27 IV HASIL DAN PEMBAHASAN
A. Perancangan Prototipe Ekstraksi Minyak Biji Jarak Pagar
Prototipe ekstraksi minyak biji jarak pagar yang dirancang memiliki spesifikasi yang sangat sederhana sehingga sangat sesuai digunakan pada skala laboratorium (laboratory scale). Alat-alat dan bahan-bahan yang digunakan sangat mudah diperoleh dan diaplikasikan.
28 Menurut Prakoso (2005), tekanan yang dibutuhkan per satuan luas untuk ekstraksi minyak biji jarak adalah sebesar 140.6 kg/cm2. Pada penelitian ini diameter wadah ditentukan sesuai dengan keperluan. Sehingga dari hasil perhitungan bahwa kekuatan yang diperlukan untuk mengekstraksi minyak biji jarak adalah sebesar 7161.2782 kg untuk luasan tabung tekan 80 mm (Gambar 11).
Gambar 11 Diagram hasil perhitungan beban ekstraksi.
Kebutuhan beban adalah kekuatan yang dibutuhkan untuk mengekstraksi minyak biji jarak secara maksimal. Kebutuhan beban ini sangat dibutuhkan untuk perhitungan ukuran komponen lainnya.
Tekanan ekstraksi (140.6 kg/cm2)
Diameter wadah 8 cm
Luas wadah tekan 50.9337 cm2
A = πr2
Kebutuhan beban sebesar 7161.2782 kg
29 1. Ulir
Ulir berfungsi untuk menahan tekanan yang bersumber dari hydraulic jack. Ulir dirancang dengan ukuran diameter inti ulir sebesar 42.7 mm, pitch ulir sebesar 5 mm. Rumah ulir dirancang dengan diameter 52 mm, tinggi kaitan 2.71 mm, jumlah ulir pada rumah ulir 7 dan tinggi rumah ulir 52 mm (Lampiran 21). Pada bagian ujung bawah ulir dirancang piringan tekan.
Gambar 12 Ulir hasil rancangan.
2. Piringan Tekan
Piringan tekan berfungsi sebagai penahan biji jarak yang diekstrak sehingga minyak dapat keluar dari dinding sel biji jarak pagar. Bagian ini memiliki ukuran diameter 78 mm dan tebal 15 mm.
30 3. Wadah Tekan (Tabung Tekan)
Wadah tekan berfungsi untuk tempat bahan yang akan diekstrak. Ukuran wadah tekan menentukan kapasitas alat. Wadah tekan dirancang dari besi silinder yang berdiameter 7 mm yang disusun dalam bentuk silider yang besar. Hal ini bertujuan supaya pada saat dilakukan ekstraksi minyak biji jarak tidak menggunakan kain saring (filter).
Gambar 14 Wadah tekan hasil rancangan.
4. Bantalan Tekan
Bantalan tekan berfungsi sebagai bantalan untuk tabung tekan. Bantalan yang kuat sangat mempengaruhi kualitas ekstraksi dan rendemen minyak jarak pagar yang dihasilkan. Ukuran bantalan yang digunakan untuk alat ekstraksi adalah berbentuk silinder dengan diameter 220 mm dengan ketebalan 35 mm. Ukuran ini sudah dapat mendukung kinerja alat secara maksimal.
Gambar 15 Bantalan tekan hasil rancangan. Gambar 15 Wadah tekan hasil rancangan.
31 5. Pemanas
Pemanas berfungsi untuk supplai panas terhadap bahan yang akan diekstraksi. Pemanas yang digunakan pemanas 600 watt tipe spiral. Sumber arus yang masuk ke pemanas bersumber dari arus listrik. Pemanas diletakkan di dalam bantalan tekan dengan harapan panas yang dihasilkan dapat bersentuhan langsung dengan bahan yang akan diekstrak.
Gambar 16 Pemanas.
6. Hydraulic Jack
Dongkrak hydraulic jack merupakan salah satu inti dari alat ekstraksi ini. Bagian ini berfungsi sebagai penekan/pengepres biji jarak sampai mengeluarkan minyak. Jenis dongkrak yang digunakan adalah hydraulic jack yang memiliki kekuatan 10 ton.
32 7. Termostat
Termostat berfungsi untuk mengontrol panas yang diberikan pada bahan yang akan diekstrak. Termostat ini dapat megontrol suhu dengan interval 50 sampai 300⁰C.
Gambar 18 Termostat sebagai pengontrol suhu.
8. Rangka Alat
Pada penelitian ini, perhitungan rangka tidak dilakukan dengan secara spesifik. Hal ini dikarenakan adanya perubahan bentuk rangka dari bentuk siku-siku menjadi bentuk silinder. Perubahan ini dilakukan sesuai dengan ketersediaan bahan dan biaya yang ada.
33 Tabel 7 Spesifikasi alat ekstraksi minyak biji jarak pagar
No Spesifikasi Alat
1 Kemudi tekan Besi bulat
2 Ulir Diameter = 42.7 mm
Pitch = 5 mm
3 Piringan tekan Diameter = 78 mm
Tebal = 12 mm 4 Tabung tekan Tinggi = 120 mm
Diameter = 80 mm Tebal = 7 mm 5 Bantalan tekan Diameter = 220 mm
Tebal = 35 mm
6 Rangka alat Tinggi = 600 mm
Lebar = 300 mm 7 Dongkrak hydraulic Hydraulic jack 8 Kebutuhan kekuatan tekan Kekuatan = 10 ton
9 Heater 600 watt
10 Termostat 50-300⁰C
11 Kapasitas 120 kg biji jarak kering
Tahap awal dalam melakukan ekstraksi biji jarak pagar dengan menggunakan alat ekstraksi ini adalah penyiapan alat dan bahan. Alat-alat yang diperlukan selain alat ekstraksi adalah penampung minyak dengan volume sesuai dengan kebutuhan. Sedangkan bahan yang diperlukan adalah biji jarak pagar yang sudah dikeringkan dengan kadar air 5 – 6 persen. Setelah alat dan bahan tersedia, biji jarak pagar dimasukkan ke dalam wadah tekan/tabung tekan, kemudian di tekan dengan kemudi tekan hingga piringan tekan menekan dan masuk ke dalam tabung tekan. Setelah itu, tongkat dongkrak dikayuh hingga bantalan tekan dan tabung tekan terangkat sehingga biji jarak pagar pecah dan mengeluarkan minyak. Minyak yang keluar dari
34 lobang tabung tekan dialirkan ke penampung minyak yang telah disediakan. Minyak yang keluar tersebut merupakan Crude Jatropha Curcas Linn (CJCO).
B. Pengujian Alat Ekstraksi Minyak Biji Jarak Pagar
Pengujian alat bertujuan untuk mengetahui kinerja alat ekstraksi minyak biji jarak pagar yang telah dirancang. Setelah itu data yang diperoleh dianalisis untuk mengetahui tingkat keberhasilan kinerja alat tersebut. Pengujian alat dimulai dengan pengujian pendahuluan yaitu dengan biji jarak yang terdiri dari biji utuh, kernel, tepung biji dan tepung kernel. Hasil pengujian diperoleh bahwa alat ekstraksi minyak biji jarak pagar mampu mengekstraksi minyak biji jarak dengan baik.
Gambar 19 Jumlah minyak yang dapat diekstraksi dengan ekstraksi mekanik pada biji jarak kering (KA=10.03%) pada suhu 50oC dan preheating 30 menit.
Hasil penelitian pendahuluan menunjukkan bahwa bentuk ukuran bahan berpengaruh terhadap rendemen CJCO yang dihasilkan. Biji memberikan rendemen minyak yang kecil yaitu sebesar 17.94%. Sedangkan tepung kernel memberikan rendemen minyak paling tinggi sebesar 29.58% (Lampiran 3). Hal ini sesuai dengan Gutierrez et al 2008 dalam Sirisomboon
0 5 10 15 20 25 30 35
Biji Tepung biji kernel Tepung
kernel R e n d e m e n C J C O (% )
Bentuk ukuran bahan
35 (2009) bahwa total jumlah minyak yang dapat diekstraksi tergantung pada ukuran bahan yang akan diekstraksi. Semakin kecil ukuran bahan yang diekstraksi maka semakin besar jumlah minyak yang terekstraksi
Pengujian alat ekstraksi minyak jarak pagar menggunakan buah index 5 dengan beberapa perlakuan, yaitu perlakuan suhu (suhu ambien, 50⁰C, 60⁰C dan 80⁰C), bentuk ukuran bahan (biji, daging biji, tepung biji dan tepung daging biji) dan waktu preheating (10 menit, 20 menit dan 40 menit).
B1. Rendemen Minyak CJCO
Hasil penelitian menunjukkan bahwa rendemen rata-rata minyak bervariasi antara 12.12% sampai 52.57% (Lampiran 5). Hasil analisis ragam menunjukkan bahwa pengaruh bentuk ukuran bahan berbeda nyata terhadap rendemen CJCO yang dihasilkan. Semakin kecil bentuk ukuran bahan, maka semakin tinggi rendemen CJCO. Demikian juga pengaruh suhu dan waktu preheating serta interaksinya berbeda nyata terhadap rendemen CJCO. Semakin tinggi suhu dan semakin lama waktu preheating maka semakin tinggi rendemen CJCO yang dihasilkan.
Gambar 20 Pengaruh bentuk ukuran bahan, suhu ekstraksi dan waktu preheating terhadap rendemen minyak.
0 10 20 30 40 50 60 10 Menit 20 Menit 40 Menit 10 Menit 20 Menit 40 Menit 10 Menit 20 Menit 40 Menit 10 Menit 20 Menit 40 Menit ambien 50⁰C 60⁰C 80⁰C R e n d em e n C J C O ( % ) Perlakuan biji kernel tepung biji tepung kernel
36 Gambar 20 menunjukkan bahwa suhu ekstraksi 80⁰C dan lama waktu preheating 40 menit serta bentuk ukuran bahan (tepung kernel dan tepung biji) memberikan rendemen minyak paling tinggi. Sedangkan rendemen minyak paling rendah dicapai pada suhu ekstraksi ambien dan lama waktu preheating 10 menit serta bentuk ukuran bahan (biji utuh). Hal ini disebabkan saat dilakukan ekstraksi pada suhu ambien, air yang ada pada bahan tidak menguap melainkan berikatan dengan lemak yang ada pada bahan sehingga mempersulit lemak keluar dari dinding sel bahan. Selain itu, cangkang pada biji utuh menghalangi pengeluaran minyak dari sel-sel daging biji jarak pagar.
Duncan Multiple Range Test (DMRT) menunjukkan bahwa bentuk ukuran bahan yang diekstraksi berpengaruh nyata terhadap rendemen CJCO yang dihasilkan. Semakin kecil bentuk ukuran bahan yang diekstraksi maka semakin tinggi rendemen CJCO yang dapat diekstrak (Gambar 21).
Gambar 21 Pengaruh bentuk ukuran bahan terhadap rendemen CJCO.
Gambar 21 menunjukkan jumlah total minyak yang dapat diekstraksi dari biji, kernel, tepung biji, dan tepung kernel secara berturut-turut sebesar 20.45%, 36.08%, 25.49%, dan 41.23% (Lampiran 6). Hal ini disebabkan jika bentuk ukuran bahan semakin kecil maka permukaan bahan semakin luas sehingga memperbesar terjadinya kontak antara bahan dengan suhu pada saat
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45
biji kernel tepung biji tepung
kernel R e n d e m e n C J C O ( % )
Bentuk ukuran bahan
37 dilakukan preheating, panas dapat menyebar secara merata pada bahan sehingga mempermudah keluarnya lemak dan membantu mengurangi kadar air bahan melalui penguapan air dari bahan. Menurut Mwtihga, G dan Moriasi, L (2007) bahwa semakin rendah kadar air bahan maka jumlah minyak yang dapat diekstraksi akan semakin tinggi. Selain itu, lemak yang ada pada bahan dapat keluar dengan cepat. Bentuk ukuran bahan yang sesuai akan menjadikan proses ekstraksi berlangsung dengan baik. Selain itu, kandungan minyak yang tersisa pada briquet hasil samping dari proses ekstraksi semakin kecil. Perlakuan awal yang harus dilakukan dalam ekstraksi minyak adalah pembersihan, pengupasan, pengeringan dan penghalusan bahan tetapi total jumlah minyak yang terekstraksi tergantung pada waktu ekstraksi dan suhu ekstraksi, kadar air bahan dan ukuran partikel bahan (Gutierrez et al, 2008 dalam sirisomboon, 2009).
Gambar 22 Pengaruh waktu preheating terhadap rendemen CJCO.
Pemanasan awal (preheating) merupakan salah satu proses pengolahan minyak yang bertujuan untuk menyatukan dan mengumpulkan butir-butir minyak sehingga memungkinkan minyak dapat mengalir dengan mudah dari daging biji serta dapat mengurangi afinitas minyak pada permukaan biji sehingga pekerjaan ekstraksi lebih efisien (Kataren, 1986)
y = 0.424x2+ 0.563x + 27.70 R² = 1 26 27 28 29 30 31 32 33 34 10 20 40 R e n d e m e n C J C O ( % )
Waktu preheating (menit)
38 Gambar 22 menunjukkan ada perbedaan yang nyata antara jumlah total minyak yang dihasilkan terhadap pertambahan waktu preheating. Jumlah total minyak yang paling tinggi dicapai pada waktu preheating 40 menit sebesar 33.22% dan jumlah total minyak yang paling rendah dicapai pada waktu preheating 10 menit sebesar 28.70% (Lampiran 6). Hal ini disebabkan selama proses preheating, kadar air dalam biji akan berkurang karena proses penguapan. Dengan berkurangnya air, susunan daging buah (pericarp) berubah. Perubahan tersebut memberikan efek positif yaitu mempermudah pengambilan minyak selama proses ekstraksi dan memperoleh pemisahan minyak dari zat non lemak (non oil solid), pada saat yang sama sel-sel minyak akan pecah dan berada dalam keadaan bebas (Pahang, 2006).
Gambar 23 Pengaruh suhu ekstraksi terhadap rendemen CJCO.
Pemanasan juga dimaksudkan untuk menonaktifkan enzim-enzim, sterilisasi pendahuluan, menguapkan air hingga kadar air tertentu, meningkatkan keenceran minyak, menggumpalkan protein sehingga memudahkan pemisahan lebih lanjut dan mengendapkan beberapa pospatida yang tidak dikehendaki (Makfoeld, 1982 dalam Departemen Teknologi Pertanian USU, 2005). y = -1.852x2+ 13.64x + 10.59 R² = 0.998 0 5 10 15 20 25 30 35 40 ambient 50 60 80 R e n d e m e n C J C O ( % ) Suhu (°C) Rendemen CJCO
39 Gambar 23 menunjukkan ada perbedaan yang nyata antara jumlah total minyak yang dapat diekstraksi dengan peningkatan suhu ekstraksi. Pada suhu ekstraksi 80⁰C, 60⁰C, 50⁰C dan ambient secara berturut-turut memberikan jumlah minyak sebesar 35.63%, 34.57%, 30.77% dan 22.29% (Lampiran 6). Hal ini disebabkan pemberian suhu sangat berpengaruh terhadap viskositas minyak yang dihasilkan. Nilai viskositas yang rendah akan menyebabkan sifat fluiditas minyak meningkat (Adeeko and Ajibola, 1990). Menurut Eromosele dan Paschal (2003), suhu berpengaruh terhadap nilai viskositas minyak palm oil. Selain itu perlakuan suhu berhubungan dengan kadar air bahan dan struktur bahan yang diekstraksi. Perlakuan suhu akan menyebabkan kadar air bahan menguap. Sehingga semakin tinggi perlakuan suhu maka semakin banyak air dari bahan yang menguap. Menurut soetaredjo (2008) bahwa perlakuan suhu berpengaruh terhadap karakterisitik kimia bahan yang menyebabkan kualitas bahan menurun.
B2.Efisiensi Alat Ekstraksi Minyak Biji Jarak Pagar.
Nilai efisiensi alat diperoleh dengan perbandingan antara jumlah minyak yang diperoleh dengan menggunakan ekstraksi mekanik dengan jumlah minyak yang dapat diperoleh dengan menggunakan ekstraksi kimia. Pada penelitian ini diasumsikan bahwa dengan menggunakan ekstraksi kimia dapat mengektraksi minyak biji jarak mendekati 100%. Metode ekstraksi yang dilakukan adalah dengan menggunakan metode sokhlet. Nilai rendemen CJCO yang diperoleh dengan ekstraksi kimia pada biji utuh dan kernel dapat dilihat pada Gambar 24.
Gambar 24 menunjukkan bahwa rendemen CJCO paling tinggi terdapat pada kernel yaitu sebesar 50.11%. Sedangkan pada biji memberikan rendemen minyak sebesar 36.77%. Rendemen minyak CJCO dengan menggunakan mechanical extraction pada biji dan kernel secara berturut-turut mencapai 31.74% dan 52.57% (Gambar 25). Hasil ini menunjukkan bahwa rendemen CJCO yang dihasilkan dengan ekstraksi kimia lebih kecil daripada mechanical extraction. Hal mungkin disebabkan oleh adanya perbedaan varietas bahan sampel yang digunakan untuk ekstraksi kimia
40 dengan mechanical extraction. Namun disisi lain hal ini juga dapat mengindikasikan bahwa ekstraksi kimia dengan menggunakan pelarut heksan tidak dapat mengekstraksi minyak biji jarak secara keseluruhan (100%). Menurut Shweta Shah; Aparna Sharma, M.N.Gupta (2004) bahwa metode ekstraksi yang dapat megekstraksi minyak kernel jarak pagar secara keseluruhan adalah dengan menggunakan enzyme assisted three phase partitioning. Metode ini dapat mengekstraksi minyak jarak pagar dengan rendemen 97%. Berbeda dengan menggunakan metode heksan yang hanya dapat mengekstraksi minyak kernel jarak pagar dengan rendemen 40-60% (Makkar et al,1997 dalam Shweta Shah; Aparna Sharma, M.N.Gupta,2003). Untuk mendapatkan nilai efisiensi alat maka terlebih dahulu rendemen CJCO (kernel dan tepung kernel) yang dihasilkan dikonversi menjadi rendemen CJCO terhadap biji (Gambar 25).
Gambar 24 Rendemen CJCO dengan ekstraksi kimia (heksan). 0 10 20 30 40 50 60 Biji Kernel R e n d e m e n C J C O ( % ) Bahan
41 Gambar 25 Pengaruh bentuk ukuran bahan, suhu ekstraksi dan waktu preheating pada minyak CJCO terhadap biji.
Gambar 26 Pengaruh bentuk ukuran bahan, suhu ekstraksi dan waktu preheating terhadap efisiensi alat.
Duncan Multiple Range Test (DMRT) menunjukkan bahwa ukuran bahan berpengaruh nyata terhadap efisiensi alat. Semakin kecil bentuk ukuran bahan maka semakin tinggi efisiensi alat (Gambar 27). Pada penelitian ini, efisiensi alat paling besar terdapat pada tepung biji dan tepung kernel sebesar 69.09% dan 68.14%, secara berturut-turut (Lampiran 8).
0 5 10 15 20 25 30 35 10 Menit 20 Menit 40 Menit 10 Menit 20 Menit 40 Menit 10 Menit 20 Menit 40 Menit 10 Menit 20 Menit 40 Menit ambien 50 oC 60 oC 80 oC R en d e m en C J C O ( % ) Perlakuan biji kernel tepung biji tepung kernel 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 10 menit 20 menit 40 menit 10 menit 20 menit 40 menit 10 menit 20 menit 40 menit 10 menit 20 menit 40 menit ambien 50 ( C) 60 ( C) 80 ( C) E fi si en si a la t (% ) Perlakuan biji kernel tepung biji tepung kernel
42 Gambar 27 Pengaruh bentuk ukuran bahan terhadap efisiensi alat.
Namun hasil penelitian ini menunjukkan bahwa efisiensi alat tidak berbeda nyata antara tepung biji dengan tepung kernel. Hal ini disebabkan ukuran partikel tepung biji dan tepung kernel sama. Sehingga panas pada saat preheating dilakukan dapat menyebar sama rata pada bahan sehingga kadar air yang dapat menguap tidak memiliki perbedaan yang nyata antara tepung biji dengan tepung kernel.
Selain itu suhu juga berpengaruh terhadap efisiensi alat yang dihasilkan. Semakin rendah suhu ekstraksi maka efisiensi alat yang dihasilkan akan semakin tinggi (Gambar 28). Pada penelitian ini, efisiensi alat yang paling besar terdapat pada suhu ekstraksi 60⁰C dan 80 ⁰C sebesar 70.98% dan 73.16%, secara berturut-turut (Lampiran 10).
0 10 20 30 40 50 60 70 80
biji kernel tepung biji tepung kernel
E fi sie n si a la t (% )
bentuk ukuran bahan
43 Gambar 28 Pengaruh suhu ekstraksi terhadap efisiensi alat.
Gambar 28 menunjukkan bahwa efisiensi alat tidak berbeda nyata antara suhu ekstraksi 60⁰C dan 80⁰C. Hal ini disebabkan bahwa suhu ekstraksi 60⁰C dan 80⁰C adalah suhu yang maksimal yang dapat diberikan pada bahan yang akan diekstraksi. Jika suhu ekstraksi dinaikkan lebih dari 80⁰C maka peningkatan efisiensi alat tidak berbeda secara nyata berdasarkan uji lanjut duncan.
Gambar 29 Pengaruh waktu preheating terhadap efisiensi alat
y = -4.336x2+ 30.96x + 18.28 R² = 0.993 0 10 20 30 40 50 60 70 80 ambien 50 60 80 E fis ie n si a la t (% ) Suhu (°C) Efisiensi alat y = 0.766x2+ 1.124x + 57.35 R² = 1 54 56 58 60 62 64 66 68 70 10 20 40 E fis ie n si a la t (% ) Preheating (menit) Efisiensi alat
44 Duncan Multiple Range Test (DMRT) menunjukkan bahwa lama waktu preheating berpengaruh nyata terhadap peningkatan efisiensi alat (Gambar 29). Pada penelitian ini, efisiensi alat yang paling besar terdapat pada waktu preheating 40 menit dan yang paling rendah pada waktu preheating 10 menit, yaitu sebesar 67.62% dan 62.67%, secara berturut-turut (Lampiran 9).
B3. Kapasitas Alat Ekstraksi Minyak Biji Jarak Pagar
Kapasitas alat ditentukan dengan perbadingan antara jumlah minyak yang dihasilkan persatuan waktu.
Gambar 30 Pengaruh bentuk ukuran bahan, suhu ekstraksi dan waktu preheating terhadap kapasitas alat.
Duncan Multiple Range Test (DMRT) menunjukkan bahwa ukuran bahan berpengaruh nyata terhadap kapasitas alat. Semakin kecil bentuk ukuran bahan maka kapasitas alat akan semakin besar (Gambar 31). Pada penelitian ini, kapasitas alat yang paling besar terdapat pada tepung biji dan tepung kernel yaitu sebesar 0.047 kg minyak/jam dan 0.048 kg minyak/jam (Lampiran 12). 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 10 menit 20 menit 40 menit 10 menit 20 menit 40 menit 10 menit 20 menit 40 menit 10 menit 20 menit 40 menit ambien 50 ( C) 60 ( C) 80 ( C) K a p a si ta s a la t (k g m in y a k /j a m ) Perlakuan biji kernel tepung biji tepung kernel
45 Gambar 31 Pengaruh bentuk ukuran bahan terhadap kapasitas alat.
Penelitian ini menunjukkan bahwa kapasitas alat antara bahan ekstraksi (biji, kernel dan tepung biji) tidak berbeda nyata tetapi berbeda nyata terhadap kapasitas alat dengan menggunkan bahan ekstraksi tepung kernel.
Pada penelitian ini juga dilakukan uji lanjut duncan tentang bagaimana pengaruh pertambahan suhu terhadap kapasitas alat. Ternyata dengan menggunakan Duncan Multiple Range Test (DMRT) hasil menunjukkan bahwa pertambahan suhu ekstraksi berpengaruh nyata terhadap kapasitas alat (Gambar 32). Pada penelitian ini, kapasitas alat yang paling besar terdapat pada suhu ekstraksi ambien dan 80⁰C yaitu sebesar 0.0488 kg minyak/jam dan 0.0493 kg minyak/jam (Lampiran 13).
0.041 0.042 0.043 0.044 0.045 0.046 0.047 0.048 0.049
biji kernel tepung biji tepung kernel
K a p a si ta s a la t( k g m in y a k /j a m )
bentuk ukuran bahan
46 Gambar 32 Pengaruh suhu ekstraksi terhadap kapasitas alat.
Duncan Multiple Range Test (DMRT) menunjukkan bahwa peningkatan kapasitas alat tidak berbeda nyata antara suhu ambien dan suhu 80⁰C. Demikian juga antara suhu 50⁰C dengan 60⁰C. Hal ini disebabkan pressing duration antara suhu ekstraksi tersebut tidak berbeda nyata. Peningkatan kapasitas alat berbeda nyata antara suhu ekstraksi 60⁰C dengan suhu 80⁰C. Hal ini disebabkan pressing duration antara suhu ekstraksi tersebut berbeda nyata. Semakin lama pressing duration dengan rendemen minyak tetap maka semakin kecil kapasitas alat.
y = 0.003x2- 0.017x + 0.062 R² = 0.994 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 ambien 50 60 80 K a p a sit a s a la t (k g m in y a k /j a m ) Suhu (⁰C) Kapasitas alat
47 Gambar 33 Pengaruh waktu preheating terhadap kapasitas alat.
Duncan Multiple Range Test (DMRT) menunjukkan bahwa peningkatan lama waktu preheating berbeda nyata terhadap peningkatan kapasitas alat yang dihasilkan. Semakin tinggi waktu preheating maka semakin rendah kapasitas alat yang dihasilkan (Gambar 33). Hasil menunjukkan bahwa pada lama waktu preheating 40 menit memberikan kapasitas alat paling kecil yaitu sebesar 0.037 kg minyak/jam. Sedangkan pada lama waktu preheating 10 menit memberikan kapasitas alat yang paling besar yaitu sebesar 0.054 kg minyak/jam (Lampiran 14).
C. Karakteristik Fisik Minyak CJCO C1. Warna
Perlakuan suhu akan menyebabkan terjadinya oksidasi dan hidrolisis. Beberapa faktor yang menyebabkan proses oksidasi berlangsung secara cepat, yaitu suhu tinggi dan kandungan logam (Kataren, 1986 ). Terbentukya warna yang gelap pada minyak disebabkan oleh oksidasi. Penelitian ini menunjukkan bahwa ada perubahan fisik warna yang terjadi pada minyak yang dihasilkan. Semakin tinggi suhu yang diberikan pada bahan maka semakin gelap warna minyak yang dihasilkan (Gambar 34). Hal ini mengindikasikan bahwa pada minyak terjadi oksidasi. Oksidasi terjadi ketika
y = -0.008x + 0.061 R² = 0.999 0.000 0.010 0.020 0.030 0.040 0.050 0.060 10 20 40 K a p ai ta s a la t (k g m in ya k/j am ) Preheating (menit) Kapasitas alat
48 minyak pada permukaan bersentuhan dengan oksigen. Oksidasi terjadi dalam bentuk peroksida dan hidroperoksida.
Gambar 34 Warna minyak hasil ekstraksi dengan menggunakan mechanical extraction.
Menurut soetaredjo (2008) bahwa hidrolisis terjadi pada minyak akibat kandungan air dan enzim lipase yang terkandung dalam minyak. Enzim lipase mengidrolisis minyak menjadi free faty acid dan glyserol (Maria Yuliana Liauw, 2008). Menurut Sirisomboon (2007), pengeringan dengan menggunakan suhu 80oC memberikan hasil minyak paling tinggi yaitu sekitar 47.06% tetapi FFAnya paling tinggi. Pengeringan pada suhu 40oC memberikan kadar minyak paling sedikit dari pada suhu 80oC yaitu sekitar 36.83% tetapi FFAnya paling sedikit. Hal ini mengindikasikan bahwa pemanasan pada suhu 40oC menghasilkan kadar minyak yang memiliki kualitas yang lebih baik.
Ambien 50oC
49 C2. Viskositas
Hasil penelitian menunjukkan bahwa pada suhu 50⁰C dan 60⁰C tidak memberikan perbedaan viskositas yang signifikan. Nilai viskositas minyak pada suhu ekstraksi 50⁰C dan 60⁰C adalah sebesar 51.25 cP dan 52.50 cP, secara berturut-turut (Gambar 35). Tetapi pada suhu 80⁰C memberikan nilai viskositas minyak yang lebih tinggi dari suhu 50⁰C dan 60⁰C, yaitu sebesar 57.25 cP. Menurut Akbar, Yaakob, Kamarudin, Ismail dan Salimon (2009), nilai viskositas minyak CJCO pada suhu ekstraksi 40⁰C sampai 60⁰C adalah 42.88cP. Nilai viskositas minyak sangat penting untuk diketahui karena nilai viskositas minyak yang tinggi merupakan masalah yang utama dalam penggunaan biodiesel pada mesin diesel.
Gambar 35 Viskositas minyak hasil pemerahan dengan menggunakan mechanical extraction.
C3. Nilai Kalor
Gambar 36 menunjukkan bahwa nilai kalor meningkat dari suhu ekstraksi ambien sampai suhu ekstraksi 60⁰C dan berkurang ketika suhu ekstraksi lebih besar dari 60⁰C. Pada suhu ekstraksi ambient, 50⁰C, 60⁰C dan 80⁰C memberikan nilai kalor sebesar 39680.82 J/gram, 40756.08 J/gram, 41555.22 J/gram, dan 39987.10 J/gram, secara berturut-turut. Hasil ini sesuai dengan hasil penelitian Achen, Verchot, Franken, Mthijs, Singh, Aerts dan
48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 50⁰C 60⁰C 80⁰C V is k o sit a s (c P ) Suhu (⁰C) Viskositas
50 Muish (2008) yang menyatakan bahwa nilai kalor CJCO adalah berkisar 37.83-42.05 MJ/kg.
Gambar 36 Nilai kalor CJCO hasil ekstraksi dengan menggunakan mechanical extraction. 38500 39000 39500 40000 40500 41000 41500 42000 ambien 50 60 80 N ila i k a lo r ( J /g ) Suhu (⁰C) nilai kalor
51 D. Pengaruh Kematangan Buah terhadap Kandungan Minyak
D1. Penentuan Umur Tingkat Kematangan Buah Jarak Pagar
Tabel 8 menunjukkan bahwa ada perbedaan yang nyata perubahan panjang (length) dan diameter (girth) buah setiap minggu. Perubahan panjang (length) dan diameter (girth) buah jarak ini terlihat nyata pada minggu pertama, minggu kedua, minggu ketiga, dan keempat sedangkan minggu kelima sampai dengan minggu ketujuh tidak ada perubahan panjang (length) dan diameter (girth) yang berbeda secara nyata. Hal ini menunjukkan bahwa pada minggu keempat sampai dengan minggu ketujuh sedang terjadi proses pematangan. Pada proses pematangan ini sedang terjadi pembentukan asam lemak pada daging biji jarak pagar.
Tabel 8 Panjang (cm) dan diameter (cm) buah jarak pagar selama perkembangan pada minggu pertama sampai minggu ketujuh.
Minggu 1 2 3 4 5 6 7 Sig. Panjang 0.65az 1.76b 2.9c 3.07d 3.10d 3.10d 3.12d * Diameter 0.48a 1.38b 2.57c 2.91d 2.95d 2.97d 2.97d * * signifikansi P<0.05. z
Nilai rata-rata masing-masing perlakuan mengikuti baris yang sama dengan huruf yang berbeda adalah berbeda secara signifikan pada p0.05 dengan Duncan Multiple Range Test (DMRT).
52 Gambar 37 Panjang (cm) dan diameter (cm) buah jarak pagar selama
perkembangan pada minggu pertama sampai minggu ketujuh.
Tabel 9 menunjukkan bahwa ada perbedaan panjang dan diameter buah secara nyata antara pohon yang satu dengan yang lain. Ukuran panjang dan diameter antara pohon (1), (3), (7) dengan pohon (2), (4), (5), (6), (8) berbeda nyata. Hal ini mungkin disebabkan oleh kondisi lingkungan seperti varietas tanaman yang berbeda, ketersediaan air dan unsur-unsur tanah, tidak di amati pada penelitian ini. Menurut Hamdi,2005 di dalam Tim Departemen Teknologi Pertanian USU (2005), faktor utama yang berpengaruh terhadap tanaman adalah intensitas hujan, hari hujan perbulan dan panjang bulan basah. Intensitas hujan yang tinggi dalam bulan-bulan basah akan mengakibatkan timbulnya serangan cendawan dan bakteri, baik di atas maupun bagian dalam tanah. Pada saat berbunga dan berbuah tanaman jarak membutuhkan bulan kering minimal 3 bulan. Selain itu tanaman jarak pagar juga memerlukan iklim kering dan panas terutama pada saat berbuah. Suhu yang rendah pada saat terjadi pembungaan akan menyebabkan tanaman mudah diserang jamur sehingga dapat menurunkan produktivitas. Tanaman jarak pagar tergolong tanaman hari panjang, yaitu tanaman yang memerlukan sinar matahari langsung dan terus menerus sepanjang hari. Tanaman tidak boleh terlindung dari tanaman lain, yang mengakibatkan menghambat pertumbuhannya . 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 1 2 3 4 5 6 7 U k u r a n ( c m ) Pengamatan (minggu) Panjang Diameter
53 Tabel 9 Panjang (cm) dan diameter (cm) buah jarak pagar selama perkembangan pada tanaman jarak pagar dengan pohon yang berbeda
Pohon 1 2 3 4 5 6 7 8 Sig.
Panjang 2.67bz 2.44a 2.63b 2.41a 2.41a 2.45a 2.70b 2.52a * Diameter 2.36 c 2.24 a 2.43 d 2.18 a 2.32 b 2.30 b 2.43 d 2.31 b *
*
signifikansi P<0.05.
z
Rata-rata masing-masing perlakuan mengikuti baris yang sama dengan huruf yang berbeda adalah berbeda secara signifikan pada p0.05 dengan Duncan Multiple Range Test (DMRT).
Gambar 38 Panjang (cm) dan diameter (cm) buah jarak pagar selama perkembangan pada tanaman jarak pagar dengan pohon yang berbeda. 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 1 2 3 4 5 6 7 8 U k u ra n ( cm ) Pohon Panjang Diameter
54 Hal ini mengindikasikan bahwa pada umur 41 hari setelah pembuahan (date of bloom) buah telah berwarna kuning dengan biji berwarna hitam (Gambar 39 dan Gambar 40).
Gambar 39 Warna buah jarak pagar 41 hari setelah date of bloom.
Gambar 40 Warna biji jarak pagar 41 hari setelah date of bloom.
D2. Kadar Minyak Berdasarkan Index Kematangan Buah.
Pada penelitian ini dilakukan ekstraksi minyak biji jarak pada bahan biji jarak pagar dengan tingkat kematangan yang berbeda. Pada penelitian ini dilakukan ekstraksi minyak pada buah jarak pagar berdasarkan index yaitu index 1 (warna hijau muda), index 2 (warna hijau), index 4 (warna kekuning-kuningan), index 5 (warna kuning), index 6 (warna kuning kehitam-hitaman) dan index 8( warna hitam).
55 Gambar 41 Pengaruh tingkat kematangan (biji kering) terhadap rendemen minyak
pada suhu ekstraksi 50oC dan waktu preheating 20 menit.
Gambar 41 menunjukkan bahwa index 2 (buah berwarna hijau) memberikan kandungan minyak yang paling rendah yaitu 17.93% dan tingkat kematangan buah pada index 4 dan 5 (warna kekuning-kuningan dan kuning) memberikan kadar minyak tertinggi yaitu 26.80% dan 26.76% (Lampiran 1). Hasil ini sesuai dengan penelitian yang dilakukan oleh Wanita dan Joko Harto (2006) yang menyatakan bahwa buah berwarna kuning memberikan kadar minyak yang paling tinggi yaitu sebesar 26.91%.
0 5 10 15 20 25 30 2 4 5 6 8 R e n d e m en C JC O ( % ) Kematangan Rendemen CJCO
56 Gambar 42 Pengaruh tingkat kematangan buah jarak pagar (biji basah KA>40%) terhadap rendemen CJCO pada suhu ekstraksi 50oC dan preheating 20 menit.
Gambar 43 Pengaruh tingkat kematangan buah jarak pagar (biji basah KA>40%) terhadap rendemen CJCO dengan ekstraksi kimia.
Hasil penelitian ini juga menunjukkan bahwa kadar air bahan mempengaruhi rendemen CJCO yang dihasilkan. Pada penelitian ini rendemen minyak yang paling besar terkandung pada buah jarak pagar berwarna kuning yaitu 4.81% (Lampiran 2). Jika kadar air biji rendah maka
0 1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 R e n d e m e n C J C O ( % ) Kematangan Rendemen CJCO 0 5 10 15 20 25 1 2 3 4 5 R e n d e m e n d a n F FA C JC O ( % ) Kematangan Rendemen FFA
57 rendemen minyak yang dapat diekstraksi akan semakin tinggi. Jika kadar air tinggi pada saat dilakukan ekstraksi maka akan menyebabkan terjadinya gum yang akan menghambat aliran minyak. Hasil ini sesuai dengan ekstraksi minyak dengan metode heksan yang menunjukkan bahwa buah berwarna kuning memberikan rendemen minyak yang paling tinggi yaitu sebesar 19.13% (Gambar 43).
Selain itu pemanasan sangat penting untuk mendapatkan rendemen yang tinggi. Pemanasan merupakan salah satu tahap dalam proses pengolahan minyak, yang bertujuan untuk menyatuhkan dan mengumpulkan butir-butir minyak sehingga memungkinkan minyak dapat mengalir keluar dari daging biji dengan mudah serta dapat mengurangi afinitas minyak pada permukaan biji sehingga pekerjaan pemerasan menjadi lebih efisien (Ketaren, 1986). Selain itu pemanasan juga dimaksudkan untuk menonaktifkan enzim-enzim, sterilisasi pendahuluan, menguapkan air hingga kadar air tertentu, meningkatkan keenceran minyak, menggumpalkan beberapa protein sehingga memudahkan pemisahan lebih lanjut dan mengendapkan beberapa pospatida yang tidak dikehendaki.
