Pemurnian Minyak Jarak (Jatropha Curcas L.) Dengan Menggunakan Membran Mikrofiltrasi

128 

Full text

(1)

PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI

Oleh

DHIANI DYAHJATMAYANTI F34103045

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(2)

PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian,

Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Oleh

DHIANI DYAHJATMAYANTI F34103045

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(3)

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian,

Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Oleh

DHIANI DYAHJATMAYANTI F34103045

Dilahirkan pada tanggal 7 Maret 1986 di Jakarta

Tanggal lulus : 26 Oktober 2007

Menyetujui, Bogor, November 2007

Pembimbing II Pembimbing I

(4)

Dhiani Dyahjatmayanti. F34103045. Pemurnian Minyak Jarak (Jatropha curcas L.) dengan Menggunakan Membran Mikrofiltrasi. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT dan Dr. Ir. Sri Yuliani, MT. 2007.

RINGKASAN

Kelangkaan bahan bakar minyak fosil yang sedang dialami oleh masyarakat di seluruh dunia ini harus segera ditangani, yaitu dengan cara mengembangkan alternatif bahan bakar minyak yang dapat diperbaharui atau dikenal dengan nama biofuel. Sumber alternatif tersebut dapat berasal dari bahan nabati yang memiliki kandungan minyak yang tinggi, salah satunya adalah jarak pagar (Jatropha curcas L.). Biji jarak pagar memiliki kandungan minyak sebesar 40 – 60%. Oleh karena itu, jarak pagar berpotensi untuk dikembangkan sebagai sumber biofuel. Selain itu, minyak jarak pagar bukan merupakan minyak makan (edible oil) sehingga dalam perolehan bahan baku tidak akan bersaing dengan industri minyak makan.

Untuk memanfatkan minyak jarak pagar sebagai bahan bakar alternatif, minyak perlu dimurnikan. Tahap pertama dalam permunian minyak adalah degumming, yang bertujuan untuk menghilangkan senyawa gum atau fosfolipid dalam minyak. Senyawa fosfolipid perlu dihilangkan dari minyak karena dapat mengendap dan menimbulkan kekeruhan, dan jika minyak dipanaskan akan menggumpal dan membentuk padatan.

Umumnya degumming dilakukan dengan menggunakan air dan asam. Metode konvensional tersebut memiliki kelemahan, yaitu memerlukan biaya lebih banyak, terutama untuk bahan kimia, air dan energi. Metode pemurnian minyak yang saat ini sedang berkembang adalah menggunakan teknologi membran dimana pengurangan fosfolipid sangat tinggi (> 90%). Oleh karena itu, degumming dengan teknologi membran dapat menggantikan metode konvensional. Keuntungan lainnya adalah konsumsi energi, air dan bahan kimia rendah dan kehilangan komponen penting dalam minyak dapat dicegah. Namun, masalah yang dihadapi dalam degumming dengan membran adalah terjadinya fouling karena penyumbatan kotoran-kotoran pada pori membran. Salah satu metode untuk mengurangi fouling adalah backflushing.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji pengaruh lama filtrasi dan backflush terhadap fluks dan rejeksi asam lemak bebas, fosfolipid, logam serta peningkatan kejernihan dan warna.

Mikrofiltrasi minyak jarak pagar dengan membran berukuran 0,01 μm mampu menurunkan fosfolipid di dalam minyak jarak. Hal ini terlihat dari penurunan fosfolipid dalam minyak yang diperlihatkan dengan rejeksi fosfolipidnya. Perlakuan backflush mampu merecovery dan meningkatkan fluks. Perlakuan yang diberikan dalam penelitian ini adalah lama filtrasi dan backflush. Perlakuan terbaik yang menghasilkan fluks tertinggi adalah filtrasi selama 2 menit dengan backflush selama 6 detik (A1B3).

(5)

Dhiani Dyahjatmayanti. F34103045. Purification of Jatropha curcas L. oils using microfiltration membrane. Under supervision Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT and Dr. Ir. Sri Yuliani, MT. 2007.

SUMMARY

The lack of fossil oil fuel is considered to be the important trigger for many initiatives to search the alternative source of energy, which can supplement or replace fossil oil fuel. In recent years, research has been directed to explore plant-based fuels. The most common that is being developed is biofuel. One of the raw material which can be developed is Jatropha curcas L. which has high oil contain (40-60%). Beside that, Jatropha curcas oil is not edible oil so to obtained raw material will not compete with edible oil industry.

For using curcas oil as alternative fuel, the oil must be purified. The removal of phospholipid (degumming) is the first step of crude vegetable oil refining process. Phospholipid must be removed because it can deposit and cause turbidity, and if the oil to be heated will form lump and solid.

Generally, water and dilute acid is used for degumming in conventional processes. The conventional method has many disadventages, that need large amount of wastewater, chemicals and energy consumption. An alternative method for oil purification is using membrane separation process which rejection of phospholipid is very high (> 90%). Other adventages are low water, chemical and energy consumption and loss of important components and nutrients can be prevented. But, the problem in degumming with membrane is membrane fouling because of particles accumulated on the membrane surface. One of method for reducing membrane fouling is backflushing.

The objective of this work was to learn influence of filtration and backflush time versus flux and rejection of free fatty acid, phospholipid, metal, also increasing lightness and color.

Curcas oil microfiltration with pore size 0,01 μm membrane able to reduce phospholipid. Backflush treatment able to recovery and increase flux. Best treatment which results highest flux is filtration during 2 minutes and backflush during 6 seconds (A1B3).

(6)

RIWAYAT HIDUP

(7)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Skripsi dengan judul “Pemurnian Minyak Jarak (Jatropha curcas L.) Dengan Menggunakan Membran Mikrofiltrasi” disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan, motivasi dan arahan selama penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Ibu Dr. Ir. Sri Yuliani, MT sebagai pembimbing akademik atas bimbingan, arahan dan dukungannya.

3. Bapak Prayoga Suryadarma, STP., MT sebagai penguji atas masukannya dalam memperbaiki skripsi ini.

4. Bapak Ir. Djajeng Sumangat, MSc sebagai ketua penelitian pemanfaatan minyak jarak pagar sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk melaksanakan penelitian ini.

5. Seluruh karyawan Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian yang telah membantu penulis selama penelitian.

6. Seluruh karyawan Departemen Teknologi Industri Pertanian yang telah membantu penulis selama penelitian.

Penulis menyadari dalam pembuatan karya tulis ini terdapat kekurangan. Kritik dan saran sangat diharapkan dari semua pihak. Penulis berharap semoga karya tulis ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.

(8)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……….. iii

DAFTAR ISI……… iv

DAFTAR TABEL……… vi

DAFTAR GAMBAR………... vii

DAFTAR LAMPIRAN……… ix

I. PENDAHULUAN………. 1

A. LATAR BELAKANG………... 1

B. TUJUAN……… 3

II. TINJAUAN PUSTAKA...…...……… 4

A. MINYAK JARAK PAGAR...………….. 4

B. PEMURNIAN MINYAK...……….. 5

C. TEKNOLOGI MEMBRAN... 6

D. POLIPROPILEN... 12

E. APLIKASI TEKNOLOGI MEMBRAN DALAM PEMURNIAN MINYAK... 13 F. FOSFOLIPID………... 14

III. METODE PENELITIAN...……….... 17

A. BAHAN DAN ALAT...………...……….. 17

1. Bahan... 17

2. Alat... 17

B. TATA LAKSANA...……….. 17

1. Penelitian Pendahuluan... 17

2. Penelitian Utama………... 19

3. Analisis Sampel………. 20

C. RANCANGAN PERCOBAAN.………...……… 20

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN...………... 22

A. PENELITIAN PENDAHULUAN... 22

1. Pengaruh Lama Filtrasi Terhadap Fluks Dan Rejeksi... 22

2. Pengaruh Tekanan Terhadap Fluks Dan Rejeksi... 24

(9)

1. Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Fluks... 27

2.Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Rejeksi... 31

a. Asam lemak bebas... 31

b. Fosfor dan fosfolipid... 34

c. Logam... 38

3. Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Kejernihan Dan Warna... 47

a. Kejernihan... 47

b. Warna... 51

V. KESIMPULAN DAN SARAN... 54

A. KESIMPULAN……… 54

B. SARAN………... 54

DAFTAR PUSTAKA... 56

(10)

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Komposisi asam lemak dari minyak jarak pagar... 4

Tabel 2. Sifat fisikokimia minyak jarak pagar ...…. 4

Tabel 3. Perbedaan antara mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan reverse osmosis... 8

Tabel 4. Perbandingan karakteristik modul membran... 8

Tabel 5. Degumming berbagai minyak nabati dengan filtrasi membran... 14

Tabel 6. Karakteristik minyak jarak kasar dan permeat serta rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak... 23

Tabel 7. Karakteristik minyak jarak kasar dan permeat serta rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai tekanan yang digunakan... 25

Tabel 8. Karakteristik minyak jarak kasar... 27

(11)

PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI

Oleh

DHIANI DYAHJATMAYANTI F34103045

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(12)

PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian,

Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Oleh

DHIANI DYAHJATMAYANTI F34103045

2007

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR

(13)

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

PEMURNIAN MINYAK JARAK (Jatropha curcas L.) DENGAN MENGGUNAKAN MEMBRAN MIKROFILTRASI

SKRIPSI

Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian,

Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor

Oleh

DHIANI DYAHJATMAYANTI F34103045

Dilahirkan pada tanggal 7 Maret 1986 di Jakarta

Tanggal lulus : 26 Oktober 2007

Menyetujui, Bogor, November 2007

Pembimbing II Pembimbing I

(14)

Dhiani Dyahjatmayanti. F34103045. Pemurnian Minyak Jarak (Jatropha curcas L.) dengan Menggunakan Membran Mikrofiltrasi. Di bawah bimbingan Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT dan Dr. Ir. Sri Yuliani, MT. 2007.

RINGKASAN

Kelangkaan bahan bakar minyak fosil yang sedang dialami oleh masyarakat di seluruh dunia ini harus segera ditangani, yaitu dengan cara mengembangkan alternatif bahan bakar minyak yang dapat diperbaharui atau dikenal dengan nama biofuel. Sumber alternatif tersebut dapat berasal dari bahan nabati yang memiliki kandungan minyak yang tinggi, salah satunya adalah jarak pagar (Jatropha curcas L.). Biji jarak pagar memiliki kandungan minyak sebesar 40 – 60%. Oleh karena itu, jarak pagar berpotensi untuk dikembangkan sebagai sumber biofuel. Selain itu, minyak jarak pagar bukan merupakan minyak makan (edible oil) sehingga dalam perolehan bahan baku tidak akan bersaing dengan industri minyak makan.

Untuk memanfatkan minyak jarak pagar sebagai bahan bakar alternatif, minyak perlu dimurnikan. Tahap pertama dalam permunian minyak adalah degumming, yang bertujuan untuk menghilangkan senyawa gum atau fosfolipid dalam minyak. Senyawa fosfolipid perlu dihilangkan dari minyak karena dapat mengendap dan menimbulkan kekeruhan, dan jika minyak dipanaskan akan menggumpal dan membentuk padatan.

Umumnya degumming dilakukan dengan menggunakan air dan asam. Metode konvensional tersebut memiliki kelemahan, yaitu memerlukan biaya lebih banyak, terutama untuk bahan kimia, air dan energi. Metode pemurnian minyak yang saat ini sedang berkembang adalah menggunakan teknologi membran dimana pengurangan fosfolipid sangat tinggi (> 90%). Oleh karena itu, degumming dengan teknologi membran dapat menggantikan metode konvensional. Keuntungan lainnya adalah konsumsi energi, air dan bahan kimia rendah dan kehilangan komponen penting dalam minyak dapat dicegah. Namun, masalah yang dihadapi dalam degumming dengan membran adalah terjadinya fouling karena penyumbatan kotoran-kotoran pada pori membran. Salah satu metode untuk mengurangi fouling adalah backflushing.

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji pengaruh lama filtrasi dan backflush terhadap fluks dan rejeksi asam lemak bebas, fosfolipid, logam serta peningkatan kejernihan dan warna.

Mikrofiltrasi minyak jarak pagar dengan membran berukuran 0,01 μm mampu menurunkan fosfolipid di dalam minyak jarak. Hal ini terlihat dari penurunan fosfolipid dalam minyak yang diperlihatkan dengan rejeksi fosfolipidnya. Perlakuan backflush mampu merecovery dan meningkatkan fluks. Perlakuan yang diberikan dalam penelitian ini adalah lama filtrasi dan backflush. Perlakuan terbaik yang menghasilkan fluks tertinggi adalah filtrasi selama 2 menit dengan backflush selama 6 detik (A1B3).

(15)

Dhiani Dyahjatmayanti. F34103045. Purification of Jatropha curcas L. oils using microfiltration membrane. Under supervision Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT and Dr. Ir. Sri Yuliani, MT. 2007.

SUMMARY

The lack of fossil oil fuel is considered to be the important trigger for many initiatives to search the alternative source of energy, which can supplement or replace fossil oil fuel. In recent years, research has been directed to explore plant-based fuels. The most common that is being developed is biofuel. One of the raw material which can be developed is Jatropha curcas L. which has high oil contain (40-60%). Beside that, Jatropha curcas oil is not edible oil so to obtained raw material will not compete with edible oil industry.

For using curcas oil as alternative fuel, the oil must be purified. The removal of phospholipid (degumming) is the first step of crude vegetable oil refining process. Phospholipid must be removed because it can deposit and cause turbidity, and if the oil to be heated will form lump and solid.

Generally, water and dilute acid is used for degumming in conventional processes. The conventional method has many disadventages, that need large amount of wastewater, chemicals and energy consumption. An alternative method for oil purification is using membrane separation process which rejection of phospholipid is very high (> 90%). Other adventages are low water, chemical and energy consumption and loss of important components and nutrients can be prevented. But, the problem in degumming with membrane is membrane fouling because of particles accumulated on the membrane surface. One of method for reducing membrane fouling is backflushing.

The objective of this work was to learn influence of filtration and backflush time versus flux and rejection of free fatty acid, phospholipid, metal, also increasing lightness and color.

Curcas oil microfiltration with pore size 0,01 μm membrane able to reduce phospholipid. Backflush treatment able to recovery and increase flux. Best treatment which results highest flux is filtration during 2 minutes and backflush during 6 seconds (A1B3).

(16)

RIWAYAT HIDUP

(17)

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis ucapkan kehadirat Allah SWT, yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya, sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan skripsi ini. Skripsi dengan judul “Pemurnian Minyak Jarak (Jatropha curcas L.) Dengan Menggunakan Membran Mikrofiltrasi” disusun sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar sarjana pada Departemen Teknologi Industri Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Pada kesempatan ini penulis mengucapkan terima kasih kepada :

1. Ibu Dr. Ir. Ika Amalia Kartika, MT selaku dosen pembimbing akademik yang telah memberikan bimbingan, motivasi dan arahan selama penelitian dan penulisan skripsi ini.

2. Ibu Dr. Ir. Sri Yuliani, MT sebagai pembimbing akademik atas bimbingan, arahan dan dukungannya.

3. Bapak Prayoga Suryadarma, STP., MT sebagai penguji atas masukannya dalam memperbaiki skripsi ini.

4. Bapak Ir. Djajeng Sumangat, MSc sebagai ketua penelitian pemanfaatan minyak jarak pagar sebagai bahan bakar pengganti minyak tanah atas kesempatan yang telah diberikan kepada penulis untuk melaksanakan penelitian ini.

5. Seluruh karyawan Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian yang telah membantu penulis selama penelitian.

6. Seluruh karyawan Departemen Teknologi Industri Pertanian yang telah membantu penulis selama penelitian.

Penulis menyadari dalam pembuatan karya tulis ini terdapat kekurangan. Kritik dan saran sangat diharapkan dari semua pihak. Penulis berharap semoga karya tulis ini bermanfaat bagi semua pihak yang membutuhkan.

(18)

DAFTAR ISI

KATA PENGANTAR……….. iii

DAFTAR ISI……… iv

DAFTAR TABEL……… vi

DAFTAR GAMBAR………... vii

DAFTAR LAMPIRAN……… ix

I. PENDAHULUAN………. 1

A. LATAR BELAKANG………... 1

B. TUJUAN……… 3

II. TINJAUAN PUSTAKA...…...……… 4

A. MINYAK JARAK PAGAR...………….. 4

B. PEMURNIAN MINYAK...……….. 5

C. TEKNOLOGI MEMBRAN... 6

D. POLIPROPILEN... 12

E. APLIKASI TEKNOLOGI MEMBRAN DALAM PEMURNIAN MINYAK... 13 F. FOSFOLIPID………... 14

III. METODE PENELITIAN...……….... 17

A. BAHAN DAN ALAT...………...……….. 17

1. Bahan... 17

2. Alat... 17

B. TATA LAKSANA...……….. 17

1. Penelitian Pendahuluan... 17

2. Penelitian Utama………... 19

3. Analisis Sampel………. 20

C. RANCANGAN PERCOBAAN.………...……… 20

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN...………... 22

A. PENELITIAN PENDAHULUAN... 22

1. Pengaruh Lama Filtrasi Terhadap Fluks Dan Rejeksi... 22

2. Pengaruh Tekanan Terhadap Fluks Dan Rejeksi... 24

(19)

1. Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Fluks... 27

2.Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Rejeksi... 31

a. Asam lemak bebas... 31

b. Fosfor dan fosfolipid... 34

c. Logam... 38

3. Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Kejernihan Dan Warna... 47

a. Kejernihan... 47

b. Warna... 51

V. KESIMPULAN DAN SARAN... 54

A. KESIMPULAN……… 54

B. SARAN………... 54

DAFTAR PUSTAKA... 56

(20)

DAFTAR TABEL

Tabel 1. Komposisi asam lemak dari minyak jarak pagar... 4

Tabel 2. Sifat fisikokimia minyak jarak pagar ...…. 4

Tabel 3. Perbedaan antara mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan reverse osmosis... 8

Tabel 4. Perbandingan karakteristik modul membran... 8

Tabel 5. Degumming berbagai minyak nabati dengan filtrasi membran... 14

Tabel 6. Karakteristik minyak jarak kasar dan permeat serta rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak... 23

Tabel 7. Karakteristik minyak jarak kasar dan permeat serta rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai tekanan yang digunakan... 25

Tabel 8. Karakteristik minyak jarak kasar... 27

(21)

DAFTAR GAMBAR

Gambar 1. Skema proses pemisahan dengan membran... 9

Gambar 2. Struktur molekul polipropilen... 13

Gambar 3. Struktur molekul fosfolipid... 14

Gambar 4. Struktur misela fosfolipid... 15

Gambar 5. Diagram alir dari tahapan-tahapan penelitian... 18

Gambar 6. Profil hubungan antara lamanya filtrasi dengan fluks... 22

Gambar 7. Profil hubungan antara tekanan dengan fluks... 25

Gambar 8. Profil hubungan antara tekanan dengan rejeksi fosfolipid... 26

Gambar 9. Fluks pada berbagai perlakuan lama filtrasi dan backflush... 28

Gambar 10. Bilangan asam minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan... 32

Gambar 11. FFA minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan... 32

Gambar 12. Kadar fosfor minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan... 34

Gambar 13. Kadar fosfolipid minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan... 34

Gambar 14. Rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan... 36

Gambar 15. Kadar Ca minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan... 39

Gambar 16. Rejeksi Ca yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan... 40

Gambar 17. Kadar Mg minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak dengan berbagai perlakuan... 41

(22)
(23)

DAFTAR LAMPIRAN

(24)

I. PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Saat ini, Indonesia mengalami kelangkaan bahan bakar minyak berbasis fosil. Pada tahun 2004 kelangkaan tersebut mencapai 17,8 juta kiloliter (111,97 barel) sehingga untuk mengatasi kekurangan tersebut Indonesia melakukan impor minyak. Di lain pihak harga minyak mentah dunia akhir-akhir ini melonjak sangat tinggi hingga mencapai lebih dari US$ 90/barel, sehingga impor minyak ini sangat menguras devisa negara. Untuk meringankan beban tersebut, pemerintah berupaya mencari sumber bahan bakar minyak (BBM) alternatif yang dapat diperbaharui atau dikenal dengan biofuel. BBM alternatif ini berasal dari minyak nabati yang bahan bakunya tersedia secara lokal, mudah didapat dan dapat diperbaharui (Hadi et al., 2006). Bahan baku biofuel antara lain minyak kelapa, minyak sawit, kemiri, kacang tanah, biji karet dan jarak pagar. Jarak pagar (Jatropha curcas L.) merupakan salah satu bahan baku bioenergi yang memiliki potensi untuk dikembangkan di Indonesia. Saat ini tanaman jarak pagar banyak dikembangkan di daerah-daerah di Indonesia dengan potensi produksi 1.590 kg minyak/ha/tahun (Soerawidjaja et al., 2005; Kandpal dan Madan, 1995). Keunggulan jarak pagar dibandingkan dengan sumber minyak nabati lainnya adalah bukan merupakan sumber minyak makan (edible oil) sehingga tidak akan bersaing dengan industri minyak makan dalam perolehan bahan baku. Selain itu, tanaman jarak pagar dapat tumbuh di lahan marginal atau lahan kritis. Tanaman jarak pagar mempunyai sistem perakaran yang mampu menahan air dan tanah sehingga tahan terhadap kekeringan serta berfungsi sebagai tanaman penahan erosi. Jarak pagar dapat tumbuh pada berbagai ragam tekstur dan jenis tanah, baik tanah berbatu, tanah berpasir, maupun tanah liat. Di samping itu, juga dapat beradaptasi pada tanah yang kurang subur atau tanah bergaram, memiliki sistem pengairan yang baik, tidak tergenang dan pH tanah 5,0 – 6,5.

(25)

minyak. Minyak jarak pagar dihasilkan dari ekstraksi biji kering secara mekanis menggunakan kempa hidrolik atau kempa ekspeler, ataupun secara kimiawi menggunakan pelarut. Ekstraksi mekanis biasanya lebih mudah dan murah karena tidak membutuhkan teknologi proses yang rumit dan mahal. Untuk memanfaatkan minyak jarak pagar sebagai bahan bakar alternatif, minyak perlu dimurnikan terlebih dahulu. Tahap pertama dalam permurnian minyak adalah degumming, yang bertujuan untuk menghilangkan senyawa gum atau fosfolipid dalam minyak. Senyawa fosfolipid perlu dihilangkan dari minyak karena dapat mengendap dan menimbulkan kekeruhan, dan jika minyak dipanaskan akan menggumpal dan membentuk padatan. Dalam kasus ini, fosfolipid yang terdapat di dalam minyak jarak pagar yang akan digunakan sebagai bahan bakar kompor ketika dipanaskan fosfolipid ini dapat menyumbat saluran dan sumbu kompor sehingga memperpendek waktu penyalaan api, dan kompor harus lebih sering dibersihkan.

(26)

Sebagian besar fokus studi tentang degumming dengan teknologi membran adalah degumming dengan penambahan pelarut. Hanya sedikit studi yang berhubungan dengan degumming tanpa penambahan pelarut disebabkan fluks permeat yang rendah karena viskositas minyak yang tinggi. Fluks permeat dapat ditingkatkan dengan optimasi parameter operasi seperti tekanan transmembran, suhu, laju umpan dan aplikasi filtrasi secara crossflow dan modul membran yang sesuai (Amalia Kartika, 2006). Selain itu, masalah yang dihadapi dalam degumming dengan membran adalah terjadinya fouling karena penyumbatan kotoran-kotoran pada pori membran atau akumulasi kotoran dipermukaan membran. Oleh karena itu, diperlukan suatu cara untuk mengatasi masalah tersebut. Salah satu metode untuk mengurangi fouling adalah backflushing. Backflushing merupakan pembalikan aliran permeat dengan menggunakan tekanan tinggi di sisi permeat dibandingkan di sisi umpan dari membran dalam periode waktu yang singkat dan frekuensi yang tinggi.

Oleh karena itu, perlu dilakukan studi tentang pemurnian minyak jarak dengan menggunakan teknologi membran tanpa penggunaan pelarut dan dengan menerapkan metode backflushing. Studi ini diharapkan dapat menghasilkan paket teknologi degumming minyak jarak pagar yang murah dan ramah lingkungan, serta mempunyai efektifitas yang lebih tinggi dibandingkan dengan metode konvensional.

B. TUJUAN

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk mengkaji pengaruh lama filtrasi dan backflush terhadap fluks dan rejeksi asam lemak bebas, fosfolipid dan logam, serta peningkatan kejernihan dan warna.

(27)

II. TINJAUAN PUSTAKA

A. MINYAK JARAK PAGAR

Biji jarak merupakan bagian dari tanaman jarak yang mempunyai nilai ekonomi tinggi karena kandungan minyaknya yang tinggi, yaitu sekitar 40-60% (Haas dan Mittelbach, 2000). Namun demikian, minyak ini mengandung racun sehingga tidak dapat dikonsumsi. Ester forbol merupakan senyawa yang bertanggung jawab atas beracunnya minyak jarak pagar. Proses pemurnian minyak hanya mampu menurunkan 50% dari kandungan ester forbol sehingga minyak ini tetap tidak dapat dikonsumsi. Kandungan asam lemak tertinggi di dalam minyak jarak pagar adalah asam oleat dan linoleat. Komposisi asam lemak minyak jarak pagar dapat dilihat pada Tabel 1, sedangkan sifat fisikokimianya dapat dilihat pada Tabel 2.

Tabel 1. Komposisi asam lemak dari minyak jarak pagar

Jenis Asam Lemak Komposisi (% berat)

Asam miristat (C 14 : 0) 0 – 0,1

Asam palmitat (C 16 : 0) 14,1 – 15,3

Asam stearat (C 18 : 0) 3,7 – 9,8

Asam arakhidat (C 20 : 0) 0 – 0,3

Asam behemik (C 22 : 0) 0 – 0,2

Asam palmitoleat (C 16 : 1) 0 – 1,3

Asam oleat (C 18 : 1) 34,3 – 45,8

Asam linoleat (C 18 : 2) 29,0 – 44,2

Asam linolenat (C 18 : 3) 0 – 0,3

Sumber : Gübitz et al. (1999)

Tabel 2. Sifat fisikokimia minyak jarak pagar

Parameter Unit Minyak Jarak Pagar

Densitas pada 15oC g/cm3 0,920

Viskositas pada 30oC cSt 52

Flash point oC 240

Bilangan penetralan mg KOH/g sampel 0,92

Monogliserida % berat Tidak terdeteksi

Digliserida % berat 2,7

Trigliserida % berat 97,3

Kadar air % berat 0,07

Fosfor ppm 290

Kalsium ppm 56

Magnesium ppm 103

Besi ppm 2,4

(28)

B. PEMURNIAN MINYAK

Tujuan utama dari proses pemurnian minyak nabati adalah untuk menghilangkan rasa serta bau yang tidak enak, warna yang tidak menarik dan memperpanjang masa simpan minyak sebelum dikonsumsi atau dipergunakan sebagai bahan mentah dalam industri (Ketaren, 1986). Pada umumnya minyak dimurnikan melalui proses sebagai berikut :

1. Pemisahan bahan berupa suspensi dan dispersi koloid dengan cara penguapan, degumming dan pencucian dengan asam.

2. Pemisahan asam lemak bebas. 3. Dekolorisasi.

4. Deodorisasi.

5. Pemisahan gliserida jenuh (stearin) dengan cara pendinginan (chiling). Menurut Ketaren (1986), kotoran yang terkandung dalam minyak terdiri dari tiga golongan, yaitu :

1. Kotoran yang tidak larut dalam minyak (fat insoluble dan terdispersi dalam minyak)

Kotoran yang termasuk dalam golongan ini antara lain biji atau partikel jaringan, lendir dan getah, serat-serat yang berasal dari kulit, abu atau mineral seperti Fe, Cu, Mg dan Ca, serta air dalam jumlah kecil. Kotoran ini dapat dihilangkan dengan beberapa cara mekanis, yaitu pengendapan, penyaringan dan sentrifugasi.

2. Kotoran yang berbentuk suspensi koloid dalam minyak

Kotoran ini meliputi fosfolipid, karbohidrat, senyawa yang mengandung nitrogen dan senyawa kompleks lainnya. Kotoran ini dapat dipisahkan dengan menggunakan uap panas dan kombinasi elektrolisa dengan pemisahan secara mekanik seperti pengendapan, sentrifugasi atau penyaringan dengan menggunakan absorben.

3. Kotoran yang terlarut dalam minyak (fat soluble compound)

(29)

proses oksidasi dan dekomposisi minyak serta zat lain yang belum dapat diidentifikasi.

Pemisahan gum (degumming) merupakan suatu proses pemisahan getah atau lendir-lendir yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air dan resin tanpa mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam minyak. Biasanya proses ini dilakukan dengan cara dehidratasi gum atau kotoran lain agar supaya bahan tersebut lebih mudah terpisah dari minyak. Bahan tersebut selanjutnya dipisahkan dari minyak melalui proses pemusingan (sentrifugasi). Metode degumming yang paling umum adalah dengan mengalirkan uap air panas dan air ke dalam minyak (Ketaren, 1986). Sejumlah air atau uap air (2 – 4%) ditambahkan pada minyak kasar untuk menggumpalkan gum. Kemudian gum dipisahkan dengan sentifugasi (Carr, 1989). Dalam proses water-degumming, kandungan fosfolipid di dalam minyak menurun hingga mencapai 1800 – 6000 mg/kg dengan kandungan fosfor sebesar 60 - 200 mg/kg (Segers dan van der Sande, 1990). Selain itu, proses degumming dapat juga dilakukan dengan penambahan asam fosfat seperti yang dilakukan oleh Diosady et al. (1982) dimana di dalam degumming asam, kemampuan hidrasi fosfolipid ditingkatkan dengan penambahan asam fosfat atau sitrat dan kandungan fosfolipid di dalam minyak menurun sebesar 1500 mg/kg. Sianturi (1998) melakukan degumming minyak kelapa sawit kasar dengan penambahan 0,09% (v/w) asam fosfat 85%. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kadar fosfolipid minyak kelapa sawit menurun hingga 98%. Pada kasus lainnya, degumming minyak jarak pagar dengan asam fosfat atau sitrat dapat menurunkan kandungan fosfor sebesar 85% (Yuliani et al., 2006).

C. TEKNOLOGI MEMBRAN

(30)

dengan “driving force” berupa perbedaan tekanan, konsentrasi atau temperatur. Berdasarkan bahan bakunya, membran dapat dibedakan atas membran alami dan sintetik, sedangkan berdasarkan sifat kelistrikannya membran dapat dibedakan atas membran bermuatan (positif atau negatif) dan tidak bermuatan (netral) (Mulder, 1991).

Membran dapat diklasifikasikan atas beberapa grup antara lain berdasarkan bahan bakunya, morfologi dan ukuran partikel yang dipisahkan. Berdasarkan bahan bakunya membran dapat dibedakan atas membran biologi dan sintetik. Membran sintetik dibedakan atas dua yaitu organik (polimer organik) dan inorganik (material inorganik seperti keramik, gelas dan metal). Berdasarkan morfologinya, membran dibedakan atas membran simetrik dan membran asimetrik. Membran simetrik memiliki struktur pori yang seragam sedangkan membran asimetrik memiliki struktur ukuran pori yang tidak seragam. Berdasarkan ukuran partikel yang dipisahkan dan tekanan yang digunakan, membran dapat dibedakan atas mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan reverse osmosis. Perbedaan karakteristik antara mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan reverse osmosis dapat dilihat pada Tabel 3. Selain itu, membran dapat diklasifikasikan berdasarkan struktur dan prinsip pemisahan, yaitu membran porous (mikrofiltrasi, ultrafiltrasi), non porous (pemisahan gas, pervaporasi) dan liquid film (pemisahan dilakukan dengan penambahan suatu carrier molecule ke dalam suatu liquid membrane) (Mulder,1991).

(31)

Tabel 3. Karakteristik mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan reverse osmosis Parameter Mikrofiltrasi Ultrafiltrasi Reverse Osmosis Ukuran

Lebih kecil dari 1000 (lebih kecil dari

Tidak penting Tidak penting Penting

Tekanan yang

Sumber : Renner dan El-Salam (1991)

Tabel 4. Perbandingan karakteristik modul membran Karakteristik Hollow

besar Sedang Sedang Sangat

kecil Sedang Wall shear rate Sangat

rendah Sedang Sedang Sangat

tinggi Sedang Penggandaan

skala Mudah Mudah Cukup sulit Sulit Sulit Fluks permeat Rendah Sedang Tinggi Tinggi Tinggi Kecenderungan

tinggi Tinggi Sedang Sangat

rendah Rendah

Sumber : Belfort et al. (1994)

(32)

dengan backflushing dan konsumsi energi rendah. Kerugian penggunaan membran hollow fiber antara lain serat-serat mudah tersumbat, tekanan maksimum yang digunakan rendah, sambungan beberapa elemen terbatas pada konfigurasi pararel, sulit untuk mempertahankan fluks yang tinggi pada larutan dengan viskositas tinggi dan kerusakan pada salah satu serat memerlukan penggantian keseluruhan modul membran (Renner dan El-Salam, 1991).

Menurut Mulder (1991), kemampuan membran untuk memisahkan komponen-komponen disebabkan karena perbedaan sifat fisik atau kimia antara membran dengan komponen yang dipisahkan. Prinsip operasi pemisahan dengan menggunakan membran adalah memisahkan satu atau lebih komponen dalam suatu aliran fluida. Secara umum proses ini digunakan untuk memisahkan makromolekul, substansi biologi, komponen yang tidak terlarut (suspensi dan koloid) serta partikel lain yang tidak dikehendaki dalam suatu cairan. Prinsip operasi membran secara skematis dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Skema proses pemisahan dengan membran (Mulder, 1991) Kinerja (performance) membran terutama dipengaruhi oleh karakteristik membran yang digunakan. Karakteristik membran tersebut diantaranya meliputi struktur dan ukuran pori serta sifat fisik kimia lainnya seperti morfologi dan bahan baku membran. Parameter utama yang digunakan dalam penilaian kinerja membran filtrasi adalah fluks dan rejeksi (Osada dan Nakagawa, 1992). Secara umum fluks didefinisikan sebagai volume aliran yang melalui membran per unit luas permukaan membran dan satuan waktu. Umumnya satuan yang digunakan adalah liter per meter persegi per jam (liter/m2.jam). Parameter operasi yang mempengaruhi fluks antara lain

Umpan Retentat

Permeat modul

(33)

tekanan, konsentrasi umpan, temperatur dan potensial listrik (Mulder, 1991). Tekanan transmembran merupakan gradien tekanan antara sisi retentat dan sisi permeat dari membran. Dalam prakteknya dihitung sebagai tekanan rata-rata antara tekanan inlet (sisi umpan) dan tekanan outlet (sisi retentat) dari modul membran yang umumnya satuan yang digunakan adalah bar atau Mpa. Semakin tinggi tekanan transmembran maka fluks dan laju transpor solut ke permukaan membran semakin meningkat. Pengaruh dari konsentrasi umpan yaitu dengan adanya kenaikan konsentrasi umpan, fluks akan menurun. Apabila konsentrasi umpan sama dengan konsentrasi gel maka fluks sama dengan nol. Meskipun sulit untuk mencapai konsentrasi gel, hal ini perlu dipertimbangkan sebagai batas konsentrasi maksimun untuk retentat. Secara umum, semakin tinggi temperatur akan meningkatkan fluks. Efek dari temperatur ini dapat disebabkan oleh beberapa faktor antara lain menurunnya viskositas larutan, meningkatnya difusivitas solut, perubahan interaksi antara membran dan solut (Renner dan El-Salam, 1991).

Efisiensi membran, menurut Mulder (1991), ditentukan dengan dua parameter utama yaitu selektifitas dan aliran yang melalui membran. Selektifitas pada membran diperlihatkan dengan dua parameter, yaitu rejeksi (R) atau faktor pemisahan (α). Untuk pemisahan larutan, selektifitas ditunjukkan dengan rejeksi (R) yang dinyatakan sebagai berikut :

100

(34)

oleh membran atau disebut dengan MWCO. Menurut Renner dan El-Salam (1991), MWCO (Molecular Weight Cut Off) adalah bobot molekul terkecil dari zat yang dapat ditahan oleh pori-pori membran. Zat yang memiliki bobot molekul di atas MWCO suatu membran tidak dapat melewati pori membran, sebaliknya zat dengan bobot molekul lebih rendah dari MWCO membran dapat melewati pori membran tersebut. Umumnya konsep ”cut off” digunakan untuk karakterisasi pori membran. Cut off didefinisikan sebagai bobot molekul makromolekul dimana 90% dapat ditahan oleh membran. Misalnya membran memiliki MWCO sebesar 40.000 Da berarti seluruh solut dengan bobot molekul lebih besar dari 40.000 Da dapat ditahan oleh membran lebih besar dari 90%. Makromolekul yang umum digunakan untuk penentuan MWCO antara lain protein globular (albumin, globulin), polisakarida bercabang (dekstran) atau molekul linear fleksibel (polietilen glikol). Selain itu, terdapat beberapa metode lain untuk karakterisasi pori membran. Membran mikrofiltrasi umumnya dikarakterisasi dengan beberapa metode antara lain scanning electron microscopy (ukuran pori membran dapat diperkirakan dengan teknik fotografi), metode bubble point (penentuan ukuran pori maksimum dengan menghembuskan udara ke dalam membran yang berisi cairan), metode mercury intrusion (merkuri di dorong ke dalam membran dimana volume merkuri ditentukan pada setiap tekanan dan menghasilkan suatu persamaan antara tekanan dan volume merkuri, dari persamaan tersebut dapat ditentukan ukuran pori membran) dan metode permeabilitas. Untuk membran ultrafiltrasi dapat dikarakterisasi porinya dengan beberapa metode antara lain gas adsorption-desorption, thermoporometry (berdasarkan pengukuran kalorimetri dari perpindahan solid-liquid di dalam bahan porous), permporometry (berdasarkan penyumbatan pori disebabkan gas yang terkondensasi) dan pengukuran rejeksi solut (penentuan MWCO) (Mulder, 1991).

(35)

tersebut menyebabkan terjadinya fouling pada membran. Umumnya fouling terjadi pada membran porous seperti mikrofiltrasi dan ultrafiltrasi. Fouling tergantung pada sifat fisik dan kimia seperti konsentrasi, temperatur, pH, kekuatan ion dan interaksi spesifik (ikatan hidrogen, interaksi antar dipol) (Mulder, 1991).

Ada berbagai cara untuk mengatasi fouling, antara lain pemberian perlakuan awal untuk larutan umpan, pengubahan karakteristik membran, perbaikan kondisi proses dan pencucian. Pencucian membran umumnya dilakukan melalui pencucian hidrolik, mekanik atau kimiawi (Mulder, 1991). Salah satu metode pencucian hidrolik yang banyak digunakan adalah backpulsing atau backflushing. Metode ini pada prinsipnya membalikkan aliran permeat melalui membran dalam periode waktu yang sangat pendek dan frekuensi yang tinggi. Aliran balik tersebut dapat mengangkat atau mengeluarkan partikel-partikel pengotor dari permukaan atau pori membran (Mores et al., 1999; Sondhi dan Bhave, 2001). Menurut Sondhi dan Bhave (2001), backflushing efektif dalam mengurangi fouling dan dapat menjaga fluks tetap tinggi. Selain itu, backflushing dapat mengembalikan fluks seperti semula (97,5%). Sondhi dan Bhave (2001) juga menyatakan bahwa semakin besar diameter pori efektifitas backflushing semakin tinggi. Hasil penelitian Ma et al. (2000) yang mengkaji pengaruh backflushing dan modifikasi permukaan membran terhadap penurunan fouling dengan bahan suspensi E. coli menyatakan bahwa fluks dengan menggunakan backflushing lebih tinggi dua kali lipat dibandingkan tanpa backflushing.

D. POLIPROPILEN

(36)

H CH3 | | [ C C ] | | H H

Gambar 2. Struktur molekul polipropilen

Menurut Syarief et al. (1989), sifat utama polipropilen antara lain : 1. Ringan (densitas 0,9 g/cm3) dan mudah dibentuk.

2. Mempunyai kekuatan tarik lebih besar dari polietilen. 3. Permeabilitas uap air rendah dan permeabilitas gas sedang. 4. Tahan terhadap suhu tinggi (150oC).

5. Tahan terhadap asam kuat, basa dan minyak.

6. Pada suhu tinggi polipropilen dapat bereaksi dengan benzen, siklen, toluen, terpektin dan asam nitrat kuat.

E. APLIKASI TEKNOLOGI MEMBRAN DALAM PEMURNIAN MINYAK NABATI

(37)

Tabel 5. Degumming berbagai minyak nabati dengan membran

Jenis Minyak Tipe Membran

Kandungan

Grape seed oil Membran porous (Ultrafiltrasi)

65 5 92,3

Sumber : Manjula dan Subramanian (2006)

F. FOSFOLIPID

Fosfolipid dapat dipandang sebagai asymetrical phoshoric acid diesters yang terdiri dari tiga tipe ikatan kimia, yaitu ikatan C – C, ikatan ester dan ikatan fosfoester. Fosfolipid dibagi dalam dua kelas utama tergantung pada kandungan gliserol atau sphinosylnya, yaitu gliserolfosfolipid dan sphingolipid (Akoh dan Min, 2002). Fosfolipid atau disebut juga fosfatida terdiri dari alkohol polihidrat teresterifikasi dengan asam lemak dan asam fosfat serta nitrogen. Lesitin dan sepalin adalah dua jenis fosfatida yang umum terdapat dalam minyak nabati (O’Brien et al., 2000). Struktur molekul fosfolipid dapat dilihat pada Gambar 3.

O

(38)

Fosfolipid diklasifikasikan menjadi dua bentuk yang berbeda berdasarkan kelarutannya dalam air, yaitu fosfolipid hydratable dan nonhydratable. Komponen utama dari hydratable phospholipid adalah phosphatidycholine (PC). Nonhydratable phospholipid mengandung garam magnesium dan kalsium dalam asam fosfatida dan phosphatidylethanolamine (Manjula dan Subramanian, 2006). Selain PC, fosfolipid hydratable yang terdapat dalam minyak nabati antara lain phosphatidylethanolamine (PE), phosphatidylserine (PS) dan phosphatidylinositol (PI) (Akoh dan Min, 2002). Kandungan fosfolipid di dalam minyak nabati bervariasi antara 2 – 3% (Ketaren, 1986). Fosfatida dapat dibebaskan dari sumbernya sebagai by product melalui degumming dan netralisasi. Fosfatida yang bersifat hydratable dapat dipisahkan dari minyak dengan menggunakan air atau uap. Pemisahan fosfatida yang bersifat nonhydratable umumnya lebih sulit, membutuhkan perlakuan dengan asam untuk mengubahnya menjadi bentuk yang hydratable. Asam fosfat sering digunakan untuk proses pemisahan fosfolipid nonhydratable (O’Brien et al., 2000).

Fosfolipid mempunyai dua gugus yaitu gugus polar (phosphoryl - X) dan gugus nonpolar (asam lemak). Oleh karena itu, fosfolipid cenderung membentuk agregat atau misela yang disusun oleh gugus polar dalam lingkungan aqueous (Gambar 4).

(39)
(40)

III. METODE PENELITIAN

A. BAHAN DAN ALAT

1.Bahan

Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak jarak pagar yang bijinya berasal dari Sumbawa. Bahan-bahan yang digunakan untuk analisa sampel adalah KOH 0,1 N, alkohol netral 95%, indikator phenolptalein 1%, HNO3, HCl, KH2PO4, FeCl3, larutan amonium molibdat 5%, larutan amonium vanadat 0,25%, lantanum oksida 15% dan akuades.

2.Alat

Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah modul membran hollow fiber yang dilengkapi dengan pompa diaphragma. Spesifikasi modul membran dapat dilihat pada Lampiran 1. Alat lainnya adalah gelas piala, erlenmeyer, labu ukur, cawan porselen, buret, pipet, pengaduk, penangas air, eksikator, tanur, neraca massa, stopwatch dan spektrofotometer.

B. TATA LAKSANA

Penelitian ini dilaksanakan melalui tahapan-tahapan (Gambar 5) : penelitian pendahuluan, penelitian utama dan analisa sampel.

1. Penelitian Pendahuluan

(41)

FFA, kejernihan, warna dan kadar kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan besi (Fe).

Penentuan lama operasi filtrasi dilakukan dengan cara mengukur fluks untuk setiap menit selama 60 menit. Selanjutnya fluks-fluks hasil pengukuran tersebut diplotkan dalam grafik fluks vs lama filtrasi sehingga lama operasi filtrasi dapat ditetapkan dari fluksnya yang konstan terhadap lama filtrasi. Setelah lama operasi filtrasi diketahui, langkah selanjutnya adalah menentukan tekanan operasi dengan mengukur fluks pada tekanan 0,25 - 1,25 bar dan lama operasi filtrasi yang diperoleh dari percobaan sebelumnya. Fluks hasil percobaan ini kemudian diplotkan dalam grafik fluks vs tekanan sehingga tekanan operasi dapat ditentukan dari fluksnya yang konstan dan tidak tergantung pada tekanan yang digunakan. Penentuan tekanan yang digunakan didasarkan pada spesifikasi alat yang memiliki rentang tekanan antara 0,25 – 1,25 bar. Pada kedua percobaan tersebut di atas, minyak hasil filtrasi selanjutnya diuji bilangan asam, FFA dan kadar fosfor dan fosfolipidnya, yaitu pada menit ke 1, 4, 7, 10, 48 dan 60, serta tekanan 0,25 – 1,25 bar.

Gambar 5. Diagram alir dari tahapan-tahapan penelitian Karakterisasi minyak jarak setelah filtrasi

Selesai Tekanan dan waktu operasi

Mulai

Penelitian pendahuluan : Kajian pengaruh lama

filtrasi dan tekanan terhadap fluks dan rejeksi

Karakterisasi minyak jarak pagar kasar

Penelitian utama : Kajian pengaruh lama filtrasi dan backflush terhadap fluks

(42)

2. Penelitian Utama

Tekanan operasi yang didapat dari penelitian pendahuluan digunakan untuk proses pemurnian minyak jarak pagar dengan lama filtrasi dan backflush yang bervariasi. Lama filtrasi yang digunakan adalah 2, 4 dan 6 menit, sedangkan lama backflush yang digunakan adalah 2, 4 dan 6 detik. Sebelum melakukan filtrasi, minyak jarak dikarakterisasi terlebih dahulu. Parameter yang diamati adalah fluks, kadar fosfor dan fosfolipid, bilangan asam, kejernihan, warna dan kadar kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan besi (Fe).

Pada penelitian ini menggunakan membran yang sebelumnya telah dipakai untuk penentuan lama dan tekanan operasi. Pembersihan membran dilakukan dengan cara mengalirkan udara bersih ke dalam modul membran sampai membran kosong. Oleh karena membran telah digunakan untuk penelitian sebelumnya sehingga di permukaan membran telah terjadi penumpukan kotoran atau terbentuk polarisasi kosentrasi.

(43)

3.Analisis Sampel

Parameter yang diamati adalah kadar fosfor dan fosfolipid, bilangan asam, FFA, kejernihan, warna dan kadar kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan besi (Fe). Prosedur analisa parameter-parameter tersebut secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 2.

C. RANCANGAN PERCOBAAN

Rancangan percobaan yang digunakan dalam penelitian utama adalah rancangan acak lengkap faktorial. Faktor-faktor yang dipelajari adalah lama filtrasi (A) dan lama backflush (B). Faktor lama filtrasi (A) mempunyai 3 taraf, yaitu 2, 4 dan 6 menit, sedangkan faktor lama backflush (B) mempunyai 3 taraf, yaitu 2, 4 dan 6 detik. Seluruh perlakuan dalam penelitian ini dilakukan dengan tiga kali ulangan. Parameter yang diamati pada penelitian ini adalah fluks, kadar fosfor dan fosfolipid, bilangan asam, FFA, kejernihan, warna dan kadar kalsium (Ca), magnesium (Mg) dan besi (Fe). Model rancangan percobaan pengaruh kedua faktor terhadap parameter yang diamati adalah sebagai berikut :

Yijk = μ + Ai + Bj + ABij + εijk

dimana :

Yijk = Nilai pengamatan taraf ke-i faktor A, taraf ke-j faktor B pada ulangan ke-k

μ = Nilai rata-rata

Ai = Pengaruh sebenarnya dari taraf ke-i faktor A (lama filtrasi) Bj = Pengaruh sebenarnya dari taraf ke-j faktor B (lama backflush) ABij = Pengaruh sebenarnya dari interaksi taraf ke-i faktor A dengan

taraf ke-j faktor B

εijk = Pengaruh kesalahan percobaan

(44)

uji lanjut Duncan terhadap data-data yang dihasilkan sesuai model rancangan percobaan yang digunakan.

(45)

IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A. PENELITIAN PENDAHULUAN

Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mengetahui pengaruh lama filtrasi dan tekanan terhadap fluks permeat dan rejeksi asam lemak bebas dan fosfolipid. Selain itu juga untuk menentukan lama filtrasi dan tekanan operasi.

1. Pengaruh Lama Filtrasi Terhadap Fluks Dan Rejeksi

Pada pengujian pengaruh lama filtrasi terhadap fluks, mikrofiltrasi minyak jarak dilakukan pada tekanan 0,25 bar dan suhu ruang (29oC) selama 60 menit. Dari percobaan ini didapatkan data-data seperti terlampir pada Lampiran 3 dan terlihat pada Gambar 6.

0 1 2 3 4 5

0 10 20 30 40 50 60 70

Lama Filtrasi (menit)

Fluks (

l/m

2 . j

a

m

)

(46)

Selama mikrofiltrasi minyak jarak, permeat yang diperoleh diuji bilangan asam, FFA, kadar fosfor dan fosfolipidnya. Hasil pengujian parameter-parameter tersebut dapat dilihat pada Tabel 6.

Tabel 6. Karakteristik minyak jarak kasar dan permeat serta rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak

Dari tabel tersebut diperoleh bahwa selama mikrofiltrasi minyak jarak, bilangan asam dan FFA permeat relatif konstan. Hal ini menunjukkan bahwa selama mikrofiltrasi minyak jarak membran tidak mampu merejeksi asam lemak bebas, artinya seluruh asam lemak bebas dapat melewati membran. Fenomena tersebut wajar terjadi karena membran yang digunakan mempunyai ukuran pori yang jauh lebih besar (0,01 μm) dibandingkan ukuran asam lemak bebas (± 200 Da atau setara dengan 0,0004 μm). Fenomena ini terjadi pula pada penelitian-penelitian sebelumnya. Penurunan jumlah asam lemak bebas kurang dari 10% dengan menggunakan membran dengan MWCO 30 dan 50 kDa (Amalia Kartika, 2006). Manjula dan Subramanian (2006) menyatakan bahwa membran yang ideal untuk memisahkan asam lemak bebas adalah membran yang bersifat hidrofobik dengan ukuran pori yang lebih spesifik atau memiliki ukuran pori yang lebih kecil dari ukuran molekul asam lemak bebas. Material membran yang digunakan pada penelitian ini adalah polipropilen yang bersifat hidrofobik tetapi ukuran pori yang digunakan masih terlalu besar sehingga meloloskan asam lemak bebas.

(47)

selama mikrofiltrasi fosfolipid direjeksi oleh membran, dengan tingkat rejeksi berkisar antara 4 - 60%. Semakin panjang lama filtrasi, tingkat rejeksi fosfolipid semakin tinggi.

Fosfolipid dapat ditahan oleh membran karena di dalam sistem non aqueous, molekul-molekul fosfolipid dapat membentuk misela atau kompleks agregat yang besar dimana bobot molekulnya dapat mencapai 20.000 Da atau lebih, dengan ukuran molekul adalah 0,018 sampai 0,2 μm (Snape dan Nakajima, 1996; Ochoa et al., 2001). Ukuran pori membran yang digunakan adalah 0,01 μm, sehingga misela fosfolipid yang ukurannya lebih besar dari 0,01 μm akan tertahan di atas permukaan membran. Dalam penelitian ini, rejeksi fosfolipid tertinggi sebesar 57,79%, berarti fosfolipid yang dapat ditahan oleh membran ini sebesar 57,79%.

2. Pengaruh Tekanan Terhadap Fluks Dan Rejeksi

Pengujian pengaruh tekanan terhadap fluks permeat dilakukan pada tekanan 0,25 - 1,25 bar, suhu ruang (29oC) dan lama filtrasi 4 menit. Data-data yang dihasilkan ditampilkan pada Gambar 7 dan rinciannya dapat dilihat pada Lampiran 3.

(48)

0

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50

Tekanan (bar)

Gambar 7. Profil hubungan antara tekanan dengan fluks

Pada penelitian ini, kondisi ”pressure independent flux” belum dicapai karena keterbatasan alat yang digunakan, tidak mampu menciptakan tekanan lebih besar dari 1,25 bar. Namun demikian, untuk penelitian selanjutnya tekanan 1 bar ditetapkan sebagai tekanan operasi karena pada tekanan tersebut diperoleh fluks yang cukup tinggi dan rejeksi fosfolipid yang lebih besar dari tekanan 1,25 bar (Tabel 7).

Pada setiap pengujian pengaruh tekanan terhadap fluks, permeat yang diperoleh diuji bilangan asam, FFA, kadar fosfor dan kadar fosfolipidnya. Hasil pengujian parameter-parameter tersebut dapat dilihat pada Tabel 7.

(49)

Dari tabel tersebut dapat diamati bahwa bilangan asam dan FFA permeat relatif konstan dengan meningkatnya tekanan. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan tekanan tidak mempengaruhi bilangan asam dan FFA permeat. Seperti telah dijelaskan sebelumnya fenomena ini terjadi karena ukuran pori membran jauh lebih besar dari asam lemak bebas sehingga membran tidak mampu merejeksi asam lemak bebas. Tabel 7 juga menunjukkan bahwa kadar fosfor dan fosfolipid permeat meningkat dengan semakin tingginya tekanan yang digunakan. Hal ini menunjukkan tingkat rejeksi fosfolipid oleh membran menurun dengan meningkatnya tekanan. Profil hubungan antara tekanan dan rejeksi fosfolipid dapat dilihat pada Gambar 8.

R2 = 0,8124

0 5 10 15 20 25 30

0,00 0,25 0,50 0,75 1,00 1,25 1,50

Tekanan (bar)

Rejeks

i Fo

sfo

lipid (

%

)

Gambar 8. Profil hubungan antara tekanan dengan rejeksi fosfolipid

(50)

et al., 2001). Oleh karena itu, tingkat rejeksi akan menurun pada daerah fluks yang dipengaruhi tekanan (pressure-dependent flux region) dan meningkat pada daerah yang tidak tergantung tekanan (gel polarised/pressure-independent regim).

B. PENELITIAN UTAMA

Pada penelitian utama dipelajari pengaruh lama filtrasi dan backflush terhadap fluks dan rejeksi. Lama atau durasi filtrasi yang digunakan adalah 2, 4 dan 6 menit, sedangkan durasi backflush yang digunakan adalah 2, 4 dan 6 detik. Karakteristik minyak jarak kasar yang digunakan untuk penelitian dapat dilihat pada Tabel 8.

Tabel 8. Karakteristik minyak jarak kasar

Komponen Komposisi

Asam lemak bebas 2,5 6 0,54%

Fosfolipid 1161,07 6 122,46 mg/kg

Fosfor 38,70 6 4,08 mg/kg

Kalsium 73,75 6 25,06 mg/kg

Magnesium 17,49 6 4,65 mg/kg

Besi 57,82 mg/kg

Minyak yang telah dipisahkan dari jaringan asalnya mengandung sejumlah kecil komponen selain trigliserida, yaitu fosfatida, sterol, asam lemak bebas, lilin, pigmen yang larut dalam minyak dan hidrokarbon (Ketaren, 1986).

1. Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Fluks

(51)

4 5 6 7 8 9

0 5 10 15 20 25 30 35

Lama Filtrasi (menit)

Fluks (

l/m

2 . j

a

m

)

A1B1 A1B2 A1B3

(a) Lama filtrasi 2 menit

4 5 6 7 8 9

0 5 10 15 20 25 30 35

Lama Filtrasi (menit)

Fluks (

l/m

2 . j

a

m

)

A2B1 A2B2 A2B3

(b) Lama filtrasi 4 menit

(52)

4 5 6 7 8 9

0 5 10 15 20 25 30 35

Lama Filtrasi (menit)

F

luks (

l/m

2 . jam

)

A3B1 A3B2 A3B3

(c) Lama filtrasi 6 menit

Keterangan : A1B1 : filtrasi selama 2 menit, backflush selama 2 detik A1B2 : filtrasi selama 2 menit, backflush selama 4 detik A1B3 : filtrasi selama 2 menit, backflush selama 6 detik A2B1 : filtrasi selama 4 menit, backflush selama 2 detik A2B2 : filtrasi selama 4 menit, backflush selama 4 detik A2B3 : filtrasi selama 4 menit, backflush selama 6 detik A3B1 : filtrasi selama 6 menit, backflush selama 2 detik A3B2 : filtrasi selama 6 menit, backflush selama 4 detik A3B3 : filtrasi selama 6 menit, backflush selama 6 detik

Gambar 9. Fluks pada berbagai perlakuan lama filtrasi dan backflush (lanjutan)

(53)

berlangsung 2 menit dan periode backflush yang digunakan panjang, sedangkan fluks konstan untuk perlakuan A1B3 dengan A1B1 (8,42 l/m2. jam dan 6,56 l/m2. jam) sangat jauh berbeda karena periode backflush yang digunakan pada perlakuan A1B1 sangat pendek sehingga belum mampu untuk mengangkat semua kotoran yang menyumbat membran atau yang berada di atas permukaan membran.

Dari Gambar 9b menunjukkan bahwa perlakuan yang memiliki fluks konstan yang paling tinggi adalah A2B1 (6,87 l/m2. jam), sedangkan dari Gambar 9c teramati bahwa perlakuan A3B2 memiliki fluks konstan yang paling tinggi (7,51 l/m2. jam). Semakin lama periode backflush seharusnya lebih efektif dalam mengangkat kotoran-kotoran. Namun, periode backflush yang lebih pendek (2 detik dan 4 detik) dapat meningkatkan fluks lebih tinggi dibandingkan dengan periode backflush yang lebih panjang (6 detik). Fenomena ini mungkin terjadi karena pada filtrasi selama 4 menit dan 6 menit polarisasi konsentrasi dan penyumbatan pada membran yang terjadi tidak terlalu signifikan sehingga dengan periode backflush yang pendek mampu untuk mengeluarkan seluruh kotoran sehingga fluks meningkat.

Berdasarkan hasil analisis sidik ragam dengan taraf kepercayaan 95%, faktor A (lama filtrasi), faktor B (lama backflush) dan interaksi antara faktor A dan B berpengaruh nyata terhadap fluks. Uji lanjut Duncan untuk faktor A menunjukkan bahwa pengaruh lama filtrasi 2, 4 dan 6 menit terhadap fluks berbeda nyata satu terhadap lainnya. Uji lanjut Duncan untuk faktor B menunjukkan bahwa pengaruh lama backflush 4 dan 6 detik terhadap fluks tidak berbeda nyata, sedangkan backflush selama 2 detik memberikan pengaruh terhadap fluks berbeda nyata dengan backflush selama 4 dan 6 detik.

(54)

terhadap lainnya. Perlakuan A3B3, A2B1 dan A1B1 juga tidak saling berbeda nyata. Perlakuan A1B1, A2B3 dan A2B2 tidak memberikan pengaruh terhadap fluks yang berbeda nyata. Hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan dapat dilihat pada Lampiran 5.

2. Pengaruh Lama Filtrasi Dan Backflush Terhadap Rejeksi

a. Asam lemak bebas

Pada penelitian ini, mikrofiltrasi minyak jarak tidak dapat menurunkan bilangan asam dan FFA permeat disebabkan oleh ukuran pori membran yang lebih besar dari ukuran molekul asam lemak bebas. Bilangan asam dan FFA minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai lama atau durasi filtrasi dan backflush dapat dilihat pada Gambar 10 dan 11, dan datanya dapat dilihat pada Lampiran 4.

(55)

0

Keterangan : MJK : Minyak jarak kasar A1 : Filtrasi selama 2 menit

Gambar 10. Bilangan asam minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada

(56)

Berdasarkan hasil analisis sidik ragam, faktor A (lama filtrasi), faktor B (lama backflush) dan interaksi kedua faktor (lama filtrasi dan backflush) berpengaruh nyata terhadap bilangan asam dan FFA. Uji lanjut Duncan untuk faktor A menunjukkkan bahwa pengaruh lama filtrasi 2, 4 dan 6 menit terhadap bilangan asam dan FFA berbeda nyata satu terhadap lainnya. Hasil yang sama juga ditunjukkan oleh pengaruh lama backflush 2, 4 dan 6 detik yang memberikan bilangan asam dan FFA yang berbeda nyata satu terhadap lainnya.

Uji lanjut Duncan untuk interaksi faktor A dan B menunjukkan bahwa pengaruh perlakuan A2B1 terhadap bilangan asam dan FFA berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Perlakuan A3B1 dan A1B3 tidak berbeda nyata, tetapi berbeda nyata dengan perlakuan A1B2. Perlakuan A1B1 dan A2B3 memberikan pengaruh terhadap bilangan asam dan FFA berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Perlakuan A3B3 dan A3B2 tidak berbeda nyata. Hasil yang sama juga ditunjukkan oleh perlakuan A3B2 dan A2B2, tetapi perlakuan A2B2 berbeda nyata dengan perlakuan A3B3. Dari uji tersebut ditetapkan bahwa perlakuan yang memberikan bilangan asam dan FFA terendah adalah perlakuan A2B1 (filtrasi selama 4 menit dengan backflush selama 2 detik), yaitu sebesar 3,76 mg KOH/g minyak dan 1,89%. Hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan dapat dilihat pada Lampiran 6.

(57)

b. Fosfor dan fosfolipid

Rejeksi fosfolipid merupakan parameter utama untuk mengetahui efektifitas membran dalam memisahkan gum. Kadar fosfor dan fosfolipid minyak jarak sebelum dan setelah mikrofiltrasi pada berbagai perlakuan dapat dilihat pada Gambar 12 dan 13, dan datanya terlampir pada Lampiran 4.

Gambar 12. Kadar fosfor minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada

(58)

Kadar fosfor dan fosfolipid minyak jarak kasar pada penelitian ini sebesar 38,70 6 4,08 mg/kg dan 1161,07 6 122,46 mg/kg. Dari Gambar 12 dan 13 dapat diamati bahwa dengan semakin lama waktu filtrasi kadar fosfor dan fosfolipid menurun untuk perlakuan backflush selama 4 dan 6 detik, sedangkan untuk perlakuan backflush selama 2 detik cenderung stabil. Semakin lama waktu filtrasi kadar fosfor dan fosfolipid permeat semakin menurun. Hal ini disebabkan dengan semakin intensifnya minyak melewati membran maka akan semakin banyak kotoran yang ditahan oleh membran sehingga kotoran tersebut akan menumpuk dan membentuk lapisan gel yang menutup pori membran dan memperkecil ukuran pori yang sebenarnya.

Berdasarkan hasil analisis sidik ragam, faktor A (lama filtrasi), faktor B (lama backflush) dan interaksi kedua faktor (lama filtrasi dan lama backflush) berpengaruh nyata terhadap kadar fosfor dan fosfolipid. Uji lanjut Duncan untuk faktor A menunjukkan bahwa pengaruh lama filtrasi 2, 4 dan 6 menit terhadap kadar fosfor dan fosfolipid berbeda nyata satu terhadap lainnya. Namun, pengaruh backflush 2 dan 4 detik terhadap kadar fosfor dan fosfolipid tidak berbeda nyata, tetapi keduanya berbeda nyata dengan backflush selama 6 detik.

(59)

berbeda nyata, tetapi kedua perlakuan tersebut berbeda dengan A1B2 dan perlakuan ini berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan dapat dilihat pada Lampiran 7.

Rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan dapat diamati pada Gambar 14. Dari gambar tersebut teramati bahwa semakin panjang periode backflush rejeksi fosfolipid cenderung semakin menurun. Hal ini disebabkan karena dengan periode backflush yang panjang, tumpukan misela fosfolipid lebih banyak yang terangkat dari permukaan membran. Akibatnya setelah backflush, fosfolipid yang memiliki ukuran yang lebih kecil dari pori membran akan dengan mudah lolos.

0

Gambar 14. Rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan

(60)

selama 4 dan 6 detik memberikan pengaruh yang tidak berbeda nyata terhadap rejeksi fosfolipid, tetapi keduanya berbeda nyata dengan perlakuan backflush selama 2 detik.

Uji lanjut Duncan untuk pengaruh interaksi faktor A dan B terhadap rejeksi fosfolipid menunjukkan bahwa perlakuan A2B2, A3B1 dan A3B3 tidak berbeda nyata. Pengaruh perlakuan A3B1, A3B3, A2B3 dan A1B3 terhadap rejeksi fosfolipid tidak berbeda nyata. Perlakuan A3B3, A2B3, A1B3 dan A1B2 tidak berbeda nyata. Namun perlakuan A3B1 dan A1B2 saling berbeda nyata. Perlakuan A2B3, A1B3, A1B2 dan A3B2 tidak berbeda nyata satu terhadap lainnya, tetapi perlakuan A3B3 berbeda nyata dengan perlakuan A3B2. Pengaruh perlakuan A1B2, A3B2 dan A1B1 terhadap rejeksi fosfolipid tidak berbeda nyata. Begitu pula perlakuan A1B1 dan A2B1 dan saling berbeda nyata. Dari hasil uji lanjut Duncan ditetapkan bahwa kombinasi perlakuan A2B1 (filtrasi selama 4 menit dan selama backflush 2 detik) merupakan perlakuan yang memiliki rejeksi fosfolipid tertinggi yaitu 25,47%. Hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan dapat dilihat pada Lampiran 7.

(61)

waktu terhadap fluks dan rejeksi, keadaan tunak diperoleh pada waktu filtrasi selama 4 menit. Oleh karena itu, nilai rejeksi fosfolipid terbesar dihasilkan pada waktu filtrasi setelah 4 menit. Penerapan backflush dapat memperbaiki kinerja membran dengan mengembalikan nilai fluks seperti semula karena backflush dapat menghilangkan pengotor-pengotor yang berada pada permukaan membran atau yang menyumbat membran sehingga membran bersih kembali dan aliran dapat berjalan lancar. Backflush akan efektif bila dilakukan dalam periode waktu yang sangat pendek dengan frekuensi yang tinggi (Mores et al., 1999; Sondhi dan Bhave, 2001). Pada perlakuan A2B1, waktu backflush sangat singkat, yaitu selama 2 detik dan frekuensi backflush cukup tinggi, yaitu sebanyak 7 kali dan perlakuan ini dapat menghasilkan rejeksi fosfolipid paling tinggi.

c. Logam

Fosfolipid dapat dibedakan menjadi dua jenis berdasarkan kelarutannya dalam air, yaitu fosfolipid hydratable dan nonhydratable. Fosfolipid nonhydratable merupakan fosfolipid yang tidak larut dalam air, sehingga dalam pemisahannya tidak bisa hanya dengan mengalirkan uap air panas dan air saja. Umumnya di dalam struktur molekul fosfolipid ini berikatan dengan logam. Logam yang berikatan antara lain magnesium, kalsium dan besi. Oleh karena itu, pada penelitian ini juga dianalisis kandungan logam yang terdapat dalam minyak yang mengindikasikan adanya fosfolipid nonhydratable di dalam minyak jarak. Parameter yang diamati untuk mengetahui pengaruh lama filtrasi dan backflush terhadap penurunan logam adalah rejeksi logam (Ca, Mg dan Fe).

Kadar kalsium di dalam minyak jarak kasar sebesar 73,75 6 25,06 mg/kg. Gambar 15 menunjukkan bahwa kadar kalsium di dalam minyak jarak menurun setelah mikrofiltrasi.

(62)

waktu backflush) berpengaruh nyata terhadap kadar kalsium. Uji lanjut Duncan untuk faktor A menunjukkan bahwa pengaruh filtrasi selama 2, 4 dan 6 menit terhadap kadar kalsium berbeda nyata satu terhadap lainnya. Begitu pula untuk faktor B menunjukkan bahwa pengaruh backflush selama 2, 4 dan 6 detik terhadap kadar kalsium saling berbeda nyata.

Gambar 15. Kadar Ca minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan

Uji lanjut Duncan untuk pengaruh interaksi faktor A dan B terhadap kadar kalsium menunjukkan bahwa perlakuan A1B2 berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Pengaruh perlakuan A2B1, A3B1, A2B2 dan A1B3 terhadap kadar kalsium tidak berbeda nyata. Perlakuan A2B3 dan A1B1 tidak berbeda nyata, tetapi berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Pengaruh perlakuan A3B3 terhadap kadar kalsium berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Begitu pula dengan perlakuan A3B2 berbeda nyata dengan perlakuan lainnya. Dari hasil uji tersebut ditetapkan bahwa kombinasi perlakuan A3B2 (filtrasi selama 6 menit dan backflush selama 4 detik) merupakan perlakuan yang memiliki kadar kalsium terendah yaitu 8,97 %. Hasil analisis sidik ragam dan uji lanjut Duncan dapat dilihat pada Lampiran 8.

(63)

backflush selama 4 detik rejeksi Ca meningkat selanjutnya menurun dengan backflush selama 6 detik. Fenomena ini terjadi karena backflush selama periode yang panjang akan menghilangkan kotoran lebih banyak sehingga filtrasi minyak setelah backflush akan menurunkan rejeksi disebabkan kotoran yang ukurannya lebih kecil dari pori membran dapat melewati membran. Kalsium yang terdapat dalam minyak jarak terdapat dalam bentuk garam kalsium yang berikatan dengan molekul fosfolipid.

0 20 40 60 80

A1 A2 A3

Perlakuan

Re

je

k

si

Ca

(

%

)

B1 B2 B3

Gambar 16. Rejeksi Ca yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan

Berdasarkan hasil analisis sidik ragam menunjukkan bahwa faktor A (lama filtrasi), faktor B (lama backflush) dan interaksi kedua faktor (lama filtrasi dan lama backflush) berpengaruh nyata terhadap rejeksi kalsium. Uji lanjut Duncan untuk faktor A menunjukkan bahwa pengaruh filtrasi selama 2 dan 6 menit terhadap rejeksi kalsium tidak berbeda nyata, tetapi keduanya berbeda nyata dengan perlakuan filtrasi selama 4 menit. Uji lanjut Duncan untuk faktor B menunjukkan bahwa pengaruh backflush selama 4 dan 6 detik terhadap rejeksi kalsium tidak berbeda nyata, tetapi keduanya berbeda nyata dengan backflush selama 2 detik.

Gambar

Tabel 3. Karakteristik mikrofiltrasi, ultrafiltrasi dan reverse osmosis
Tabel 3 Karakteristik mikrofiltrasi ultrafiltrasi dan reverse osmosis . View in document p.31
Tabel 4. Perbandingan karakteristik modul membran
Tabel 4 Perbandingan karakteristik modul membran . View in document p.31
Gambar 1. Skema proses pemisahan dengan membran (Mulder, 1991)
Gambar 1 Skema proses pemisahan dengan membran Mulder 1991 . View in document p.32
Gambar 2. Struktur molekul polipropilen
Gambar 2 Struktur molekul polipropilen . View in document p.36
Tabel 5. Degumming berbagai minyak nabati dengan membran
Tabel 5 Degumming berbagai minyak nabati dengan membran . View in document p.37
Gambar 3. Struktur molekul fosfolipid (Akoh dan Min, 2002)
Gambar 3 Struktur molekul fosfolipid Akoh dan Min 2002 . View in document p.37
Gambar 4. Struktur misela fosfolipid (Gurr dan James, 1971)
Gambar 4 Struktur misela fosfolipid Gurr dan James 1971 . View in document p.38
Gambar 5. Diagram alir dari tahapan-tahapan penelitian
Gambar 5 Diagram alir dari tahapan tahapan penelitian . View in document p.41
Gambar 6. Profil hubungan antara lamanya filtrasi dengan fluks
Gambar 6 Profil hubungan antara lamanya filtrasi dengan fluks . View in document p.45
Tabel 6. Karakteristik minyak jarak kasar dan permeat serta rejeksi
Tabel 6 Karakteristik minyak jarak kasar dan permeat serta rejeksi . View in document p.46
Gambar 7. Profil hubungan antara tekanan dengan fluks
Gambar 7 Profil hubungan antara tekanan dengan fluks . View in document p.48
Gambar 8. Profil hubungan antara tekanan dengan rejeksi fosfolipid
Gambar 8 Profil hubungan antara tekanan dengan rejeksi fosfolipid . View in document p.49
Gambar 9. Fluks pada berbagai perlakuan lama filtrasi dan backflush
Gambar 9 Fluks pada berbagai perlakuan lama filtrasi dan backflush . View in document p.51
Gambar 9. Fluks pada berbagai perlakuan lama filtrasi dan backflush
Gambar 9 Fluks pada berbagai perlakuan lama filtrasi dan backflush . View in document p.52
Gambar 11. FFA minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari
Gambar 11 FFA minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan dari . View in document p.55
Gambar 19. Kadar Fe minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan
Gambar 19 Kadar Fe minyak jarak kasar dan permeat yang dihasilkan . View in document p.67
Gambar 20. Rejeksi Fe yang dihasilkan dari  mikrofiltrasi minyak jarak
Gambar 20 Rejeksi Fe yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak . View in document p.68
Gambar 21. Kejernihan minyak sebelum dan sesudah mikrofiltrasi
Gambar 21 Kejernihan minyak sebelum dan sesudah mikrofiltrasi . View in document p.70
Gambar 22. Peningkatan kejernihan minyak setelah mikrofiltrasi
Gambar 22 Peningkatan kejernihan minyak setelah mikrofiltrasi . View in document p.72
Gambar 23. Minyak jarak kasar (A) dan minyak jarak setelah
Gambar 23 Minyak jarak kasar A dan minyak jarak setelah . View in document p.73
Gambar 25. Modul membran yang digunakan dalam penelitian
Gambar 25 Modul membran yang digunakan dalam penelitian . View in document p.82
Gambar 2. Profil  hubungan  antara  tekanan  dengan                   fluks
Gambar 2 Profil hubungan antara tekanan dengan fluks . View in document p.120
Gambar 3. Fluks   pada   berbagai    perlakuan   lama                   filtrasi dan backflush
Gambar 3 Fluks pada berbagai perlakuan lama filtrasi dan backflush . View in document p.121
Gambar 3b
Gambar 3b . View in document p.122
Gambar 5. Rejeksi   fosfolipid   selama  mikrofiltrasi                    minyak jarak pada berbagai perlakuan
Gambar 5 Rejeksi fosfolipid selama mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan . View in document p.123
Gambar 7. Rejeksi    Mg    yang     dihasilkan    dari                    mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai                    perlakuan
Gambar 7 Rejeksi Mg yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan . View in document p.124
Gambar 6. Rejeksi     Ca    yang     dihasilkan   dari                    mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai                   perlakuan
Gambar 6 Rejeksi Ca yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan . View in document p.124
Gambar 8. Rejeksi    Fe     yang      dihasilkan   dari                    mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai                    perlakuan
Gambar 8 Rejeksi Fe yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan . View in document p.125
Gambar 10. Color    difference     permeat     yang                     dihasilkan  dari  mikrofiltrasi  minyak                      jarak pada berbagai perlakuan
Gambar 10 Color difference permeat yang dihasilkan dari mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan . View in document p.126
Gambar 9. Peningkatan  kejernihan  minyak  setelah                    mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai                   perlakuan
Gambar 9 Peningkatan kejernihan minyak setelah mikrofiltrasi minyak jarak pada berbagai perlakuan . View in document p.126

Referensi

Memperbarui...

Download now (128 pages)
Related subjects : Jatropha Curcas L