PENDAHULUANIndonesia merupakan negera yang kaya akan sumber daya alam. Salah satunya adalah buah mangrove , yang diperkirakan memiliki lahan dengan luas sekitar 4,25 juta hektar yang tersebar di sepanjang pantai dan muara-muara sungai. Luas hutan mangrove di Indonesia merupakan mangrove yang terluas di dunia, melebihi Brazil (1,3 juta ha), Nigeria (1,1 juta ha) dan Australia (0,97 ha). Luas mangrove Indonesia sekitar 23 % dari mangrove dunia (Spalding, M.F., 1997).Kulit pohon bakau yang dikeringkan atau dihancurkan dan dibuat menjadi tepung, rata-rata mengandung tanin sekitar 20-30%. Kadar tanin tersebut tergolong cukup tinggi (Sukardjo,1978).Tanin adalah pigmen tumbuhan dengan berat molekul tinggi antara 500-20.000 (Schofield, 2001). Tanin adalah suatu senyawa polifenol yang berasal dari tumbuhan, memiliki rasa pahit dan kelat, yang dapat menggumpalkan protein. Tanin mempunyai gugus hidroksil dan gugus lainnya (seperti karboksil). Tanin dikelompokkan menjadi 2 yaitu: a.Hydrolyzable tannin yaitu turunan asam galat yang mudah dihidrolisis dalam suasana asam.b.Condensed tannin yaitu tanin terkondensasi yang merupakan polimer polyflavonoid (proanthocyanidins tannin) yang yang tidak dapat dihidrolisis. Tanin pada bakau/mangrove sebagian besar terdiri dari 4 flavonoid monomer yaitu catechin, epicatechin, epigallocatechin dan epicathecin gallate (Rahim, 2007).Ekstraksti tanin dari buah mangrove sudah banyak dilakukan. Rata-rata kadar tanin yang dihasilkan dari kulit kayu bakau adalah 23,41% (Hamidah, 2006). Ekstraksi tanin dari buah mangrove telah dilakukan dengan variasi suhu 40oC, 60 oC, 80 oC, 100 oC; variasi pelarut air, etanol, metanol, aseton, dan n-heksana; dan variasi perbandingan jumlah massa dengan volume pelarut 1:5, 1:10, 1:15. Pada penelitian tersebut diperoleh kondisi optimum ekstraksi tanin dari buah mangrove (Rhizophora nucronata) adalah pada suhu 100oC, perbandingan massa bahan dan pelarut 1:10, menggunakan pelarut air selama 60 menit ekstraksi (Kwartiningsih, E., dkk, 2013).Pengambilan zat warna alami tanin dari buah mangrove merupakan proses perpindahan massa zat warna dari padatan (mangrove) ke fase cairan (air) yang disebut dengan proses ekstraksi padat cair (leaching). Pada ekstraksi padat cair, bahan padat dikontakkan dengan pelarut (solven) yang bisa melarutkan zat-zat yang akan diambil (solut), sehingga diperoleh larutan solut dalam solven (ekstrak). Pada ekstraksi padat-cair ini, perpindahan massa solut dari dalam padatan ke cairan melalui dua tahapan pokok, yaitu difusi dari dalam padatan ke permukaan padatan dan perpindahan massa dari permukaan padatan ke cairan. Bila ukuran padatan relatif sangat kecil, maka difusi solut dari dalam padatan ke permukaan berlangsung sangat cepat, sehingga kecepatan ekstraksi ditentukan oleh kecepatan perpindahan massa solut dari permukaan padatan ke cairan. Sebaliknya, jika ukuran padatan relatif besar, maka difusi solut dari dalam padatan ke permukaan berlangsung sangat lambat, sehingga kecepatan ekstraksi ditentukan oleh kecepatan difusi solut dari dalam padatan ke permukaan (Sediawan dan Prasetya, 1997). Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menyusun model matematis dan menentukan nilai difusivitas pada ekstraksi tanin dari buah mangrove (Rizophora mucronta). Pada penelitian ini padatan berbentuk slab yang mempunyai ukuran yang relatif besar sehingga kecepatan ekstraksi ditentukan oleh kecepatan difusi solut dari dalam padatan ke permukaan.

Cairan Padatan

Gambar 1. Elemen volum pada slab

Neraca massa solut dalam elemen volum (Gambar 1) :

A .x (1)

(2) Jika diambil limit x0, diperoleh : (3) =

= (4) Kondisi batas :CA (x,0) = CAin (5)CA (0,t) = Cf/H (6)CA (L,t) = Cf/H (7)Untuk menyelesaikan persamaan diferensial (4) dengan keadaan batas (5), (6), dan (7), diperlukan satu persamaan lagi, yaitu untuk Cf. Neraca massa solut pada fase padat dan cair dapat ditulis sebagai berikut :

=+Solutdalam padatanSolutdalamcairanSolut dalamPadatanmula-mulaSolut dalam padatan mula-mula

+

W.Cfo + n.S.L.CAin = W Cf +n.Sdx (8) Cf = Cfo + (9) Persamaan (4) dengan kondisi batas (5),(6),dan (7) diselesaikan secara numeris dengan finite difference approximation cara implisit. Dengan pendekatan implisit untuk persamaan (4) diperoleh persamaan :

(10)

Manipulasi persamaan (10) menghasilkan :

(CA)i-1,j+1 + (-2-M) (CA)i,j+1 + (CA)i+1,j+1 = -M (CA)i,j (11)

Dalam hal ini M = (12)(Sediawan dan Prasetya, 1997)

METODE PENELITIANTahap awal dari penelitian ini dilakukan dengan persiapan buah mangrove yang telah dipotong kecil-kecil (0,8cm x 0,6cm x 0,2cm) berbentuk slab dan dikeringkan. Kemudian, ekstraksi dilakukan dengan perbandingan massa bahan dan pelarut air 1:10 pada suhu 100oC selama 60 menit dengan kecepatan pengadukan 400 rpm. Pengambilan sampel dilakukan setiap selang waktu 10 menit dan dianalisa konsentrasi tanin dalam pelarut. Analisa tanin dilakukan dengan metode permanganometri menggunakan larutan standar indigocarmin. Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini merupakan rangkaian alat ekstraksi batch yang tersaji pada Gambar 4.

Keterangan :1. Motor pengaduk6. Pemanas mantel2. Statif7. Air pendingin keluar3. Pengaduk merkuri8. Pendingin bolak-balik4. Termometer9. Klem 5. Labu leher tiga10. Air pendingin masuk

Gambar 2. Rangkaian Alat Ekstraksi Batch

Algoritma perhitungan numeris:Menyusun persamaan neraca massa(persamaan (1))Menentukan kondisi batas (5), (6), dan (7)Menentukan nilai difusivitasMembandingkan Cf data dengan Cf hitungMenyusun matriks tridiagonal untuk menentukan kadar tanin dalam solven pada setiap interval waktu (Cfhitung)(Persamaan (9),(11), dan (12))Menghitung kadar tanin dalam padatan dengan integrasi jumlah solut dalam elemen volum(persamaan (8))

Gambar 3. Algoritma Perhitungan

HASIL DAN PEMBAHASANHasil penelitian untuk variabel waktu tertera pada tabel 1.

Tabel 1. Data ekstraksi tanin dari buah mangrove t(menit)Cf (g solut/cm3 solven)

00

100,000178

20 0,000205

300,000286

400,000324

500,000378

600,000432

Sedangkan kadar tanin total dicari dengan ekstraksi berkali-kali ( sebelas kali) sampai tanin tidak bisa keluar lagi dari buah mangrove. Pada penelitian ini diperoleh kadar tanin total dalam buah mangrove sebesar 2,5132 % (0,025132 gram tanin/gram padatan) atau 0,0312 gram tanin/cm3 padatan.Penyelesaian model matematis yang diajukan pada penelitian ini dilakukan berdasarkan data yang diperoleh dari data penelitian, yaitu dari data yang tertera pada tabel 1.Perbandingan nilai Cf data dan Cf hitung serta nilai SSE yang diperoleh dari perhitungan matlab tertera pada tabel 2.

Tabel 2. Perbandingan nilai Cf data dan Cfhitung t (menit)Cf data(gsolut/cm3 solven)

Cf hitung(gsolut/cm3 solven)

SSE (sum of squares of error)

0000

100,00017850,00069740,27x10-6

200,00020550,00099810,63x10-6

300,00028660,00122880,89x10-6

400,00032450,00141681,19x10-6

500.00037800,00157441,43x10-6

600.00043200,00170811,63x10-6

Hasil perhitungan yang disajikan pada tabel 2. menunjukkan bahwa konsentrasi tanin dalam solven semakin lama meningkat. Hal ini disebabkan karena dengan bertambahnya waktu maka kesempatan zat warna untuk berdifusi semakin banyak. Dengan demikian, zat warna yang tersisa dalam padatan semakin sedikit.Berdasarkan perhitungan program matlab diperoleh nilai difusivitas sebesar 7,94x10-7 cm2/detik, dengan SSE 6,04x10-6.KESIMPULANPada asumsi ukuran padatan buah mangrove besar, sehingga kecepatan ekstraksi tanin dari buah mangrove ditentukan oleh kecepatan difusi solut dari dalam padatan ke permukaan, diperoleh nilai difusivitas sebesar 7,94x10-7 cm2/detik.SARANApabila difusi padatan yang mengontrol, hasil konsentrasi tanin hasil perhitungan (Cfhitung) dan data percobaan (Cfdata) berbeda jauh, maka perlu dicoba untuk difusi dalam padatan dan transfer massa dari permukaan ke cairan yang mengontrol.DAFTAR NOTASICA: Konsentrasi tanin dalam slab, g/cm3 Cf: Konsentrasi tanin dalam solven, g/cm3 solvenCf0: Konsentrasi awal tanin dalam solven, g/cm3 solvenCAin : Konsentrasi awal tanin dalam slab, g/cm3 padatanDe: Koefisien difusi, cm2/detikt: Waktu, menitDAFTAR PUSTAKA Alfanio, T.Y., (2011), Koefisien Transfer Massa dan Diffusivitas Evisode dari Daun Stevia Rebaudiana Kering dengan Ekstraksi Microwave, Universitas Gadjah Mada, Yogyakarta.Hamidah, S., (2006), Rendemen dan Kadar Tanin Kulit Kayu Bakau (Rhizophora mucronata Lamck) dari Daerah Takisung, Jurnal Hutan Tropis Borneo, 18, pp. 15-23.Kwartiningsih, E., Paryanto, Wusana A.W., Endang, M., Aprilia, K.J., dan Diniar, P.S., (2013), Ekstraksi Tanin Dari Buah Mangrove (Rhizophora mucronata), Simposium Nasional RAPI XII-2013 FT UMS, 12, pp. 21-26Rahim, A.A., Rocca, E., J. Steinmetz, Adnan, and Sani, I., (2007), Mangrove Tannins and Their Flavonoid Monomers as Alternative Steel Corrosion Inhibitors in Acidic Medium, Corossion Science, 49, pp. 402-417.Schofield, P., Mbugua., D.M., and Pell, A.N., (2001), Analysis of Condensed Tannins, a Review, Animal Feed Science and Technology, 91, pp. 21-40.Sediawan,W.B., dan Agus, P., (1997), Pemodelan Matematis dan Penyelesaian Numeris dalam Teknik Kimia, edisi 1, ANDI, Yogyakarta, pp. 195-205.Sukardjo, S., (1978), Some Aspects of Mangrove Ecology, Training Materials for Forestry Officers. FAO/UNDP/BGD/84/056, Integrated Development of the Sundarbans Reserved Forest, Rome, FAO.