I.
Latar Belakang
Kelapa Kelapa dan sawit sawit telah telah ditanam ditanam hampir hampir di seluru seluruh h Indone Indonesia sia dan luas luas arealny arealnyaa terus terus meningkat. Pada tahun 2004 luas areal perkebunan kelapa serta sawit baru masing-masing adalah 3.334.000 Ha untuk kelapa dan 4.50.250 Ha untuk kelapa sawit. !e"ak tahun #$ Indonesia menduduki urutan pertama sebagai negara yang memiliki areal kebun kelapa terluas di dunia. %ari seluruh seluruh luas areal perkebunan kelapa& sekitar $'&4 ( dikelola dikelola oleh perkebunanraky perkebunanrakyat at yang melibatkan sekitar 3&# "uta keluarga petani !isanya sebanyak 2&# ( dikelola perkebunan besar swasta dan 0&5( dikelola perkebunan besar negara )Palungkun& 200#*. Kabupaten +,eh tara terkenal terkenal sebagai sebagai penghasil penghasil kelapa dankelapa dankelapa sawit sawit yang potensial di Proinsi Proinsi /+%. uas lahan dua hasil pertanian )kelapa dan kelapa sawit* dari keduakabupaten tersebut men,apai ##0.000 Ha dengan total produksi #20.000 ton per tahun. +danya potensi sumber daya alam yang sangat besar ini hendaknya dapat dikembangkan dan diman1aatkan untuk meningkatkan pendapatan petani kelapa dan sawit. /amun saat ini masih ada beberapa kendala yang menyebabkan pendapatan petani masih rendah. Kendalanya adalah pengolahan lahan yang masih bersi1at tradisional dan kurangnya industri pengolahan hasil )indus )industri tri hilir hilir*. *. asala asalah h di atas atas menyeb menyebabka abkan n petani petani tidak tidak mempuny mempunyai ai altern alternati ati11 lain lain untuk untuk memasarkan kelapa serta sawitnya dalam bentuk bahan baku )raw material*. %engan adanya ilmu pengetahuan pengetahuan dan teknologi teknologi maka beberapa beberapa hasil samping samping pertanian pertanian kelapa serta sawit seperti tempurung& sabut& serta ,angkang sawit dapat diolah men"adi produk yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi& seperti arang tempurung kelapa yang sangat potensial untuk diolah men"adi arang akti1. %engan meningkatnya produksi arang akti1 yang menggunakan bahan dasar tempurung kelapa maka akan mengakibatkan ter"adinya pen,emaran udara karena adanya penguraian senyawa-senyawa kimia dari tempurung kelapa pada proses pirolisis. Pada proses pirolisis p irolisis "uga dihasilkan asap a sap ,air& tar dan gas-gas yang tak terembunkan. +sap ,air yang merupakan hasil sampingan dari industri arang akti1 tersebut mempunyai nilai ekonomi yang tinggi "ika dibandingkan dengan dibuang ke atmos1ir. +sap ,air diperoleh dari pengembunan asap hasil penguraian senyawa-senyawa organik yang terdapat da lam kayu sewaktu proses pirolisis. erbagai "enis kayu dapat digunakan sebagai bahan dasar pembuatan asap ,air& seperti yang telah dilakukan dilakukan oleh ranggono ranggono dkk. )#$$* dalam penelitiannya penelitiannya yang meman1aatkan meman1aatkan berbagai "enis kayu di Indonesia sebagai bahan b ahan dasar pembuatan asap ,air. ntuk mendapatkan mendap atkan asap yang baik sebaiknya menggunakan kayu keras seperti kayu bakau& kayu rasamala& serbuk dan gerga"ian kayu "ati serta tempurung kelapa sehingga diperoleh produk asapan yang baik )+stuti&2000*. +sap ,air merupakan 6at yang diperoleh dari perubahan wu"ud asap men"adi ,air& proses perubahan wu"ud ini melibatkan proses perpindahan panas dari asap ke 6at pendingin atau biasa disebut dengan proses re1rigasi. er"adinya proses re1rigasi berdasarkan hukum thermodinamika
kedua& yang menyatakan bahwa energi ,enderung mengalami degenerasi men"adi energi yang lebih rendah. +sap diproduksi dengan pembakaran yang tidak sempurna yang melibatkan reaksi dekomposisi polimer men"adi senyawa organik dengan berat molekul rendah karena pengaruh panas yang meliputi reaksi oksidasi polimerisasi& dan kondensasi)7irard& #$$2*. Partikel asap mempunyai diameter 0&# m. Proporsi partikel padatan dan ,airan dalam medium gas menentukan kepadatan asap. !elain itu asap "uga memberikan atribut warna dan 1laor pada medium pendispersi gas. +sap ,air diproduksi dengan ,ara kondensasi dan pirolisasi komponen kayu pirolisis selulosa berlangsung dalam dua tahap& perupakan reaksi hidrolisasi asam yang diikuti dengan dehidrasi untuk menghasilkan glukosa& tahap kedua adalah pembentukan asap asetat dan homolognya bersama-sama dengan air serta se"umlah ke,il 1uran dan 1enol )7irard& #$$2*.empurung kelapa dapat diolah men"adi beberapa produk yang bernilai ekonomis tinggi& salah satunya yaitu dalam pembuatan asap ,air. +sap ,air telah banyak diaplikasikan diantaranya pada daging dan hasil ternak& daging olahan& ke"u dan ke"u oles& asap ,air "uga digunakan untuk menambah 1laor asam pada saus& sup& sanyusan kaleng& bumbu dan ,ampuran rempah-rempah. +plikasi baru asap ,air adalah untuk menambah 1laor pada makanan yang dikurangi lemaknya )Pa66ola& #$$5*. +sap ,air lebih mudah digunakan& lebih ekonomis dan dapat diaplikasikan pada suhu yang dikehendaki& "uga dimungkinkan untuk mem1ransinasi asap ,air untuk memperoleh si1at organoleptik yang diinginkan.
II. II.1.
Metode
Tempurung Kelapa Pada praktikum pembuatan asap ,air bahan baku dibuat menggunakan tempurung kelapa. empurung kelapa merupakan limbah dari buah kelapa yang sangat banyak terdapat di beberapa pasar di 8ogyakarta. 9leh karena itu& tempurung kelapa dipilih sebagai bahan dasar pembuatan asap ,air.empurung kelapa termasuk kayu keras sehingga bagus untuk dibuat asap ,air. empurung kelapa termasuk golongan kayu keras& mempunyai kadar air $( )db* dan terutama terdiri dari lignin& selulosa dan hemi selulosa. empurung kelapa di kategorikan sebagai kayu keras & tetapi mempunyai kadar lignin yang tinggi dan kadar selulosa lebih rendah . Pirolisa tempurung kelapa menghasilkansenyawa 1enol 4(& karbonil ##&3( dan keasaman #0&2( )ranggono& #$$: %armad"i& #$$*.
II.2.
Pirolisis Asap Cair Dari Tempurung Kelapa ahan yang perlu dipersiapkan berupa tempurung kelapa& kemudian penge,ilan ukuran dalam bentuk pe,ahan ke,il-ke,il dengan diameter kurang lebih 3 ,m.alu dikeringkan dengan ,abinet dryer selama 24 "am. +sap ,air yang dibuat dengan memasukkan bahan sebanyak 2 kg ke dalam reaktor kemudian ditutup dengan rangkaian kondensor yang dipasang. !elan"utnya menghidupkan dapur pemanas sesuai dengan ariasi suhu dan waktu pirolisa. +sap yang dikeluarkan dari reaktor akan mengalir ke kolom pendingin melalui pipa penyalur asap. Kolom pendingin ini dialiri air pendingin menggunakan pompa sehingga asap akan terkondensasi dan men,air. ;mbunan berupa asap ,air di tampung dalam erlenmeyer yang selan"utnya disimpan dalam botol& sedangkan asap yang tidak diembunkan akan terbuang melalui pipa penyalur asap sisa.
Pada praktikum asap ,air dibutuhkan suatu rangkaian alat pirolisis yang terdiri atas tabung reaktor& dapur pemanas listrik& pipa penyalur asap& kondensor& dan penampung asap ,air.
II.3.
Distilasi Asap Cair Tempurung Kelapa !uhu distilasi yang digunakan $0o<.
%istilasi dilakukan dengan menempatkan ,rude dalam erlenmeyer dan diberi pe,ahan porselen yang ber1ungsi untuk men,egah letupan saat distilasi. ;rlenmeyer #000 ml yang berisi ,rude dipanasi dengan kompor listrik. ulut erlenmeyer dihubungkan kolom pendingin dan diberi para1in agar suhu distilasi stabil. Kolom pendingin dialiri air yang mengalir dari keran. ap asap ,air akan mengalir melalui kolom pendingin kemudian dikondensasikan oleh air yang mengalir tersebut. Hasil distilasi kemudian ditampung menggunakan botol plastik. ntuk hasil distilat kedua yang ditampung menggunakan botol plastik yang dilapisi alumunium 1oil agar warna distilat kedua tetap "ernih tidak berubah men"adi ,oklat karena teroksidasi.
III. III.1.
Analisis data Tabel asil
# 2 3 4 5 ' $ #0 ## #2 #3 #4
!uu "#C$
%aktu "menit$
&olume tar "mL$
20 300 300 350 350 350 350 350 350 350 3$ 400 400 420&'##
#20 $0 #50 ''&5'4 #20 #20 #20 #20 #20 #2&42 ' $0 #50 #20
500 400 20 220 400 30 #50 2'0 400 '30 350 30 300
&olume asap 'air "mL$ #00 34 350 550 0 4#0 300 #0 520 4#0 #40 5'0 430 500
Arang "gram$
$30 40 '20 #0 '$0 '30 '#0 '40 00 $0 '#0 40 '$0
Hasil per,obaan di atas merupakan hasil pirolisis dan distilasi asap ,air. Pada suhu 20 < dan waktu #20 menit& tidak diperolah tar dan arang& karena hasil asap ,air hanya sedikit dan tidak memungkinkan untuk dilakukan distilasi& selain itu& tempurung belum men"adi #00( arang. Pada data no ##& yang berwarna merah merupakan data optimum berdasarkan =!. 0
III.2.
!uu (s )aktu (s (olume asap 'air enurut >atimah )#$$*& rendemen asap ,air akan mengalami kenaikan dengan kenaikan suhu proses pirolisis. er"adinya kenaikan rendemen asap ,air disebabkan oleh "umlah senyawa lignin dan selulosa yang terdekomposisi semakin besar. %ari data di atas dapat dilihat bahwa pada suhu yang lebih tinggi dengan waktu yang sama& ada yang mengalami penurunan olume asap ,air& yaitu waktu #20 menit dengan suhu 200<& 3500<& dan 420&'##0<. ?olume asap ,air pada suhu 200< @ 3500<& dan pada suhu 3500< A suhu 420&'##0<. Hal ini merupakan penyimpangan& karena pada waktu pirolisis yang sama& olume asap ,air pada 200< @ 3500< @ 420&'##0<. Penyimpangan ini dapat disebabkan karena kemungkinan ada asap yang belum terkondensasi& serta adanya kebo,oran pada plastik yang menutupi penghubung antara erlenmeyer dengan kondensator.
Pada suhu 3500< dengan waktu pirolisis #20 menit& dengan pengulangan sebanyak 5 kali& diperoleh olume asap ,air yang berbeda-beda& hal ini disebabkan karena perlakuan lamanya pengendapan sampel hasil pirolisis sebelum distilasi& berbeda-beda. enurut aga )#$'* makin lama waktu pirolisis maka rendemen asap ,air yang dihasilkan makin besar& hal ini karena makin lama waktu pirolisis& kesempatan untuk
bereaksi makin banyak. %ari data di atas& dapat diketahui bahwa pada suhu yang sama )4000<* olume asap ,air dengan waktu pirolisis $0 menit A #50 menit. !edangkan pada suhu yang sama )3000<* olume asap ,air dengan waktu pirolisis #50 menit A $0 menit. Bika dibandingkan dengan teori& maka ter"adi penyimpangan pada pirolisis suhu 4000<& seharusnya olume asap ,air dengan waktu pirolisis #50 menit A $0 menit. Penyimpangan ini dapat disebabkan karena kemungkinan ada asap yang belum terkondensasi& serta adanya kebo,oran pada plastik yang menutupi penghubung antara erlenmeyer dengan kondensator.
III.3.
!uu (s )aktu (s (olume tar enurut aga )#$'*& mengemukakan bahwa pirolisis selulosa dapat ter"adi dalam dua "alur. Pada "alur satu ter"adi "ika suhu pirolisis yang digunakan di bawah 3000< dan pada "alur ini selulosa akan terdekomposisi dengan mereduksi dera"at polimernya melalui peme,ahan ikatan& pembebasan air& pembentukan radikal bebas& pembentukan karbonil& karboksil& dan gugus-gugus hidroperoksida& pelepasan karbon monoksida& karbon dioksida& serta pembentukan residu arang. !edangkan pada "alur kedua terutama ter"adi "ika suhu di atas suhu 3000 < dan pada "alur ini ter"adi reaksi peme,ahan selulosa menghasilkan kombinasi gula anhidrat yang berbentuk tar dan senyawa olatile dengan berat molekul rendah. Bika suhu pirolisis bertambah maka "umlah tar akan bertambah.
Pada suhu pirolisis 200<& tidak diperoleh tar dan arang& karena suhu ini masih tergolong rendah untuk dapat menghasilkan tar dan arang. Pada suhu 3500< dengan waktu pirolisis #20 menit& dengan pengulangan sebanyak 5 kali& diperoleh olume tar yang berbeda-beda& hal ini disebabkan karena perlakuan lamanya pengendapan sampel hasil pirolisis sebelum distilasi& berbeda-beda. Pada waktu pirolisis yang sama yaitu #50 menit& olume tar pada suhu pirolisis 300 < @ 4000<. Pada waktu pirolisis yang sama yaitu $0 menit& olume tar pada suhu pirolisis 3000< A 4000<. Bika dibandingkan dengan teori di atas& maka ter"adi penyimpangan pada waktu pirolisis $0 menit& seharusnya olume tar pada suhu pirolisis 4000< A 3000<. Penyimpangan ini dapat disebabkan karena perlakuan lamanya pengendapan sampel hasil pirolisis sebelum distilasi& berbeda-beda. Pada suhu pirolisis 3000<& olume tar pada waktu pirolisis $0 menit A #50 menit. Pada suhu pirolisis 4000<& olume tar pada waktu pirolisis $0 menit @ #50 menit. er"adi penyimpangan pada suhu pirolisis 3000<& seharusnya #50 menit A $0 menit. Penyimpangan ini dapat disebabkan karena perlakuan lamanya pengendapan sampel hasil pirolisis sebelum distilasi& berbeda-beda. 0
III.*.
!uu (s berat arang
enurut aga )#$'*& "ika suhu pirolisis di atas suhu 3000< dan pada "alur ini ter"adi reaksi peme,ahan selulosa menghasilkan kombinasi gula anhidrat yang berbentuk tar dan senyawa olatile dengan berat molekul rendah. Bika suhu pirolisis bertambah "umlah arang men"adi berkurang. %engan waktu pirolisis yang sama )$0 menit*& berat arang pada suhu pirolisis 400 0< @ 3000<. Pada waktu pirolisis #50 menit& berat arang pada suhu pirolisis& berat arang pada suhu pirolisis 4000< @ 3000<. Hasil ini sudah sesuai dengan teori dan tidak ter"adi penyimpangan.
I&.
Response Surface Methodology "+!M$
I&.1.
Pengertian Response Surface Methodology adalah suatu kumpulan dari teknik-teknik statistika dan matematika yang berguna untuk menganalisis permasalahan tentang beberapa ariabel bebas yang mempengaruhi ariabel tak bebas dari respon& serta bertu"uan mengoptimumkan respon. %engan demikian& metodologi permukaan respon dapat dipergunakan oleh peneliti untuk men,ari suatu 1ungsi pendekatan yang ,o,ok untuk meramalkan respon yang akan datang dan menentukan nilai-nilai ariabel bebas yang mengoptimumkan respon yang telah dipela"ari )7asper6& #$$2*.
Pada dasarnya analisis permukaan respon adalah serupa dengan analisis regresi yaitu menggunakan prosedur pendugaan parameter 1ungsi respons berdasarkan kuadrat terke,il ) Least Square Method *. =! memiliki keunggulan diantaranya C etode ini tidak memerlukan data-data per,obaan dalam "umlah yang besar membutuhkan waktu lama sehingga se,ara otomatis metode ini dapat • idak •
menghemat biaya dalam penelitian. yang e1isien untuk menduga titik-titik leel pada 1aktor )ariabel • etode independen* yang membuat ariabel respon optimum& serta mudah diimplementasikan untuk 1aktor dengan leel yang sedikit )dua atau tiga* • etode ini memberikan kemudahan dalam menentukan kondisi proses optimum baik pada sistem maupun pada "arak 1aktor yang dibutuhkan untuk mendapatkan hasil yang sangat memuaskan )ontgomery& 200#* Kekurangan =! adalah& sulit untuk menginterpretasi hasil "ika menggunakan lebih dari 3 1aktor. !edangkan kegunaan dari =! ini adalah untuk membantu peneliti dalam melakukan improisasi sehingga mendapatkan hasil optimum se,ara tepat dan e1isien. %alam
hal proses pembuatan asap ,air& =! ini digunakan untuk mengetahui kondisi optimum meliputi suhu dan waktu yang paling e1isien untuk menghasilkan asap ,air dari tempurung kelapa dengan parameter rendemen yang dihasilkan. !etelah daerah per,obaan ditemukan& model respon dengan tingkat ketepatan lebih tinggi dapat digunakan untuk mendapatkan nilai ariabel sebenarnya yang akan menghasilkan respon optimum. mumnya =! ditampilkan dalam bentuk gra1ik untuk membantu isualisasi dari bentuk permukaan plot. 7ra1ik yang digunakan adalah "enis ,ontour dari permukaan respon. !eperti terlihat pada gra1ik yang didapatkan dari =! hasil per,obaan pembuatan asap ,air. 7aris ,ontour yang terbentuk mereperesentasikan ketinggian permukaan yang terbentuk.
I&.2.
Pembaasan
%alam praktikum ini& metode =! yang digunakan ialah Central Composite Design sebab praktikum ini hanya menggunakan 2 1aktor atau 2 ariabel bebas. %ari hasil per,obaan berdasarkan =! diperoleh 2 "enis gra1ik yang dapat menun"ukkan probabilitas hasil praktikum kita pada berbagai ariasi 1aktor termasuk hasil optimum dari ariasi-ariasi tersebut. 7ra1ik "enis pertama ialah
7ra1ik "enis kedua ialah !ur1a,e Plot o1 =espon C
%ari gra1ik di atas& tentukan daerah horisontal ke kanan dari bagian respon yang men,akup hasil target respon kita menurut "urnal. !etelah itu& titik terke,il dari luasan daerah target respon ditarik garis menu"u sumbu suhu dan waktu ag ar diperoleh data waktu dan suhu minimum yang nantinya akan dimasukkan ke dalam Response Optimizer . !etelah itu diperoleh sebuah ariasi 1aktor yang akan memberikan nilai respon optimum.
&. Kesimpulan
%ari hasil per,obaan menggunakan metode =!& didapatkan hasil optimum yaitu C • • • •
+sap ,air distilasi # ar hasil distilasi # +sap ,air distilasi 2 ar hasil distilasi 2
D 20ml D 5$5ml D #40 ml D '30 ml
•
Hasil ini diperoleh dari !uhu pirolisa 3$3 o< dan Eaktu pirolisa ' menit.
Da,tar Pustaka
+stuti. 2000. Pemanfaatan Sabut dan Tempurung elapa serta Cang!ang Sa"it untu! Pembuatan #sap Cair Sebagai Penga"et Ma!anan #lami. 7irard B P. #$$2. Technology of Meat and Meat Products. ;llis Horwood&/ew 8ork. >atimah& >. #$$. #nalisis omponen$omponen Penyusun #sap cair Tempurung elapa% 7C 8ogyakarta. aga& B. <. #$'. Smo!e in &ood Processing . <=< Press I/<. o,a =aton >lorida. ontgomery& %ouglas <. )200#*. F Design and #nalysis Of '(periments). 5th edition.Bohn Eiley G !ons& In,.& ood e,h& 4$ )#* C'0-'4 Purnama %.& 2002. Optimasi Proses Pembuatan Tepung #sap. +grite,h 22)4*#'2- #''. 8ogyakarta ranggono& !ulastri& +.H. dan ambang !etia"i. #$$. Produ!si #sap Cair dan Penggunaannya pada Pengolahan +eberapa +ahan Ma!anan has ,ndonesia% P!PI;K& Bog"akarta
Lampiran
A. Tabel asil per'obaan -o. # 2 3 4 5 ' $ #0 ## #2 #3 #4
!uu 350 400 350 300 420.'## 350 20 350 350 350 400 350 300 3$
%aktu #2.42 #50 #20 $0 #20 #20 #20 #20 #20 ''.5'4 $0 #20 #50 '
&olume tar 400 30 220 500 300 #50 400 30 20 350 2'0 400 '30
&olume asap 'air 4#0 430 0 34 500 #0 #00 4#0 300 550 5'0 520 350 #40
Arang "gram$ 00 40 #0 $30 '$0 '#0 '$0 '30 '20 '#0 40 $0
B. ra,ik 1. Contour plot Contour Plot of Respon (% ) vs Waktu; Suhu 160
Respon (%) < 10 10 - 15 15 - 20 20 - 25 25 - 30 > 30
150 140 130
u t k 120 a W 110 100 90 80 300
325
350 Suhu
2. !ur,a'e plot
375
400
Surface Plot of Respon (% ) vs Waktu; Suhu
30
Respon (% )
20
10
160 120 300
350
Suhu
400
Waktu
80
C. Peritungan Perhitungan hasil optimum C +sap ,air #00( D ... empurung
#40 #00( D '( 2000
D. Kritik dan saran #. /ursigit intoro C
/. 0asil +!M
+P9=+/ P=+KIK +/KAA!A P+!/! P/-LA0A- PA-A- DA- 0A!IL P/+TA-IA-
P/MBATA- A!AP CAI+ M/--AKA- M/TD/ +/!P-!/ !+4AC/ M/T0DL "+!M$ -TK M/MP/+L/0 0A!IL PTIMM
%isusun oleh C isma =idhowi #0300245P0$'
LAB+AT+IM +/KAA!A P+!/! P/-LA0A5+!A- T/K-LI PA-A- DA- 0A!IL P/+TA-IA4AKLTA! T/K-LI P/+TA-IA-I&/+!ITA! AD5A0 MADA AKA+TA 2#13
