oksigen
pembakaran berupa abu dan seluruh energi di dalam bahan organik dibebaskan ke
lingkungan secara perlahan.
Proses karbonisasi dapat dilakukan dengan cara tradisional maupun secara
modern. Unutk tahapan dari proses karbonisasi sendiri terdiri dari empat tahap
yaitu:
1. Pada suhu 100-1200C dimana akan terjadi penguapan dan akan terjadi
penguraian selulosa pada suhu 2700C.
2. Pada suhu 270-3100C terjadi reaksi ekstermik dimana selulosa terurai secara
intensif menjadi larutan piroligan gas kayu sedikit tar.
3. Pada suhu 310-5000C lignin akan terurai dan akan dihasilkan tar lebih banyak,
sedangkan larutan piroligan akan menurun, gas CO2 juga akan menurun
namun gas CO, CH4 dan H2 akan meningkat.
4. Pada suhu 500-10000C merupakan tahap pemurnian arang atau kadar karbon
(Sudrajat dan Soleh, 1994).
Aktivasi
Pada umumnya, karbon aktif dibuat dengan dekomposisi thermal dari
karbonisasi bahan yang dipanaskan pada suhu 700-11000C dengan menggunakan
uap ataupun karbon dioksida. Proses aktivasi ini bertujuan untuk menghilangkan
substansi pengarangan yang terbentuk selama proses pirolisis, dengan cara
membuka pori-pori dari bahan tersebut (Ruthven, 1984).
Aktivasi fisika adalah suatu perlakuan terhadap adsorben yang bertujuan
untuk memperbesar pori yaitu dengan cara memecahkan ikatan kimia atau
mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga mengalami perubahan sifat
daya adsorpsi. Tujuan dari proses ini adalah mempertinggi volume, memperluas
diameter pori dan dapat menimbulkan beberapa pori yang baru (Maulana, 2008).
Aktivasi kimia pada pembuatan karbon aktif secara sederhana dibagi
menjadi 2 tahap. Tahapan yang pertama yaitu proses perendama dengan larutan
kimia dan tahapan yang kedua yaitu pemanasan untuk penyerapan zat-zat kimia.
Intinya, proses aktivasi kimia adalah untuk menyesuaikan proses penyerapan pada
karbon aktif (Nagakawa et.all, 2007).
Pengayakan
Pengayakan merupakanproses yang paling terkenal dan paling banyak
digunakan untuk memisahkan bahan partikel besar dengan bahan partikel
kecil.Sistem pemisahan didasarkan atas perbedaan ukuran dari bagian-bagian
yang akan dipisahkan. Ukuran besar lubang ayak untuk memisahkan bahan yang
kasar dengan bahan halussehingga bagian yang kasar tertinggal di atas ayakan
danbagian yang lebih halus jatuh melalui lubang(Bergeyk dan Liedekerken,
1981).
Ayakan biasanya berupa anyaman dengan mata jala (mesh) yang
berbentuk bujur sangkar atau empat persegi panjang, berupa pelat yang
berlubang-lubang bulat atau bulat panjang atau berupa kisi. Ayakan terbuat dari material
yang dapat berupa paduan baja, nikel, tembaga, kuningan, perunggu, sutera, dan
bahan-bahan sintetik.Material ini harus dipilih agar ayakan tidak lekas rusak baik
karena korosi maupun karena gesekan. Selain selama proses pengayakan ukuran
Berdasarkan struktur fisik, arang aktif tersusun dari kristalin yang sangat
kecil atau disebut mikrokristalin. Arang aktif memiliki bentuk amorf dimana
dimana atom-atom karbon tersusun dan terikat secara kovalen dan berbentuk
heksagonal (Sudibandriyo, 2003). Ilustrasi dari susunan atom karbon dapat dilihat
pada Gambar 1.
Gambar 1. Struktur Fisika Arang Aktif
Berdasarkan struktur kimianya, arang aktif terdidir dari sebagian kecil
hidrogen dan oksigen yang terikat pada suatu gugus fungsi. Jumlah oksigen dan
hidrogen dikatakan sedikit karena sebagian besar lagi struktur arang aktif adalah
atom karbon. Gugus fungsi yang terdapat pada arang aktif terbentuk selama
proses aktivasi akibat adanya interaksi radikal antara karbon dengan oksigen atau
nitrogen dari atmosfer yang menjadikan arang aktif reaktif secara kimia serta
dengan proses inilah penentuan sifat adsosbsi arang aktif berpengaruh
(Murti, 2008). Ilustrasi dari struktur kimia arang aktif ditampilkan pada Gambar 2.
Gambar 2. Struktur Kimia Arang Aktif
Selama ini arang hanya diketahui sebagai bahan bakar, namun masyarakat
tidak banyak mengetahui arang aktif dengan fungsinya di berbagai bidang
industri. Pemakaian arang aktif pada berbagai industri diantaranya adalah:
1. Industri makanan: penyaring warna, bau dan rasa tidak enak pada makanan.
2. Industri pengolahan air minum: penghilang bau, warna, rasa yang tidak enak,
gas-gas beracun, zat pencemar air dan sebagai pelindung resin
3. Industri minuman: penghilang warna, bau dan rasa yang tidak enak.
4. Industri obat: penyaring warna dan senyawa yang tidak diinginkan.
5. Industri pengolahan limbah cair: pembersih air buangan dari pencemar warna,
bau, zat beracun dan logam berat.
6. Industri plastik: sebagai katalisator, pengangkut vinil chlorida dan vinil acetat.
7. Industri perikanan: pemurnian, menghilangkan bau dan warna.
8. Industri Gula dan Glukosa: menyerap senyawa nitrogen dan lyophilic kolloids.
9. Industri Minyak Goreng: penghilang peroksida, zat warna, rasa dan bau yang
tidak enak akibat proses sponifikasi.
10.Industri Karet: bahan pembuat polimer karet alam menjadi karet yang kuat dan
ulet, seperti karet ban mobil dan karet untuk seal
(Alfathoni, 2002).
Untuk pembagian arang aktif berdasarkan penggunaannya ada 2 yaitu:
1. Karbon aktif untuk fasa cair. Karbon aktif ini berbentuk serbuk dan biasanya
memiliki massa jenis rendah serta bahan mengandung lignin jadi biasanya
dihasilkan dari limbah hasil pertanian. Arang aktif jenis ini banyak digunakan
sebgaia penyerap bau, penghilang rasa dan juga pemurni larutan.
Karbon aktif ini berbentuk butiran dan memiliki massa jenis yang lebih besar
seperti tempurung kelapa sehingga biasa digunakan sebagai adsorbsi gas dan
uap lainnya.
(Shofa, 2012)
Syarat Mutu Arang Aktif
Syarat mutu arang aktif tergantung pada jenis bahan baku, cara pengolahan
teknologi serta ketepatan pengolahannya. Ada beberapa versi yang digunakan
dalam menentukan syarat mutu arang aktif. Di Indonesia telah membuat standar
kualitas sendiri yaitu SII 0258-79 yang kemurdian direvisi menjadi SNI 06 – 3730
– 1995. Berikut tabel persyaratan kualitas arang aktif. (Tabel 1).
Tabel 1. Standar Kualitas Arang Aktif menurut SNI 1995
Uraian
Prasyarat Kualitas
Butiran Serbuk
Bagian yang hilang pada pemanasan 9500C
% Maks. 15 Maks. 25
Daya serap terhadap biru metilen, mg/g Min. 60 Min. 120
Berat jenis curah 0,45-0,55 0,3-0,35
Lolos mesh 325, % - Min. 90
Jarak mesh, % 90 -
Kekerasan, % 80 -
(BSN, 1995)
Syarat Mutu Air Bersih
Nilai standar kualitas air bersih ditentukan dari kualitas data percobaan
dan penentuan dari si penentu (judgemental) sehingga nilai standar kualitas akan
berbeda-beda pada tiap bahan kimia. Di Indonesia ada beberapa standar kualitas
tabel persyaratan kualitas fisik air berdasarkan Permenkes No. 416 tahun 1990
(Tabel 2).
Tabel 2. Standar Kualitas Fisik Air Minummenurut Permenkes Tahun 1990
(Menkes, 1990).
Tabel 3. Standar Kualitas Fisik Air Bersih menurut Permenkes Tahun 1990
(Menkes, 1990).
No Parameter Satuan Kadar
Maksimum Keterangan
1 2 3 4 5
Maksimum Keterangan
