PEMANFAATAN KARBON AKTIF DARI AMPAS
TEH SEBAGAI ADSORBEN DALAM PROSES
ADSORPSI
α
-TOKOFEROL YANG TERKANDUNG
DALAM MINYAK KELAPA SAWIT MENTAH
(
CRUDE PALM OIL
)
SKRIPSI
Oleh
FAHMI MAULANA YANUAR
120405056
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PEMANFAATAN KARBON AKTIF DARI AMPAS
TEH SEBAGAI ADSORBEN DALAM PROSES
ADSOR
PSI α
-TOKOFEROL YANG TERKANDUNG
DALAM MINYAK KELAPA SAWIT MENTAH
(
CRUDE PALM OIL
)
SKRIPSI
Oleh
FAHMI MAULANA YANUAR
120405056
SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN
PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK
DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA
FAKULTAS TEKNIK
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI
Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN KARBON AKTIF DARI AMPAS TEH SEBAGAI ADSORBEN DALAM PROSES ADSORPSI
α-TOKOFEROL YANG TERKANDUNG DALAM MINYAK KELAPA SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL)
dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada
Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi
ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan
sumbernya.
Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila kemudian hari terbukti bahwa karya
ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia sanksi
sesuai dengan aturan yang berlaku.
Medan, 26 Januari 2017
Fahmi Maulana Yanuar
PENGESAHAN
Skripsi dengan judul :
PEMANFAATAN KARBON AKTIF DARI AMPAS TEH SEBAGAI ADSORBEN DALAM PROSES ADSORPSI
α-TOKOFEROL YANG TERKANDUNG DALAM MINYAK KELAPA SAWIT MENTAH (CRUDE PALM OIL)
dibuat untuk melengkapi persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen
Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini telah
diajukan pada sidang ujian skripsi pada 25 Januari 2017 dan dinyatakan
memenuhi syarat/sah sebagai skripsi pada Departemen Teknik Kimia, Fakultas
Teknik, Universitas Sumatera Utara.
Mengetahui, Medan, 26 Januari 2017
Koordinator Skripsi Dosen Pembimbing
Ir. Renita Manurung, M.T. Erni Misran, S.T., M.T., Ph.D
NIP. 19681214 199702 2 002 NIP. 19730913 200003 2 001
Dosen Penguji I Dosen Penguji II
Dr. Ir. Iriany, M.Si Dr. Eng. Rondang Tambun, S.T., M.T
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT atas limpahan rahmat dan
karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan
Skripsi dengan judul “Pemanfaatan Karbon Aktif Dari Ampas Teh Sebagai
Adsorben Dalam Proses Adsorpsi α-Tokoferol Yang Terkandung Dalam
Minyak Kelapa Sawit Mentah (Crude Palm Oil)”, berdasarkan hasil penelitian
yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas
Sumatera Utara. Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
sarjana teknik.
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberi gambaran kepada dunia industri
tentang penggunaan langsung karbon aktif dari ampas teh sebagai adsorben dalam
proses adsorpsi α-tokoferol dari minyak kelapa sawit mentah sehingga dihasilkan diperoleh minyak kelapa sawit mentah yang bebas kandungan α-tokoferol.
Selama melakukan penelitian sampai penulisan skripsi ini, penulis banyak
mendapat bantuan dari berbagai pihak, untuk itu penulis mengucapkan terima
kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada :
1. Ibu Erni Misran, S.T., M.T., Ph.D selaku Dosen Pembimbing yang telah memberikan bimbingan dan dukungannya sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. M. Turmuzi Lubis, MS, Ibu Dr. Ir. Iriany, M.Si dan Bapak Dr. Eng. Rondang Tambun S.T., M.T. selaku Dosen Penguji yang telah memberikan saran dan masukan yang membangun dalam penulisan
skripsi ini.
3. Ibu Ir. Renita manurung, M.T. selaku Koordinator Penelitian Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
4. Bapak Dr. Eng. Ir. Irvan, M.Si selaku Ketua Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara.
5. Kedua orang tua penulis Yudi Yanuar dan Nurnila Hanum yang telah memberikan dukungannya secara penuh baik moril maupun materil sehingga
6. Seluruh Dosen/Staf Pengajar dan Pegawai Administrasi Departemen Teknik
Kimia.
7. Bapak Mariadi yang telah memberikan saran dan bantuan dalam penyelesaian skripsi ini.
8. Fery Panjaitan, selaku partner penelitian penulis yang telah memberikan bantuan dan dukungan yang sebesar-besarnya sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
9. Teman-teman dan sahabat-sahabat yang tidak dapat disebutkan satu persatu
yang telah memberikan bantuan dan dukungan sehingga penulis dapat
menyelesaikan skripsi ini.
10. Keluarga Laboratorium Kimia Fisika Tahun Ajaran 2014/2015 dan
2015/2016 terutama kepada Chamsa Triyadi, Rio Fransen Aruan dan Juli Anggraini Simatupang yang telah membimbing dan mendukung penulis. 11. Abang dan kakak senior, adik-adik junior serta teman teman stambuk 2012
yang tidak dapat disebutkan satu persatu.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna oleh karena itu
penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.
Semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan.
Medan, Januari 2017
Penulis
DEDIKASI
Skripsi ini saya persembahkan untuk :
Bapak & Ibu tercinta
Bapak Yudi Yanuar dan Ibu Nurnila Hanum
Mereka adalah orang tua hebat yang telah membesarkan, mendidik
dan mendukung dengan penuh kesabaran dan kasih sayang.
Terima kasih atas pengorbanan, nasehat dan do’a yang tiada hentinya
RIWAYAT HIDUP PENULIS
Nama : Fahmi Maulana Yanuar
NIM : 120405056
Tempat, tanggal lahir : Medan, 25 Desember 1994 Nama orang tua : Yudi Yanuar dan Nurnila
Hanum
Alamat orang tua : Jl. Bambu Runcing No. 50 Medan
Asal Sekolah:
SD Cikini Kiani Mangkajang tahun 2000 - 2006
SMP Islam Al-Ulum Terpadu Medan tahun 2006 - 2009
SMA Negeri 7 Medan tahun 2009 – 2012
Departemen Teknik Kimia Universitas Sumatera Utara 2012 – 2017 Pengalaman Organisasi:
1. K3MI Al-Hadiid FT USU periode 2013/2014 sebagai Anggota bidang Hubungan Masyarakat
2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2014/2015 sebagai anggota bidang Literatur dan Pengembangan. 3. Covalen Study Group (CSG) FT USU periode 2014/2015 sebagai
Ketua bidang Hubungan Masyarakat.
ABSTRAK
Minyak kelapa sawit mentah (CPO) merupakan salah satu minyak utama yang
diperdagangkan di dunia dan merupakan sumber yang kaya akan α-tokoferol. Kandungan tokoferol dan tokotrienol dalam CPO berkisar antara 600-1.000 ppm. Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui kondisi terbaik, mendapatkan model
isoterm, dan model kinetika dalam proses adsorpsi α-tokoferol dari CPO menggunakan karbon aktif yang berasal dari ampas teh. Bahan-bahan utama yang digunakan adalah CPO dan karbon aktif dari ampas teh yang diaktivasi dengan H3PO4 dan dikarbonasi pada suhu 500 oC. Parameter yang diamati adalah luas
permukaan, kadar abu, dan volatile matter untuk karbon aktif sedangkan pada proses adsorpsi adalah konsentrasi awal dan konsentrasi akhir α-tokoferol yang dijerap oleh karbon aktif dari ampas teh. Proses adsorpsi dilakukan dengan menggunakan variasi rasio karbon aktif : CPO (w/w) = 1:3; 1:4; 1:5 dan 1:6 dengan suhu 40 oC, dan variasi kecepatan pengadukan pada 140, 160, dan 180 rpm. Konsentrasi α-tokoferol dianalisa menggunakan High Performance Liquid
Chromatography (HPLC). Hasil penelitian menunjukkan bahwa persentase
adsorpsi akan semakin tinggi pada kecepatan pengadukan yang lebih tinggi dan pada rasio massa yang lebih rendah antara karbon aktif dari ampas teh dengan CPO. Dalam penelitian ini, diperoleh nilai persentase adsorpsi paling tinggi adalah sebesar 84,42 % pada rasio 1:3 dengan kecepatan pengadukan 180 rpm. Sedangkan kapasitas adsorpsi paling tinggi adalah sebesar 1,0973 mg/gram pada rasio 1:6 dengan kecepatan pengadukan 180 rpm. Model kinetika adsorpsi yang
mewakili penjerapan α-tokoferol adalah kinetika orde dua semu dengan nilai koefisien korelasi sebesar 0,9934 dan model isoterm adsorpsi yang mewakili
dalam penjerapan α-tokoferol adalah model isoterm Langmuir dengan nilai koefisien korelasi sebesar 0,927.
ABSTRACT
Crude Palm Oil (CPO) is one of the major oil traded in the world and a rich source
of α-tocopherol. The content of tocopherol and tocotrienol in CPO is range of 600 -1000 ppm. This study aimed to get the best conditions, to get the isoterm models, and the kinetic models of the adsorption process of α-tocopherol from CPO using tea waste activated carbon. The materials used were CPO and the tea waste activated carbon that activator of H3PO4 and carbonized at 500 oC. The measured
parameters for activated carbon were the surface area, ash content, and volatile matter content, and for the adsorption process were the initial concentration, the
final concentration, and the amount of α-tocopherol that adsorbed by tea waste activated carbon. The adsorption processes were conducted at the mass ratio of activated carbon to CPO were 1:3; 1:4; 1:5; and 1:6 at temperature of 40 oC and the variation of the rate of agitation of 140, 160, and 180 rpm. The concentration
of α-tocopherol was analysed using High Performance Liquid Chromatography (HPLC). The results of this study showed that the percentation of adsorption was greater at the higher agitation rate and in the lower ratio of tea waste activated carbon to CPO. In this study, the greatest percentage of the adsorption was 84,42% that achieved at the ratio of 1:3 and the rate of agitation of 180 rpm. While the maximum capacity of adsorbat was 1,0973 mg/gram that achieved at the ratio 1:6 and the rate of agitation of 180 rpm. The appropriate kinetics model of the adsorption of α-tocopherol was the pseudo-second order model with the correlation coefficient of 0,9934 and the isotherm model of the adsorption of α -tocopherol was the Langmuir isotherm model with the correlation coefficient of 0,927
DAFTAR ISI
Halaman
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i
PENGESAHAN ii
PRAKATA iii
DEDIKASI v
RIWAYAT HIDUP PENULIS vi
ABSTRAK vii
ABSTRACT viii
DAFTAR ISI ix
DAFTAR GAMBAR xi
DAFTAR TABEL xii
DARTAR LAMPIRAN xiii
DAFTAR SINGKATAN xiv
DAFTAR SIMBOL xv
3.2 BAHAN DAN PERALATAN 15
3.2.1 Bahan Penelitian 15
3.2.2 Peralatan Penelitian 15
3.3 VARIASI PENELITIAN 16
3.4 PROSEDUR PENELITIAN 17
3.4.1 Prosedur Pembuatan Karbon Aktif 17
3.4.2 Prosedur Analisa Kadar Abu 18
3.4.3 Pengujian Kadar Zat Volatil 18
3.4.4 Prosedur Kinetika Adsorpsi 19
3.4.5 Prosedur Kajian Isoterm Adsorpsi 19
3.4.6 Analisa Sampel 20
3.4.7 Pengolahan Data 20
BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 21
4.1 KARAKTERISTIK KARBON AKTIF DARI AMPAS TEH 21
4.2 PENGARUH KECEPATAN PENGADUKAN DAN RASIO
KARBON AKTIF : CPO TERHADAP PERSENTASE
ADSORPSI α-TOKOFEROL 22
4.3 PENGARUH KECEPATAN PENGADUKAN DAN RASIO
KARBON AKTIF : CPO TERHADAP KAPASITAS
ADSORPSI α-TOKOFEROL 24
4.4 KINETIKA ADSORPSI α-TOKOFEROL 25
4.5 PENENTUAN MODEL ISOTERM ADSORPSI 28
BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 32
5.1 KESIMPULAN 32
5.2 SARAN 32
DAFTAR GAMBAR
Halaman
Gambar β.1 Struktur α-Tokoferol 8
Gambar 4.1 Pengaruh Kecepatan Pengadukan dan Rasio Karbon Aktif : CPO
Terhadap Persentase Adsorpsi α-Tokoferol 23
Gambar 4.2 Pengaruh Kecepatan Pengadukan dan Rasio Karbon Aktif : CPO
Terhadap Kapasitas Adsorpsi α-Tokoferol 24
Gambar 4.3 Kurva Penyerapan α-Tokoferol 26
Gambar 4.4 Uji Kesesuaian Data Penelitian dengan Model Kinetika Orde
Satu Semu Lagergren 26
Gambar 4.5 Uji Kesesuaian Data Penelitian dengan Model Kinetika Orde
Dua Semu Lagergren 27
Gambar 4.6 Keadaan Isoterm Adsorpsi α-Tokoferol 28
Gambar 4.4 Kurva Isoterm Langmuir 29
Gambar 4.5 Kurva Isoterm Freundlich 29
Gambar LB.1 Kinetika Orde Satu Semu 45
Gambar LB.2 Kinetika Orde Dua Semu 46
Gambar LB.3 Kurva Isoterm Langmuir 47
Gambar LB.4 Kurva Isoterm Freundlich 48
Gambar LC.1 Foto Pengeringan Ampas Teh Menggunakan Tray Drier 50
Gambar LC.2 Foto Penghalusan Ampas Teh Menggunakan Ballmill 50
Gambar LC.3 Foto Rangkaian Peralatan Pirolisis 51
Gambar LC.4 Foto Pencucian Karbon Aktif 51
Gambar LC.5 Foto Penghalusan karbon Aktif dengan Mortar 52
Gambar LC.6 Foto Karbon Aktif 52
Gambar LC.7 Foto Minyak Kelapa Sawit (Crude Palm Oil) Sebelum
Diadsorpsi 53
Gambar LC.8 Foto Rangkaian Peralatan Adsorpsi 53
Gambar LC.9 Foto Minyak Kelapa Sawit Setelah Diadsorpsi 54
DAFTAR TABEL
Halaman
Tabel 2.1 Komposisi Asam Lemak Pada CPO 6
Tabel 2.2 Kandungan Gliserida dalam CPO 7
Tabel 2.3 Perbedaanα-, -, -, δ-tokoferol Berdasarkan Posisi Cincin 9
Tabel 3.1 Variasi Penelitian Kajian Kinetika pada Proses Adsorpsi α-tokoferol 17
Tabel 3.2 Variasi Penelitian Kajian Isoterm pada Proses Adsorpsi α-tokoferol 17
Tabel 4.1 Karakteristik Karbon Aktif dari Ampas Teh. 21
Tabel 4.2 Data Kinetika Adsorpsi α-tokoferol 27
Tabel 4.3 Nilai Konstanta untuk Model Isoterm Langmuir dan Freundlich 30
Tabel LA.1 Data Kadar Abu Karbon Aktif 38
Tabel LA.2 Data Kadar Zat Menguap Karbon Aktif 38
Tabel LA.3 Data Karakteristik Karbon Aktif dari Ampas Teh Sebelum dan
Sesudah Proses Pirolsis Dengan Metode BET 39
Tabel LA.4 Data Konsentrasi α-Tokoferol pada Penentuan Model Kinetika Adsorpsi dengan Kecepatan Pengadukan 180 rpm 39
Tabel LA.5 Data Konsentrasi α-Tokoferol Pada Kecepatan Pengadukan
140 rpm 40
Tabel LA.6 Data Konsentrasi α-Tokoferol Pada Kecepatan Pengadukan
160 rpm 40
Tabel LA.7 Data Konsentrasi α-Tokoferol Pada Kecepatan Pengadukan
180 rpm 40
Tabel LB.1 Persentase Adsorpsi dan Kapasitas Adsorpsi Pada Kecepatan
Pengadukan 140 rpm 43
Tabel LB.2 Persentase Adsorpsi dan Kapasitas Adsorpsi Pada Kecepatan
Pengadukan 160 rpm 43
Tabel LB.3 Persentase Adsorpsi dan Kapasitas Adsorpsi Pada Kecepatan
Pengadukan 180 rpm 43
Tabel LB.4 Data Penentuan Model Kinetika Adsorpsi α-tokoferol
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
LAMPIRAN A DATA HASIL PENELITIAN 38
LA.1 Kadar Abu Karbon Aktif 38
LA.2 Kadar Volatile Matter 38
LA.3 Karakterisasi karbon aktif dengan metode BET 38
LA.4 Kajian Model Kinetika Adsorpsi 39
LA.5 Kajian Model Isoterm Adsorpsi 39
LAMPIRAN B HASIL PERHITUNGAN 41
LB.1 Perhitungan Kadar Abu Karbon Aktif 41
LB.2 Kadar Volatile Matter Karbon Aktif 41
LB.3 Persentase Adsorpsi dan Kapasitas Adsorpsi 42
LB.4 Perhitungan Kinetika Adsorpsi 44
LB.5 Perhitungan Isoterm Adsorpsi 47
LAMPIRAN C FOTO PENELITIAN 50
LC.1 Pengeringan Ampas Teh Menggunakan Tray Drier 50
LC.2 Penghalusan Ampas Teh Menggunakan Ballmill 50
LC.3 Rangkaian Peralatan Pirolisis 51
LC.4 Pencucian Karbon Aktif 51
LC.5 Penghalusan karbon Aktif dengan Mortar 52
LC.6 Karbon Aktif 52
LC.7 Minyak Kelapa Sawit Sebelum Diproses 53
LC.8 Rangkaian Peralatan Adsorpsi 53
LC.9 Minyak Kelapa Sawit Setelah Diproses 54
DAFTAR SINGKATAN
CPO Crude Palm Oil
BET Brunaeur Emmet Teller
HPLC High Liquid Performance Chromatography
PKO Palm Kernel Oil
RBDPO Refined Bleached Deodorized Palm Oil
DAFTAR SIMBOL
Simbol Keterangan Dimensi
C0 Konsentrasi adsorbat awal mg/L
Ce Konsentrasi adsorbat pada keadaan setimbang mg/L
KF Konstanta Freundlich
KL Konstanta Langmuir
k1 Konstanta kinetika orde satu semu
k2 Konstanta kinetika orde dua semu
n Konstanta orde adsorpsi
qe Massa adsorbat yang terjerap per adsorben pada
kesetimbangan
mg/g
qm Kapasitas maksimum adsorpsi mg/g
qt Kapasitas penjerapan pada waktu t mg/g
t waktu menit
W Kapasitas adsorpsi mg/g
W0 Berat awal g
