Karakterisasi Asap Cair Dari Tempurung Kelapa Hasil Pemurnian Dengan Metode Adsorpsi-Desorpsi

BAB II

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 ASAP CAIR

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 [15]. Produk asap cair telah diproduksi dalam skala besar dan telah dimanfaatkan pada produk makanan seperti daging, ikan, dan keju lebih dari 40 tahun. Pengasapan produk dengan asap cair memiliki beberapa keuntungan daripada pengasapan secara tradisional pada makanan yakni mudah dalam penerapannya, danmudah untuk mengontrol hidrokarbon aromatik yang merupakan hasil turunan dari proses pembakaran [16].

Dari hasil penelitian sebelumnya diketahui bahwa senyawa yang sangat berperan sebagai antimikroba adalah senyawa fenol dan asam asetat, dan peranannya semakin meningkat apabila kedua senyawa tersebut ada bersama-sama.Selain fenol, senyawa aldehida, aseton, dan keton juga memiliki daya bakteriostatik dan bakteriosid pada

produk hasil pengasapan[12]. Fenol merupakan pemberi aroma asap yang signifikan. Fenol pada tingkat volatilitas sedang adalah yang diinginkan. Contohnya sifat pemberi rasa dari fraksi fenol yang didistilasi dari asap cair: pada low boiling fraction (60-90 ͦC) terdiri dari fenol, kresol, gauikol, serta metil-dan etil guaikolyang

memiliki rasa pedas (hot) dan pahit. Pada fraksi fenol suhu sedang (91-132 ͦC) terdiri dari distilat cis- dan trans-isoeugenol, siringol, dan metilsringol yang memiliki rasa yang murni sifat perasa asapan.Pada suhu distilasi tinggi (133-200 ͦC) terdiri dari asam yang merupakan kualitas buruk [17].Bahan baku asap cair yang memiliki kandungan air rendah akan menghasilkan senyawa asam yang lebih tinggi daripada bahan baku yang memiliki kadar air tinggi [18].

2.2 POLYCYCLIC AROMATIC HYDROCARBONS _(PAHs)

dari PAHs bergantung pada kodisi reaksi, suhu, dan jumlah udara [19].Asap cair mengandung berbagai macam senyawa hidrokarbon, kebanyakan pada tingkatan rendah, beberapa diantaranya menunjukkan aktivitas karsinogenik [20]. Adanya PAHs didalam makanan atau zat aditif makanan adalah hal yang serius yang dapat mengontaminasi makanan [21]. Produk asapan alami menggunakan kayu sebagai

media pengasap memiliki kadar PAH lebih tinggi daripada menggunakan media perisa asapan dari asap cair [22].

2.3MUTU ASAP CAIR

Mutu asap cair dibagi menjadi beberapa bagian. Pembagian ini berdasarkan tingkat kemurnian serta warna asap cair. Asap cair grade 1 adalah asap cair yang dibuat dengan distilasi pada suhu 150 ͦC sampai 200 ͦC. Grade 1 memiliki mutu terbaik dibandingkan dengan fraksi asap cair lainnya. Pada grade 1, kandungan fenol dan asam organik cukup tinggi yakni sebesar 0,67 % kandungan fenol serta tingkat keasaman 58,76 %. Selain itu pada grade 1 senyawa benzo(a)piren tidak terdeteksi [5]. Grade 2 merupakan asap cair yang dihasilkan dari distilasi pada suhu 125 °C sampai 150 °C. Asap cair grade 2 ini memiliki kualitas dibawah kualitas asap cair grade 1. Grade 3 merupakan asap cair yang berasal dari distilasi pada suhu 100 °C sampai 125 °C. Asap cair grade 3 ini memiliki kualitas dibawah kualitas asap cair grade 2. Grade 4 merupakan asap cair yang berasal dari distilasi pada suhu sampai 100 °C. Asap cair grade 4 ini merupakan asap cair dengan kualitas yang paling rendah karena memiliki kadar fenol dan kadar asam yang paling kecil [23].Semakin tinggi asam asetat dan fenol maka kualitasnya semakin baik karena dapat menekan pertumbuhan mikroba [5].

Asap cair hasil pemurnian dapat mengurangi warna kecoklatan dan perasa

senyawa aktif pada asap cair yang biasa digunakan untuk pengawet warna ikan tuna

dan salmon [24]. Selain itu asap cair hasil pemurnian dapat digunakan sebagai zat

tambahan untuk antimikroba [25].

Penentuan grade asap cair telah dilakukan peneliti sebelumnya [26]. Penentuan ini didasarkan pada total asam dan fenol. Adapun hasil analisa

Tabel2.2 Komposisi Asap Cair Hasil Distilasi [23]

No Sampel Kuantitas Kualitas

(% b/b) Kadar Fenol (%) Kadar Asam (%)

1 Grade 1 1,3 - 1,4 0,64 - 0,78 58,63 - 59,93

2 Grade 2 1,8 - 2,1 0,64 43,96 - 44,24

3 Grade 3 7,5 - 14,7 0,59 - 0,64 8,08 - 18,92 4 Grade 4 15,9 - 45,5 0,37 - 0,47 4,15 - 9,65

Asap cair standar jepang akan dijadikan acuan dalam menentukan kualitas asap cair hasil pemurnian menggunakan zeolit dengan variasi massa. Adapun asap cair standar Jepang dapat dilihat pada Tabel 2.3.

Tabel 2.3 Asap Cair Standar Jepang [27]

2.4ZEOLIT

Zeolit merupakan adsorben yang unik, karena memiliki ukuran pori yang sangat kecil dan seragam jika dibandingkan dengan adsorbent yang lain seperti karbon aktif dan silika gel, sehingga zeolit hanya mampu menyerap molekul-molekul yang berdiameter sama atau lebih kecil dari diameter celah rongga, sedangkan molekul yang diameternya lebih besar dari pori zeolit akan tertahan dan hanya melintasi antar partikel. Dalam keadaan normal ruang hampa dalam kristal zeolit terisi oleh molekul air yang berada disekitar kation. Bila zeolit dipanaskan maka air tersebut akan keluar. Zeolit yang telah dipanaskan dapat berfungsi sebagai penyerap gas atau

cairan [28].Jenis- jenis zeolit antara lain: 1. Zeolit Alam

Zeolit alam adalah zeolit yang ditambanglangsung dari alam.Dengan demikian harganya jauhlebih murah daripada zeolit sintetis.Zeolit alammerupakan mineral

yang jumlahnya banyak tetapidistribusinya tidak merata, seperti klinoptilolit,mordenit, phillipsit, chabazit dan laumontit.Namunzeolit alam memiliki

Komposisi Nilai

Kadar asam 1-18 %

warna Kuning kecoklatan dan bening

pH 1,5-3,7

beberapa kelemahan, diantaranya mengandung banyak pengotor sepertiNa, K, Ca, Mg dan Fe serta kristalinitasnya kurangbaik.Keberadaan pengotor-pengotor tersebutdapat mengurangi aktivitas dari zeolit Untukmemperbaiki karakter zeolit alam sehingga dapatdigunakan sebagai katalis, absorben, atau aplikasilainnya, biasanya dilakukan aktivasi dan modifikasiterlebih dahulu.Selain untuk

menghilangkanpengotor-pengotor yang terdapat pada zeolit alam,proses aktivasi zeolit juga ditujukan untukmemodifikasi sifat-sifat dari zeolit, seperti luaspermukaan dan keasaman. Luas permukaan dankeasaman yang meningkat akan menyebabkanaktivitas katalitik dari zeolit meningkat. Salah satukelebihan dari zeolit

adalah memiliki luaspermukaan dan keasaman yang mudah dimodifikasi[29]. 2. Zeolit Sintesis

Kerangka zeolit yang spesifik untuk keperluan aplikasi tertentu dapat diperoleh dalam sintesis zeolit melalui rekayasa reaksi [30]. Dengan proses rekayasa tersebut, pertumbuhan kerangka zeolit dapat dikontrol.

Perbedaan jenis zeolit akan mempengaruhi daya serap (adsorption) molekul yang berbeda-beda secara selektif. Keselektifan ini tergantung dari struktur masing-masing jenis zeolit, sehingga zeolit dapat digunakan sebagai:

a. Penyaring ion, molekul atau sebagai katalis

Zeolit dapat menyaring ion, molekul, maupun atom karena mempunyai saluran (channel) dan rongga (cavity) dalam struktur zeolit bila oxygen window dari saluran atau rongga lebih kecil dari ion, molekul, atau atom. Zeolit mempunyai pori sehingga juga dapat digunakan sebagai katalis untuk mempercepat reaksi dalam proses kimia. b. Bahan penyerap

Bila zeolit dipanaskan pada suhu tinggi maka akan terjadi dehidrasi, penguapan yang dikandungnya sehingga menyebabkan zeolit akan selektif dalam menyerap molekul-molekul seperti He, N2, O2, CO2, SO2, Ar, dan Kr. Proses penyerapan molekul oleh zeolit terjadi karena strukturnya juga mempunyai polaritas yang tinggi. c. Penukar ion

Pertukaran ion pada dasarnya terjadi dalam suatu cairan yang mengandung anion, kation, dan molekul air dimana salah satu atau sebagian ion yang terikat pada matriks

2.5 MANFAAT ASAP CAIR

Asap cair memiliki banyak manfaat dan telah digunakan pada berbagai industri, antara lain:

1. Industri pangan

Asap cair ini mempunyai kegunaan yang sangat besar sebagai pemberi rasa

dan aroma yang spesifik juga sebagai pengawet karena sifat antimikrobia dan antioksidannya. Pengasapan tradisional memiliki resiko pencemaran lingkungan, proses tidak dapat dikendalikan, kualitas yang tidak konsisten serta kebakaran. Dengan tersedianya pengawet asap cair maka proses

pengasapan tradisional dengan menggunakan asap secara langsung dapat dihindari

2. Industri perkebunan

Asap cair dapat digunakan sebagai koagulan lateks dengan sifat fungsional asap cair seperti antijamur, antibakteri dan antioksidan sehingga dapat memperbaiki kualitas produk karet yang dihasilkan.

3. Industri kayu

Kayu yang diolesi dengan asap cair mempunyai ketahanan terhadap serangan rayap daripada kayu yang tanpa diolesi asap cair [32].

2.6 TEMPURUNG KELAPA

Indonesia merupakan salah satu negara penghasil kelapa yang utama di dunia.Rata-rata produksi kelapa Indonesia dari perkebunan rakyat pada periode 2000–2005 adalah sebesar 3.036.759 ton pertahun, sedangkan rata-rata produksi dari hasil prediksi selama 2006–2009 adalah 3.187.695 ton, atau meningkat sekitar 5 persen [33].

Pemanfaatan buah kelapa umumnya hanya daging buahnya saja untuk dijadikan kopra, minyak dan santan untuk keperluan rumah tangga, sedangkan hasil sampingan lainnya seperti tempurung kelapa belum begitu banyak dimanfaatkan.Bobot tempurung mencapai 12% dari bobot buah kelapa. Dengan demikian, apabila secara rata-rata produksi buah kelapa per tahun adalah sebesar 5,6 juta ton, maka berarti

terdapat sekitar 672 ribu ton tempurung yang dihasilkan [10]. Komposisi dari tempurung kelapa ditampilkan dalam tabel 2.3

Komponen Persentase (%)

Selulosa 34

Hemiselulosa 21

Lignin 27

Karbon 74.3

Oksigen 21,9

Silikon 0,2

Kalium 1,4

Fosfor 1,7

Asap cair tempurung kelapa telah dilaporkan mengandung senyawa fenolik, seperti sebagai fenol, metoksilfenol (guaiakol), 3,4-dimetoksilfenol, dan 2-metoksi-4-metilfenol. Dihidroksi asam benzoat, asam metoksibenzoat, dan hidroksi asam benzoat adalah komponen yang menyebabkan asap cair tempurung kelapa bersifat asam. Di samping itu, baik benzo(a)pirenatau senyawa aromatik polisiklik lainnya dilaporkan juga terdapat dalam asap cair tempurung kelapa [35].

2.6 PROSES PEMURNIAN ASAP CAIR

Terdapat tigacara yang biasa dipakai dalam pemurnian asap cair, yakni metode redistilasi, adsorpsi, dan ekstraksi.

2.6.1 Redistilasi

Redistilasi merupakan salah satu cara pemurnian terhadap asap cair, yaitu merupakan proses pemisahan kembali suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya. Redistilasi asap cair dilakukan untuk menghilangkan senyawa-senyawa yang tidak diinginkan dan berbahaya, seperti poliaromatik hidrokarbon (PAH) dan tar, dengan cara pengaturan suhu didih sehingga diharapkan didapat asap cair jernih, bebas tar dan benzo(a)piren [15].

2.6.2 Adsorpsi

rongga zeolit Selain itu zeolit mampu menghasilkan molekul air dari permukaan rongga, menyebabkanmedan listrik meluas ke rongga utama yang menyebabkan interaksi saling mengikat antara zeolit dengan tar danbenzo(a)piren[5].

2.6.2 Ekstraksi

Ekstraksi merupakan salah satu proses pemisahan yang dilakukan

untukmemindahkan dan menghilangkan komponen terlarut dalam suatu cairan ke cairan lainnya. Pelarut merupakan cairan yang melarutkan zat padat, cairan, atau gas, menghasilkan larutan.Pelarut tidak bereaksi secara kimia dengan komponen terlarut.Pelarut selalu berupa cairan jernih dan bening serta mempunyai aroma yang