PEMBUATAN KEMASAN AKTIF PENJERAP ETILENA … · diaktivasi dan terbuat dari bahan organik yang...
Transcript of PEMBUATAN KEMASAN AKTIF PENJERAP ETILENA … · diaktivasi dan terbuat dari bahan organik yang...
PEMBUATAN KEMASAN AKTIF PENJERAP ETILENA
MENGGUNAKAN ARANG AKTIF JATI
SEBAGAI ADSORBEN
NUR AIDA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
PERNYATAAN MENGENAI SKRIPSI DAN
SUMBER INFORMASI SERTA PELIMPAHAN HAK CIPTA
Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi berjudul Pembuatan Kemasan
Aktif Penjerap Etilena Menggunakan Arang Aktif Jati sebagai Adsorben adalah
benar karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan
dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Dengan ini saya melimpahkan hak cipta dari karya tulis saya kepada Institut
Pertanian Bogor.
Bogor, Februari 2013
Nur Aida
NIM G44080013
ABSTRAK
NUR AIDA. Pembuatan Kemasan Aktif Penjerap Etilena Menggunakan Arang
Aktif Jati sebagai Adsorben. Dibimbing oleh BETTY MARITA SOEBRATA dan
GUSTAN PARI.
Kemasan aktif dapat digunakan untuk menjaga mutu sebuah produk
hortikultura, salah satu fungsinya sebagai penjerap uap air dan gas etilena pada
buah klimakterik seperti pisang raja bulu. Bahan yang digunakan dalam
pembuatan kemasan aktif ialah kertas daur ulang dan polistirena. Sifat fisik kertas
aktif diuji berdasarkan SNI ISO187:2010, SNI ISO 534:2011, SNI ISO 536:2010,
SNI 14-0437-1998, SNI 0436:2009, uji morfologi membran aktif menggunakan
mikroskop elektron pemayaran dan difraktometer sinar-X. Kemasan kertas aktif
mampu menjerap gas etilena sebesar 1.23-1.7 ppm dan menunda kematangan
hingga 10 hari, sedangkan membran aktif sebesar 17.96 - 23.10 ppm dan 16 hari.
Pisang dengan pengemasan kertas dan membran tidak dapat mencapai
kematangan sempurna, karena terserang penyakit pascapanen, sedangkan pisang
tanpa perlakuan matang sempurna pada hari ke-8. Pada penelitian ini dibuat
kemasan aktif dengan menambahkan arang aktif sebagai bahan penjerap etilena.
Sumber arang aktif adalah ranting kayu jati yang diaktivasi pada suhu 800 °C
selama 120 menit. Arang aktif terbaik yang memenuhi SNI 06-3730-95 ialah
arang aktif dengan menggunakan uap air sebagai aktivator.
Kata kunci: arang aktif jati, etilena, kertas aktif, membran polistirena.
ABSTRACT
NUR AIDA. Preparation of Actived e-Packaging for Adsorbing Ethylene using
Teak Activated Carbon as Adsorbent. Supervised by BETTY MARITA
SOEBRATA and GUSTAN PARI.
Activated e-packaging can be used to keep the quality of horticultural
products, one of the functions is for adsorbing moisture and ethylene on
climacteric fruits, such as raja bulu (banana). The materials are used in making of
activated e-packaging are recycled of paper and polystyrene. The characteristic of
activated paper is tested by SNI ISO187: 2010, ISO 534:2011, ISO 536:2010, SNI
14-0437-1998, SNI 0436:2009, and morphology of activated membrane used
scanning electron microscope and X-ray diffractometer. The activated paper is
able to adsorb ethylene at 1.23-1.7 ppm and delay the maturity until 10 days,
meanwhile the activated membrane is able to adsorb ethylene at 17.96-23.10 ppm
and delay the maturity until 16 days. The bananas with paper and membrane
activated e-packaging can not ripe perfectly, because of postharvest disease,
meanwhile banana without treatment ripes perfectly at 8th
day. In this research,
activated e-packaging is made from activated carbon as adsorbent of ethylene.
The source of activated carbon is the branch of Tectona grandis, which is
activated at 800 °C for 120 minutes, The best activated carbon which appropriate
with SNI 06-3730-95, is activated carbon which water vapor as activator.
Keyword: activated carbon, ethylene, membrane of polystyrene, paper activated
Skripsi
sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar
Sarjana Sains
pada
Departemen Kimia
PEMBUATAN KEMASAN AKTIF PENJERAP ETILENA
MENGGUNAKAN ARANG AKTIF JATI
SEBAGAI ADSORBEN
NUR AIDA
DEPARTEMEN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR
2013
Judul : Pembuatan Kemasan Aktif Penjerap Etilena Menggunakan Arang Aktif
Sebagai Adsorben
Nama : Nur Aida
NIM : G44080013
Disetujui oleh
Betty Marita Soebrata, SSi, MSi Prof (Ris) Dr Gustan Pari, MSi
Pembimbing I Pembimbing II
Diketahui oleh
Prof Dr Ir Tun Tedja Irawadi, MS
Ketua Departemen
Tanggal Lulus:
PRAKATA
Puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT yang telah
melimpahkan rahmat, karunia, dan hidayah-Nya, sehingga penulis dapat
menyelesaikan karya ilmiah yang berjudul “Pembuatan Kemasan Aktif Penjerap
Etilena Menggunakan Arang Aktif sebagai Adsorben”. Karya ilmiah ini disusun
berdasarkan penelitian yang dilaksanakan pada bulan April-September 2012 di
Laboratorium Kimia Fisik dan Laboratorium Kimia Kayu dan Energi Hasil Hutan,
Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil
Hutan, Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih atas semua bimbingan, dukungan, dan
kerja sama yang diberikan Ibu Betty Marita Soebrata, SSi, MSi selaku
pembimbing I dan Bapak Prof (Ris) Dr Gustan Pari, MSi selaku pembimbing II.
Selain itu, penulis menyampaikan penghargaan kepada Pak Saptadi, Pak Udin,
Pak Dadang, Pak Dikdik, Pak Ismet, dan Pak Mail yang telah banyak membantu
dalam melakukan penelitian. Ungkapan terima kasih juga disampaikan kepada
ibu, bapak, kakak, adik, keluarga serta sahabat, atas segala doa dan kasih
sayangnya.
Penulis berharap karya ilmiah ini dapat bermanfaat bagi perkembangan ilmu
pengetahuan. Terima kasih.
Bogor, Februari 2013
Nur Aida
DAFTAR ISI
Halaman
DAFTAR TABEL viii
DAFTAR GAMBAR viii
DAFTAR LAMPIRAN viii
PENDAHULUAN 1
BAHAN DAN METODE 2
Alat dan Bahan 2
Pembuatan dan Aktivasi Arang 3
Pencirian Arang Aktif 3
Pembuatan Kemasan Aktif 3
Kertas aktif 3
Membran polistirena aktif 3
Pencirian Kemasan Aktif 4
Analisis Etilena Buah Pisang 4
HASIL DAN PEMBAHASAN 4
Arang Aktif 4
Sifat Arang Aktif 4
Daya Jerap Arang Aktif 6
Morfologi dan Kristalinitas Arang Aktif 7
Kemasan Aktif 8
Morfologi dan Struktur Kemasan Aktif 9
Analisis Gas Etilen pada Pisang 10
SIMPULAN DAN SARAN 11
Simpulan 11
Saran 12
DAFTAR PUSTAKA 12
LAMPIRAN 15
DAFTAR TABEL
Halaman
1 Karakteristik arang aktif 5
2 Derajat kristalinitas arang aktif jati 7
3 Karakteristik sifat fisik kertas aktif 8
4 Analisis gas etilena pisang raja bulu 10
DAFTAR GAMBAR
Halaman
1 Kiln drum sistem semi kontinyu 2
2 Foto SEM perbesaran 500 kali permukaan Arang Jati (a), arang
aktif APKOH (b), ASKOH (c), AP (d), dan AS (e) 7
3 Grafik daya adsorpsi kemasan aktif 9
4 Foto SEM perbesaran 100 kali permukaan kemasan (a) M0, (b) M3
atas, (c) M3 bawah, (d) K0, dan (e) K1 9
5 Difraktogram XRD membrane (a) polistirena dan (b) polistirena aktif 10
6 Kondisi pisang pada hari ke-8, terlihat dari bawah bejana (a) pisang
yang dikemas membran aktif, (b) pisang yang dikemas kertas aktif,
dan (c) pisang tanpa perlakuan 11
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman
1 Diagram alir penelitian 15
2 Syarat mutu arang aktif (SNI 06-3730-95) 16
3 Rendemen arang kayu jati 16
4 Perhitungan karakterisasi arang aktif jati 16
5 Difraktogram XRD arang aktif 20
6 Karakteristik kertas aktif 21
7 Daya jerap kertas dan membran aktif terhadap gas 24
8 Foto kematangan buah pisang raja bulu 27
PENDAHULUAN
Kemasan adalah suatu wadah yang digunakan untuk mempertahankan mutu
suatu produk dari mulai penyimpanan sampai pemasaran. Selama pemasaran
pengemasan produk menggunakan peti polistirena (styrofoam) dan karton,
semakin meningkat dibandingkan dengan peti kayu atau karung, hal ini
dikarenakan bahan yang digunakan lebih ringan dan praktis (Satuhu 2004).
Kemasan yang baik sebuah produk hortikultura, selain melindungi isi terhadap
kerusakan selama distribusi, juga mampu mengeluarkan panas dan uap air yang
dihasilkan produk saat melakukan respirasi (Prabawati et al. 2008). Sesuai dengan
kemajuan teknologi semakin dikembangkan kemasan yang mampu
mempertahankan kualitas produk agar lebih tahan lama. Permasalahan yang
sering muncul akhir-akhir ini, yaitu penggunaan bahan pengawet berbahaya dalam
mempertahankan kualitas sebuah produk. Menurut Ketua Yayasan Lembaga
Konsumen Indonesia (YLKI), bahan pengawet berbahaya sejenis kimiawi banyak
ditemukan pada produk hortikultura. Jenis-jenis bahan pengawet berbahaya yang
biasa digunakan yaitu formalin, suntik zat pewarna dan pelapisan dengan lilin.
Oleh karena itu, dilakukan pengembangan ilmu mengenai pengawetan produk
hortikultura pada pengemasan dengan cara pembuatan kemasan aktif. Kemasan
aktif dibagi menjadi beberapa fungsi, di antaranya sebagai penjerap beberapa
senyawa seperti oksigen, kelembaban, karbon dioksida, bau, dan etilena.
Aktivator yang sering digunakan untuk penjerap di antaranya silika gel, Ag-zeolit,
kalium permanganat, dan arang aktif (Vermeiren et al. 1999).
Arang aktif adalah padatan amorf yang telah mengalami pengembangan
pori-pori sehingga mampu menjerap gas dan zat-zat yang tidak larut atau
terdispersi dalam cairan (Rumidhatul 2006). Arang aktif adalah arang yang telah
diaktivasi dan terbuat dari bahan organik yang dapat dikarbonisasi, misalnya
kayu, batu bara, tempurung kelapa, batang jagung, dan sabut kelapa sawit (Pari
dan Sailah 2001). Prinsip pengolahan arang menjadi arang aktif adalah membuka
pori-pori arang agar menjadi luas yaitu dari luas kira-kira 2 m²/g pada arang
menjadi 300-2000 m²/g pada arang aktif. Pada penelitian ini arang aktif yang
digunakan dibuat dari limbah kayu perkebunan jati. Limbah ini berupa ranting
yang dihasilkan dari proses perawatan pohon jati agar pohon tersebut dapat
tumbuh tinggi dan lurus. Komponen kimia kayu jati terdiri atas holoselulosa
sebesar 70.19-72.24%; selulosa 40.26-43.12%; lignin 24.74-28.07%; dan
hemiselulosa sebesar 27.07-31.97% pada tumbuhan sedang (Maulid 2000).
Penelitian mengenai pembuatan kemasan aktif telah banyak dikembangkan,
di antaranya penggunaan arang aktif sebagai penjerap oksidator kalium
permanganat yang mampu mengubah etilena menjadi etanol pada buah pisang raja
bulu, sehingga pisang memiliki umur simpan 17 hari lebih lama dari pisang tanpa
perlakuan (Jannah 2008). Kalium permanganat sangat berbahaya jika terjadi
kontak dengan makanan karena sifatnya yang toksik. Pada penelitian lain,
polistirena yang dicampur arang aktif digunakan untuk menjerap dibenzotiofena
(Wang et al. 2009), dan membersihkan sisa pestisida pada sayur dan buah (Sojo et
al. 1997). Kemasan aktif dapat digunakan untuk mengawetkan produk
hortikultura selama pemasaran, salah satunya pisang. Selama proses pematangan
buah pisang terjadi proses respirasi klimakterik, yaitu buah memiliki tingkat
2
respirasi yang tinggi dan produksi etilena endogen yang cukup besar untuk
mematangkan buah (Kitinoja dan Kader 2003). Etilena merupakan senyawa
hidrokarbon yang dihasilkan dari hasil metabolism normal dalam tanaman, yang
dalam keadaan normal berbentuk gas dan berperan dalam proses pematangan
buah (Mulyana 2011).
Penelitian ini bertujuan membuat kemasan aktif penjerap etilena pada buah
pisang raja bulu sehingga pisang memiliki umur simpan buah yang lebih lama.
Kemasan aktif ini tidak mengandung bahan kimia berbahaya yang dapat
membahayakan kesehatan manusia. Kemasan aktif yang dihasilkan terdiri dari 2
macam, di antaranya kemasan aktif berbahan dasar kertas dan membran
polistirena (styrofoam) yang ditambahkkan arang aktif sebagai aktivator.
Sebelumnya dilakukan pembuatan arang aktif yang memenuhi SNI 06-3730-1995.
BAHAN DAN METODE
Penelitian dilakukan dalam 4 tahap. Tahap pertama adalah pembuatan arang
aktif dari limbah ranting kayu jati yang meliputi pengarangan serta aktivasi secara
kimia dan fisika. Tahap kedua adalah uji mutu arang aktif meliputi analisis
rendemen, kadar air, abu, karbon terikat, zat terbang, daya jerap terhadap iodin,
benzena, dan biru metilena. Tahap ketiga adalah pembuatan kertas dan membran
arang aktif. Tahap keempat adalah uji aplikasi arang aktif sebagai bahan tambahan
pembuatan kemasan buah (Lampiran 1).
Alat dan Bahan
Alat-alat yang digunakan antara lain kiln drum modifikasi (Gambar 1),
retort arang aktif, saringan halus (100 mesh), sonikator, spektrofotometer
ultraviolet-tampak (UV-Vis) Shimadzu tipe UV-1700, mikroskop elektron
pemayaran (SEM) Zeus tipe EVO-50, difraktometer sinar-X (XRD) Shimadzu
XRD 7000, alat-alat pembuatan dan pencirian kertas dan membran yang ada di
Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil
Hutan Bogor. Kromatografi gas (GC) Hitachi 263-50 yang ada di Balai Besar
Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Bogor.
Bahan baku arang aktif ialah limbah kayu jati dari daerah Sukabumi, pisang
raja bulu yang berasal dari Desa Petir, Bogor. Bahan lain yang digunakan cuka
kayu hasil samping proses pengarangan kayu jati, kertas bekas, polistirena, KOH
20%, diklorometana teknis, kloroform, karbon tetraklorida, formaldehida.
Gambar 1 Kiln drum sistem semi kontinyu
cerobong
Tempat pemasukan bahan
Tempat karbonisasi
Tempat pendinginan
3
Pembuatan dan Aktivasi Arang
Limbah ranting kayu jati sebanyak 50 kg dimasukkan ke dalam kiln drum
yang terbuat dari drum bekas pakai. Selanjutnya api dinyalakan dengan cara
membakar kayu bakar melalui bagian lubang udara selama 18 jam pada suhu 400
°C.
Arang sebanyak 900 g direndam dalam larutan KOH 20% selama 24 jam,
kemudian dibilas dengan air sampai bersih dan dikeringkan. Selanjutnya arang
tanpa dan dengan perendaman di dalam KOH diaktivasi selama 2 jam dengan
pemanasan dalam retort pada suhu 800 °C yang dialiri dan tanpa uap air. Empat
macam arang aktif diperoleh dari proses aktivasi, yaitu arang aktif dengan
pemanasan (AP), arang aktif yang direndam KOH dan pemanasan (APKOH),
arang aktif dengan penambahan uap air (AS), dan arang aktif yang direndam KOH
dan penambahan uap air (ASKOH). Pemanasan dan pemberian uap air dilakukan
untuk mengaktivasi arang secara fisika, sedangkan perendaman dalam KOH untuk
mengaktivasi arang secara kimia.
Pencirian Arang Aktif
Pencirian arang aktif meliputi perhitungan rendemen dan daya jerap
terhadap benzena (Manalu 1998), serta perhitungan kadar air, zat terbang, abu,
dan karbon terikat, daya jerap iodin dan biru metilena mengikuti persyaratan
Standar Nasional Indonesia (SNI) 06-3730-1995 (Lampiran 2).
Pembuatan Kemasan Aktif
Kertas Aktif (modifikasi Hadi 2008)
Kertas HVS bekas sebanyak 100 g yang telah dipotong dengan ukuran ± 1
cm2
direndam dalam air selama 24 jam. Kemudian kertas dihaluskan sehingga
dihasilkan bubur kertas, lalu kertas dicetak pada sebuah lembaran alumunium
berbentuk lingkaran yang dinamakan screen di dalam sebuah alat pencetak kertas
yang ada di Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan
Pengolahan Hasil Hutan Bogor. Bubur kertas ditambahkan arang aktif dengan
nisbah bobot arang aktif:kertas, 3:3 (K3), 2:3 (K2), 1:3 (K1), dan 0:3 (K0). Bubur
kertas yang telah tercetak kemudian dikeringudarakan.
Membran Polistirena Aktif (Kumar et. al. 2011 dan Modifikasi Sridhar et al.
2008)
Membran polistirena dibuat dengan melarutkan 2.5 g gabus polistirena ke
dalam 10 mL diklorometana yang diaduk menggunakan pengaduk magnetik
selama 2 jam sampai homogen. Arang aktif 0.0 (M0); 0.5 (M1); 1,0 (M2); dan 1,5
(M3) g masing-masing dimasukkan ke dalam gelas piala berisi larutan polistirena
dan ditambah 5 mL diklorometana, kemudian diaduk lagi selama 1 jam. Larutan
lalu dimasukkan ke dalam sonikator selama 30 menit. Setelah homogen, larutan
dicetak pada pelat kaca kemudian dikeringudarakan sampai pelarut menguap
sempurna. Membran dengan daya adsorpsi terbaik dilanjutkan ke pengujian
aplikasi penjerapan etilena.
4
Pencirian Kemasan Aktif
Penyimpanan sampel uji sebelum dilakukan pencirian harus sesuai dengan
SNI ISO187:2010. Ketebalan kertas diukur menggunakan alat mikrometer sesuai
dengan SNI ISO 534:2011, gramatur kertas sesuai dengan SNI ISO 536:2010,
ketahanan tarik kertas diukur menggunakan alat uji kuat tarik sesuai dengan SNI
14-0437-1998, dan ketahanan sobek kertas menggunakan metode Elmendorf SNI
0436:2009. Morfologi kertas dan membran diuji menggunakan SEM, sementara
kristalinitas dan komposisi kimia membran diuji dengan XRD.
Kemampuan adsorpsi membran dan kertas terhadap gas etilena diperkirakan
berdasarkan kemampuan arang aktif dalam menjerap gas pada pencirian arang
aktif. Penjerapan terhadap benzena, karbon tetraklorida, formaldehida, dan
kloroform dapat digunakan untuk memperkirakan jumlah gas yang mampu dijerap
oleh membran dan kertas. Kertas dan membran dipotong dengan luas 50 cm2,
kemudian dimasukkan ke dalam oven selama 1 jam dan ditimbang. Setelah itu,
membran dan kertas disimpan dalam 4 buah desikator yang masing-masing telah
jenuh dengan senyawa karbon tetraklorida, benzena, formaldehida, dan kloroform
selama 24 jam. Kertas dan membran dikeluarkan dari desikator kemudian
disimpan pada udara terbuka selama 5 menit agar gas yang menempel di
permukaan menguap. Sampel ditimbang, setiap perlakuan diulangi 2 kali.
Analisis Etilena Buah Pisang
Pisang yang digunakan ialah pisang raja bulu yang berasal dari Desa Petir,
Kecamatan Dramaga. Pisang raja bulu diambil langsung dari pohon setelah
berumur lebih kurang 100 hari, kondisi pisang yang diambil memiliki 1 buah
pisang yang telah matang dari pohonnya. Setelah disortasi dan dicuci, pisang
dicelupkan ke dalam larutan desinfektan (cuka kayu) dan dikeringkan. Dua buah
pisang kemudian dimasukkan ke dalam bejana yang berukuran 0.942 L dengan 3
macam perlakuan yang diulangi 2 kali. Perlakuan pertama ialah pisang tanpa
perlakuan. Kedua, pisang yang dikemas kertas aktif dan terakhir ialah pisang yang
dikemas membran aktif pada bejananya. Pisang disimpan dalam ruang dengan
suhu 20 °C. Pengujian kadar etilena dilakukan pada hari ke-4 dan ke-8
menggunakan kromatografi gas dengan kondisi alat, detektor ionisasi nyala (FID),
gas pembawa helium dengan laju alir 30 mL/menit dan tekanan 100 psi, serta
kolom alumina aktif (200 cm × 0.3 cm), suhu injek 120 °C, suhu kolom dan
detector 60 °C (Rahman 2007).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Arang Aktif
Sifat Arang Aktif
Arang dibuat menggunakan kiln drum. Dari 50 kg limbah kayu jati yang
dipanaskan pada suhu 400 °C selama 18 jam, dihasilkan 11 kg arang yang
kemudian diaktivasi (Lampiran 3). Aktivasi bertujuan memperluas pori-pori
5
arang sehingga dapat meningkatkan daya adsorpsinya. Ada 2 proses aktivasi
arang, yaitu secara fisika dan kimia. Arang dipanaskan pada suhu 800 °C selama 2
jam. Penelitian kali ini menggabungkan kedua cara aktivasi tersebut sehingga
dihasilkan 4 macam arang aktif, yaitu arang aktif hanya pemanasan (AP),
penambahan uap air (AS) selama pemanasan, perendaman di dalam KOH 20%
dengan pemanasan (APKOH), dan perendaman di dalam KOH 20% dengan
penambahan uap air selama pemanasan (ASKOH).
Rendemen arang aktif AP, AS, APKOH, dan ASKOH berturut-turut ialah
76%, 49%, 75% dan 51%. Rendemen tertinggi dimiliki oleh AP, hal ini
disebabkan masih terdapat senyawa-senyawa yang belum teruapkan dan masih
menutupi pori-pori arang. Bahan pengaktif KOH masuk ke sela-sela lapisan
heksagonal arang dan membuka permukaan yang tertutup, sehingga rendemen
APKOH lebih rendah pada proses pemanasan yang direndam KOH terlebih
dahulu dibandingkan pemanasan biasa. Aktivasi secara fisika yaitu dengan
pemberian uap air memiliki rendemen yang paling rendah karena terjadi reaksi
kimia antara karbon dan uap air menghasilkan CO2 dan H2O (Hendra dan
Darmawan 2007). Namun, penggunaan aktivator KOH pada proses ini
memperlambat proses oksidasi sehingga rendemen ASKOH lebih tinggi daripada
AS.
Karakteristik arang aktif yang diperoleh pada penelitian ini meliputi nilai
kadar air, kadar abu, kadar zat terbang, karbon terikat, uji daya jerap benzena, uji
daya jerap iod, dan uji biru metilena yang dibandingkan dengan SNI 06-3730-95.
Hasil analisis dapat dilihat pada Tabel 1 dan perhitungannya dapat dilihat pada
Lampiran 4.
Tabel 1 Karakteristik arang aktif
Penetapan kadar air bertujuan mengukur sifat higroskopis arang aktif. Kadar
air arang aktif yang dihasilkan berkisar 2.55–4.38% sesuai dengan SNI. Kadar air
tertinggi dimiliki arang aktif APKOH, hal ini disebabkan karena arang masih
mengandung KOH yang bersifat higroskopis. Namun secara keseluruhan kadar air
pada arang aktif lebih rendah dibandingkan dengan arang tanpa aktivasi, yaitu
7.14%, hal ini menunjukkan bahwa kandungan air yang terikat pada arang banyak
hilang saat proses aktivasi.
Kadar abu dihitung untuk memperkirakan kandungan oksida logam dalam
arang aktif. Kadar abu terendah dimiliki oleh arang aktif AP dan tertinggi dimiliki
arang aktif ASKOH. Kadar abu arang aktif yang dihasilkan berkisar antara 4.79
dan 9.18%. Tingginya kadar abu menunjukkan banyaknya mineral-mineral logam
Sampel
Kadar
Air
(%)
Kadar
Abu
(%)
Zat
Terbang
(%)
Karbon
Terikat
(%)
Uji
Benzena
(%)
Uji
Iodin
(mg/g)
Uji Biru
Metilena
(mg/g)
ASKOH 3.30 9.18 3.22 84.29 17.60 802.37 127.78
APKOH 4.38 7.16 2.71 85.75 11.41 313.67 28.16
AP 2.55 4.79 2.01 90.65 10.24 387.37 28.69
AS 3.86 7.79 3.75 84.60 16.22 833.68 159.91
Arang 7.14 7.64 6.64 78.58 5.03 256.15 24.20
SNI ≤15 ≤ 10 ≤25 ≥65 - ≥ 750 ≥ 120
6
yang menutup pori-pori arang sehingga mengurangi daya jerap arang aktif.
Dengan demikian, kadar abu arang aktif diusahakan sekecil mungkin dengan
pencucian menggunakan HCl agar terbentuk garam untuk menghilangkan sisa-
sisa oksida (Pujiyanto 2010). Kadar abu yang dihasilkan seluruhnya telah
memenuhi SNI.
Kadar zat terbang menunjukkan kandungan senyawa yang belum menguap
pada proses karbonisasi dan aktivasi, sehingga dapat diperkirakan besarnya
kandungan zat selain karbon pada permukaan arang aktif. Kadar zat terbang
terendah dimiliki oleh arang aktif AP dan tertinggi dimiliki arang aktif AS. Kadar
zat terbang arang aktif yang diperoleh berkisar antara 2.01-3.75%. Kadar zat
terbang ini telah memenuhi SNI, dan rendahnya kadar zat terbang arang aktif
menunjukkan lebih sempurnanya penguraian senyawa non karbon seperti CO2,
CO, CH4, dan H2 saat karbonisasi (Chahyani 2012).
Kadar karbon terikat sebaliknya menunjukkan kandungan karbon pada
arang setelah proses karbonisasi. Nilai ini menunjukkan potensi arang yang baik
untuk dijadikan arang aktif. Jumlah karbon tertinggi dimiliki oleh arang aktif AP
dan terendah dimiliki arang aktif ASKOH. Kadar karbon terikat yang dihasilkan
berkisar 84.29-90.65 %, dan juga telah memenuhi SNI arang aktif. Besar kecilnya
karbon terikat dipengaruhi oleh variasi kadar abu dan kadar zat terbang. Selain itu,
kadar karbon terikat dipengaruhi juga oleh kandungan selulosa dan lignin yang
dikonversi menjadi atom karbon (Pari 2004).
Daya Jerap Arang Aktif
Daya jerap arang aktif terhadap gas diperkirakan dari nilai daya jerap
terhadap benzena. Besarnya daya jerap benzena mencerminkan permukaan arang
aktif lebih bersifat nonpolar sehingga dapat digunakan untuk menjerap polutan
yang juga bersifat nonpolar (Hendra dan Pari 1999). Penjerapan benzena tertinggi
dimiliki oleh arang aktif ASKOH, yaitu 17.60% dan terendah dimiliki arang aktif
AP 10.24%. Hal ini menunjukkan bahwa arang aktif yang diaktivasi secara kimia
dengan penambahan KOH mampu menjerap senyawa yang bersifat nonpolar lebih
banyak, diduga karena aktivator memengaruhi gugus fungsi pada struktur arang
aktif (Budiono 2009).
Penjerapan larutan warna dilihat dari daya jerap arang aktif terhadap iodin
dan biru metilena. Daya jerap arang aktif terhadap iodin menunjukkan kapasitas
adsorpsi terhadap molekul kecil yang berukuran tidak lebih dari 10 Å (mikropori).
Daya jerap tertinggi dimiliki arang aktif AS dengan bilangan iodin 833.68 mg/g
dan terendah dimiliki arang aktif APKOH 313.66 mg/g. Peningkatan daya jerap
iodin memperlihatkan bahwa atom karbon yang membentuk kristalit heksagonal
makin banyak sehingga celah pori yang terbentuk di antara lapisan kristalit juga
makin besar (Hendra dan Pari 1999).
Penjerapan biru metilena menggambarkan kemampuan arang aktif untuk
menjerap senyawa yang bersifat polar, dan menunjukkan kapasitas adsorpsi
terhadap molekul berdiameter 15-25 Å (makropori). Berdasarkan hasil analisis,
arang aktif APKOH memiliki daya jerap terkecil dan arang aktif AS tertinggi,
yaitu 28 dan 160%. Hal ini menunjukkan bahwa arang aktif dengan penambahan
uap air pada aktivasi menghasilkan pori lebih besar sehingga mampu menjerap
lebih banyak polutan yang memiliki diameter lebih besar. Selain itu, arang aktif
AS mampu menjerap larutan polar dengan lebih baik.
7
Morfologi dan Kristalinitas Arang Aktif
Hasil pencirian arang aktif menggunakan SEM dapat dilihat pada Gambar 2.
Jumlah pori pada arang aktif lebih banyak dari pada arang sebelum aktivasi (a).
Arang aktif yang direndam dengan KOH [(b) dan (c)], memiliki pori-pori yang
lebih bersih karena KOH dapat melarutkan kotoran yang menempel di sekitar
pori. Arang yang diaktivasi dengan pemanasan (d) memiliki pori yang besar,
namun pori ini masih tertutupi oleh kotoran-kotoran yang menempel sehingga
mengurangi daya jerap arang aktif. Foto SEM ini menunjukkan bahwa arang aktif
ASKOH (c) dan arang aktif AS (e) memiliki permukaan pori yang lebih bersih
sehingga potensi penjerapan lebih besar.
(a) (b) (c) (d) (e)
Gambar 2 Foto SEM perbesaran 500 kali permukaan Arang Jati (a), arang aktif
APKOH (b), ASKOH (c), AP (d), dan AS (e).
Analisis struktur kristalin arang aktif dapat dilihat pada Tabel 2 sedangkan
difraktogram XRD-nya dapat dilihat pada Lampiran 5. Arang mengalami
peningkatan derajat kristalinitas setelah mengalami aktivasi. Hal ini disebabkan
terjadi penyusutan struktur kristalin arang yang semakin teratur sehingga
menghasilkan celah di antara kristalin yang semakin lebar dan terbentuk pori yang
bertambah besar (Wibowo et al. 2011). Perendaman dengan KOH mempengaruhi
struktur kristalin menjadi lebih amorf dibandingkan dengan tanpa perendeman.
Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya yakni sintesis dan karakterisasi
membran polisulfon didadah karbon aktif untuk filtrasi air (Chahyani 2012).
Tabel 2 Derajat kristalinitas arang aktif jati
Sampel Derajat Kristalinitas (%)
AJ 25.98
APKOH 36.65
ASKOH 30.67
AP 47.75
AS 48.62
Hasil pencirian arang aktif yang memenuhi SNI 06-3730-1995, ialah arang
aktif AS dan ASKOH. Arang aktif yang digunakan untuk pembuatan kemasan
aktif, yaitu arang aktif AS. Arang aktif ini memiliki daya jerap iodin dan biru
metilena terbesar. Penggunaan KOH diharapkan dapat meningkatkan kualitas
arang aktif karena mampu bereaksi dengan permukaan arang dalam membuka
pori pada saat aktivasi. Hasil penelitian menunjukkan bahwa penambahan KOH
dapat menghambat pori arang. Hal ini sesuai dengan penelitian sebelumnya, yakni
paduan aktivasi fisika-kimia untuk arang aktif tempurung kemiri (Hendra dan
Darmawan 2007).
8
Kemasan Aktif
Kemasan kertas aktif dihasilkan dari daur ulang kertas HVS yang dibedakan
menjadi K0, K1, K2, dan K3. Nisbah kertas dan arang aktif untuk K0, K1, K2,
dan K3, yaitu 3:0; 3:1; 3:2; dan 3:3. Sedangkan, membran aktif dibuat dari
campuran larutan polistirena dan larutan arang aktif yang dibedakan menjadi 3
macam yaitu M0, M1, M2, dan M3. Nisbah persen larutan polistirena dengan
larutan arang aktif masing-masing, yaitu 25:0; 25:10; 25:20; dan 25:30 (b/v).
Hasil pencirian fisik kertas aktif dapat dilihat pada Tabel 3 dan perhitungannya
pada Lampiran 6. Kadar air, gramatur, dan ketebalan kertas aktif mengalami
peningkatan sebanding dengan penambahan arang aktif. Semakin banyak arang
aktif maka kadar air semakin besar. Hal ini disebabkan oleh sifat arang aktif
sebagai adsorben yang mampu menjerap uap air dari lingkungan. Ketahanan tarik,
sobek dan lipat kertas aktif ini menurun dengan adanya penambahan arang aktif.
Semakin banyak arang aktif yang ditambahkan maka kertas semakin rapuh. Sifat
fisik dapat ditingkatkan dengan menambahkan kanji pada pembuatan kertas (Hadi
2008). Sifat fisik kertas aktif yang telah dibuat kemudian dibandingkan dengan
kertas pembungkus buah pir yang banyak di pasaran.
Tabel 3 Karakteristik sifat fisik kertas aktif
Sampel
Kadar
Air
(%)
Gramatur
(g/ m2)
Ketebalan
(mm)
Ketahanan
Sobek
(mN)
Ketahanan
Lipat
Ketahanan
Tarik
kN/m
K0 1.91 56.77 0.19 398.38 0.57 0.54
K1 3.36 67.49 0.31 267.52 0.28 0.17
K2 3.34 81.35 0.38 226.81 - 0.07
K3 4.53 124.55 0.53 221.00 - -
Kpir - - 0.10 194.83 0.31 0.16
Kemampuan penjerapan kertas dan membran aktif terhadap gas dapat dilihat
pada Gambar 3 dan perhitungannya dapat dilihat pada Lampiran 7. Gas yang
digunakan memiliki tingkat kepolaran terendah sampai tertinggi, yaitu karbon
tetraklorida, benzena, kloroform, dan formaldehida. Daya jerap kemasan aktif
meningkat dari senyawa kurang polar ke senyawa yang lebih polar. Semakin
banyak jumlah arang aktif pada kemasan meningkatkan daya jerap kemasan
terhadap gas. Hasil tersebut menunjukkan bahwa kemasan aktif lebih bersifat
polar, karena mampu menjerap senyawa polar lebih besar. Daya jerap membran
aktif lebih kecil dibandingkan daya jerap kertas aktif, hal ini disebabkan pori-pori
arang tertutup sebagian oleh larutan polistirena saat pembuatan membran,
sehingga mengurangi daya jerap membran aktif. Selain itu, kerapatan massa
kertas aktif yang lebih kecil dari membran menyebabkan kertas lebih memiliki
banyak pori dipermukaannya. Hal ini dapat dilihat dari hasil analisis permukaan
kemasan menggunakan SEM. Hasil analisis menunjukkan kemasan yang baik
untuk diaplikasikan dalam penjerap uap air dan etilena ialah K1 dan M3. Kertas
K1 memiliki kedekatan sifat fisik dengan kertas komersial pembungkus buah pir.
Membran M3 memiliki daya jerap terhadap gas yang lebih besar dibandingkan
membran M1 dan M2.
9
Gambar 3 Grafik daya adsorpsi kemasan aktif
Morfologi dan Struktur Kristalin Kemasan Aktif
Permukaan membran aktif dianalisis menggunakan SEM dan pola
strukturnya dianalisis menggunakan XRD. Foto SEM dapat dilihat pada Gambar
4. Membran yang ditambahkan arang aktif memiliki permukaan yang lebih kasar
(b) dibandingkan dengan membran tanpa arang aktif (a). Pori terlihat pada
membran bagian bawah (c) namun letaknya tidak teratur. Kertas (d) memiliki pori
yang berasal dari kerapatan serat kertas yang tidak teratur, adanya arang aktif pada
kertas aktif (e) menyebabkan kerapatan serat pada kertas menjadi berkurang.
Arang aktif dan pori pada kemasan berfungsi untuk penjerap gas. Perbedaan
permukaan kertas dan membran ini menyebabkan kertas memiliki daya jerap lebih
besar terhadap gas.
(a) (b) (c)
(d) (e)
Gambar 4 Foto SEM perbesaran 100 kali permukaan kemasan (a) M0, (b) M3
atas, (c) M3 bawah, (d) K0, dan (e) K1.
Struktur kristalin membran dianalisis menggunakan XRD. Hasil analisis
dapat dilihat pada Gambar 5. Membran polistirena (a) memiliki sifat amorf, ketika
ditambahkan dengan arang aktif (b) maka derajat kristalinitasnya meningkat, dan
hal ini menunjukan sifat amorf dari membran ini berkurang karena adanya arang
aktif yang memiliki struktur kristalin (Kumar et al. 2011).
10
Gambar 5 Difraktogram XRD membran (a) polistirena dan (b) polistirena aktif.
Analisis Gas Etilena pada Pisang
Aplikasi kemasan aktif sebagai penjerap etilena dan uap air dilakukan dalam
sebuah bejana plastik tertutup rapat pada suhu 20 °C. Perlakuan yang akan
dianalisis dibedakan menjadi 3 macam, yaitu pisang tanpa kemasan aktif (P),
pisang yang ditambahkan kemasan kertas aktif (PK), dan pisang yang
ditambahkan kemasan membran pada bejana (PM). Setiap perlakuan diulang 2
kali. Hasil analisis terhadap penjerapan senyawa etilena buah pisang dapat dilihat
pada Tabel 4.
Tabel 4 Analisis gas etilena pisang raja bulu
Sampel Kadar etilena (ppm) hari ke-
4 8
P1 Tidak terdeteksi 18.51
P2 53.50 62.40
PK1 - 17.28
PK2 - 60.70
PM1 - 39.30
PM2 - 44.44
Pisang merupakan buah klimakterik yang mengeluarkan banyak etilena
selama proses pematangan (Kitinoja dan Kader 2003). Hasil analisis etilena
menunjukkan bahwa pisang mengalami peningkatan jumlah etilena dari hari ke-4
sampai hari ke -8. Pisang tanpa perlakuan mengalami kematangan sempurna pada
hari ke-8. Pada buah pisang produksi etilena biasanya menurun setelah fase
klimakterik dan fase matang sempurna, hal ini menunjukkan pada saat pisang
matang sempurna bejana telah dipenuhi oleh gas etilena dari pisang, oleh karena
itu pisang dengan pengemasan kertas dan membran aktif diukur pada hari ke-8.
Hasil pengukuran etilena pada hari ke-8, menunjukkan bahwa pisang
dengan perlakuan membran aktif memiliki kadar etilena lebih rendah
dibandingkan dengan perlakuan lain, yaitu 39.30 dan 44.44 ppm. Pisang tanpa
perlakuan dan pisang dengan perlakuan kertas aktif memiliki kadar etilena
berturut-turut, yaitu 18.51; 62.40; dan 17.28; 60.70 ppm. Kadar etilena pisang
tanpa perlakuan ulangan 1 tidak terdeteksi, berbeda dengan ulangan 2 ialah 53.50
a
b
11
ppm. Perbedaan data yang cukup jauh terjadi pada ulangan 1 setiap perlakuan. Hal
ini diduga adanya serangan penyakit dan variasi letak buah dalam tandan (Jannah
2008).
Pisang dengan pengemasan kertas aktif mengandung etilena yang lebih
sedikit dibandingkan dengan pisang yang tanpa perlakuan, hal ini menunjukan
bahwa etilena terjerap oleh kertas aktif sebesar 1.23-1.7 ppm. Berdasarkan
Gambar 3, diperoleh bahwa kertas aktif memiliki daya jerap lebih besar
dibandingkan dengan membran aktif. Namun, penjerapan etilena paling baik pada
pisang dimiliki oleh membran aktif yang dapat menjerap etilena 17.96-23.10 ppm.
Hal ini disebabkan kertas memiliki daya jerap uap air yang lebih besar
dibandingkan daya jerap terhadap gas etilena sehingga kertas menjadi basah dan
pori arang aktif tertutupi oleh air. Berbeda dengan membran aktif yang tidak
mudah meresap air, sehingga membran masih dapat melakukan penjerapan
terhadap gas. Uap air berasal dari proses respirasi yang dialami oleh pisang
selama pemasakan, dan tidak adanya udara yang keluar masuk sehingga dinding
bejana dipenuhi dengan uap air. Kondisi pisang pada hari ke-8 dapat dilihat pada
Gambar 6 dan kondisi pisang lainnya pada Lampiran 8.
(a) (b) (c)
Gambar 6 Kondisi pisang pada hari ke-8, terlihat dari bawah bejana (a) pisang
yang dikemas membran aktif, (b) pisang yang dikemas kertas aktif, dan
(c) pisang tanpa perlakuan.
Pisang tanpa perlakuan matang pada hari ke 6 dan matang sempurna pada
hari ke-8. Pisang yang diberi perlakuan kertas dan membran, masing-masing
mampu menunda kematangan sampai hari ke-10 dan ke-16 terlihat dari kulit
pisang yang belum menguning (Lampiran 8). Kematangan yang tidak sempurna
pada buah pisang dapat disebabkan oleh serangan penyakit pascapanen.
Mikroorganisme dapat masuk melalui luka seperti antraknos, tip rot, dan crown
rot, atau serangan busuk di mulai sejak buah masih di pohon oleh Colletotrichum
sp. karena buruknya penanganan dan perawatan buah pisang selama di pohon
sampai pengangkutan (Prabawati et al. 2008).
SIMPULAN DAN SARAN
Simpulan
Proses pembuatan kemasan aktif dengan arang aktif jati sebagai penjerap
etilena pada buah pisang raja bulu berhasil dilakukan. Kemasan aktif terbaik yang
dihasilkan ialah kertas aktif dengan perbandingan kertas dan arang aktif 3:1,
12
kertas ini memiliki sifat fisik yang menyerupai kertas komersial pembungkus pir.
Kemasan membran aktif yang terbaik ialah membran dengan perbandingan
polistirena dan arang aktif 25:30 (b/v) karena memiliki daya adsorpsi paling besar.
Pisang dengan pengemasan kertas aktif mampu menjerap etilena sebesar 1,23-1,7
ppm dan menunda kematangan sampai hari ke-10, sedangkan membran aktif
menjerap etilena sebesar 17.96-23.10 ppm dan menunda kematangan sampai hari
ke-16. Kondisi pisang dengan perlakuan tidak mencapai kematangan sempurna
karena pisang ditumbuhi mikroorganisme sejenis jamur atau terserang penyakit
pascapanen sehingga mengalami pembusukkan.
Arang aktif yang digunakan berasal dari limbah ranting kayu jati. Hasil yang
diperoleh menunjukkan dua arang aktif yang telah memenuhi SNI 06-3730-1995,
yaitu arang aktif yang diaktivasi secara kimia dengan penambahan KOH 20%
serta aktivasi fisika dengan penambahan uap air (ASKOH) dan arang aktif yang
diaktivasi secara fisika dengan penambahan uap air (AS), lama aktivasi dilakukan
120 menit pada suhu 800 °C. Arang aktif yang digunakan untuk pembuatan
kemasan aktif ialah arang aktif yang diaktivasi dengan penambahan uap air
selama pemanasan.
Saran
Arang jati dapat digunakan sebagai arang aktif, namun diperlukan perlakuan
lebih lanjut dalam penambahan dan pencucian arang yang direndam dengan HCl
agar dihasilkan arang aktif yang lebih baik daya jerapnya. Kemasan aktif yang
dihasilkan mampu menjerap etilena yang dihasilkan oleh pisang, namun
diperlukan penelitian lebih lanjut untuk meningkatkan daya jerap kemasan aktif
terhadap senyawa nonpolar dan meningkatkan sifat fisik dari kemasan aktif
tersebut dengan cara penambahan kanji pada pembuatan kertas. Selain itu perlu
diperhatikan mengenai pengolahan pisang agar terhindar dari penyakit
pascapanen.
DAFTAR PUSTAKA
Budiono A, Suhartana, Gunawan. 2009. Pengaruh Aktivasi Arang Tempurung
Kelapa dengan Asam Sulfat dan Asam Posfat untuk Adsorpsi Fenol
[artikel]. Semarang (ID): Universitas Diponegoro
Chahyani R. 2012. Sintesis dan Karakterisasi Membran Polisulfon Didadah
Karbon Aktif untuk Filtrasi Air. [tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian
Bogor.
Hadi M. 2008. Pembuatan Kertas Anti Rayap Ramah Lingkungan dan
Memanfaatkan Ekstrak Daun Kirinyuh (Eupatorium odoratum). BIOMA. 6
(2):12-18.
Hendra D, Pari G. 1999. Pembuatan Arang Arang Aktif dari Tandan Kosong
Kelapa Sawit. J PHH. Bogor (ID). 17(2): 133-122.
Hendra D, Darmawan S. 2007. Sifat Arang Aktif dari Tempurung Kemiri. J PHH.
25(4):291-302.
13
Jannah U. 2008. Pengaruh Bahan Penyerap Larutan Kalium Permanganat
Terhadap Umur Simpan Pisang Raja Bulu. [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Kitinoja L, Kader AA. 2003. Praktik-Praktik Penanganan Pascapanen Skala
Kecil: Manual untuk Produk Hortikultura (Edisi ke 4) . Utama I Made S,
penerjemah. Bali (ID): Universitas Udayana. Terjemahan dari: Small-Scale
Postharvest Handling Practices: A manual for Horticultural Crops.
Kumar S, Srivastava S, Vijay YK. 2011. Study of Gas Transport Properties of
Multi-Walled Carbon Nanotubes/Polystyrene Composite Membranes. Int J
Hydrogen Energ. 37(1): 3914-3921.
Manalu FP. 1998. Pembuatan dan Pemakaian Arang Asal Kulit Kayu Acasia
mangium untuk Pemurnian minyak Kelapa Sawit. [skripsi]. Bogor (ID):
Universitas Nusa Bangsa.
Maulid AS. 2000. Komponen Kimia Kayu Jati (Tectona grandis Linn. f.)pada
Berbagai Kelas Umur dan KPH Sadaran. [skripsi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Mulyana E. 2011. Studi Pembungkusan Bahan Oksidator Etilen dalam
Penyimpanan Pascapanen Pisang Raja Bulu (Musa sp. AAB Group)
[skripsi]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Pari G, Sailah H. 2001. Pembuatan arang aktif dari sabut kelapa sawit dengan
bahan pengaktif NH4CO3 dan (NH4)2CO3 dosis rendah. J PHH 19(4): 231-
244.
Pari G. 2004. Kajian Struktur Arag Aktif dari Serbuk Gergaji Kayu sebagai
Adsorben Formaldehida Kayu Lapis. [disertasi]. Bogor (ID): Institut
Pertanian Bogor.
Prabawati S, Suyanti, Setyabudi DA. 2008. Teknologi Pasca Panen dan Teknik
Pengolahan Buah Pisang. Bogor (ID): Balai Besar Penelitian dan
Pengembangan Pascapanen Pertanian.
Pujiyanto. 2010. Pembuatan Karbon Aktif Super dari Batubara dan Tempurung
Kelapa. [tesis]. Depok (ID): Universitas Indonesia.
Rahman A. 2007. Kajian Penggunaan Sistem Kemasan Aktif Penyerap Etilen
untuk Memperpanjang Masa Simpan Buah Alpukat (Persea americna Mill).
[tesis]. Bogor (ID): Institut Pertanian Bogor.
Rumidhatul A. 2006. Efektivitas Arang Aktif sebagai Adsorben pada Pengolahan
Air Limbah. [tesis]. Bogor (ID): Intitut Pertanian Bogor.
Satuhu S. 2004. Penanganan dan Pengolahan Buah. Jakarta (ID): Penebar
Swadaya.
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 1996. SNI 06-3730-1995: Arang Aktif Teknis.
Jakarta (ID): Dewan Standardisasi Indonesia.
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 1998. SNI 14-4737-1998: Cara Uji Ketahanan
Sobek. Jakarta (ID): Dewan Standardisasi Indonesia.
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2010. SNI 14-0437-1998: Cara Uji Ketahanan
Tarik dan Daya Regang Lembaran Pulp, Kertas, dan Karton. Jakarta (ID):
Dewan Standardisasi Indonesia.
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2009. SNI 0491:2009: Cara Uji Ketahanan
Lipat Kertas dan Karton-Metode MIT. Jakarta (ID): Dewan Standardisasi
Indonesia.
14
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2010. SNI ISO 536:2010: Cara Uji Gramatur
Kertas dan Karton. Jakarta (ID): Dewan Standardisasi Indonesia.
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2011. SNI ISO 534:2011: Cara Uji Ketebalan,
Densitas, dan Volume Spesifik- Kertas dan Karton. Jakarta (ID): Dewan
Standardisasi Indonesia.
[SNI] Standar Nasional Indonesia. 2011. SNI ISO 187:2011: Kertas , Karton, dan
Pulp- Ruang Standar untuk Pengkondisian dan Pengujian serta Prosedur
Pemantauan Ruang dan Pengkondisian Contoh. Jakarta (ID): Dewan
Standardisasi Indonesia.
Sojo LE, Brocke A, Fillion J, Price SM. 1997. Application of Activated Carbon
Membranes for On-line Cleanup of Vegetable and Fruit Extracts in the
Determination of Pesticide Multiresidues by Gas Chromatography with
Mass Selective Detection. Chromatography. 788:141-154.
Sridhar S, Smitha B, Suryamurali R, Aminabhavi T M. 2008. Synthesis,
Characterization and Gas Permeability of an Active Carbon-Loaded PEBAX
2555 Membrane. Des Monomers Polym. 11: 17-27.
Vermeiren L, Devlieghere F, Beest VM, Kruijf, Debevere J. 1999. Developments
in the active packaging of foods. Food Sci Technol Int. 10: 77-86.
Wang Q, Liang X, Zhang R, Liu C, Liu X, Qiao W, Zhang L, Ling L. 2009.
Preparation of polystyrene-based activated carbon spheres with high surface
area and their adsorption to dibenzothiophene. Fuel Process Technol. 90:
381–387.
Wibowo S, Syafi’i W, Pari, G. 2011. Karakterisasi Permukaan Arang Aktif
Tempurung Biji Nyamplung. Makara Teknol. 15(1): 17-24.
[YLKI] Yayasan Lembaga Konsumen Indonesia. 2006. Waspadai Sayur dan
Buah Impor Gunakan Pengawet Berbahaya. Medan (ID). ANTARA News.
LAMPIRAN
Lampiran 1 Diagram alir penelitian
Pengarangan ranting jati
Pembuatan arang aktif
Aktivasi panas
Aktivasi steam
Aktivasi KOH panas
Aktivasi KOH steam
Pengujian fisik :
Ketebalan
Ketahanan tarik
Ketahanan lipat
Ketahanan sobek
Gramatur
Kadar air
Pencirian morfologi membran
(SEM dan XRD)
Karakterisasi SNI, analisis morfologi
(SEM) dan kristalinitas ( XRD)
Arang aktif terbaik
Pembuatan kemasan aktif:
Kertas aktif: K0, K1, K2, K3
Membran aktif: M0, M1, M2, M3
Tahap pertama
Tahap kedua
Tahap ketiga
Tahap keempat
Uji Etilena pada pisang raja bulu:
Blanko (P)
Kertas aktif (PK)
Membran aktif (PM)
16
Lampiran 2 Syarat mutu arang aktif (SNI 06-3730-95)
Uraian Persyaratan
Butiran Serbuk
Kadar zat terbang (%) Mask 15 Mask 25
Kadar air (%) Maks 4.5 Maks 15
Kadar abu (%) Maks 2.5 Maks 10
Daya jerap I2 (mg/g) Min 750 Min 750
Karbon aktif murni (%) Min 80 Min 65
Daya jerap terhadap benzena (%) Min 25 -
Daya jerap terhadap biru metilen (mg/g) Min 60 Min 120
Bobot jenis curah (g/ml) 0.45-0.55 0.3-0.35
Lolos mesh - Min 90
Kekerasan (%) min 80 -
Lampiran 3 Rendemen arang kayu jati
Sampel Bobot (kg)
Rendemen (%) Kayu, a Arang, b
Jati 50 11 22.00
Contoh perhitungan :
Rendemen =
=
Rendemen = 22.00 %
Lampiran 4 Perhitungan karakterisasi arang aktif jati
Kadar Air
Sampel Ulangan Bobot (g) Kadar Air
(%) Rerata (%)
Awal, a Akhir, b
KOH panas 1 1.072 1.025 4.384 4.380
2 1.074 1.027 4.376
KOH steam 1 1.046 1.013 3.155 3.301
2 1.073 1.036 3.448
Panas 1 1.060 1.033 2.547 2.550
2 1.018 0.992 2.554
Steam 1 1.124 1.079 4.004 3.855
2 1.187 1.143 3.707
Blangko 1 1.026 0.952 7.212 7.141
2 1.075 0.999 7.070
Contoh perhitungan KOH panas:
Kadar air (%) =
=
Kadar air = 4.384 %
17
Lanjutan Lampiran 4
Kadar Abu
Sampel Ulangan Bobot (g) Kadar Abu
(%) Rerata (%)
Awal, a Akhir, b
KOH panas 1 1.025 0.078 7.610 7.164
2 1.027 0.069 6.719
KOH steam 1 1.013 0.099 9.773 9.182
2 1.036 0.089 8.591
Panas 1 1.033 0.049 4.743 4.791
2 0.992 0.048 4.839
Steam 1 1.079 0.085 7.878 7.788
2 1.143 0.088 7.699
Blangko 1 0.952 0.072 7.563 7.635
2 0.999 0.077 7.708
Contoh perhitungan KOH panas:
Kadar abu (%) =
=
Kadar abu = 7.610 %
Rerata =
= 7.164 %
Kadar Zat Terbang
Sampel Ulangan Bobot (g) Kadar Zat
Terbang (%) Rerata (%)
Awal, a Akhir, b
KOH panas 1 1.008 0.986 2.182 2.709
2 0.927 0.897 3.236
KOH steam 1 1.009 0.977 3.171 3.223
2 1.069 1.034 3.274
Panas 1 1.011 0.987 2.373 2.012
2 1.030 1.013 1.650
Steam 1 0.970 0.935 3.608 3.753
2 0.949 0.912 3.898
Blangko 1 0.964 0.895 7.157 6.640
2 0.980 0.920 6.122
Contoh perhitungan KOH panas:
Kadar zat terbang (%) =
= = 2.1825 %
Rerata =
= 2.709 %
18
Lanjutan Lampiran 4
Kadar Karbon Terikat
Sampel Ulangan
Bobot (g) Kadar Karbon
Terikat (%) Rerata (%)
Abu, u Zat
Terbang, z
KOH panas 1 7.610 2.182 85.823 85.746
2 6.719 3.236 85.669
KOH steam 1 9.773 3.171 83.901 84.294
2 8.591 3.274 84.687
Panas 1 4.743 2.373 90.335 90.646
2 4.839 1.650 90.957
Steam 1 7.878 3.608 84.511 84.603
2 7.699 3.898 84.695
Blangko 1 7.563 7.157 78.067 78.583
2 7.708 6.122 79.100
Contoh perhitungan KOH panas:
Kadar karbon terikat (%) =
=
Kadar karbon terikat = 7.610 %
Rendemen
Sampel Bobot (g)
Rendemen (%) Arang, a Arang Aktif, b
KOH panas 900 675 75.00
KOH steam 900 459 51.00
Panas 900 684 76.00
Steam 900 438 48.67
Contoh perhitungan KOH panas:
Rendemen =
=
Rendemen = 75.00 %
Daya Jerap Iodin
Sampel Ulangan
Bobot
sampel
(g)
Volume Na-tiosulfat (mL) Daya jerap
iodin
(mg/g)
Rerata
(mg/g) Awal Akhir Terpakai
KOH
panas
1 0.252 0 7.20 7.20 316.32 313.660
2 0.251 0 7.25 7.25 311.00
KOH
steam
1 0.251 0 3.50 3.50 804.06 802.366
2 0.250 0 3.55 3.55 800.67
Panas 1 0.251 0 6.65 6.65 389.89
387.372 2 0.250 0 6.70 6.70 384.85
Steam 1 0.250 0 3.30 3.30 833.68
833.68 2 0.250 0 3.30 3.30 833.68
Blangko 1 0.252 0 8.0 8.0 211.55
256.145 2 0.250 0 8.05 8.05 206.64
19
Lanjutan Lampiran 4
Contoh perhitungan KOH panas:
N Na-tiosulfat = 0.1040
N iodin = 0.1 N
Fp = 2.5
Daya jerap iodin =
=
Daya jerap iodin = 316.32 mg/g
Daya Jerap Benzena
Sampel Ulangan Bobot (g) Daya Jerap
Benzena (%) Rerata (%)
Awal, m Akhir, h
KOH panas 1 0.996 1.109 11.345 11.404
2 1.038 1.157 11.464
KOH steam 1 1.001 1.179 17.782 17.603
2 0.924 1.085 17.424
Panas 1 0.995 1.098 10.351 10.236
2 0.998 1.099 10.120
Steam 1 1.001 1.163 16.183 16.218
2 1.009 1.173 16.253
Blangko 1 1.003 1.052 4.885 5.0297
2 1.005 1.057 5.174
Contoh perhitungan KOH panas:
Daya jerap benzena(%) =
= = 11.3454%
Rerata = = 11.4049 %
Daya Jerap Biru Metilena
Sampel Ulangan Bobot
sampel (g)
Konsentrasi
akhir, Ca
(ppm)
Absorban Q (%) Rerata
KOH
panas
1 0.251 10.2156 1.380 28.430 28.159
2 0.250 10.2811 1.389 27.889
KOH
steam
1 0.250 0.2884 0.017 127.816 127.778
2 0.251 0.2447 0.011 127.742
Panas 1 0.251 10.1865 1.376 28.721
28.684 2 0.251 10.1937 1.377 28.648
Steam 1 0.200 0.2520 0.012 160.225
159.906 2 0.200 0.3030 0.019 159.588
Blangko 1 0.252 10.8492 1.467 22.031
24.195 2 0.250 10.4341 1.410 26.359
20
Lanjutan Lampiran 4
Contoh perhitungan KOH panas :
Faktor pengenceran = 100
Konsentrasi akhir, Co = 13.07 ppm
Q =
= = 28.430 mg/g
Rerata = = 28.159 %
Lampiran 5 Difraktogram XRD arang aktif
Arang aktif KOH panas
Arang aktif KOH steam
Arang aktif panas
Arang aktif steam
Arang Jati
21
Lampiran 6 Karakteristik kertas aktif
Pembuatan kertas
Luas lempengan alumunium = 0,0369649 m2
Gramatur = 60 g/m2
jumlah kertas dalam 1 lembar = gramatur x luas
= 60 g/m2 x 0,0369649 m
2 = 2,218 g
Bobot basah kertas untuk 1 lembar
=
= = 5.182 g
Kekuatan Tarik dan Ketahanan Sobek Perlakuan
arang
aktif
Ulangan
Skala
terbaca
(gf)
Ketahanan
sobek
(mN)
Rerata
Skala
terbaca
(kgf)
Ketahanan
tarik
(kN/m)
Rerata
K0
1 14.5 421.64
398.38
0.77 0.5034
0.5400
2 14.5 421.64 0.95 0.6211
3 13.5 392.56 0.80 0.5230
4 12.5 363.48 0.71 0.4642
5 13.5 392.56 0.90 0.5884
K1
1 8.5 247.17
267.52
0.29 0.1896
0.1661
2 9.0 261.71 0.25 0.1635
3 8.5 247.17 0.23 0.1504
4 10.5 305.32 0.23 0.1504
5 9.5 276.24 0.27 0.1765
K2
1 7.5 218.09
226.81
0.15 0.0981
0.0719
2 7.5 218.09 0.08 0.0523
3 8.0 232.63 0.10 0.0654
4 8.0 232.63 - -
5 8.0 232.63 - -
K3
1 7.5 218.09
221.00
- -
2 6.5 189.01 - -
3 6.5 189.01 - -
4 7.5 218.09 - -
5 10.0 290.78 - -
Pir
1 6.0 174.47
194.83
0.28 0.1831
0.1582
2 7.0 203.55 0.20 0.1308
3 6.5 189.01 0.18 0.1177
4 6.5 189.01 0.25 0.1635
5 7.5 218.09 0.30 0.1961
Contoh perhitungan ketahanan sobek dan ketahanan tarik (kontrol)
Ketahanan sobek
Ketahanan tarik
22
Lanjutan Lampiran 6
Ketebalan
Sampel Ketebalan (mm) Rerata
(mm) 1 2 3 4 5
K0 0.1744 0.2118 0.176 0.1758 0.2096 0.1895
K1 0.3096 0.2956 0.3086 0.3186 0.322 0.3108
K2 0.3862 0.3892 0.3782 0.3624 0.365 0.3762
K3 0.4916 0.5574 0.5694 0.5122 0.5168 0.5294
pir 0.101 0.996 0.1082 0.888 0.1062 0.1006
Contoh perhitungan K0 :
Tebal rerata kertas =
= 0.1895 mm
Ketahanan Lipat
Perlakuan
arang aktif Ulangan
Jumlah
lipatan
(buah)
Ketahanan
lipat Rerata
K0
1 4 0.602
0.571
2 3 0.477
3 4 0.602
4 3 0.477
5 5 0.699
K1
1 2 0.301
0.276
2 3 0.477
3 2 0.301
4 1 0
5 2 0.301
K2
1 1 0
-
2 0 -
3 0 -
4 0 -
5 0 -
K3
1 0 -
-
2 0 -
3 0 -
4 0 -
5 0 -
Pir
1 3 0.477
0.311
2 2 0.301
3 2 0.301
4 1 0
5 3 0.477
Contoh perhitungan K0 :
Ketahanan lipat = Log n (jumlah lipatan)
= log 4 = 0.602
23
Lanjutan Lampiran 6
Gramatur
Sampel Massa (g) Rerata
(g)
Luas
kertas (m2)
Gramatur
(g/ m2) 1 2 3
K0 0.3040 0.2831 0.2644 0.2838 0.005 56.767
K1 0.3422 0.3154 0.3547 0.3374 0.005 67.487
K2 0.3878 0.4447 0.3878 0.4068 0.005 81.353
K3 0.6610 0.6170 0.5903 0.6228 0.005 124.553
Contoh perhitungan K0 :
Gramatur =
= = 56.767 g/ m2
Kadar Air
Sampel Ulangan Bobot kertas (g) Kadar Air
(%) Rerata (%)
Awal, a Akhir, b
K0 1 0.2831 0.2780 1.8015
1.9127 2 0.2536 0.2487 1.9322
3 0.2644 0.2591 2.0045
K1 1 0.2832 0.2737 3.3545
3.3590 2 0.3271 0.3160 3.3935
3 0.3154 0.3049 3.3291
K2 1 0.3264 0.3179 2.6042
3.3445 2 0.4813 0.4647 3.4490
3 0.4447 0.4270 3.9802
K3 1 0.5295 0.5036 4.8914
4.5326 2 0.5878 0.5578 5.1038
3 0.6773 0.6529 3.6025
Contoh perhitungan K0 :
Kadar air (%) = × 100% = × 100%
= 1.8015 %
24
Lampiran 7 Daya jerap kertas dan membran aktif terhadap gas
Daya Jerap Aldehida
Sampe
l Ulangan
Bobot kertas (g) Daya
jerap
aldehida
(%)
Rerata
(%)
Adsorpsi
(%) Awal,
a Akhir, b
K0 1 0.2660 0.2920 9.7744 9.7796 -
2 0.2555 0.2805 9.7847
K1 1 0.3250 0.3700 13.8462 13.9257 4.1461
2 0.3463 0.3948 14.0052
K2 1 0.3529 0.4051 14.7917 14.8037 5.0241
2 0.4259 0.4890 14.8157
K3 1 0.6030 0.7060 17.0813 17.0810 7.3014
2 0.6200 0.7259 17.0806
M0 1 0.3012 0.3027 0.4980 0.4406 -
2 0.3653 0.3667 0.3832
M1 1 0.3781 0.3867 2.2745 1.7089 1.2683
2 0.3411 0.345 1.1434
M2 1 0.3781 0.3912 3.4647 3.3141 2.8735
2 0.3572 0.3685 3.1635
M3 1 0.943 0.9892 4.8993 5.4000 4.9594
2 1.2507 1.3245 5.9007 Contoh perhitungan K0 :
Daya jerap aldehida (%) = × 100%
= × 100% = 9.7744%
Adsorpsi K1 = % rerata K1- % rerata K0
= 13.9257% - 9.7796 %
= 4.1461%
Daya Jerap Karbon Tetraklorida
Sampel Ulangan Bobot kertas (g) Daya jerap
CCl4 (%) Rerata (%)
Adsorpsi
(%) Awal, a Akhir, b
K0 1 0.2680 0.2700 0.7463 0.7460
2 0.2548 0.2567 0.7457
K1 1 0.3700 0.3760 1.6216 1.6519 0.9059
2 0.3448 0.3506 1.6821
K2 1 0.4470 0.4580 2.4609 2.3712 1.6252
2 0.4076 0.4169 2.2816
K3 1 0.5440 0.5610 3.1250 3.1574 2.4114
2 0.4483 0.4626 3.1898
M0 1 0.4630 0.4630 0.0000 0.0000
2 0.3468 0.3468 0.0000
25
Lanjutan Lampiran 7
Sampel Ulangan Bobot kertas (g) Daya jerap
CCl4 (%) Rerata (%)
Adsorpsi
(%) Awal, a Akhir, b
M1 1 0.3311 0.3320 0.2718 0.5967 0.5967
2 0.3038 0.3066 0.9217
M2 1 0.3462 0.3508 1.3287 1.1088 1.1088
2 0.2925 0.2951 0.8889
M3 1 0.6555 0.6690 2.0595 1.4590 1.4590
2 0.4776 0.4817 0.8585
Contoh perhitungan K0 :
Kadar air (%) = × 100%
= × 100%
= 0.7463 % Adsorpsi K1 = % rerata K1- % rerata K0
= 1.6519 % - 0.7460 %
= 0.9059 %
Daya Jerap Kloroform
Sampel Ulangan Bobot kertas (g) Daya jerap
CHCl3 (%) Rerata (%)
Adsorpsi
(%) Awal, a Akhir, b
K0 1 0.2683 0.2706 0.8572 0.8588
2 0.2441 0.2462 0.8603
K1 1 0.3295 0.3447 4.6131 4.6166 3.7578
2 0.3290 0.3442 4.6201
K2 1 0.3621 0.3796 4.8329 5.2508 4.3920
2 0.4075 0.4306 5.6687
K3 1 0.5442 0.5728 5.2554 5.7802 4.9214
2 0.5678 0.6036 6.3050
M0 1 0.3875 0.3875 0.0000 0.0000
2 0.2625 0.2625 0.0000
M1 1 0.3605 0.3650 1.2483 1.2297 1.2297
2 0.3385 0.3426 1.2112
M2 1 0.4100 0.421 2.6829 2.6775 2.6775
2 0.4678 0.4803 2.6721
M3 1 0.7980 0.8340 4.5113 4.5262 4.5262
2 0.8368 0.8748 4.5411
Contoh perhitungan K0 :
Daya jerap kloroform (%) = × 100%
= × 100%
= 0.8572 %
26
Lanjutan Lampiran 7
Adsorpsi K1 = % rerata K1- % rerata K0
= 4.6166% - 0.8588 %
= 3.7578 %
Daya Jerap Benzena
Sampel
Ulangan Bobot kertas (g) Daya jerap
benzena (%) Rerata (%)
Adsorpsi
(%) Awal, a Akhir, b
K0 1 0.2670 0.2680 0.3745 0.3709
2 0.2450 0.2459 0.3673
K1 1 0.3506 0.3591 2.4244 2.4428 2.0719
2 0.3291 0.3372 2.4613
K2 1 0.3531 0.3692 4.5596 4.2762 3.9053
2 0.3832 0.3985 3.9927
K3 1 0.4755 0.5024 5.6572 4.6973 4.3264
2 0.4495 0.4663 3.7375
M0 1 0.4566 0.4566 0.0000 0.0000
2 0.3854 0.3854 0.0000
M1 1 0.4870 0.4927 1.1704 0.7441 0.7441
2 0.3146 0.3156 0.3179
M2 1 0.3606 0.3646 1.1093 1.1809 1.1809
2 0.6227 0.6305 1.2526
M3 1 0.6704 0.6826 1.8198 1.8140 1.8140
2 0.6858 0.6982 1.8081
Contoh perhitungan K0 :
Daya jerap kloroform (%) = × 100%
= × 100%
= 0.3745 %
Rerata = = 0.3709 %
Adsorpsi K1 = % rerata K1- % rerata K0
= 2.4428 % - 0.3709 %
= 2.0719 %
27
Lampiran 8 Foto kematangan buah pisang raja bulu
Pisang pada hari ke-4
Pisang hari ke-8
Pisang tanpa perlakuan
Pisang hari ke-8
Pisang yang dikemas
membran aktif
Pisang yang dikemas
membran aktif
Pisang yang dikemas
kertas aktif
Pisang yang dikemas
kertas aktif
Pisang tanpa
perlakuan
28
Lanjutan Lampiran 8
Pisang hari ke-10
Pisang hari ke -16
Pisang yang dikemas
membran aktif
Pisang yang dikemas
kertas aktif
RIWAYAT HIDUP
Penulis dilahirkan di Sumedang pada 25 April 1990 dari pasangan Bapak
Nanang Sutaryat dan Ibu Nani Kurniasih. Penulis merupakan anak kedua dari tiga
bersaudara. Penulis menyelesaikan studi di SMA Negeri 3 Sumedang pada tahun
2008. Pada tahun yang sama penulis diterima di Institut Pertanian Bogor (IPB)
melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) pada Program Studi Kimia,
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam.
Selama mengikuti masa perkuliahan penulis aktif dalam Organisasi
Mahasiswa Daerah (OMDA) Sumedang, dan pernah menjabat sebagai ketua pada
tahun 2010. Selain itu, penulis pernah menjabat Ketua Divisi Eksternal dalam
Himpro IMASIKA pada tahun 2011, serta aktif dalam beberapa kepanitiaan. Pada
bulan Juli-Agustus 2011 penulis melaksanakan Praktik Lapangan di Departemen
Quality Control (QC) PT Indofarma Tbk.