Pembuatan Arang Aktif dari Tempurung Coklat ( Theobroma...
78
Pembuatan Arang Aktif dari Limbah kulit Coklat ( Theobroma cacao L ) dengan Aktivator HCl dan NaOH Dosen Pembimbing: Ir. Elly Agustiani, M.Eng 1. Ongki Stevani 2311 030 010 2. Aprilia Sulistya Prawesti 2311 030 072
Transcript of Pembuatan Arang Aktif dari Tempurung Coklat ( Theobroma...
Pembuatan Arang Aktif dari Limbah kulitCoklat ( Theobroma cacao L ) denganAktivator HCl dan NaOH
Dosen Pembimbing:
Ir. Elly Agustiani, M.Eng
1. Ongki Stevani 2311 030 010
2. Aprilia Sulistya Prawesti 2311 030 072
LATAR BELAKANG
Arang Aktif
Industri Obat dan Makanan
Minuman Keras dan Ringan
Kimia Perminyakan
Pengolahan pupuk
Katalisator
Pemurnian Air
Pemurnian Gas
Desulfurisasi,
menghilangkan gas
Beracun, bau busuk ( Azhary H.Surest )
Latar BelakangKarbon aktif dibuat dari bahan – bahan
- Cangkang kelapa sawit – H3PO4 ( Elly Kurniati, 2008 )
- Biji kapuk – HCl ( Taroci Nailasa, 2013 )
- Cangkang biji ketapang – HCl, NaOH dan CaCl2 ( Anzhary H. Surest )
- Tempurung lontar – H2SO4 ( Yandres S. Nafie, 2013 )
- Tempurung Kelapa – ZnCl2, Na2CO3 ( Gilar S, 2013 )
- Tempurung Kelapa – H2SO4, H3PO4 ( Ari Budiono, dkk )
- Jarak Pagar – H3PO4 ( R. Sudradjat, 2005 )
LATAR BELAKANG
KOMPOSISI TEMPURUNG KAKAO JUMLAH (%)
LIGNIN 20,11
SELULOSA 14,58
HEMISELULOSA 48,64
( Susilowati, vol 2 )
Hasil Analisis Bahan Arang dariLimbah Pertanian
( NL. Nurida)
Latar Belakang
Buah kakao dalam persen kering terdiri dari: 47,2 % kulit; 2 % placenta; dan 5,8 % biji
( Nasrullah, 1993 )
Latar Belakang
( Dinas Perkebunan Jatim, 2012 )
LATAR BELAKANG
( Dinas Perkebunan Jatim, 2012 )
LATAR BELAKANG
Pakan Ternak
Nilai ekonomis( Nasrullah, 1993 )
LATAR BELAKANGLUAS AREAL
PRODUKSI Produksi kakao 779,5 ribu ton cacao
Limbah Kulit Kakao( ±70 % total buah basah) 584,6 ribu ton kulit
cacao/tahun(Ashadi, 1988)
Data Impor Arang Aktif
TAHUN BERAT (KG) NILAI (USD)
2007 3.474.254 4.743.225
2008 3.528.208 6.152.310
2009 4.846.055 6.744.325
2010 5.777. 557 9.289.954
2011 5.444.834 10.487.547( Gandhi Kurnia, 2012 )
T Rumusan Masalah :
- bagaimana cara membuat arang aktif yang sesuai dengan SII 0258-79
- Bagaimana mengetahui daya serap arang aktif yang dibuatuntuk mengadsorbsi zat warna dengan perbandingan arang aktif di pasaran.
Batasan masalah :
menggunakan bahan baku kulit coklat, dan dengan proses aktifasi kimia menggunakan aktivator HCl dan NaOH
Tujuan inovasi :
- untuk mengetahui pembuatan arang aktif yang sesuai dengan SII0258-79
- Untuk mengetahui daya serap arang aktif yang dibuat untuk mengadsorbsi zat warna dengan perbandingan arang aktif di pasaran
Manfaat inovasi produk:
- Dapat menghasilkan arang aktif yang sesuai dengan SII 0258-79 dandapat diaplikasikan untuk mengadsorbsi zat warna.
T
TINJAUAN PUSTAKA
KARBON AKTIF
Merupakan senyawa karbon, yang dapatdihasilkan dari bahan - bahan yangmengandung karbon atau dari arang yangdiperlakukan dengan cara khusus untukmendapatkan permukaan yang lebih luas.
( M. Kholis Madji, 2012 )
T - Tulungagung
- Kediri
- Madiun
- Jombang
- Jember
- Banyuwangi
Lokasi Perkebunan Cokelat di Jawa Timur
( PBS Jawa Timur )
KARBON AKTIF BERDASARKAN SIFAT FISIKNYA
1. KARBON AKTIF SERBUK
(POWDERED ACTIVATED CARBON)
Digunakan sebagai pemucat dan berfungsi
memindahkan zat pengganggu yang
menyebabkan warna dan bau yang tidak diharapkan. Umumnya digunakan pada
industri kimia ( M. Kholis Madji, 2012 )
KARBON AKTIF BERDASARKAN SIFAT FISIKNYA
Digunakan sebagai penyerap uap pada proses pemurnian gas
( M. Kholis Madji, 2012 )
2. Karbon aktif granular
(Granular activated carbon)
KARBON AKTIF BERDASARKAN BENTUKNYA
3. KARBON AKTIF PELET(PELLETED ACTIVATED CARBON) Digunakan untuk
aplikasi dalam fase gas karena memiliki
kandungan debu yang rendah
( Sukimim, 2008 )
Kegunaan Karbon Aktif
1. Arang aktif sebagai pemucat◦ Berfungsi untuk memindahkan zat-zat
penganggu yang menyebabkan warna dan bauyang tidak diharapkan.
◦ Arang aktif ini diperoleh dari serbuk – serbukgergaji, ampas pembuatan kertas atau daribahan baku yang mempunyai densitas kecil danmempunyai struktur yang lemah ( Aryafatta, 2008 )
Kegunaan Karbon Aktif2. Arang aktif sebagai penyerap uap.
◦Tipe porinya lebih halus◦digunakan dalam fase gas yang berfungsi untukmemperoleh kembali pelarut atau katalis padapemisahan dan pemurnian gas.◦ Umumnya arang ini dapat diperoleh daritempurung kelapa, tulang, batu bata atau bahanbaku yang mempunyai struktur keras
( Aryafatta, 2008 )
T
Karbon aktif dibuat untuk adsorben maka perlu diperhatikan faktor – faktor sebagai berikut:
-Temperatur
-pH
-Luas permukaan karbon aktif( Aryafatta, 2008 )
Aplikasi Karbon Aktif
( Azhary H.Surest )
Aplikasi Karbon Aktif
( Azhary H.Surest )
Proses pembuatan Arang Aktif1. Dehidrasi
proses penghilangan air dimana bahan baku dipanaskan
sampai temperatur 170 °C ( Sukimim, 2008 )
2. Karbonisasi
proses pengarangan dalam ruangan tanpa adanya oksigen dan
bahan kimia lainnya ( Jankowska et al. 1991 )
Proses pembuatan Arang Aktif
3. Aktifasi
perubahan fisik berupa peningkatan luas permukaan karbon aktif denganpenghilangan hidrokarbon.
- Aktifasi Kimia.
merendam karbon dalam H3PO4, ZnCl2, NH4Cl, HCl, NaOH dan
AlCl3
- Aktifasi Fisika.
aktivasi fisika menggunakan gas pengoksidasi seperti udara, uapair atau CO2 ( Sukimim, 2008 )
Metodologi Pembuatan produk
Bahan Baku:Tempurung
Coklat
Proses KarbonisasiT = 350oC
Proses Pengeringan bahan Baku
Proses pengecilanukuran Arang
(80-100 mesh )A Proses
Pengayakan
Recycle
Metodologi Pembuatan produkHCl/NaOH
Arang Aktif
Proses AktivasiArang
Proses Pengeringan Arang, A
Proses Pencucian Bahan
Proses AnalisaProses Analisa Arang aktif meliputi :
a. Penyerap Zat Warna
b. Kadar Air
c. Kadar Abu
d. Kadar zat Terbang
e. Daya Serap terhadap Iod.
Proses Analisa (kadar Air)1. Menimbang 5 gram arang aktif yang telah dihaluskan
2. Mengeringkan dengan memasukkan kedalam oven pada suhu105oC selama 1 jam.
3. Mendinginkan arang aktif ke dalam desikator selama 15 menit
4. Menimbang berat arang aktif.
5. Melakukan kembali tahap 2-4 hingga bobot arang aktif konstan.
Proses Analisa ( Kadar Abu)1. Menimbang arang aktif sebanyak 5 gram
2. Memasukkan ke dalam furnace dan diabukan pada suhu500 oC selama 1 jam sampai terbentuk abu putih
3. Mendiamkan arang aktif sampai asap berhenti mengepul
4. Menimbang berat arang aktif
5. Melakukan kembali tahap 2-4 hingga bobot abu konstan
Proses Analisa ( Kadar Zat Terbang)
1. Menimbang arang aktif sebanyak 5 gram .
2. Memasukkan ke dalam furnace dan diabukan pada suhu700 oC selama 1 jam sampai terbentuk abu putih.
3. Mendiamkan arang aktif sampai asap berhenti mengepul
4. Menimbang berat arang aktif.
5. Melakukan kembali tahap 2-4 hingga bobot abu konstan.
Proses Analisa ( Daya serap terhadap Iod)
1. Memasukkan sampel sebnyak 1 gram ke dalam erlenmeyer
2. Menambahakan 25 ml larutan I2 0,1 N
3. Mengocok selalma 15 menit dan kemudian disaring
4. Hasil filtrat diambil sebnyak 10 ml dan dititrasi dengan 0,1 N
larutan thiosulfat.
5. Menambahkan indikator amilum 1 % sampai warna biru
6. Kemudian dititrasi kembali sampai warna biru hilang.
Standar kualitasarang aktif menurut SII. 0258-79
Hasil Percobaan
Aktivator VariabelWaktu
Perendaman
Kadar Air
(%)
Kadar Abu
(%)
Zat yang
mudah
menguap
Daya serap
terhadap I2
(mg/g)
HCl
1N
24 jam
1.48 1.86 8.194022 1150
0,7N 1.92 2.2 8.071572 1124
0,5N 3.42 2.1 6.778062 1098
0,3N 5.81 2.14 5.402334 1072
0,1N 12.48 2.42 3.985245 979
HCl
1N
48 jam
1.28 0.44 10.33088 1203
0,7N 1.78 1.8 6.526571 1137
0,5N 7.26 2.48 5.760086 1098
0,3N 12.3 11.16 4.47477 1085
0,1N 14.9 14 2.897266 1072
Aktivator VariabelWaktu
Perendaman
Kadar Air
(%)
Kadar Abu
(%)
Zat yang
mudah
menguap
Daya serap
terhadap I2
(mg/g)
NaOH
1N
24 jam
4.42 1.04 10.2988 1137
0,7N 5.54 1.408 9.984248 1137
0,5N 6.28 1.46 7.795065 1085
0,3N 8.66 1.52 5.365935 1072
0,1N 9.22 2.284 3.156404 1045
NaOH
1N
48 jam
1.62 1.66 10.51104 1200
0,7N 1.66 1.76 8.46858 1177
0,5N 2.1 1.8 6.918052 1150
0,3N 2.56 1.822 4.857242 1098
0,1N 2.66 2.4 3.38789 1006
Hasil Percobaan (kadar air)
SII. 0258-79 = max 10%
12,48%
14,9%
12,3%
Hasil Percobaan (kadar air)
- semakin lama perendaman arang kadar air semakin tinggi.
- kadar air akan menurun pada konsentrasi aktifator yang lebih besar karena karbon tersebuttidak mengandung bahan yang menyerap air. ( Irham Rasjiddin,2006 )
- Syarat mutu karbon aktif untuk kadar air adalah maksimal 10% (SII. 0258-79)
- Kadar air yang dikehendaki harus bernilai sekecil-kecilnya karena kadar air yang besar akanmempengaruhi daya serap arang aktif terhadap gas ataupun cairan (Pari, 1996).
Nilai terendah terdapat pada HCL 1 N dengan waktu perendaman 48 jam yaitu sebesar 1,28%
nilai tertinggi terdapat pada HCL 0,1 N dengan waktu perendaman 48 jam yaitu sebsar 14,9%.
Hasil Percobaan (kadar abu)
SII. 0258-79 = max 2,5%
14 %
11,16%
semakin lama perendaman kadar abu semakin meningkat, namun akan turun ketikakonsentrasi aktifator meningkat. ( Irham Rasjiddin,2006 )
Syarat mutu karbon aktif untuk kadar abu adalah maksimal 2,5 % (SII. 0258-79),sedangkan hasil analisa kadar abu karbon aktif dari tempurung cokelat(kakao) berkisarantara 0,4% - 11 %.
Nilai terendah terdapat pada HCL 1 N dengan waktu perendaman 48 jam yaitu sebesar 0,44%
nilai tertinggi terdapat pada HCL 0,1 N dengan waktu perendaman 48 jam yaitu sebsar11,16 %.
Hasil Percobaan(kadar zat terbang)
SII. 0258-79 = max 15%
semakin lama perendaman semakin meningkat volatile matternya, begitu juga dengankonsentrasi aktifator. Semakin tinggi aktivator semakin meningkat pula volatile matternya.( Irham Rasjiddin,2006 )
Syarat mutu karbon aktif untuk volatile matter (bagian yang hilang pada pemanasan 950 o C)adalah maksimal 15% (SII. 0258-79), hasil analisa kadar air karbon aktif tempurung cokelat(kakao), berkisar antara 2,8 % - 11 %
Nilai kadar zat terbang terendah terdapat pada HCl 0,1 N dengan waktu perendaman 48 jamyaitu sebesar 2,89 %
nilai tertinggi terdapat pada HCl 1N 48 jam yaitu sebesar 10,51 %.
Hasil Percobaan(daya serap terhadap iod)
SII. 0258-79 = min 800 mg/g
mengetahui kemampuan arang aktif untuk menyeraplarutan berwarna.
Nilai daya serap iod yang diperoleh pada penelitianini berkisar antara 979 - 1203 mg/g. Daya serap iodyang diperoleh pada penelitian ini ada yangmemenuhi standar SII. 0258-79
Proses Analisa ( Daya serap warna)
Proses Analisa ( Daya serap warna)
Proses Analisa ( Daya serap warna)
NERACA MASSA (FURNACE)
NERACA MASSA (FURNACE)
Masuk Massa ( gr ) Keluar Massa ( gr )
Tempurung kakao
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
Air
Abu
Zat Ekstraktif
14.580
48.640
20.110
10.350
2.800
3.520
Arang
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
Abu ( Tar )
Volatile Matter
Air ( moisture )
14.580
48.640
20.110
83.330
10.350
2.800
3.520
Jumlah 100.000 Jumlah 100.000
NERACA MASSA (CRUSHER)
CrusherMasuk Massa ( gr ) Keluar Massa ( gr )
Arang Aktif
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
H2O
Over Size
14.580
48.640
20.110
2,5
6.666,4
Arang Aktif
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
H2O
15.747,1
52.532,4
21.716,7
2,7
Jumlah 89.998,9 Jumlah 89.998,9
Masuk Massa ( gr ) Keluar Massa ( gr )
Arang kakao
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
H2O
15.747,1
52.532,4
21.716,7
2,7
Arang serbuk
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
H2O
Over Size
14.487,32
48.329,8
19.979,4
2,48
82.799
7.199,9
Jumlah 89.998,9 Jumlah 89.998,9
Screener
NERACA MASSA (AKTIVASI)
Masuk Massa ( gr ) Keluar Massa ( gr )
Arang serbuk
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
Larutan NaOH
NaOH
H2O
14.487,32
48.329,8
19.979,4
4.000
96.000
Arang Aktif wet
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
H2O
NaOH
H2O vapour
14.487,32
48.329,8
19.979,4
24.850
4.000
71.150
Jumlah 182.796,52 Jumlah 182.796,52
NERACA MASSA (PENCUCIAN)
Masuk Massa ( gr ) Keluar Massa ( gr )
Arang serbuk
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
NaOH
H2O
H2O pencuci
14.487,32
48.329,8
19.979,4
4.000
24.850
1.000.000
Arang Aktif wet
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
H2O
Larutan NaOH
14.487,32
48.329,8
19.979,4
5.000
1.023.850
Jumlah 1.111.646,52 Jumlah 1.111.646,52
NERACA MASSA (OVEN)
Masuk Massa ( gr ) Keluar Massa ( gr )
Arang aktif wet
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
H2O
14.487,32
48.329,8
19.979,4
5.000
Arang aktif dry
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
H2O
H2O teruapkan
14.487,32
48.329,8
19.979,4
1.988,5
84.785,02
3.011,5
Jumlah 87.796,52 Jumlah 87.796,52
NERACA PANAS (FURNACE)Panas masuk
Tin = 29oC
Tref = 25oC
Panas keluar
Tout = 350oC
Tref = 25oC
Komponen Masuk (Kcal) Keluar (Kcal)
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
Air
Abu
Zat ekstraktif
QSupply
Qloss
18,6624
109,0314
47,5883
41,3461
7,28
23,1616
21148,59484
-
1516,32
8858,8032
3895,9605
3593,7712
591,5
1881,88
-
1057,429742
total 21148,59484 21395,66464
NERACA PANAS (OVEN)Panas masuk
Tin = 29oC
Tref = 25oC
Panas keluar
Tout = 105oC
Tref = 25oC
Komponen Masuk (Kcal) Keluar (Kcal)
Selulosa
Hemiselulosa
Lignin
H air
H uap
QSupply
Qloss
18,6624
109,0314
47,5883
19,974
-
5.619,50357
-
373,248
2180,62848
959,00568
158,713404
1862,227278
-
280,9751785
Q total 5.814,75967 5.814,75967
ESTIMASI BIAYA
NamaBarang Jumlah HargaSatuan(Rp) JumlahHarga (Rp)
Tempurungcokelat 100 kg 500 50.000
HCl 5 lt 15.000 75.000
Aquadest 10 dm3 1.500/lt 150.000
Listrik Oven: 1,4 kwhx24
jam = 33,6 kwh
490 16.464
TenagaKerja 4 orang 25.000 100.000
JumlahHarga 391.464
•Variabel Cost (VC)/hari
NamaBarang Jumlah HargaSatuan (Rp) JumlahHarga(Rp)
Drum Karbonasi 2 buah 50.000 100.000
Drum aktivasi 2 buah 50.000 100.000
Alu&Lumpang 2 set 50.000 100.000
Ayakan 100 mesh 1 buah 10.000 10.000
Bakpenampung 2 buah 20.000 40.000
Timbangan 1 buah 25.000 25.000
KertasSaring 2 buah 5.000 10.000
PengadukKayu 2buah 50.000 100.000
Oven 1 buah 3.000.000 2.000.000
JumlahHarga 2.485.000
•Fixed Cost (FC)
BEP unit= 199,84
BEP rupiah= 2.997.587,455
Keterangan: BT : Fixed Cost
TBV : Total variabel cost
TP : Total penjualan
TB : Total biaya
BEP : Break Even Point
Arang aktif dari bahan tempurung cokelat dengan proses aktivasimenggunakan HCl dan NaOH dengan variabel konsentrasi 0,1 N; 0,3 N; 0,5 N; 0,7 N; 1 N dan waku 24 jam, 48 jam. Didapatkanhasil analisa kadar air, kadar abu, kadar zat mudah terbang dandaya serap terhadap iod yaitu memenuhi standard SII. 0258-79, kecuali pada sampel HCl 0,1N 48 jam (kadar air = 12,48%), HCl0,3N 24 jam (kadar air = 12,3%; kadar abu = 11,16%), dan HCl0,1N 24 jam (kadar air = 14,9%)
KESIMPULAN
TERIMA KASIH
