SEPARASI FRAKSI KAYA VITAMIN E DARI BIODIESEL CRUDE PALM OIL (CPO) MENGGUNAKAN DESTILASI MOLEKULER

Hendrix Yulis Setyawan (F351050091)

Program Studi Teknologi Industri Pertanian Sekolah Pasca Sarjana

Institut Pertanian Bogor 2009

Judul Penelitian : Separasi Fraksi Kaya Vitamin E dari Biodiesel Crude Palm Oil (CPO) Menggunakan Destilasi Molekuler

Nama : Hendrix Yulis Setyawan, S.TP Nomor Pokok : F. 351050091 Program Studi : Teknologi Industri Pertanian

Disetujui, Komisi Pembimbing

Dr. Ir. Erliza Hambali Ketua

Dr. Ir. Ani Suryani DEA Dr. Ir. Dwi Setyaningsih, MSi

Anggota Anggota

Diketahui,

Ketua Program Studi Dekan Sekolah Pascasarjana Teknologi Industri Pertanian Institut Pertanian Bogor Dr. Ir. Irawadi Jamaran. Prof Dr. Ir. Khairil Anwar Notodiputro, MS.

DAFTAR ISI DAFTAR ISI ............................................................................................. i

DAFTAR TABEL .................................................................................... ii

DAFTAR GAMBAR ................................................................................ iii

DAFTAR LAMPIRAN ............................................................................ iv

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang ............................................................................... 1 2. Perumusan Masalah ....................................................................... 2 3. Tujuan Penelitian ........................................................................... 3 4. Ruang Lingkup ............................................................................... 3

TINJAUAN PUSTAKA

1. Minyak Sawit Kasar / Crude Palm Oil (CPO) ............................. 4 2. Biodiesel ......................................................................................... 4 3. Vitamin E ....................................................................................... 6 4. Distilasi Molekuler ......................................................................... 9 5. Optimasi Dengan Metode Permukaan Respon .............................. 15

a. Metode Respon Permukaan ............................................... 15 b. Desain Komposit Terpusat ................................................. 16

6. Teknologi Pemisahan Tokoferol Terdahulu ................................... 16

METODE PENELITIAN 1. Bahan dan Alat ............................................................................... 18 2. Tempat dan Waktu Penelitian ........................................................ 18 3. Metode Penelitian .......................................................................... 18

a. Pembuatan Biodiesel .......................................................... 19 b. Separasi vitamin E ............................................................. 20

4. Rancangan Percobaan .................................................................... 21 HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Pembuatan Biodiesel ...................................................................... 24 2. Kondisi Proses dan Operasi Destilasi Molekuler ........................... 25 3. Data Hasil Penelitian ...................................................................... 27

a. Kandungan Tokoferol Biodiesel ........................................ 27 b. DestilatYang Berhasil Diseparasi ...................................... 27 c. Tokoferol yang Berhasil Diseparasi ................................... 29 d. Recoveri Tokoferol ............................................................ 30

4. Hasil Analisi RSM ......................................................................... 31 a. Analisis Model Prediksi ..................................................... 32 b. Analisis Anova ................................................................... 32 c. Transformasi Data .............................................................. 33 d. Analisis Faktor ................................................................... 34

e. Interaksi Antar Faktor ........................................................ 37 f. Prediksi Nilai Faktor Untuk Hasil Rekoveri Optimal ........ 40 g. Verifikasi Hasil Optimasi ................................................... 42

5. Karakteristik Metil Ester dan Vitamin E yang dihasilkan ............. 43 KESIMPULAN DAN SARAN ................................................................ 45

DAFTAR PUSTAKA ............................................................................... 46

LAMPIRAN .............................................................................................. 49

DAFTAR TABEL

Tabel Keterangan Hal Tabel 1. Komponen Minor Dalam Minyak Sawit Mentah (CPO) ........................... 4

Tabel 2. Perbandingan Beberapa Metoda Ekstraksi Vitamin E ............................... 9

Tabel 3. Rancangan penelitian Terkodekan dan Actual ............................................ 23

Tabel 4. Keterangan Kondisi Suhu Proses pada Run 1 ............................................ 26

Tabel 5. Rancangan dan Hasil Pengaruh Laju Alir Bahan, Suhu Destilasi, dan Kecepatan Putaran Wiper Terhadap Konsentrasi Tokoferol dalam Destilat ....................................................................................................... 28

Tabel 6. Konsentrasi Tokoferol Pada Destilat Dan Jumlah Tokoferol Yang Berhasil Dipisahkan ................................................................................... 29

Tabel 7. Rekoveri Tokoferol ..................................................................................... 31

Tabel 8. Transformasi Data Dengan Invers Akar Kuadrat (Lambda= -0,5) ............. 33

Tabel 9. Batasan Optimalisasi Rekoveri Tokoferol Menggunakan Program Design-Expert DX 7.1.1 ............................................................................. 40

Tabel 10. Solusi Hasil Komputasi Nilai Optimal Rekoveri Tokoferol Dengan Menggunakan Program Design Expert 7.1.1 ............................................. 40

DAFTAR GAMBAR

Gambar Keterangan Hal Gambar 1. Struktur Molekul Gliserida .................................................................. 5

Gambar 2 Struktur Molekul Alfa-Tokoferol ......................................................... 7

Gambar 3. Penguapan Molekul dari Larutan ......................................................... 10

Gambar 4. Dasar-Dasar Evaporasi dan Kondensasi pada Destilasi Molekuler .... 10

Gambar 5. Wiper Blade ......................................................................................... 11

Gambar 6. Skema Proses Pemisahan dengan Destilasi Molekuler ........................ 12

Gambar 7. Bagian Alat Destilasi Molekuler .......................................................... 14

Gambar 8. Panel-panel Suhu untuk Mengontrol Proses ........................................ 25

Gambar 9. Kesetimbangan Massa Separasi Tokoferol. ......................................... 30

Gambar 10. Profil Sebaran Data Rekoveri Tokoferol Pada Peningkatan Laju Alir Bahan ................................................................................................... 34

Gambar 11. Profil Sebaran Data Rekoveri Tokoferol Pada Peningkatan Suhu Destilasi ................................................................................................. 36

Gambar 12. Profil Sebaran Data Rekoveri Tokoferol Pada Peningkatan Kecepatan Putaran Wiper .................................................................. 37

Gambar 13. Interaksi Antara Suhu Destilasi dan Laju Alir Bahan Pada Rekoveri Tokoferol ............................................................................................... 38

Gambar 14. Interaksi Antara Kecepatan Putar Wiper dan Laju Alir Bahan Pada Rekoveri Tokoferol ............................................................................... 38

Gambar 15. Interaksi Antara Suhu Destilasi dan Kecepatan Putar Wiper Pada Rekoveri Tokoferol ............................................................................... 38

Gambar 16. Permukaan Respon dan Plot Kontour Tingkat Rekoveri Tokoferol Optimal Yang Dihasilkan Pada Kecepatan Putaran Wiper 400rpm ..... 41

Gambar 17 Larutan Kaya Tokoferol ........................................................................ 43

DAFTAR LAMPIRAN

Lampiran Keterangan Hal Lampiran 1. Prosedur Analisa Biodiesel ................................................ 49 Lampiran 2. Kondisi Suhu Proses Tiap Pelakuan .................................. 53 Lampiran 3. Peak Pengujian Alfa Tokoferol .......................................... 57 Lampiran 4. Perhitungan Konsentrasi Alfa Tokoferol ........................... 78 Lampiran 5. Evaluasi Model Prediksi .................................................... 79 Lampiran 6. Anova ................................................................................. 80 Lampiran 7. Analisis Model Transformasi ............................................. 81 Lampiran 8. Hasil Analisis Anova Data Transformasi ........................... 82 Lampiran 9 Solusi Hasil Komputasi untuk Optimasi Faktor ................ 84

PENDAHULUAN

1. Latar Belakang

Minyak sawit kasar (Crude Palm Oil) mempunyai komposisi utama

trigliserida. Komponan penyusun CPO lainnya adalah asam lemak bebas,

digliserida, dan komponen minor seperti monoalkilgliserol, sterol, glikolipid,

fosfolipid, squalen, karoten, hidrokarbon dan triterpen alkohol (Ketaren, 2005).

Menurut May (2007), Crude Palm Oil (CPO) mengandung 1% komponen minor

yang terdiri atas karoten, vitamin E (tokoferol dan tokotrienol), sterol, fosfolipid,

glikolipid, terpen dan hidrokarbon. Khusus tokoferol dan tokotrienol memiliki

konsentrasi sekitar 600 – 1000 ppm.

Separasi vitamin E dari CPO dilakukan dengan merubah CPO menjadi

biodiesel terlebih dahulu. Perubahan CPO menjadi biodiesel dapat dilakukan

dengan reaksi esterifikasi dan transesterifikasi. Penggunaan reaksi esterifikasi dan

transesterfikasi dapat memudahkan destilasi molekuler karena molekul-molekul

yang berat seperti gliserol telah terpisahkan terlebih dahulu. Batistella (1998),

menggunakan reaksi esterifikasi dan transesterifikasi sebagai perlakuan awal

untuk memisahkan karoten dari minyak sawit dengan destilasi molekuler.

Isolat tokoferol dan tokotrienol dapat digunakan sebagai bahan aditif untuk

meningkatkan kandungan vitamin E pada makanan. Kegunaan vitamin E adalah

sebagai antioksidan. Antioksidan merupakan senyawa yang dapat menghambat

oksidasi di dalam tubuh. Tokoferol dan tokotrienol akan menyerap radikal bebas

dan bereaksi membentuk senyawa yang tidak berbahaya yang dapat diserap oleh

antioksidan yang lain. Kegunaan lain dari vitamin E adalah sebagai pembentuk

sel-sel tubuh (baru) seperti nukleus (inti sel), dinding sel, RNA dan DNA.

Vitamin E bersama vitamin C bertindak untuk menjaga kesehatan sel-sel tubuh,

berfungsi juga untuk memperlancar peredaran darah, mencegah pengerasan arteri,

dan mencegah pembentukan darah beku. Vitamin E juga merupakan antioksidan

yang berguna untuk mencegah proses penuaan sel dan memperbaiki pembekalan

oksigen. Vitamin E berfungsi memperbaiki suplai oksigen dan membantu

pembentukan sel-sel baru sehingga bisa memperbaiki struktur kulit.

2

Kegunaan vitamin E yang potensial tersebut mendorong banyak

dilakukannya isolasi vitamin E. Teknologi isolasi Vitamin E ada beberapa macam

seperti pemisahan menggunakan teknologi membran, adsorbsi, desorbsi, dan

ekstraksi dengan menggunakan pelarut dan destilasi molekuler. Beberapa

penelitian isolasi tokoferol menggunakan destilasi molekuler telah dilakukan

dengan bahan baku palm fatty acid distillates (PFAD) (Posada et al. 2007) dan

rapeseed oil deodorizer distillate (RODD) (Shao et al. 2007).

Destilasi molekuler adalah proses separasi fraksi-fraksi molekul yang

berbeda bobotnya pada suhu serendah mungkin untuk menghindari kerusakan.

Keuntungan menggunakan teknik destilasi molekuler adalah proses pemisahannya

dengan vakum bertekanan tinggi sehingga suhu pemisahan dapat diupayakan

serendah mungkin untuk menghindari kerusakan bahan (Shao et al. 2007).

Penggunaan destilasi molekuler untuk memisahkan vitamin E dari biodiesel CPO

diharapkan tidak merusak metil ester dan isolat vitamin E yang dihasilkan,

diperoleh rendemen yang tinggi, dan tahapan proses relatif cepat.

Proses separasi dalam penelitian ini akan digunakan sebagai proses samping

dalam produksi biodiesel CPO. Biodiesel CPO dilewatkan dalam alat destilasi

molekuler untuk diambil kandungan vitamin E agar nilai tambah konversi CPO

menjadi biodiesel meningkat.

Separasi dengan menggunakan alat destilasi molekuler dapat dilakukan

secara kontinyu sehingga tidak mengganggu proses produksi biodiesel secara

keseluruhan. Mengingat kapasitas produksi biodiesel yang umumnya berskala

besar, skala destilasi molekuler dapat disesuaikan karena pabrikan alat destilasi

molekuler seperti Myers, TMC Industries, Atrisan dan Pope Science telah banyak

memproduksi alat destilasi molekuler untuk memisahkan molekul spesifik,

sehingga secara teknologi pemisahan dengan destilasi molekuler telah

berkembang pesat dan dapat diaplikasikan dalam skala industri.

2. Perumusan Masalah

Komponen minor CPO banyak yang bermanfaat dan bernilai ekonomis

tinggi contohnya vitamin E. Konversi langsung CPO menjadi biodiesel sebagai

minyak bakar mengabaikan potensi yang bisa diperoleh dari komponen minor

CPO. Oleh karena itu separasi vitamin E menjadi penting untuk meningkatkan

3

nilai tambah konversi CPO menjadi biodiesel sebelum digunakan sebagai minyak

bakar. Salah satu teknik separasi yang dapat memisahkan vitamin E adalah

menggunakan destilasi molekuler. Permasalahannya yang perlu diteliti adalah

kondisi operasi destilasi molekuler yang sesuai agar dapat memisahkan vitamin E

dari biodiesel CPO tanpa menimbulkan kerusakan pada vitamin E dan biodiesel.

3. Tujuan dan Manfaat Penelitian

a. Tujuan

Tujuan dari penelitian ini adalah untuk:

a. Memisahkan fraksi kaya vitamin E dari biodiesel CPO dengan destilasi

molekuler.

b. Memperoleh kondisi operasi destilasi molekuler yang optimal untuk

memisahkan fraksi kaya vitamin E dari biodiesel CPO.

c. Menghasilkan fraksi kaya vitamin E dari biodiesel CPO.

d. Mendapatkan hasil uji bilangan iod, angka asam dan asam lemak bebas

untuk mengetahui perubahan kualitas biodiesel CPO sebelum dan sesudah

destilasi molekuler.

4. Ruang Lingkup

Lingkup penelitian ini dibatasi pada:

a. Pembuatan biodiesel berasal dari CPO.

b. Separasi fraksi kaya vitamin E dari biodiesel CPO dengan destilasi

molekuler.

c. Penentuan kondisi proses dan teknik operasi separasi fraksi kaya vitamin E

dari biodisel CPO dengan destilasi molekuler.

d. Analisis hasil separasi dan rekoveri vitamin E.

e. Pengujian bilangan iod, angka asam dan asam lemak bebas untuk

mengetahui perubahan biodiesel CPO sebelum dan sesudah destilasi

molekuler.

4

TINJAUAN PUSTAKA

1. Minyak Sawit Kasar

Kandungan utama minyak kelapa sawit adalah trialkilgliserol (trigliserida).

Komponan lainnya adalah 1 - 5% asam lemak bebas, 4 - 7,5% digliserida, dan

komponen minor seperti monoalkilgliserol, sterol, glikolipid, fosfolipid, squalen,

karoten, hidrokarbon dan triterpen alkohol (Ketaren 2005). Menurut O’Brien

(2000), sebagaian besar minyak yang telah dimurnikan mengandung 98%

trigliserida; kurang dari 0,5% digliserida; 0,1 % FFA; 0,3 % sterol; 0,1 %

tokoferol, beberapa ppm fosfolipid dan berbagai pigmen. Menurut May (2007)

CPO mengandung 1% komponen minor yang terdiri atas karoten, vitamin E

(tokoferol dan tokotrienol), sterol, fosfolipid, glikolipid, terpen dan hidrokarbon.

Tabel 1. Komponen minor dalam minyak sawit mentah (CPO)

Komponen Konsentrasi (ppm) Tokoferol dan Tokotrienol 600-1000 Karotenoid 500-700 Sterol 326-527 Fosfolipid 5-130estimasi Triterpen alkohol 40-80estimasi Metil Sterol 40-80 Sequalen 200-500 Alkohol Alifatik 100-200 Hidrokarbon Alifatik 50

Sumber : May (1994)

Minyak kelapa sawit berpotensi sebagai sumber vitamin E terbaik.

Kandungan Vitamin E di CPO cenderung unik dengan komposisi tokotrienol lebih

banyak dari tokoferol, dari kandungan normal 600 - 1000 mg/L, yang terdiri dari

43% γ tokotrienol, 24% α tokotrienol, 11% δ tokotrienol, and 21% α tokoferol

(Posada et al. 2007).

2. Biodiesel

Biodiesel adalah bahan bakar mesin/motor diesel yang terdiri atas alkil ester

dari asam-asam lemak (Hambali 2006). Biodiesel dapat dibuat dari minyak nabati.

Komposisi yang terdapat dalam minyak nabati terdiri dari trigliserida-trigliserida

asam lemak (mempunyai kandungan terbanyak dalam minyak nabati, mencapai

5

sekitar 95%), asam lemak bebas (free fatty acid atau biasa disingkat dengan

FFA), mono dan digliserida, serta beberapa komponen-komponen lain seperti

fosfogliserida, vitamin, mineral, dan sulfur.

Bahan-bahan mentah untuk pembuatan biodiesel adalah trigliserida, dan

asam-asam lemak (Mittelbach 2004). Trigliserida adalah triester dari gliserol

dengan asam-asam lemak, yaitu asam-asam karboksilat beratom karbon 6 s/d 30.

Trigliserida banyak dikandung dalam minyak dan lemak, merupakan komponen

terbesar penyusun minyak nabati. Selain trigliserida, terdapat juga monogliserida

dan digliserida. Struktur molekul dari ketiga macam gliserida tersebut dapat

dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Struktur molekul gliserida.

Pembuatan biodiesel dilakukan dengan dua tahap, esterifikasi dan

transesterifikasi. Esterifikasi adalah tahap konversi dari asam lemak bebas

menjadi ester. Esterifikasi mereaksikan minyak dan lemak dengan alkohol.

Katalis-katalis yang cocok adalah zat berkarakter asam kuat, seperti asam sulfat,

asam sulfonat organik atau resin penukar kation asam kuat merupakan katalis-

katalis yang biasa terpilih dalam praktek industrial (Soerawidjaja 2006). Reaksi

esterifikasi adalah sebagai berikut:

................ (1)

Pada proses pembuatan biodiesel, esterifikasi dilakukan untuk membuat

biodiesel dari minyak berkadar asam lemak bebas tinggi (berangka-asam ≥ 5 mg-

KOH/g). Pada tahap ini, asam lemak bebas akan dirubah menjadi metil ester.

Tahap esterifikasi dilanjutkan dengan tahap transesterfikasi. Akan tetapi sebelum

RCOOCH3 + H2O.... RCOOH + CH3OH

6

produk esterifikasi diumpankan ke tahap transesterifikasi, air dan bagian terbesar

katalis asam yang dikandungnya harus dihilangkan terlebih dahulu. Kandungan

air harus dihilangkan karena berdasarkan Persamaan 1, reaksi esterifikasi bersifat

reversible, sehingga pembentukan FFA dapat terjadi dengan adanya air (Knothe,

2005).

Transesterifikasi adalah tahap konversi dari trigliserida menjadi alkil ester

melalui reaksi dengan alkohol, dan menghasilkan produk samping gliserol.

Diantara alkohol-alkohol monohidrik yang menjadi kandidat sumber/pemasok

gugus alkil, metanol adalah yang paling umum digunakan, karena harganya murah

dan reaktifitasnya paling tinggi (sehingga reaksi disebut metanolisis). Reaksi

transesterifikasi trigliserida menjadi metil ester disajikan pada Persamaan 2

berikut:

…….(2)

Triglieserida Metanol Metyl ester (biodiesel) Gliserol

Sumber: http://en.wikipedia.org/wiki/Fatty_acid_methyl_ester

Pada suhu 32˚C, 90% reaksi transesterifikasi selesai dalam 4 jam dengan

menggunakan katalis basa. Pada suhu >60˚C, reaksi selesai dalam waktu 1 jam.

Meskipun minyak dapat ditransesterifikasi, rendemen akan berkurang karena

adanya gum dan bahan pengotor lainnya dalam minyak (Knothe et al. 2005).

3. Vitamin E

Minyak sawit kasar (Crude Palm Oil/CPO) mengandung 600 – 1000 ppm

tokoferol dan tokotrienol. Tokoferol dan tokotrienol merupakan senyawa yang

bernilai tinggi untuk minyak pangan. Terdapat 12 anggota keluarga Vitamin E

yang diketahui, secara bersama-sama mereka disebut tocols. Senyawa-senyawa

tersebut adalah : alpha, beta, gamma dan delta tokoferol; alpha, beta, gamma dan

delta tokotrienol; desmetiltokotrienol; didesmetiltokotrienol dan dua isomer dari

alfa tokomonoenol. Tokoferol memiliki sisi rantai phytyl jenuh yang dempet

7

dengan cincin kroman, sedangkan tokotrienol memiliki tiga ikatan rangkap di sisi

rantai farnesyl. Tokomonoenol punya satu ikatan rangkap pada hidrokarbon di sisi

rantai. Selain sisi rantai, tokoferol, tokomonoenol dan tokotrienol mempunyai

struktur kimia yang hampir sama yaitu cincin croman (Tou 2006).

Alfa-tokol menunjukkan tokol dengan posisi 5,7,8 dari cincin kroman

digantikan golongan metil, sedangkan beta-tokol menunjukkan tokol dengan

posisi 5 dan 8 dari cincin kroman diganti dengan golongan metil, gamma tokol

menunjukkan tokol dengan posisi 7 dan 8 dari cinicn kroman digantikan oleh

golongan metil, sedangkan delta-tokol menunjukkan tokol dengan posisi 8 dari

cincin kroman digantikan oleh golongan metil (Tou 2006).

Alfa tokoferol adalah suatu zat menyerupai minyak yang berwarna kuning

dan tidak dapat dikristalkan dengan berat molekul 430,7061 [g/mol]. Sediaoetama

(1976) menyatakan bahwa vitamin E sangat stabil dan tidak rusak oleh suhu tinggi

sampai 220oC, tidak rusak oleh udara atau cahaya, dapat tahan terhadap

penyabunan dan hidrogenisasi minyak di mana zat ini larut di dalamnya. Rumus

struktur tokoferol menurut Gast (2000) adalah sebagai beikut:

Gambar 2 Struktur molekul tokoferol.

Menurut Merck Index dalam Wikipedia (2008) nama tokoferol menurut

IUPAC adalah (2R)-2,5,7,8-Tetramethyl-2-[(4R,8R)-4,8,12 atau trimethyltridecyl]

-3,4-dihydro-2H-chromen-6-ol. Rumus molekul tokoferol adalah C29H50O2,

sedangkan molaritas tokoferol adalah 430,69 g/mol, berat jenis tokoferol adalah

0,950 g/cm³, titik leleh tokoferol adalah 2,5 - 3,5 °C, sedangkan titik uap

tokoferol antara 200 - 220 °C pada 0,1 mmHg.

8

Andarwulan dan Koswara (1992) menambahkan bahwa tokoferol dan

tokotrienol stabil terhadap asam, panas, dan alkali tetapi dapat rusak oleh oksigen

dan proses oksidasi dapat dipercepat jika terkena cahaya, panas, alkali, dan

adanya logam seperti Cu2+ dan Fe2+. Tanpa adanya oksigen, vitamin E stabil

terhadap panas pada suhu di atas 200oC, serta tidak terpengaruh oleh asam sulfat

dan asam klorida pada suhu di atas 100oC. Alkali (tanpa panas dan oksigen) tidak

banyak merusak vitamin E, sehingga proses saponifikasi dapat dilakukan untuk

mengisolasi vitamin tersebut.

Vitamin E murni tidak berbau dan tidak berwarna, sedangkan vitamin E

sintetik yang dijual secara komersial biasanya berwarna kuning muda hingga

kecokelatan. Vitamin E larut dalam lemak dan dalam sebagian besar pelarut

organik, tetapi tidak larut dalam air. Bentuk sintetik vitamin E mempunyai

aktivitas biologik 50% dibandingkan alfa-tokoferol alam (Almatsier 2002).

Vitamin E tahan panas dan asam tetapi tidak tahan alkali, sinar ultraviolet,

dan oksigen. Vitamin E bisa rusak bila bersentuhan dengan minyak tengik, timah,

dan besi. Karena tidak larut air, vitamin E tidak hilang karena pemasakan dengan

air. Ester tokoferol seperti tokoferol asetat yang paling banyak ditemukan di alam,

tidak banyak rusak karena pengolahan. Absorpsi vitamin E berkisar antara 20-

80%. Vitamin E disimpan sebagian besar di jaringan lemak dan selebihnya di hati

(Almatsier 2002).

Tokoferol mempunyai sifat absorbsi sinar ultraviolet dengan panjang

gelombang maksimum pada 295 nm. Dilain pihak, ester-esternya misalnya asetat

mempunyai panjang gelombang maksimum pada 285 nm (Andarwulan dan

Koswara 1992). Separasi tokoferol sebagai vitamin E dari bahan nabati telah

banyak dilakukan. Metoda separasi tokoferol yang telah dilakukan antara lain

esterifikasi, saponifikasi, destilasi molekuler, kromatografi, ekstraksi cairan-

cairan, kristalisasi, enzimatis dan ekstraksi superkritikal larutan (Quek et al.

2007). Perbandingan beberapa metoda ekstraksi vitamin E disajikan pada Tabel 2.

9

Tabel 2. Perbandingan beberapa metoda ekstraksi vitamin E Metoda Keuntungan Kerugian Referensi

Esterifikasi Efektif untuk menghilangkan komponen lemak

• Kehilangan tokoferol karena esterifikasi tokoferol

• Katalis alkalin (untuk transesterifikasi) menurunkan tokoferol dan meningkatkan titik didih selama destilasi

Quek et al. (2007)

Saponifikasi Efektif untuk menghilangkan komponen lemak

Kehilangan tokoferol karena penggunaan alkali

Delgado –Zamarreno et al. (2001)

Kromatografi Kemurnian produk tinggi

• Sterol dapat membuat blok pada kolom

• Umur absorben pendek

Quek et al. (2007)

Kristalisasi Sesuai untuk memisahkan sterol dari tokoferol

Recovery rendah Quek et al. (2007)

Enzimatis Lipase dapat digunakan berulang kali

Lipase cukup mahal Quek et al. (2007)

Superkritikal larutan

Tingkat kemurnian tinggi

Biaya operasional tinggi Mendez et al. (2005)

Sumber : Quek et al. (2007)

Fungsi utama vitamin E adalah sebagai antioksidan yang larut dalam lemak

dan mudah memberikan hidrogen dari gugus hidroksil (OH) pada struktur cincin

ke radikal bebas. Vitamin E mungkin mempunyai fungsi penting lain yang tidak

berkaitan dengan fungsi sebagai antioksidan, yaitu fungsi struktural dalam

memelihara integritas membran sel, sintesis DNA, merangsang reaksi kekebalan,

mencegah penyakit jantung koroner, mencegah keguguran dan sterilisasi, serta

mencegah gangguan menstruasi. Namun, fungsi-fungsi ini masih memerlukan

pembuktian lebih lanjut (Almatsier 2002).

4. Destilasi Molekuler

Destilasi molekuler adalah proses separasi fraksi-fraksi molekul yang

berbeda bobotnya pada suhu serendah mungkin untuk menghindari kerusakan

(Lutisan et al. 2002). Destilasi molekuler dicirikan dengan alokasi waktu destilasi

yang singkat, koefisien transfer panas tinggi, penghilangan hotspot, aliran operasi

kontinyu, tekanan rendah sampai 0,001 mbar dan jarak yang sempit antara

kondensor dan evaporator (Shimada 2000; Ibanez 2002).

Teknologi wiped-film menggunakan hukum bahwa setiap molekul kimia

memiliki karakteristik penguapan yang berbeda-beda. Perbedaan titik uap dapat

mendegradasi komponen kompleks menjadi lebih sederhana. Molekul merupakan

10

materi yang selalu bergerak konstan dengan derajat tertentu tergantung komposisi

dan perlakuan pada suhu dan tekanan yang diberikan padanya. Molekul yang

berada di permukaan mempunyai kecenderungan untuk meloncat ke udara yang

mengelilingnya. Ketika suhu dinaikkan dan tekanan diturunkan, loncatan molekul

bertambah sehingga disebut menguap (Pope 2008).

Gambar 3. Penguapan molekul dari larutan.

Proses destilasi molekuler bekerja berdasarkan sifat penguapan molekul

diatas. Destilasi molekuler terdiri dari pemanas yang dialiri bahan baku

(tergantung dari suhunya pemanasannya). Cairan bahan baku kemudian disebar

dalam lapisan film tipis dengan memutar wiper pada kecepatan yang telah

ditentukan. Lapisan tipis yang terbentuk, dibentuk menjadi aliran turbulen oleh

wiper kemudian turun sepanjang pemanas dengan adanya gaya gravitasi dan

lubang di dalam wiper (Pope 2008).

Gambar 4. Dasar-dasar evaporasi dan kondensasi pada destilasi molekuler.

Selama bahan mengalir pada pemanas, terjadi evaporasi yang tergantung

pada karakteristik bahan baku dan suhu pemanas. Bahan yang tidak terevaporasi

11

mengalir ke bagian bawah, sedangkan bahan yang terevaporasi dikondensasikan

dan dipisahkan (Pope 2008).

Menurut Pope (2008), destilasi molekuler menggunakan lapisan tipis

dilakukan karena beberapa alasan, diantaranya adalah:

1. Turbulensi dihasilkan dari pergerakan wiper yang berperan besar pada

transmisi panas keseluruh permukaan evaporator, oleh karena itu dapat

menghasilkan suhu yang lebih rendah di dalam evaporator.

2. Dihasilkan luas area permukaan pemanasan per unit volume yang

maksimum dengan adanya aliran evaporasi.

3. Waktu kontak cairan dengan pemanas dapat dikontrol dalam hitungan

detik atau kurang. Hal ini meminimasi kerusakan produk karena panas

dengan mengontrol kecepatan wiper.

4. Bahan baku dengan viskositas tinggi dapat diproses atau dengan

penambahan pelarut.

5. Untuk menunjang lapisan tipis, pope science mendesain blade yang dapat

meminimasi waktu tinggal dan memastikan bahan yang masuk kedalam

proses seragam. Bentuk blade seperti pada gambar dibawah ini:

Gambar 5. Wiper blade.

Bermacam-macam kecepatan wiper dengan kemampuan untuk berputar

balik, menghasilkan variasi retention time yang sangat beragam pada proses untuk

12

mengalirkan fluida ke evaporator. Blade dapat terbuat dari karbon maupun teflon,

stainless steel, hastelloy, titanium, C-20, alumunium alloys dan kaca (Pope 2008).

Proses separasi dengan menggunakan destilasi molekuler pada dasarnya

adalah bahan cair yang masuk dalam kondisi vakum disemprotkan ke lapisan tipis

dan ditekan ke dalam permukaan evaporator. Dinding fraksinasi yang dipanaskan

(orange) dan vakum tekanan tinggi (kuning) membawa komponen yang volatil

mendekati kondensor internal, sedangkan komponen yang kurang volatil (residu)

masuk ke dalam silinder. Hasil fraksinasi keluar melalui outlet. Sesuai dengan

penggunaannya, produk yang diinginkan bisa dihasilkan dari fase destilasi

ataupun residunya (Pope 2008).

Gambar 6. Skema proses pemisahan dengan destilasi molekuler.

Waktu kontak yang sangat singkat antara cairan dan tabung evaporasi,

beberapa detik sampai satu menit, menjamin pendistribusian cairan yang seragam

dalam pemanas. Penurunan tekanan non-condensable gas pada evaporator

dibawah 0,1Pa, akan menurunkan suhu destilasi. Destilasi molekuler sangat baik

13

digunakan dalam purifikasi, separasi dan pemekatan larutan untuk molekul yang

kompleks dan sensitif terhadap panas (Lutisan et al. 2002).

Evaporasi fasa cair pada silinder evaporasi merupakan tahapan utama

proses destilasi molekuler. Cairan yang didestilasi dialirkan melewati silinder

sebagai lapisan film tipis dengan ketebalan 0,05-2mm, tergantung kondisi cairan

dan viskositasnya, ketika sedang didistribusikan di sekeliling perimeternya dan

diputar oleh wiper. Sebagai hasil evaporasi intensif dari lapisan permukaan tanpa

adanya pemanasan, gradien konsentrasi dan suhu terbentuk dalam lapisan tipis.

Selanjutnya, komponen yang lebih volatil akan bisa dikurangi dan permukaan

lapisan lebih dingin dibandingkan rata-rata suhu lapisan permukaan.

Fungsi wiper adalah untuk menyeimbangkan kondisi tersebut. Wiper

dengan intensif akan mencampur film dan mengalirkan panas di layer yang lebih

rendah yang lebih banyak mengandung komponen volatil dari permukaan silender

evaporasi ke permukaan lapisan tipis. Kondisi riilnya adalah lapisan film

terbentuk diantara dua kondisi kritis, a) turbulen film dengan pencampuran ideal

dengan arah tegak lurus ke aliran tanpa perbedaan suhu dan konsentrasi, dan b)

lapisan film laminar dengan kecepatan distribusi semi parabolik dan dengan

perbedaan suhu dan konsentrasi (Lutisan et al. 2002).

14

Keterangan: 1. Pompa bahan baku, 2. pipa pemanas, 3 & 13. pipa bahan baku, 4 & 14. wiper, 5 & 15. tabung destilasi, 6. pendingin stage 1, 7 & 20. Cool Trap, 8 & 16. tabung residu, 9. pompa transfer, 10 & 18. tabung destilat, 11&19. pompa destilat, 12. pipa transfer, 17. pompa residu, 21&22 pompa vakum, 23. panel kontrol.

Gambar 7. Bagian alat destilasi molekuler.

Gambar alat destilasi molekuler disajikan pada Gambar 7. Proses destilasi

molekuler diawali dengan memompa (1) bahan masuk kedalam tabung destilasi.

Sebelum bahan masuk ke tabung destilasi, bahan baku dipanaskan terlebih dahulu

(2) dalam pipa pemanas. Alat destilasi tipe ini memiliki dua stage destilasi. Fungsi

pada masing-masing stage sama, tetapi kondisi operasinya bisa dibedakan. Residu

pada stage 1 dipompa dengan pompa transfer ke stage 2 (9). Bahan yang masuk

ke stage 2 kemudian didestilasi. Hasilnya, bahan akan terpisah menjadi dua

larutan, residu (bahan tidak menguap pada proses destilasi) dan destilat (bahan

yang teruapkan). Residu dialirkan ke sisi kanan (16), sedangkan destilat dialirkan

ke sisi kiri (18), masing-masing ditampung dalam tabung penampung berskala

dan dapat dikeluarkan dengan pompa destilat (19) dan pompa residu (17).

Proses destilasi seluruhnya dikendalikan melalui panel kontrol. Panel

kontrol mengatur suhu destilasi, kecepatan laju alir bahan, putaran wiper dan

tekanan yang digunakan. Separasi tokoferol dengan menggunakan destilasi

15

molekuler sangat dipengaruh oleh faktor-faktor seperti suhu, tekanan vakum,

kecepatan putar wiper, dan kecepatan aliran umpan (feed flow rate). Dikarenakan

suhu dan tekanan vakum saling mempengaruhi pada destilasi molekuler, maka

pada pemurnian tokoferol dari RODD digunakan tekanan vakum konstan

(Jiang et al. 2006).

5. Optimasi dengan Metode Permukaan Respon

a. Metode Permukaan Respon

Metode Permukaan Respon (Response Surface Methode) adalah suatu

kumpulan dari teknik-teknik statistika dan matematika yang berguna untuk

menganalisis permasalahan tentang beberapa variabel bebas yang mempengaruhi

variabel tak bebas atau respon, serta bertujuan untuk mengoptimumkan respon itu.

Metode permukaan respon dapat dipergunakan oleh peneliti untuk: (1) mencari

suatu fungsi pendekatan yang cocok untuk meramalkan respon yang akan datang,

serta (2) menentukan nilai-nilai dari variabel bebas yang mengoptimumkan respon

yang dipelajari (Gaspersz 1992).

Menurut Gaspersz (1992), langkah pertama dari metode permukaan respon

adalah mencari atau menentukan suatu pendekatan yang cocok untuk

menggambarkan hubungan fungsional yang tepat diantara respon Y dan

sekumpulan variabel bebas yang dispesifikasikan. Pada tahap awal, dirumuskan

model regresi polinomial dengan ordo pertama seperti Persamaan 3.

Y = βo + β1X1 + β2X2 + ……. + βkXk + ε …………………………….(3)

Jika terdapat lengkungan (curvature) dalam sistem, maka digunakan model

polinomial dengan derajat yang lebih tinggi. Model yang lebih tinggi dari orde

pertama dapat dirumuskan oleh model polinomial ordo kedua, seperti berikut :

Y = βo + ∑=

k

i 1

βiXi + ∑=

k

i 1

βiiXi2 + ∑∑

ji βijXi Xj+ βkXk + ε …………(4)

Model diatas dapat ditingkatkan ordenya menjadi model orde tiga (kubik).

Pemilihan orde pertama (linear), orde kedua (kuadratik) atau orde ketiga (kubik)

16

tergantung dari sebaran data pada respon, sehingga didapat model prediksi yang

paling mendekati kenyataan.

b. Rancangan Komposit Terpusat (Central Composite Design)

Suatu rancangan percobaan untuk membangun model polinomial ordo kedua

harus memiliki paling sedikit tiga taraf dari setiap faktor yang dicobakan agar

parameter model dapat diduga. Rancangan percobaan itu dipilih berdasarkan

pertimbangan: (1) ketelitian relatif dalam menduga koefisien parameter model dan

(2) banyaknya pengamatan yang dibutuhkan. Rancangan percobaan yang dapat

dipergunakan untuk membangun model ordo kedua adalah rancangan faktorial 3k.

Salah satu bentuk rancangan permukaan respon ordo kedua yang diterapkan

secara luas adalah rancangan komposit terpusat (central composite design ). Pada

dasarnya rancangan komposit terpusat adalah rancangan faktorial ordo pertama

(2k) yang diperluas melalui penambahan titik-titik pengamatan pada pusat agar

memungkinkan pendugaan koefisien parameter permukaan respon ordo kedua.

Rancangan komposit terpusat didefinisikan sebagai suatu rancangan percobaan

faktorial 2k atau faktorial sebagian (biasanya diberi kode +1 dan –1) ditambah

dengan titik-titk sumbu (+ 1, 0, 0,....0), (0, + 1, 0,....0), (0, 0, + 1,....0), (0,0,....+ 1)

(Gaspersz 1992).

Pembahasan dalam Metode Permukaan Respon, variabel bebas akan

didefinisikan sebagai X, dimana variabel bebas itu diasumsikan merupakan

variabel kontinyu dan dapat dikendalikan oleh peneliti tanpa kesalahan,

diasumsikan merupakan variabel acak (random variable). Variabel bebas bisa

terdiri dari X1, X2, ... Xk dengan Y sebagai variabel tak bebas atau variabel respon

yang diduga sebagian atau seluruhnya merupakan respon dari X1, X2, ... Xk. Secara

umum persamaan Metode Permukaan Respon dapat dituliskan sebagai Y = f (X1,

X2, ... Xk). (Pada dasarnya metode dakian tercuram merupakan suatu prosedur

untuk mencari daerah respon maksimum) (Gaspersz 1992).

6. Teknologi Pemisahan Tokoferol Terdahulu

Menurut United States Patent nomor 5646311, ada bermacam-macam proses

yang diketahui dapat menghasilkan konsentrat tokoferol, seperti esterifikasi,

saponifikasi dan fraksinasi. Menurut United States Patent nomor DE 31 26 110

17

A1, konsentrat tokoferol dihasilkan dari produk samping proses deodorisasi pada

pengolahan minyak dan lemak. Separasi tokoferol yang terdapat dalam United

States Patent nomor EP 171 009 A2, bahan yang mengandung tokoferol

dikontakkan dengan pelarut organik yang polar yang mampu melarutkan

tokoferol, kemudian tokoferol dipisahkan. Proses lainnya adalah pemisahan

tokferol dengan penyerapan adsorben dengan anion exchangers (Ulmanns

Enzyklopadie der Technischen Chemie, 1984). United State patent dengan nomor

336434 memfokuskan pada pemisahan dan penghilangan trialkilgliserol dan

dialkilgliserol, separasi parsial dan penghilangan asam lemak bebas, sterol

monogliserol dan komponen lainnya dari tokotrienol dengan ekstraksi cair-cair,

penambahan urea dan fraksinasi, dilanjutkan dengan vakum destilasi untuk

memisahkan asam lemak dan monoalkilgliserol untuk menghasilkan konsentrat

tokotrienol.

Tokoferol juga bisa dihasilkan dengan memisahkan tokoferol dari strerol

melalui kristalisasi sebagian sterol setelah dilakukan pemekatan. Pada United

States Patent nomor DE 31 26 110 A1, tokoferol dihasilkan dari minyak dan

lemak setelah proses esterifikasi untuk memisahkan asam lemak, kemudian

dilanjutkan dengan destilasi molekuler.

Penelitian ini dimaksudkan untuk mencari metode pemisahan tokoferol

dan tokotrienol dari CPO yang efektif dan efisien. Berbagai patent diatas telah

mengkaji pemisahan tokoferol dan tokotrienol dengan bebagai cara. Perbedaan

teknik separasi tokoferol dan tokotrienol dibandingkan dengan berbagai patent

diatas adalah tokoferol dan tokotrienol akan dipisahkan dari biodiesel dengan

destilasi molekuler. Pada patent 336434, tokoferol dan tokotrienol dipisahkan dari

CPO tanpa pengubahan CPO ke bentuk lain, sehingga memerlukan proses lebih

panjang untuk menghilangkan mono, di, dan trigliseridanya. Pada penelitian ini,

tokoferol dan tokotrienol akan dipisahkan dari biodiesel yang relatif lebih bersih

dari gangguan pengotor, sehingga meringankan proses destilasi.

18

METODE PENELITIAN

1. Bahan dan Alat

Bahan-bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah CPO yang berasal

dari PT Perkebunan Nusantara VIII Malimping Serang Banten, standard alfa-

tokoferol (Sigma-Aldrich T3251-56, Synthetic, 95% HPLC), hexan HPLC grade,

isopropanol HPLC grade, metanol, NaOH, asam sulfat, KOH, PP dan bahan kimia

lainnya.

Peralatan yang dibutuhkan adalah destilasi molekuler produksi Pope Science

berjenis Turnkey, 6”, Two-Stage Molecular Still Pilot Plant, dengan spesifikasi

luas body 0,22m2 stainless steel, feed rate antara 2 sampai 50 liter/jam, tekanan

vakum mulai 300 torr sampai 5x10-3 torr, dengan suhu destilasi dapat

dioperasikan mulai dari 0-400oC, reaktor esterifikasi dan transesterifikasi, High

Performance Liquid Chromatrography (HPLC) kolom Zorbax SIL (0,46 x 25 cm)

dengan fase bergerak isopropanol : hexane (0,5 : 99,5 v/v) untuk absorbansi

α tokoferol (Tay et al. 2002), timer, timbangan, hot plate, termometer, stiring bor,

sudip, magnetic stirer-hot plate, labu pemisah, erlenmeyer, serta peralatan analisis

seperti buret, peralatan gelas dan pendukung lainnya.

2. Tempat dan Waktu Penelitian

Penelitian ini dilaksanakan di Laboratorium Surfactant and Bioenergy

Research Centre (SBRC) Institut Pertanian Bogor, Laboratorium Pengawasan

Mutu Departemen Teknologi Industri Pertanian – Institut Pertanian Bogor, dan

Laboratorium Atsiri - Lembaga Ilmu Pengetahuan Indonesia (LIPI) di

PUSPIPTEK Serpong, mulai bulan Pebruari sampai dengan bulan Oktober 2008.

3. Metode

Penelitian ini dibagi menjadi dua tahap, tahap pertama adalah pembuatan

biodiesel dari CPO, tahap kedua adalah separasi Vitamin E dari biodiesel CPO

dan menguji bilangan iod, angka asam, FFA sebelum dan sesudah proses destilasi.

19

a. Pembuatan Biodiesel CPO

CPO yang digunakan berasal dari PTPN VIII Bandung. CPO selanjutnya

dianalisis kadar asam lemak bebasnya (% FFA). Kadar asam lemak bebas akan

menentukan besarnya metanol dan asam sulfat untuk reaksi esterifikasi.

Gambar 8. Diagram alir pembuatan biodiesel CPO.

Pada proses pembuatan biodiesel, CPO sebanyak 1000 ml dipanaskan

sampai suhu 55oC, ditambah metanol 225% dari jumlah FFA dan katalis asam

sulfat 5% FFA. Selanjutnya dilakukan pengadukan 350 rpm untuk

menyeragamkan suhu dan suspensi sampai terbentuk ester. Suhu campuran

CPO FFA (%)

Pemanasan 55oC

Metanol 225% FFA

Asam sulfat 5% FFA

Reaksi esterifikasi 1 jam

Pemisahan sisa metanol dan FAME + CPO

Metanol Sisa

FAME+ trigliserida

Pemanasan 55oC

Reaksi transesterifikasi 1 jam

Pemisahan gliserol dan FAME

Metanol 15% CPO

Katalis 1% CPO

Gliserol

Pencucian dengan air 70oC, 3 kali

Pengeringan 115oC, 30 i

Biodiesel CPO

20

dipertahankan pada 55oC. selama 1 jam. Setelah reaksi berlangsung sempurna

dilakukan tahap transesterifikasi, dengan menambahkan metanol 15% dan NaOH

sebanyak 1% dari jumlah minyak. Pengadukan dilanjutkan kembali selama 1 jam

sampai terbentuk warna kecoklatan yang menandai telah terbentuknya gliserol

sebagai produk samping.

Metil ester dan gliserol dipisahkan menggunakan labu pemisah. Lapisan

bawah adalah gliserol dan metil ester berada di bagian atas. Metil ester dipisahkan

dan dicuci dengan akuades suhu 50oC untuk menghilangkan sisa katalis, metanol

dan sabun, sampai tiga kali pencucian. Pengeringan metil ester atau biodiesel

dilakukan menggunakan pemanasan suhu 115oC sampai seluruh air menguap.

Pengujian tahap awal adalah uji kadar lemak bebas pada biodiesel yang

telah dihasilkan. Pengujian asam lemak bebas ini penting untuk memastikan

bahan baku tidak memiliki asam lemak bebas yang cukup tinggi (>1%) yang

dapat menghambat kinerja pompa vakum pada destilasi molekuler. Asam lemak

bebas tinggi dapat menguap secara cepat dan terserap dalam pompa vakum tanpa

terjerat trap yang mengakibatkan macetnya pompa vakum.

b. Separasi Vitamin E

Pada tahap ini, biodiesel yang dihasilkan dihitung kandungan tokoferol

kemudian dianalisis sifat fisik dan kimianya. Informasi karakteristik tokoferol dan

metil ester secara spesifik akan sangat dibutuhkan pada tahapan penelitian

separasi dengan destilasi molekuler.

Gambar 9. Diagram alir tahapan separasi Vitamin E.

Metill ester CPO

Destilasi Molekuler

Larutan Vitamin E

Analisis tokoferol, Bilangan iod, bilangan asam, angka asam

Residu

Analisis tokoferol, Bilangan iod, bilangan asam, angka asam

21

Parameter penting untuk menunjang proses separasi dengan destilasi

molekuler adalah berat molekul dan titik didih. Hasil proses pemisahan dengan

destilasi molekuler kemudian di analisis menggunakan HPLC untuk mengetahui

konsentrasi larutan vitamin E yang dihasilkan.

4. Rancangan Percobaan

Tahap pengumpulan data dan analisis hasil penelitian digunakan Metode

Permukaan Respon (RSM). Faktor yang berpengaruh pada destilasi molekuler

adalah Kecepatan wiper, kecepatan laju alir bahan, dan suhu evaporasi. Percobaan

ini menggunakan rancangan komposit terpusat (Central Composite Design)

dengan menggunakan 3 faktor, masing-masing perlakuan dibagi menjadi dua

level. Sesuai dengan rancangan komposit terpusat 3 faktor maka pengulangan

dilakukan pada titik tengah sebanyak 6 (enam) kali. Faktor berserta level

dibawahnya adalah sebagai berikut:

a. Faktor Kecepatan Laju Alir Bahan (A)

1. Kecepatan Laju Alir Bahan = 1,3 liter/jam (a1 = - 1)

2. Kecepatan Laju Alir Bahan = 2,7 liter/jam (a2 = +1)

b. Faktor Suhu Destilasi (B)

1. Suhu Destilasi = 175˚C (b1 = - 1)

2. Suhu Destilasi = 220˚C (b2 = +1)

c. Faktor Kecepatan Putaran Wiper (C)

1. Kecepatan Putaran Wiper = 200 rpm (c1 = - 1)

2. Kecepatan Putaran Wiper = 400 rpm (c2 = +1)

Nilai α dipilih k = 3 adalah 2 k/4 = 2 ¾ = 20,75 = 1,68. Setelah menetapkan

level-level faktor yang bersesuaian dengan rancangan faktorial 2k, maka

ditetapkan level-level faktor yang bersesuaian dengan titik pusat a = 0, b = 0 dan c

= 0, dengan jalan mengambil titik tengah diantara kedua level faktor yang telah

dispesifikasikan dalam langkah pertama. Dari faktor dan level diatas, maka

diketahui titik –titik pusat adalah:

a. Faktor laju alir bahan dengan titik pusat :

(kode a = 0) liter/jam22

liter/jam7,2liter/jam3,1=

+

22

b. Faktor suhu destilasi dengan titik pusat:

(kode b = 0)

c. Faktor kecepatan putar wiper dengan titik pusat:

(kode c = 0)

Diketahui bahwa level-level laju alir bahan (A) berturut-turut: 1,3 liter/jam

(kode a = -1), 2,7 liter/jam (kode a = 1) dan 2 liter/jam (kode a = 0), maka titik

tengah dari faktor A adalah 2 liter/jam serta jarak diantara level faktor adalah 0,7

liter/jam, dengan demikian hubungan antara variabel kode a dan variabel asli A

dapat dinyatakan sebagai berikut:

7,02−

=Aa , 27,0 += aA .......................................................... (5)

dengan cara yang sama, maka dapat ditentukan bentuk hubungan antara b dan

B serta c dan C, sebagai berikut:

25200−

=Bb , 20025 += bB ...................................................... (6)

100300−

=Cc , 300100 += cC ..................................................... (7)

Penentuan level-level faktor yang bersesuaian dengan nilai -α = -1,68 dan α =

1,68 dengan jalan memanfaatkan hubungan yang ada antara variabel kode dan

variabel asli dalam persamaan (5), (6), dan (7).

Menggunakan persamaan 5, maka diketahui bahwa:

untuk a = -1,68, maka A = 0,7 (-1,68) + 2 = 0,82

untuk a = 1,68, maka A = 0,7 (1,68) + 2 = 3,18

Menggunakan persamaan 6, maka diketahui bahwa :

untuk b = -1,68, maka B = 25 (-1,68) + 200 = 159,9

untuk b = 1,68, maka B = 25 (1,68) + 200 = 235,3

Menggunakan persamaan 7, maka diketahui bahwa :

untuk c = -1,68, maka C = 100 (-1,68) + 300 = 131,8

untuk c = 1,68, maka C = 100 (1,68) + 300 = 468,2

C0022C202C175 °=°+°

rpm 3002

rpm 004rpm 200=

+

23

Pengkodean dan level asli proses atau variabel bebas ditunjukkan oleh Tabel 3.

Tabel 3. Rancangan penelitian terkodekan dan aktual

Perlakuan Pengacakan

Nilai Faktor Terkodekan Nilai Faktor Aktual

Laju Alir Bahan (A)

Suhu Destilasi

(B)

Kecepatan Putar

Wiper (C)

Laju Alir Bahan

Suhu Destilasi

Kecepatan Putar Wiper

(Liter/Jam) (Celcius) (rpm) (Liter/Jam) (Celcius) (rpm) 1 19 -1 -1 -1 1,30 175,0 200 2 15 1 -1 -1 2,70 175,0 200 3 14 -1 1 -1 1,30 220,0 200 4 1 1 1 -1 2,70 220,0 200 5 8 -1 -1 1 1,30 175,0 400 6 5 1 -1 1 2,70 175,0 400 7 10 -1 1 1 1,30 220,0 400 8 4 1 1 1 2,70 220,0 400 9 17 -1,68 0 0 0,82 197,5 30010 6 1,68 0 0 3,18 197,5 30011 9 0 -1,68 0 2,00 159,9 300 12 18 0 1,68 0 2,00 235,3 300 13 13 0 0 -1,68 2,00 197,5 131,8 14 11 0 0 1,68 2,00 197,5 468,2 15 7 0 0 0 2,00 197,5 300 16 20 0 0 0 2,00 197,5 300 17 2 0 0 0 2,00 197,5 300 18 16 0 0 0 2,00 197,5 300 19 3 0 0 0 2,00 197,5 300 20 12 0 0 0 2,00 197,5 300

Data pendukung yang diuji selain konsentrasi tokoferol adalah bilangan

iod, angka asam, asam lemak bebas. Pengujian bilangan iod menggunakan standar

pengujian (FBI-A04-03), pengujian angka asam dan FFA menggunakan (FBI-

A01-03). Kandungan alfa-tokoferol diukur dengan menggunakan HPLC (AOAC

1997). Detektor yang digunakan pada sistem HPLC ini adalah Ultraviolet (UV)

dengan panjang gelombang 292 nm. Kolom yang digunakan untuk analisa alfa

tokoferol adalah Zorbax Sil dengan ukuran 250 x 4,6 mm dengan saringan

membran 0,5 µm. Fasa bergerak yang digunakan adalah isoproanol dalam hexan

dengan perbandingan 0,5 : 99,5 v/v. Larutan vitamin E minyak sawit sebanyak 0,4

gr ditimbang dalam labu ukur 5 ml, kemudian ditera menggunakan hexan. Contoh

diinjeksikan sebanyak 20 µm kedalam injektor. Laju alir yang digunakan pada

kolom HPLC adalah 1 ml/menit selama 15 menit. Prosedur pengujian terdapat

pada Lampiran 1.

24

HASIL DAN PEMBAHASAN

1. Pembuatan Biodiesel CPO

Menurut May (2007), metode ekstraksi dan isolasi komponen minor (tokoferol

termasuk didalamnya) dari minyak nabati dilakukan dengan a) esterifikasi dan

transesterifikasi, b) mengambil fase ester yang mengandung komponen minor

dengan memisahkan dari gliserol, c) ekstraksi untuk memisahkan komponen

minor. Hal ini menunjukkan bahwa proses perubahan CPO menjadi metil ester

merupakan salah satu bagian dari proses pemisahan yang tidak merusak

komponen minor yang terdapat dalam CPO. Batistella (1998), juga menggunakan

metode esterifikasi dan transesterifikasi untuk memisahkan karoten dari biodiesel

dengan metode destilasi molekuler. Penggunaan esterifikasi dan transesterifikasi

dapat memudahkan destilasi molekuler karena molekul-molekul yang berat seperti

gliserol telah terpisahkan terlebih dahulu.

Berdasarkan hasil uji, CPO yang digunakan dalam penelitian ini memiliki

kadar asam lemak bebas 5,25%, kadar air 0,19% dan kadar kotoran 0.020%

(PTPN VIII, 2007). Kadar asam lemak bebas lebih dari 2 % mensyaratkan proses

dua tahap, esterifikasi dan transesterikfikasi pada konversi CPO menjadi metil

ester. Proses konversi metil ester dilakukan bertahap sesuai dengan kapasitas

peralatan yang tersedia di Laboratorium Surfactant and Bioenergy Research

Centre (SBRC).

Hasil pengujian metil ester yang terbentuk menunjukkan kadar asam lemak

bebas sebanyak 0,4%, dan kadar bilangan asam sebesar 1,83%. Hasil analisis

HPLC pada metil ester menunjukkan konsentrasi tokoferol pada metil ester

sebesar 651 ppm. Nilai ini tidak jauh berbeda dengan kandungan tokoferol dari

CPO sebesar 600-1000 ppm (Tan dan Oh 1981; Gapor et al. 1981). Hasil uji

bilangan iod menunjukkan nilai 59,7 jauh lebih rendah dari yang disyaratkan

dalam standar mutu biodiesel Indonesia sebesar 115 (Haryadi dkk. 2005). Artinya,

bilangan iod kecil menunjukkan metil ester yang terbentuk cenderung jenuh dan

tidak memiliki banyak ikatan rangkap. Bilangan iod kecil juga menunjukkan

bahwa metil ester yang dihasilkan stabil pada suhu tinggi karena ketiadaan ikatan

rangkap.

25

2. Kondisi Proses dan Operasi Destilasi Molekuler

Alat destilasi molekuler yang digunakan dalam penelitian ini merupakan

produksi Pope Science berjenis Turnkey, 6”, Two-Stage Molecular Still Pilot

Plant, dengan spesifikasi luas body 0,22m2 stainless steel, feed rate antara 2

sampai 50 liter/jam, tekanan vakum mulai 300 torr sampai 5x10-3 torr, dengan

suhu destilasi dapat dioperasikan mulai dari 0-400oC.

Proses destilasi tiap perlakuan dilakukan minimal selama 2 jam agar seluruh

feed terdistilasi. Kecepatan laju alir bahan paling kecil adalah 1,3 liter per jam.

Dengan proses operasi 2 jam diasumsikan seluruh bahan baku telah terdestilasi.

Kondisi suhu proses destilasi tiap perlakuan diamati setiap 15 menit. Bahan baku

biodiesel CPO yang digunakan konstan sebanyak 2 liter/run. Tekanan pada proses

destilasi konstan pada 0,06 milibar atau sama dengan 0,04 torr.

Gambar alat serta panel-panel yang digunakan untuk mengontrol proses

destilasi disajikan pada Gambar 8.

Keterangan: Panel 1 = Suhu Feed (bahan baku) Stage 1, Panel 2 = Suhu Distilat Stage 1, Panel 3 = Exchanger Stage 1 Ke Stage 2, Panel 7 = Suhu Feed Stage 2, Panel 8 = Suhu Input Cold Trap Stage 2, Panel 9 = Suhu Residu Stage 2, Panel 10= Suhu Distilat Stage 2

Gambar 8. Panel-panel suhu untuk mengontrol proses.

26

Alat destilasi molekuler tipe ini memiliki 2 destilator (stage 1 dan stage 2)

dengan fungsi sama namun kondisi operasinya bisa dirancang berbeda. Pada

penelitian ini, stage 1 dikondisikan sama tiap perlakuannya, yaitu pada suhu

110˚C untuk menjaga input yang masuk ke stage 2 tetap. Suhu 110˚C

dimaksudkan untuk menghilangkan kandungan air dan terdestilasinya sebagian

FAME. Menurut Jiang (2006), destilasi molekuler pada suhu 100-110˚C

menghasilkan FAME dengan konsentrasi mencapai 90%. Stage 1 digunakan

sebagai bahan baku destilasi molekuler di Stage 2.

Kondisi operasi alat destilasi molekuler pada percobaan pertama (run1) pada

stage 2 adalah dengan menggunakan laju alir bahan 2,7 liter, suhu destilasi 220˚C

dan kecepatan wiper 200 rpm. run 1 merupakan perlakuan 4. Urutan proses

destilasi disesuaikan dengan pengacakan pada desain perlakuan. Kondisi suhu

yang terbaca pada panel suhu alat disajikan dalam Tabel 4:

Tabel 4. Keterangan Kondisi Suhu Proses pada Run 1

Suhu Panel (˚C)

Waktu 1 2 3 7 8 9 10 7:20 45 27 26 43 23 66 22 7:35 46 29 26 43 25 95 22 7:50 46 31 27 44 27 125 22 8:05 45 32 27 45 28 124 22 8:20 46 33 28 45 29 131 23 8:35 46 34 28 46 29 135 23 8:50 47 35 29 46 30 138 23 9:05 47 36 29 47 29 137 24 9:20 46 37 29 46 30 138 24

Besaran suhu pada bagian destilasi molekuler menunjukkan kondisi

operasinya. Berdasarkan Tabel 4, diatas, suhu input bahan baku selama proses

berkisar antara 45-47˚C. Pada saat proses stage 1, bahan baku dipanaskan 45˚C

sebagai perlakuan pemanasan awal sebelum masuk ke proses selanjutnya.

Pemanasan awal ini berfungsi untuk memudahkan pemompaan bahan ke destilator

dan mengurangi perbedaan suhu yang terlalu jauh yang dapat menurunkan suhu

destilasi. Residu stage 1 menjadi umpan pada stage 2 dengan kondisi suhu yang

tidak jauh berbeda yang ditunjukkan oleh panel No 7.

27

Data suhu yang terukur pada stage 2 ada di panel No 7,8,9,10. Panel No 7

merupakan suhu input untuk stage 2. Bahan masuk dengan kecepatan yang diatur

oleh pompa transfer (transfer pump). Selanjutnya bahan didestilasi dengan

kecepatan wiper dan suhu yang telah ditentukan. Output dari destilasi molekuler,

bahan terpisah menjadi destilat (hasil destilasi) dan residunya. Suhu destilat

ditunjukkan dengan panel 10, sedangkan suhu residu panel 9. Panel no 8

merupakan panel suhu dari penjerat bahan (vacuum trap) sebelum masuk ke

pompa vakum. Data penelitian dihasilkan oleh destilat dan residu dari stage 2. Hal

ini disebabkan pemisahan terjadi pada stage 2, sedangkan stage 1 tidak ada yang

terpisah. Kondisi suhu proses pada perlakuan-perlakuan selengkapnya terdapat

pada Lampiran 2.

3. Data Hasil Penelitian

a. Kandungan tokoferol biodiesel CPO

Kandungan tokoferol dalam biodiesel CPO dianalisis. Setiap perlakuan

menggunakan bahan baku biodiesel CPO sebanyak 2 liter (2000 ml). Hasil

analisis konsentrasi tokoferol pada biodiesel CPO adalah 651 (μg/ml). Oleh

karena itu jumlah tokoferol pada biodiesel CPO adalah 1302000 μg, atau 1302 mg

atau 1,3 gr per 2 liter biodiesel CPO yang digunakan pada setiap perlakuan.

b. Destilat yang Berhasil di Separasi

Berdasarkan perhitungan berat molekul, berat molekul palmitic metyl ester

menurut Jiang et.al (2006) adalah 270,2559 [g/mol]sedangkan berat molekul

tokoferol adalah 430,7061 [g/mol] (Pumchem 2008). Proses destilasi dimulai

dengan menguapkan molekul dengan berat molekul lebih ringan sampai yang

berat. Data penelitian diperoleh dengan menganalisis konsentrasi tokoferol yang

terdapat pada destilat. Menurut Posada (2007), tokotrienol bersama tokoferol akan

terpisahkan dan masuk ke destilat pada suhu tinggi. Tokoferol tetap berada pada

residu jika bahan didestilasi dibawah 115°C, sedangkan hasil terbaik untuk

destilasi komponen minor CPO dicapai pada suhu diatas 160°C. Pada suhu diatas

160°C tokoferol akan menguap dan masuk kedalam destilat (Posada 2007). Pada

penelitian ini, suhu destilasi dimulai pada suhu 175°C, sehingga tokoferol

sebagian besar terdestilasi dan terakumulasi di destilat. Suhu perlakuan pada

28

penelitian ini dimulai pada 175°C karena berdasarkan penelitian pendahuluan,

destilasi mulai menghasilkan fase destilat pada suhu 170°C.

Data hasil penelitian menunjukkan jumlah destilat tiap perlakuan bervariasi

dengan rentang 11 ml - 350 ml. Jumlah destilat terkecil dihasilkan pada perlakuan

1 (laju alir bahan 1,3 L/h, suhu destilasi 175°C, dan kecepatan putaran wiper

200rpm), perlakuan 2 (laju alir bahan 2,7 Liter/jam, suhu destilasi 175°C, dan

kecepatan putaran wiper 200), dan perlakuan 11 (laju alir bahan 2 Liter/jam, suhu

destilasi 159,9°C, dan kecepatan putaran wiper 300 rpm).

Tabel 5. Rancangan dan hasil pengaruh laju alir bahan, suhu destilasi, dan kecepatan putaran wiper terhadap hasil destilasi

Perlakuan

Faktor 1 Faktor 2 Faktor 3 Hasil DM

Laju Alir Bahan

Suhu Destilasi

Kecepatan Putar Wiper

Volume Fraksi kaya Vitamin E

(Liter/Jam) (°C) (rpm) (ml)

1 1,30 175,0 200 11

2 2,70 175,0 200 11

3 1,30 220,0 200 170

4 2,70 220,0 200 115

5 1,30 175,0 400 28

6 2,70 175,0 400 16

7 1,30 220,0 400 200

8 2,70 220,0 400 210

9 0,82 197,5 300 100

10 3,18 197,5 300 37

11 2,00 159,9 300 11

12 2,00 235,3 300 350

13 2,00 197,5 131,82 39

14 2,00 197,5 468,18 75

15 2,00 197,5 300 80

16 2,00 197,5 300 68

17 2,00 197,5 300 29

18 2,00 197,5 300 54

19 2,00 197,5 300 55

20 2,00 197,5 300 41

Jumlah destilat terbesar pada Perlakuan 12 (laju alir bahan 2 Liter/jam, suhu

destilasi 235,5°C dan kecepatan putaran wiper 300 rpm).

29

c. Tokoferol yang Berhasil di Separasi

Hasil analisis konsentrasi tokoferol pada destilat dan jumlah tokoferol yang

berhasil dipisahkan dari biodiesel CPO disajikan pada Tabel 6. Berdasarkan hasil

perhitungan jumlah tokoferol yang dipisahkan, dapat dilihat bahwa jumlah

tokoferol terendah yang dapat dipisahkan dengan menggunakan destilasi

molekuler sebanyak 22,9 mg yang terdapat pada perlakuan 11 (laju alir bahan 2

liter/jam, suhu destilasi 159,9°C dan kecepatan putaran wiper 300 rpm). Jumlah

tokoferol tertinggi yang berhasil dipisahkan sebanyak 605 mg yang terdapat pada

Perlakuan 3 (laju alir bahan 1,3 L/hr, suhu destilasi 220°C dan kecepatan putaran

wiper 200 rpm).

Tabel 6. Konsentrasi tokoferol pada destilat dan jumlah tokoferol yang berhasil dipisahkan

Perlakuan

Faktor 1 Faktor 2 Faktor 3

Distilat Konsentrasi

tokoferol destilat

Jumlah tokoferol

yang dipisahkan

A: Laju Alir B: Suhu Destilasi

C: Kecepatan putar wiper

(Liter/Jam) (°C) (rpm) (ml) (ppm) (mg) 1 1,30 175,0 200 11 2938 32,3 2 2,70 175,0 200 11 2573 28,3 3 1,30 220,0 200 170 3559 605,0 4 2,70 220,0 200 115 4017 462,05 1,30 175,0 400 28 3389 94,96 2,70 175,0 400 16 1713 27,4 7 1,30 220,0 400 200 1946 389,3 8 2,70 220,0 400 210 809 169,9 9 0,82 197,5 300 100 2735 273,5 10 3,18 197,5 300 37 1486 55,0 11 2,00 159,9 300 11 2085 22,9 12 2,00 235,3 300 350 3621 154,0 13 2,00 197,5 131,82 39 3341 130,3 14 2,00 197,5 468,18 75 2577 193,3 15 2,00 197,5 300 80 13049 107,7 16 2,00 197,5 300 68 2896 196,9 17 2,00 197,5 300 29 2162 62,7 18 2,00 197,5 300 54 1193 64,4 19 2,00 197,5 300 55 1659 91,2 20 2,00 197,5 300 41 1838 75,4

30

Berdasarkan data hasil analisis tokoferol, konsentrasi tokoferol pada seluruh

perlakuan mempunyai rentang 809 ppm – 4017 ppm. Konsentrasi tokoferol

terendah dihasilkan oleh perlakuan 7 (laju alir bahan 1,3 Liter/jam, suhu destilasi

220°C dan kecepatan putaran wiper 400 rpm). Konsentrasi tokoferol tertinggi

dalam destilat diperoleh pada perlakuan 4 (laju alir bahan 2,7 Liter/jam, suhu

destilasi 220°C dan kecepatan putaran wiper 200 rpm). Gambar peak pengujian

alfa-tokoferol selengkapnya terdapat pada Lampiran 3a. Lampiran 3b

menunjukkan peak standar alfa tokoferol. Lampiran 3c merupakan gambar peak

metil ester. Perhitungan konsentrasi alfa tokoferol dalam destilat selengkapnya

terdapat pada Lampiran 4.

d. Rekovery Tokoferol

Berdasarkan data pada Tabel 6, pada perlakuan 1 didapatkan hasil destilasi 11

ml dengan konsentrasi 2938 (μg/ml). Jika dihitung maka jumlah tokoferol pada

perlakuan 1 adalah 32,3 mg. Hasilnya, rekoveri untuk perlakuan 1, merupakan

perbandingan jumlah tokoferol yang berhasil didestilasi dan jumlah tokoferol

awal, adalah sebesar 2,48%. Kesetimbangan massa untuk menerangkan hasil

separasi pada Perlakuan 1 disajikan pada Gambar 9.

Gambar 9. Kesetimbangan massa separasi tokoferol.

Dengan cara yang sama, Perlakuan 2-20 dapat dihitung besaran rekoverinya.

Besaran rekoveri inilah yang kemudian digunakan dalam analisis data.

Destilasi

molekuler

Biodiesel CPO

Volume = 2000 ml Konst Tokoferol = 651 ppm Jumlah tokoferol = 1302 mg

Fraksi kaya tokoferol

Volume = 11 ml Konst Tokoferol = 2938 ppm Jumlah tokoferol = 32,3 mg Rekoveri = 2,48%

Volume = 1989 ml Jumlah Tokoferol sisa = 1269,7 mg - loss Persentase sisa tokoferol = 97,52% - loss

Biodiesel CPO

31

Perbandingan antara jumlah tokoferol dalam biodiesel CPO, jumlah tokoferol

hasil separasi dan rekoverinya disajikan dalam Tabel 7.

Tabel 7. Rekoveri tokoferol

Perlakuan

Faktor 1 Faktor 2 Faktor 3 Jumlah tokoferol

dlm Biodiesel

CPO

Jumlah tokoferol

yang berhasil

dipisahkan

Rekoveri tokoferol A: Laju Alir B: Suhu

Destilasi

C: Kecepatan putar wiper

(Liter/Jam) (°C) (rpm) (mg) (mg) (%) 1 1,30 175,0 200 1302 32,3 2,48 2 2,70 175,0 200 1302 28,3 2,17 3 1,30 220,0 200 1302 605,0 46,46 4 2,70 220,0 200 1302 462,0 35,48 5 1,30 175,0 400 1302 94,9 7,29 6 2,70 175,0 400 1302 27,4 2,10 7 1,30 220,0 400 1302 389,3 29,90 8 2,70 220,0 400 1302 169,9 13,05 9 0,82 197,5 300 1302 273,5 21,01 10 3,18 197,5 300 1302 55,0 4,22 11 2,00 159,9 300 1302 22,9 1,76 12 2,00 235,3 300 1302 154,0 11,83 13 2,00 197,5 131,82 1302 130,3 10,01 14 2,00 197,5 468,18 1302 193,3 14,85 15 2,00 197,5 300 1302 107,7 8,27 16 2,00 197,5 300 1302 196,9 15,13 17 2,00 197,5 300 1302 62,7 4,82 18 2,00 197,5 300 1302 64,4 4,95 19 2,00 197,5 300 1302 91,2 7,01 20 2,00 197,5 300 1302 75,4 5,79

4. Hasil Analisis RSM

Metode analisis penelitian menggunakan metode permukaan respon dengan

desain komposit terpusat. Data hasil penelitian diolah dengan program Design

Expert 7.1.1. Respon yang diolah adalah rekoveri tokoferol. Perhitungan respon

menggunakan presentase rekoveri untuk menyeragamkan perolehan tokoferol agar

bisa dibandingkan antar perlakuannya.

32

a. Analisis Model Prediksi

Hasil analisis terhadap model (linier, kuadratik dan kubik), menunjukkan ordo

model tertinggi yang dapat dipilih merupakan model kuadratik. Model kubik

terbaca ”aliased” atau bisa diartikan salah jika model kubik digunakan sebagai

pendekatan. Hal ini dikarenakan tidak cukupnya perlakuan yang telah dilakukan

untuk memprediksi model kubik. Hasil analisis model selengkapnya terdapat pada

Lampiran 5.

b. Analisis Anova

Analisis Anova disajikan pada Lampiran 6, menunjukkan model kuadratik

yang dipilih mempunyai nilai F hitung 3,26 dan nilai p = 0,0399; laju alir bahan

memiliki F hitung 3,88 dengan nilai p = 0,0772; suhu destilasi memiliki F hitung

16,72 dengan nilai p = 0,0022; dan kecepatan putar wiper memiliki nilai F hitung

0,70 dan nilai p = 0,4228. Nilai p < 0,0500 menunjukkan pengaruh signifikan

pada respon. Hal ini menunjukkan bahwa model dan suhu destilasi berpengaruh

signifikan pada respon. Laju alir bahan dan kecepatan putar wiper tidak

memberikan pengaruh signifikan. Interaksi antar faktor juga tidak memiliki

pengaruh signifikan pada respon.

Kesalahan pemodelan berpengaruh nyata pada model yang memiliki nilai

0,0175 sedangkan nilai yang diharapkan harus lebih besar dari 0,1. Nilai

kesalahan pemodelan dibawah 0,05 mencerminkan bahwa model tidak cocok

dengan data. Karena nilai sisa (residual) berpengaruh signifikan pada respon,

maka diperlukan transformasi data untuk memeroleh model prediksi yang lebih

baik.

Data didiagnosa menggunakan metode Box Cox untuk mengetahui

transformasi data yang cocok. Hasil pengujian Box Cox menunjukkan lambda

terbaik adalah -0,67, oleh karena itu transformasi data yang direkomendasikan

adalah invers akar kuadrat (inverse sqrt) untuk menggeser lambda pada -0,5 yang

mendekati lambda terbaiknya. Transformasi akar kuadrat cocok untuk data

persentase apabila wilayahnya antara 0 - 30% atau 70 - 100% (Gomez & Gomez

1995). Pada kasus yang sama Steel & Torrie (1989) memberikan batasan 0 - 20%

atau 80 - 100%. Pada penelitian ini, presentase data mempunyai selang 26,37%

sehingga cocok dilakukan transformasi invers akar kuadrat.

33

c. Transformasi Data

Untuk menghasilkan normalitas yang lebih baik, maka data di transformasi

menjadi invers akar kuadrat. Hasil transformasi data disajikan pada Tabel 8

berikut:

Tabel 8. Transformasi data dengan invers akar kuadrat (Lambda= -0,5)

Perlakuan

Faktor 1 Faktor 2 Faktor 3 Respon Transformasi data respon

A:Laju Alir

Bahan

B:Suhu Destilasi

C:Kecepatan Putar Wiper

Rekoveri Tokoferol (rekoveri tokoferol)-0,5

liter/jam °C rpm % 1 1,3 175 200 2,48 0,63476 2 2,7 175 200 2,17 0,678239 3 1,3 220 200 46,46 0,146703 4 2,7 220 200 35,48 0,167878 5 1,3 175 400 7,29 0,370403 6 2,7 175 400 2,10 0,689317 7 1,3 220 400 29,90 0,182887 8 2,7 220 400 13,05 0,276788 9 0,82 197,5 300 21,01 0,218166

10 3,18 197,5 300 4,22 0,486663 11 2,0 159,90 300 1,76 0,753412 12 2,0 235,34 300 11,83 0,290767 13 2,0 197,5 131,82 10,01 0,316128 14 2,0 197,5 468,18 14,85 0,259537 15 2,0 197,5 300 8,27 0,347649 16 2,0 197,5 300 15,13 0,257118 17 2,0 197,5 300 4,82 0,455674 18 2,0 197,5 300 4,95 0,44956 19 2,0 197,5 300 7,01 0,377757 20 2,0 197,5 300 5,79 0,415682

Data hasil transformasi ini kemudian dijadikan input data. Ringkasan

pemilihan model pada Lampiran 7 menunjukkan model yang disarankan adalah

kuadratik. Hasil analisis anova data yang telah ditransformasi pada Lampiran 8,

menunjukkan model kuadratik yang dipilih mempunyai nilai F hitung 13,79 dan

nilai p = 0,0002; laju alir bahan memiliki F hitung 13,49 dengan nilai p = 0,0043;

suhu destilasi memiliki F hitung 88,50 dengan nilai p < 0,0001; dan kecepatan

putar wiper memiliki nilai F hitung 0,65 dan nilai p = 0,4402. Nilai p < 0,0500

menunjukkan pengaruh signifikan pada respon. Hal ini menunjukkan bahwa

model, suhu destilasi dan laju alir berpengaruh signifikan pada respon. Kecepatan

34

putar wiper dan interaksi antar faktor tidak memiliki pengaruh signifikan pada

respon. Standar deviasi 0,068, dan R2 = 0,9254. Model persamaan kuadratik yang

dihasilkan adalah sebagai berikut:

1/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) = 0,38 + 0,068 A - 0,17 B - 0,015 C - 0,031 AB + 0,044 AC + 0,050 BC - 0,010 A2 + 0,051 B2 - 0,033 C2................................................................(8)

Permukaan respon dan plot kontur tingkat rekoveri yang dihasilkan oleh

pengaruh laju alir bahan, suhu destilasi dan kecepatan putar wiper sebelum

optimalisasi ditunjukkan pada Gambar 10 sampai Gambar 15. Model persamaan

kuadratik diatas (persamaan 8), berdasarkan hasil analisis anova, menjelaskan

bahwa 92,54% total ragam masuk dalam nilai rekoveri tokoferol sehingga model

dapat menerangkan kondisi sebenarnya dari laju alir bahan, suhu destilasi dan

kecepatan putar wiper terhadap rekoveri tokoferol.

d. Analisis Faktor

Profil Faktor Laju Alir Bahan

Hasil analisis anova menunjukkan bahwa laju alir bahan berpengaruh

signifikan pada model. Profil laju alir terhadap besaran rekoveri tokoferol

disajikan pada Gambar 10.

0

1.30 1.65 2.00 2.35 2.70

0.140

0.295

0.450

0.605

0.760

A: Laju Alir Bahan

1/S

qrt(R

ekov

eriT

okof

erol

)

One FactorWarning! Factor involved in an interaction.

Gambar 10. Profil rekoveri tokoferol pada berbagai laju alir bahan.

35

Gambar 10 menunjukkan bahwa peningkatan laju alir (pada suhu destilasi

197,5°C dan kecepatan putar wiper 300 rpm) mulai 1,3 liter/h sampai 2,7 liter/h

menunjukkan penurunan rekoveri tokoferol pada laju alir yang paling besar. Nilai

1/Sqrt(rekoveri tokoferol) berbanding terbalik dengan nilai rekoveri tokoferol. Hal

ini dikarenakan semakin kecil nilai pembagi Sqrt(rekoveri tokoferol) maka

semakin besar rekoveri tokoferol pada kondisi aktual.

Penurunan rekoveri tokoferol seiring dengan peningkatan laju alir. Tokoferol

dan tokotrienol semakin banyak dijumpai di destilat pada laju alir paling rendah.

Hal ini berkaitan dengan waktu tunggu (retention time) tokoferol dan tokotrienol

di dalam evaporator. Pada laju aliran yang rendah, energi molekul (tokoferol dan

tokotrienol) cukup punya waktu untuk mencapai permukaan larutan, oleh karena

itu molekul ini bisa keluar menuju fase terdestilasi, Posada (2007).

Signifikansi pengaruh laju alir yang rendah pada penelitian ini menunjukkan

besaran laju alir berpengaruh pada waktu tunggu (retention time) metil ester

didalam evaporator. Artinya, laju alir 2,7 liter per jam sebagai laju aliran bahan

tertinggi memiliki retention time berbeda dengan laju alir 1,3. Perbedaan alat yang

digunakan, terutama pada luasan penampang evaporasi dan laju alir, memberikan

profil hasil rekoveri yang sama. Luas penampang evaporator pada Posada (2007)

adalah 0,043 m2, sedangkan pada penelitian ini luas areal evaporasi lebih kecil

0,022 m2. Laju alir bahan pada Posada (2007) antara 0,1 Kg/jam – 0,4 Kg/jam

jauh lebih kecil dari laju alir bahan pada penelitian ini yang mencapai 2,7

Liter/jam.

Profil Faktor Suhu Destilasi

Hasil analisis anova menunjukkan bahwa faktor suhu destilasi berpengaruh

signifikan pada model. Hal ini jelas terlihat pada Gambar 11, bahwa seiring

dengan peningkatan suhu destilasi, maka rekoveri tokoferol juga meningkat.

Gambar 11 menunjukkan profil rekoveri tokoferol pada berbagai suhu destilasi

dengan laju alir 2 liter/jam dan kecepatan putar wiper 300.

Peningkatan rekoveri tokoferol pada suhu yang lebih tinggi menunjukkan

sigifikansi pengaruh suhu destilasi pada model. Menurut Posada (2007), semakin

tinggi suhu destilasi maka semakin banyak komponen yang masuk ke fase

destilat/terdestilasi. Berdasarkan penelitian Posada (2007), suhu destilasi dibawah

36

120°C akan mampu memisahkan FFA dan squalen, sedangkan tokoferol dan

tokotrienol mulai terpisah pada suhu diatas 160 °C.

175.00 186.25 197.50 208.75 220.00

0.140

0.295

0.450

0.605

0.760

B: Suhu Destilasi

1/S

qrt(R

ekov

eriT

okof

erol

)

One FactorWarning! Factor involved in an interaction.

Gambar 11. Profil rekoveri tokoferol pada berbagai suhu destilasi.

Nilai 1/Sqrt(rekoveri tokoferol) pada Gambar 11 berbanding terbalik dengan

nilai rekoveri tokoferol. Hal ini dikarenakan semakin kecil nilai pembagi

Sqrt(rekoveri tokoferol) maka semakin besar rekoveri tokoferol pada kondisi

aktual.

Pada penelitian ini, rentang suhu destilasi mulai 175°C – 220 °C. Harapannya,

tokoferol dan tokotrienol akan terpisah dan masuk kedalam destilat sesuai dengan

hasil penelitian Posada (2007) diatas. Pemilihan rentang tertinggi (220°C) didasari

pada penelitian Jiang (2006) yang memisahkan tokoferol dari RODD pada suhu

170 – 230 °C. Hasil penelitian Jiang (2006) menyebutkan bahwa rekoveri

tokoferol pada suhu 200°C mencapai 35%, sedangkan pada suhu 230°C

konsentrasinya menurun mencapai 31% karena phytosterol mulai terpisah. Hal ini

menunjukkan bahwa pada suhu 230°C tokoferol masih bisa terpisahkan tetapi

kemurniannya menurun.

Menurut Wikipedia (2008), titik didih tokoferol berada pada rentang 200°C -

220°C. Hal ini menunjukkan tokoferol mulai terdestilasi pada rentang suhu

tersebut. Menurut Jiang (2006) dan Shao (2007), suhu destilasi molekuler optimal

untuk memisahkan tokoferol dan tokotrienol berada di sekitar suhu 200°C.

37

Profil Faktor Kecepatan Putaran Wiper

Kecepatan putaran wiper tidak menunjukkan signifikasi pada anova. Hal ini

terlihat pada Gambar 12, bahwa peningkatan putaran wiper (pada laju alir bahan 2

liter/jam dan suhu destilasi 197,5 °C) tidak menunjukkan pola perubahan

signifikan pada prosentase rekoveri tokoferol.

200.00 250.00 300.00 350.00 400.00

0.140

0.295

0.450

0.605

0.760

C: Kecepatan Putar Wiper

1/S

qrt(R

ekov

eriT

okof

erol

)

One FactorWarning! Factor involved in an interaction.

Gambar 12. Profil rekoveri tokoferol pada berbagai kecepatan putar wiper.

Fungsi wiper pada dasarnya adalah memudahkan proses destilasi agar merata

baik di bagian permukaan dari dinding pemanas internal dan mengontrol

ketebalan lapisan tipis/layer bahan baku pada dinding. Berbagai macam kecepatan

wiper digunakan untuk memperoleh pasokan bahan baku yang paling efisien pada

permukaan destilasi dan menjaga kestabilan permukaan. Lapisan tipis bahan

menjadi tidak stabil (noise) ketika wiper berputar terlalu cepat (Jiang, 2006).

e. Interaksi Antar faktor

Intaraksi antar faktor penelitian terdapat pada Gambar 13 – Gambar 15.

Berdasarkan hasil uji Anova, tidak ditemukannya interaksi antar faktor secara

signifikan.

Interaksi antara Laju Alir Bahan dan Suhu Destilasi

Gambar 13 menunjukkan plot kontur interaksi antara laju alir bahan dan suhu

destilasi. Arah lintasan dakian tercuram dimulai pada titik (A, B, C=0) dengan

persamaan yang baru sebagai berikut:

1/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) = 0,38 + 0,068 A - 0,17 B - 0,031 AB - 0,010 A2 + 0,051 B2 ...............................................................(9)

38

Persamaan 9 diatas dapat diterangkan bahwa A merupakan representasi dari

laju alir bahan dan B merupakan representasi dari suhu destilasi. Berdasarkan

persamaan 9 diatas dapat diketahui koefisien A dan A2, bernilai negatif yang

artinya mempunyai tren data negatif (menurun). Sedangkan koefisien B, AB, dan

B2 memiliki koefisien persamaan positif artinya memiliki tren data positif (naik).

Naik dan turunnya faktor pada dakian ini bergerak melewati titik C ( kecepatan

putar wiper) terkodekan = 0 atau faktor aktual pada 300 rpm.

ed valueed value

00.00

1.30

1.65

2.00

2.35

2.70

175.00

186.25

197.50

208.75

220.00

0.21

0.3475

0.485

0.6225

0.76

1/S

qrt(R

ekov

eri T

okof

erol

)

A: Laju Alir Bahan B: Suhu Destilasi

Gambar 13. Interaksi antara Suhu Destilasi dan Laju Alir Bahan

Pada Rekoveri Tokoferol.

Intaraksi antara Laju Alir Bahan dan Kecepatan Putar Wiper

Gambar 14 menunjukkan plot kontur interaksi antara laju alir bahan dan

Kecepatan putar wiper.

d valuevalue

1.30

1.65

2.00

2.35

2.70

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

0.21

0.28

0.35

0.42

0.49

1/S

qrt(R

ekov

eri T

okof

erol

)

A: Laju Alir Bahan C: Kecepatan Putar Wiper

Gambar 14. Interaksi antara Kecepatan Putar Wiper dan Laju Alir Bahan

Pada Rekoveri Tokoferol.

39

Arah lintasan dakian tercuram dimulai pada titik (A, B=0, C) dengan

persamaan yang baru sebagai berikut:

1/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) = 0,38 + 0,068 A - 0,015 C + 0,044 AC - 0,010 A2 - 0,033 C2.............................................................(10)

Berdasarkan persamaan 10 diatas, koefisien A, C, A2 dan C2 semuanya bersifat

negatif, artinya tren data rekoveri tokoferol semakin menurun dengan

bertambahnya kecepatan laju alir dan kecepatan putar wiper.

Interaksi antara Suhu Destilasi dan Kecepatan Putar Wiper

Gambar 15 menunjukkan plot kontur interaksi antara suhu destilasi dan

kecepatan putar wiper. Arah lintasan dakian tercuram dimulai pada titik (A=0, B,

C) dengan persamaan yang baru sebagai berikut:

1/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) = 0,38 - 0,17 B - 0,015 C + 0,050 BC + 0,051 B2 -

0,033 C2..............................................................(11)

Berdasarkan Persamaan 11 diatas dapat diketahui koefisien B dan B2, bernilai

positif yang artinya mempunyai tren data positif (naik). Sedangkan koefisien C,

BC, dan C2 memiliki koefisien persamaan negatif artinya memiliki tren data

negatif (menurun). Naik dan turunnya faktor pada dakian ini bergerak melewati

titik A ( Laju alir bahan) terkodekan = 0 atau faktor aktual pada 2 liter/jam.

d valued value

175.00

186.25

197.50

208.75

220.00

200.00

250.00

300.00

350.00

400.00

0.19

0.3325

0.475

0.6175

0.76

1/S

qrt(R

ekov

eri T

okof

erol

)

B: Suhu Destilasi C: Kecepatan Putar Wiper

Gambar 15. Interaksi antara Suhu Destilasi dan Kecepatan Putar Wiper

Pada Rekoveri Tokoferol.

40

f. Prediksi Nilai Faktor Untuk Mendapatkan Hasil Rekoveri Optimal

Optimasi dari faktor laju alir bahan, suhu destilasi, dan kecepatan putaran wiper

menggunakan kreteria seperti pada Tabel 9.

Tabel 9. Batasan Optimalisasi Rekoveri Tokoferol Menggunakan Program Design-Expert DX 7.1.1

Nama Tujuan Batas Bawah Batas Atas Laju Alir Bahan Dalam batas 1,3 2,7 Suhu Destilasi Dalam batas 175 220 Kecepatan Putar Wiper Dalam batas 200 400 1/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) Minimal 0,14 0,75

Tabel 9 menunjukkan kreteria dan batas dalam mengoptimalisasi respon

rekoveri tokoferol dalam batasan laju alir, suhu destilasi dan kecepatan wiper alat

destilasi molekuler.

Hasil komputasi menunjukkan terdapat 26 solusi untuk mengoptimalkan

faktor yang diurutkan berdasarkan tingkat Desirability. Lima nilai dengan

desirability teratas adalah:

Tabel 10. Solusi Hasil Komputasi Nilai Optimal Rekoveri Tokoferol Dengan Menggunakan Program Design Expert 7.1.1.

No Laju Alir Bahan

Suhu Destilasi

Kecepatan Putar Wiper

1/Sqrt (Rekoveri

Tokoferol )Disarankan

1 1,3 218,27 400 0,171 0,960 Terpilih 2 1,3 219,16 400 0,171 0,960 3 1,3 219,47 400 0,171 0,960 4 1,3 215,59 400 0,172 0,959 5 1,3 218,17 398,52 0,172 0,958 6 1,31 218,83 400 0,172 0,958 7 1,3 218,18 395,45 0,174 0,954 8 2,7 220 200 0,176 0,952 9 1,3 220 391,5 0,177 0,950

10 2,56 220 200 0,180 0,945

Gazper (1992), mendeskripsikan bahwa suatu metode multirespon dinamakan

desirability (atau disarankan pada Tabel 10). D(X), dinamakan fungsi desirability.

Fungsi tersebut mencerminkan bentangan yang diinginkan untuk masing-masing

respon (di). Bentangan yang diinginkan dari nol sampai satu. Fungsi obyek yang

41

simultan adalah suatu rata-rata geometrik semua respon yang telah ditranformasi

dalam bentuk persamaan berikut:

nn

i

nn dxdxxddD

1

11

1

21 )......( ⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡== ∏

= ......................................(12)

dimana n adalah banyaknya respon yang diukur. Kalau beberapa respon atau

faktor jatuh diluar jangkauan nilai desirability maka fungsi menjadi nol. Tabel 10

menunjukkan bahwa ada 5 solusi yang mempunyai nilai desirability tinggi, untuk

itu maka dipilih nilai rekoveri yang paling tinggi yaitu solusi pertama. Hasil

selengkapnya dapat dilihat pada Lampiran 9.

Respon permukaan dan plot kontour untuk tingkat rekoveri yang diperoleh

oleh kecepatan laju alir, suhu destilasi dan kecepatan putaran wiper setelah proses

optimalisasi dengan nilai desirability tertinggi (solusi 1) dapat dilihat pada

Gambar 16. uee

1.30

1.65

2.00

2.35

2.70

175.00

186.25

197.50

208.75

220.00

0.17

0.3

0.43

0.56

0.69

1/S

qrt(R

ekov

eri T

okof

erol

)

A: Laju Alir Bahan B: Suhu Destilasi

Gambar 16. Permukaan Respon dan Plot Kontour Tingkat Rekoveri Tokoferol Optimal yang Dihasilkan pada Kecepatan Putaran Wiper 400 rpm.

Model optimum yang dihasilkan pada faktor aktual adalah sebagai berikut;

1/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) = 6,20518 + 0,38003 Laju Alir Bahan - 0,050045 Suhu Destilasi -3,78973E-003 Kecepatan Putar Wiper - 1,96284E-003 Laju Alir Bahan x Suhu Destilasi + 6,21716E-004 Laju Alir Bahan x Kecepatan Putar Wiper + 2,21318E-005 Suhu Destilasi x Kecepatan Putar Wiper - 0,020446 Laju Alir Bahan2 + 1,00189E-004 Suhu Destilasi2 - 3,28939E-006 Kecepatan Putar Wiper2....(13)

Prediksi optimum dengan menggunakan model ini sesuai dengan solusi 1

adalah menggunakan laju alir bahan 1,3 liter/jam, suhu destilasi 220°C, dan

42

kecepatan putaran wiper 400 rpm. Prediksi dari model akan menghasilkan

1/sqrt(rekoveri tokoferol) dalam destilat sebesar 0,171 atau menghasilkan rekoveri

tokoferol sebesar 34,2%. Nilai ini diprediksi optimal dengan mempertimbangkan

ketiga faktor diatas.

Jika ditelaah lebih lanjut, untuk menghasilkan respon optimal, laju alir bahan

mempunyai nilai 1,3 liter/jam dari rentang 1,3 liter/jam – 2,7 liter/jam. Hal ini

menunjukkan laju alir bahan relatif kecil untuk menghasilkan respon optimal.

Seusai dengan profil laju alir bahan pada penelitian, semakin tinggi laju alir maka

rekoveri tokoferol cenderung menurun. Pada laju aliran yang rendah, energi

molekul (tokoferol dan tokotrienol) cukup punya waktu untuk mencapai

permukaan larutan, oleh karena itu molekul ini bisa keluar menuju fase terdestilasi

Posada (2007).

Suhu optimal yang didapat adalah 218°C pada rentang 175°C-220°C. Hal ini

menunjukkan rekoveri tokoferol didapat pada suhu tertinggi perlakuan.

Rancangan respon permukaan dengan desain komposit terpusat pada penelitian ini

dilengkapi dengan axial point pada titik 235°C yang menguji rekoveri tokoferol

pada suhu diatas 220°C. Menurut Wikipedia (2008), titik didih tokoferol pada

kisaran 200°C - 220°C, sehingga pada suhu 218°C dalam penelitian ini didapat

rekoveri tertinggi berada dalam kondisi yang wajar. Menurut Jiang (2006), pada

suhu diatas 220°C proses destilasi molekuler mulai mendestilasi pytosterol

sehingga akan menurunkan kemurnian tokoferol.

Kecepatan wiper optimal untuk mendapatkan rekoveri optimal adalah 400rpm

dari renetang 200 rpm - 400 rpm. Berdasarkan hasil analsis anova diketahui

bahwa kecepatan putar wiper tidak signifikan, hal ini menunjukkan putaran wiper

200 rpm – 400 rpm pada perlakuan cenderung sama dan stabil membentuk lapisan

tipis yang digunakan pada proses destilasi molekuler. Kecepatan putaran wiper

berpengaruh pada noise di permukan lapisan tipis pada dinding evaporator (Jiang

2006).

g. Verifikasi Hasil Optimasi

Hasil analisis menggunakan RSM diperoleh titik optimal pada laju alir bahan

1,3 liter/jam, suhu destilasi 218°C dan kecepatan putar wiper 400 rpm. Prediksi

hasil optimasi akan mendapatkan rekoveri 34,2%. Berdasarkan hasil pengujian

43

pada titik optimal didapatkan hasil rekoveri 30%. Hal ini menunjukkan terdapat

perbedaan hasil prediksi dan hasil verifikasi. Standar deviasi menunjukkan nilai

8,46 sehingga hasil verifikasi masih dalam batas deviasi.

5. Karakteristik Metil Ester dan Vitamin E Yang Dihasilkan

Destilasi molekuler menghasilkan dua fraksi, residu dan destilat. Residu

merupakan bahan yang tidak terdestilasi, sedangkan destilat adalah hasil dari

destilasi. Penelitian ini sesuai tujuan awalnya adalah memisahkan fraksi yang

kaya vitamin E dari biodiesel CPO sebagai bahan baku.

Berdasarkan hasil penelitian diketahui bahwa fraksi yang kaya vitamin E

terdapat di dalam destilat. Hal ini menunjukkan bahwa residu merupakan metil

ester yang tidak ikut terdestilasi. Menurut SNI biodiesel Indonesia dalam Haryadi

(2005), metil ester dapat terdestilasi mencapai 90% pada suhu 360°C. Suhu

tertinggi pada penelitian ini adalah 220°C, sehingga residu banyak didominasi

oleh metil ester yang tidak ikut terdestilasi.

Gambar 17. Larutan kaya tokoferol.

Berdasarkan pengujian kualitas metil ester sisa yang terdapat dalam residu

menunjukkan bilangan iod dalam residu rata-rata adalah 59,7. Uji FFA

menunjukkan nilai rata-rata FFA dari residu adalah 0,48%, sedangkan nilai

bilangan asam rata-rata dari residu adalah 1,10%. Hasil analisis ini menunjukkan

residu tidak mengalami perubahan kualitas pada analisis bilangan iod, angka

asam, dan bilangan asam selama proses pemisahan fraksi kaya vitamin E

menggunakan destilasi molekuler.

Hasil analisis destilat menunjukkan konsentrasi tokoferol yang lebih tinggi

dari konsentrasi di dalam biodiesel. Hal ini menunjukkan bahwa proses

44

pemisahan fraksi yang kaya vitamin E dengan menggunakan destilasi molekuler

dapat dilakukan, terbukti dihasilkannya destilat yang kaya vitamin E.

Hasil pengujian FFA pada destilat menunjukkan nilai rata-rata 0,69%. Nilai

FFA jauh lebih tinggi dari FFA yang terdapat dalam residu karena FFA lebih

mudah terdestilasi, sehingga pada destilat konsentrasi FFA lebih tinggi. Menurut

Martinello (2006), FFA lebih volatil dari tokoferol, sehingga pemisahan FFA dari

tokoferol dapat dilakukan dengan mengatur residence time proses destilasi dengan

cara mengatur laju alir bahan. Menurut Posada (2007), FFA terdestilasi hampir

pada setiap perlakuan yang dilakukan, karena konsentrasi FFA relatif tinggi

sehingga akan banyak ditemukan di destilat maupun di residu.

45

KESIMPULAN DAN SARAN

Kesimpulan

1. Separasi untuk memisahkan fraksi kaya tokoferol (vitamin E) dari

biodiesel CPO dapat dilakukan dengan menggunakan alat destilasi

molekuler. Hasil separasi menunjukkan tokoferol yang berhasil dipisahkan

sebanyak 22,9 mg – 605 mg dari total 1302 mg tokoferol yang terdapat

dalam biodiesel CPO. Rekoveri tokoferol menunjukkan nilai 1,76%

sampai dengan 46,46%.

2. Prediksi kondisi proses alat destilasi molekuler yang optimal untuk

memisahkan tokoferol dari biodiesel CPO adalah dengan menggunakan

laju alir bahan 1,3 liter/jam, suhu destilasi 218°C dan kecepatan putar

wiper 400 rpm. Hasil prediksi rekoveri berdasarkan kondisi optimal

tersebut adalah 34,2%. Hasil verifikasi menunjukkan rekoveri yang

dihasilkan sebesar 30%. Hasil ini masih berada dalam batas standar

deviasi.

3. Analisis karakteristik metil ester setelah proses destilasi molekuler

menunjukkan bahwa metil ester tersebut tidak berubah. Hasil pengujian

bilangan iod, FFA, angka asam berturut sebelum destilasi molekuler dan

setelah destilasi molekuler menunjukkan rentang yang dapat diterima

standar tentatif biodiesel Indonesia.

Saran

Supaya diperoleh hasil separasi yang bermutu baik, perlu dikaji mengenai

pemurnian hasil separasi tokoferol karena tokoferol masih dalam bentuk larutan

dan belum bebas dari sisa biodiesel dan FFA.

46

DAFTAR PUSTAKA

Almatsier S. 2002. Prinsip Dasar Ilmu Gizi. Gramedia Pustaka Utama. Jakarta.

Andarwulan N, Koswara S. 1992. Kimia Vitamin. Rajawali Press. Jakarta.

Batistella CB, Maciel W. 1998. Recovery Caretenoids From Palm Oil By Molecular Distillation. Journal of Computer Chem Eng. Vol 22. Elsevier Science.

Gast KM, Jungfer, Brunner G. 2000. Enrichment of Vitamin E and Provitamin A from Crude Palm Oil by Supercritical Fluid Extraction. Technical University of Hamburg-Hamburg Department of Thermal Separation Processes. Hamburg. Germany.

Gaspersz V. 1994. Metode Perancangan Percobaan. Penerbit Armico. Bandung.

Gomez KA, Gomez AA. 1995. Prosedur Statistik untuk Penelitian Pertanian. UI-Press. Jakarta. Indonesia.

Choo YM, Ng MH, Ma AN, Yusof B. 2004. Method of extracting and isolating minor components from vegetable oil. [terhubung berkala]. United States Patent 721001. http://www.freepatentsonline.com/ 721001.html. [26 April 2007].

Hambali E, Suryani A, Dadang, Hariyadi, Hanafie H, Reksowardojo IK, Rivai M, Ihsanur M, Suryadarma P, Tjitrosemito S, Soerawidjaja TH, Prawitasari T, Prakoso T, Purnama W. 2006. Jarak Pagar Tanaman Penghasil Biodiesel. Penebar Swadaya. Jakarta

Hariyadi P, Andarwulan N, Nuraida L, Sukmawati Y. 2005. Kajian Kebijakan dan Kumpulan Artikel Penelitian Biodiesel. Institut Pertanian Bogor Press. Bogor

Hunt TK. 1997. Recovery of tokoferols. [terhubung berkala]. United States Patent 5616735. http://www.freepatentsonline.com/5616735.html. [5 Juli 2007].

Hunt TK, Lutz J, Wilhelm J, Bernhard G, Volkmar J, Herbert W. 1996. Recovery of tokoferols. [terhubung berkala]. United States Patent 5646311. http://www.freepatentsonline.com/5646311.html. [5 Juli 2007].

47

Hunt TK, Joerg S. 1996. Recovery of Tokoferols. [terhubung berkala]. United States Patent 5703252. http://www.freepatentsonline.com/5703252.html. [5 Juli 2007].

Ibanez E, Benavides A M H, Senorans F J, Reglero G. 2002. Concentration of sterols and tokoferols from olive oil with supercritical carbon dioxide. Journal of the American Oil Chemist’s Society. Vol 79. 1255–1260.

Jiang ST, Shao P, Pan LJ, Zhao YY. 2006. Molecular Distillation for recovering Tokoferol and Fatty Acid Methyl Esters from Rapeseed Oil Deodoriser Distillate. Journal of Biosystems Engineering. Vol 93 (4). 383–391. Elsevier.

Ketaren S. 1986. Minyak dan Lemak Pangan. UI Press. Jakarta.

Lutisan J, Cvengros J, Micov M. 2002. Heat And Mass Transfer In The Evaporating Film Of A Molecular Evaporator. Chemical Engineering Journal. Vol 85 (2002) 225–234. Elsevier.

Knothe G, Gerpen JG, Krahl J. 2005. The Biodiesel Handbook. AOCS Press. Champaign. Illinois.

Martinello, Hecker MG, Pramparo MC. 2007. Grape seed oil deacidification by molecular distillation: Analysis of operative variables influence using the response surface methodology. Journal of Food Engineering. Vol 81 60–64. Elsevier.

May CY. 2007. Palm Oil Carotenoids. [terhubung berkala]. www.unu.edu/unupress/food/8F152e/8F152E05.html. [5 Juli 2007].

Mendes MF, Pessoa FLP, Coelho GV, Uller AMC. 2005. Recovery of the high aggregated compounds present in the deodorizer distillate of the vegetable oils using supercritical fluids. Journal of Supercritic Fluid. Vol 34:157–162.

Niebling JF. 2000. Recovery of carotenes. [terhubung berkala]. United States Patent 6072092. [terhubung berkala]. http://www.freepatentsonline.com/6072092.html. [5 Juli 2007].

O’Brien RD, Walter EF, Peter JW. 2000. Introduction to fats and Oils Technology. AOCS Press. Champaign. Illinois.

Ooi CK, Choo MY, Ma AN, Yap SC. 2000. Recovery of carotenes. [terhubung berkala]. United States Patent 6072092. http://www.freepatentsonline.com/6072092.html. [5 Juli 2007].

48

Pope Science Inc. 2008. Pope Wiped-Film Molecular Still and Evaporators. [terhubung berkala]. http://www.popeinc.com/wiped_film.htm. [15 Oktober 2008].

Posada LR, Shi J, Kakuda Y, Xue SJ. 2007. Extraction of Tocotrienols From Palm Fatty Acid Distillates Using Molecular Distillation. Separation and Purification Technology. Vol 57. 218–227. Elsevier

PubChem. 2008. Alpha Tokoferol - Substance Summary. [terhubung berkala]. http://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov. [15 November 2008].

Quek SY, BS Chu, BS Baharin. 2007. Commercial extraction of vitamin E from food sources. The Encyclopedia of Vitamin E. eds VR Preedy dan RR Watson. CAB International. p:140-152.

Shao P, Jiang ST, Ying YJ. 2007. Molecular Distillation for Recovering Tokoferol and Fatty Acid Methyl Esters from Rapeseed Oil Deodoriser Distillate Using Response Surface And Artificial Neural Network Models. Journal of Food and Bioproducts Processing. 85(C2): 85–92. Elsevier.

Steel GDR, JH Torrie. 1989. Prinsip dan Prosedur Statistika, Suatu Pendekatan Biometrik. Gramedia. Jakarta. Indonesia.

Shimada Y, Nakai S, Suenaga M, Sugihara A, Kitano M, Tominaga Y. 2000. Facile purification of tokoferols from soybean oil deodorizer distillate in high yield using lipase. Journal of the American Oil Chemist’s Society. Vol 77 No 10 1009–1013.

Soerawidjaja TH. 2006. Fondasi-Fondasi Ilmiah dan Keteknikan dari Teknologi Pembuatan Biodiesel. Handout Seminar Nasional Biodiesel Sebagai Energi Alternatif Masa Depan. UGM Yogyakarta.

Tou GP. 2006. Quality of Crude Oils And Fats and Recovery Of Minor Components. [terhubung berkala]. United States Patent No 336454. [5 Juli 2007].

49

Lampiran 1. Prosedur Analisa Biodiesel

1. Angka Asam Biodiesel Ester Akil (FBI-A01-03)

Definisi Dokumen Metode Analisis Standar ini menguraikan prosedur untuk menentukan angka asam biodiesel dengan proses titrimetri. Angka asam adalah banyak miligram KOH yang dibutuhkan untuk menetralkan asam-asam bebas di dalam satu (1) gram contoh biodiesel; sekalipun terutama terdiri dari asam-asam lemak bebas, sisa-sisa asam mineral, jika ada, juga akan tercakup di dalam angka asam yang ditentukan dengan prosedur ini.

Lingkup Dapat diterapkan untuk biodiesel yang berupa ester alkil (metil, etil, isopropil, dsj.) dari asam-asam lemak serta berwarna pucat. Peralatan 01. Labu-labu Erlenmeyer - 250 atau 300 ml. 02. Buret mikro, 10 ml, dengan skala 0,02 atau 0,05 ml. 03. Neraca analitik dengan ketelitian ukur ± 0,05 gram atau lebih baik.

Larutan-larutan 1. Larutan 0,1 N kalium hidroksida di dalam etanol 95 %-v (atau jika tak tersedia

etanol 95 %-v, isopropanol kering/absolut). Refluks campuran 1,2 liter etanol 95 %-v (lihat Catatan peringatan) dengan 10 gram KOH dan 6 gram pelet aluminium (atau aluminum foil) selama 1 jam dan kemudian langsung distilasikan; buang 50 ml distilat awal dan selanjutnya tampung 1 liter alkohol distilat berikutnya dalam wadah bersih bertutup gelas. Larutkan 7 gram KOH mutu reagen atau pro analisis ke dalam 1 liter alkohol distilat tersebut; biarkan selama 5 hari untuk mengendapkan pengotor-pengotor dan kemudian dekantasikan larutan jernihnya ke dalam botol gelas coklat bertutup karet. Normalitas larutan ini harus diperiksa/distandarkan setiap akan digunakan (lihat Catatan no.1).

2. Larutan indikator fenolftalein. 10 gram fenolftalein dilarutkan ke dalam 1 liter etanol 95 %-v.

3. Campuran pelarut yang terdiri atas 50 %-v dietil eter – 50 %-v etanol 95 %-v, atau 50 %-v toluen – 50 %-v etanol 95 %-v atau 50 %-v toluen – 50 %-v isopropanol. (lihat Catatan peringatan). Campuran pelarut ini harus dinetralkan dengan larutan KOH (larutan no. 1) dan indikator fenolftalein (larutan no. 2, 0,3 ml per 100 ml campuran pelarut), sesaat sebelum digunakan.

Prosedur analisis 01. Timbang 19 – 21 ± 0,05 gram contoh biodiesel ester alkil ke dalam sebuah labu

erlenmeyer 250 ml. 02. Tambahkan 100 ml campuran pelarut yang telah dinetralkan ke dalam labu

Erlenmeyer tersebut. 03. Dalam keadaan teraduk kuat, titrasi larutan isi labu Erlenmeyer dengan larutan

KOH dalam alkohol sampai kembali berwarna merah jambu dengan intensitas yang sama seperti pada campuran pelarut yang telah dinetralkan di atas. Warna merah jambu ini harus bertahan paling sedikitnya 15 detik. Catat volume titran yang dibutuhkan (V ml).

50

Perhitungan Angka asam (A

a) = (56,1.V.N/m) mg KOH/g biodiesel

dengan : V = volume larutan KOH dalam alkohol yang dibutuhkan pada titrasi, ml. N = normalitas eksak larutan KOH dalam alkohol. m = berat contoh biodiesel ester alkil, g.

Nilai angka asam yang dilaporkan harus dibulatkan sampai dua desimal (dua angka di belakang koma). 2. Bilangan Iod Biodiesel Ester Alkil (FBI-A03-03)

Definisi Prosedur pengujian ini digunakan untuk menentukan bilangan iodium biodiesel metil ester dengan metode dan reagen Wijs. Bilangan iodium adalah ukuran empirik banyaknya ikatan rangkap dua didalam (asam-asam lemak penyusun) biodiesel dan dinyatakan dalam centrigam iodium yang diabsorbsi per gram contoh biodiesel (%-b iodium terasorbsi). Satu mol iodium teradsorbsi setara dengan satu mol ikatan rangkap dua.

Lingkup Dapat diterapkan untuk bodiesel yang berupa ester alkil dari asam-asam lemak

Peralatan • Labu ioduium (bisa berupa botol atau labu erlenmayer 500 ml) • Labu takar 1000 ml bertutup gelas, untuk menyiapkan larutan standar • Pipet seukuran 25 ml untuk memasok Wijs • Pipet 20ml dengan skala 1 ml untuk memasok larutan KI 10% • Pipet 2-5 ml dengan skala 1 ml untuk memasok larutan pati • Pipet 50 ml dengan skala 1 ml untuk memasok akuades • Neraca analitik berkelitian ±0,0001 • Peralatan pengaduk magnetik • Kertas saring Whatman no 41 H • Gelas Piala 50 ml • Timer

Reagen-reagen

1. Larutan/reagen Wijs 2. Kalium Iodida (KI) 3. Karbon tetraklorida. Kenihilan zat-zat dapat terosidasi didalam regen ini harus

diverifikasi dengan mengocok 10ml reagen dengan larutan jenuh dikhromat dan 2 ml asam sulfat pekat : tak ada perebakan warna hijau. Jika tidak tersedia karbon tetraklorida dapat diganti dengan campurab 50%-v siklohexan mutu reagen dan 50%-v asam asetat glasial mutu reagen.

4. larutan indikator pati

51

5. Matrium tiosulfat

Prosedur Analisisis 1. Timbang 0,13 – 0,15 ± 0,001 gram contoh biodiesel ester alkil kedalam labu

iodium. 2. tambahkan 15 ml larutan karbon tetraklorida (atau 20 ml campuran 50%-v

siklohexan – 50 %-v asam asetat) kocok dan putar labu untuk menjamin contoh larut sempurna kedalam pelarut.

3. Tambahkan 25 ml reagen wijs dengan pipet seukuran dan tutp labu. Kocok potar agar isinya bercampur sempurna dan kemudian segera simpan ditempat gelap bertemperatur 25±5°C selama 1 jam.

4. Sesudah perioda penyimpanan usai, ambil kembali labu, dan tambahkan 20 ml larutan KI serta 150 ml akuades.

5. sambil selalu diaduk baik-baik, tiotrasi isi labu dengan larutan natrium tiosulfat 0,1 N sampai warna coklat iodium hilang. Setelah tercapai tambahkan 2 ml indikator pati dan teruskan titrasi sampai warna biru kompleks iodium persis sirna. Catat volume trtran yang dihabiskan.

6. bersama analisis diatas lakukan analisis blanko (tanpa contoh biodiesel). Perhitungan Angka iodium contoh biodiesel dapat dihitung dengan rumus :

Angka Iodium A1 (%-b) = (12,69 (B-C) x N)/W Dengan ; C = volume larutan natrium tiosulfat yang habis dalam titrasi contoh, ml B = volume larutan natrium tiosulfat yang habis dalam titrasi blanko, ml N = Normalitas eksak larutan natrium tiosulfat W = berat sampel

3. Analisis Tokoferol dan Tokotrienol Pada Minyak dan Lemak Nabati Menggunakan HPLC (AOAC 1997)

1. Perlengkapan

a) Sistem HPLC Sistem HPLC yang dilengkapi dengan pompa tekanan tinggi, alat penginjeksi contoh (injektor), detektor dan alat perekam grafik (integrator recorder). Detektor yang digunakan adalah Ultraviolet (UV) dengan panjang gelombang 292 nm.

b) Kolom analisis HPLC Kolom yang digunakan untuk analisa alpha tokoferol adalah Zorbax Sil dengan ukuran 250 x 4.6 mm dengan saringan membran 0,5 μm.

2. Bahan Kimia a) Larutan standar alpha tokoferol b) Heksan HPLC grade c) Isopropanol HPLC grade d) Mobile Phase HPLC – isopropanol dalam heksan (0.5 : 99.5, v/v)

52

3. Prosedur Contoh sebanyak 0,4 gr ditimbang dalam labu ukur 5 ml, kemudian ditera menggunakan heksan. Contoh diinjeksikan sebanyak 20 μl ke dalam injektor. Laju alir yang digunakan pada kolom HPLC adalah 1 ml/menit selama 30 menit.

4. Perhitungan Perhitungan konsentrasi alfa-tokoferol dari sampel

[μg/gr] = mxA

xDxaxC 5

dimana C adalah Konsentrasi standar alfa-tokoferol (μg/ml), A adalah Rata-rata luas area puncak dari standar alfa-tokoferol, a adalah Rata-rata luas area puncak alfa-tokoferol dari sampel, m adalah berat contoh yang digunakan, dan D adalah Faktor pengenceran.

53

Keterangan Panel: 1 = Suhu Feed Stage 1 2 = Suhu Distilat Stage 1 3 = Exchanger Stage 1 Ke Stage 2 7 = Suhu Feed Stage 2 8 = Suhu Input Cold Trap Stage 2 9 = Suhu Residu Stage 2 10 = Suhu Distilat Stage 2 A = Laju Alir Bahan (liter/jam) B = Suhu Destilasi (°C) C = Kecepatan Putar Wiper (rpm)

Run A: B: C:

2 2,00 197,5 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

11:50 47 38 31 44 27 87 2612:05 46 38 30 44 28 94 2412:20 46 38 30 44 28 99 2412:35 46 39 30 43 28 91 2512:50 46 39 30 43 28 91 2513:05 47 39 30 43 28 88 2413:20 47 39 30 43 28 93 2513:35 47 38 30 44 29 89 2513:50 46 38 30 43 29 88 25

Run A: B: C:

3 2,00 197,5 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

15:25 46 44 29 44 27 86 2415:40 46 40 29 43 28 85 2415:55 46 40 29 43 28 89 2416:10 46 39 30 43 28 87 2516:25 46 39 30 43 28 89 2416:40 46 39 30 43 29 88 2516:55 46 39 30 43 29 88 2517:10 46 39 30 43 29 88 2517:25 46 38 30 44 29 94 25

Run A: B: C:

4 2,70 220,0 400

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

9:15 45 28 26 42 24 49 229:30 46 29 26 43 24 93 229:45 46 31 27 43 27 118 2310:00 45 32 27 44 28 130 2310:15 39 34 28 44 29 129 2310:30 45 38 28 44 29 136 2310:45 46 35 29 44 30 153 2411:00 46 36 29 45 30 155 2411:15 44 38 29 45 31 151 24

Run A: B: C:

1 2,70 220,0 200

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

7:20 45 27 26 43 23 66 227:35 46 29 26 43 25 95 227:50 46 31 27 44 27 125 228:05 45 32 27 45 28 124 228:20 46 33 28 45 29 131 238:35 46 34 28 46 29 135 238:50 47 35 29 46 30 138 239:05 47 36 29 47 29 137 249:20 46 37 29 46 30 138 24

Lampiran 2. Kondisi Suhu Proses Tiap Pelakuan

54

Run A: B: C:

5 2,70 175,0 400

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

12:30 46 37 29 45 26 119 2412:45 46 37 29 44 27 109 2513:00 44 38 29 45 28 108 2513:15 46 38 30 44 28 110 2513:30 46 37 29 45 28 108 2413:45 41 38 29 44 28 107 2414:00 46 41 29 45 28 108 2414:15 40 38 29 45 28 106 2414:30 44 40 29 44 28 105 24

Run A: B: C:

6 3,18 197,5 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

15:25 40 38 29 44 26 77 2415:40 46 37 29 44 27 106 2415:55 46 37 29 44 27 112 2416:10 46 37 29 44 28 118 2416:25 46 37 30 44 28 118 2516:40 46 32 30 44 29 125 2416:55 46 36 29 44 29 120 2417:10 44 37 29 44 29 120 2417:25 44 37 29 44 29 109 25

Run A: B: C:

7 2,00 197,5 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

18:00 47 38 31 44 27 87 2618:15 46 38 30 44 28 94 2418:30 46 38 30 44 28 99 2418:45 46 39 30 43 28 91 2519:00 46 39 30 43 28 91 2519:15 47 39 30 43 28 88 2419:30 47 39 30 43 28 93 2519:45 47 38 30 44 29 89 2520:00 46 38 30 43 29 88 25

Run A: B: C:

8 1,30 175,0 400

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

9:45 44 30 27 42 25 55 2210:00 44 30 27 42 25 55 2210:15 47 30 28 41 25 61 2310:30 45 33 28 42 26 72 2310:45 44 33 28 42 26 73 2311:00 43 35 28 42 26 77 2311:15 45 35 28 42 27 80 2411:30 46 35 28 42 27 80 2411:45 46 35 28 42 27 80 24

Run A: B: C:

9 2,00 159,9 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

3:50 43 32 26 42 24 56 234:05 44 30 26 42 24 60 234:20 45 30 26 42 24 63 234:35 45 30 26 42 24 63 224:50 45 30 26 42 24 63 225:05 45 30 26 42 24 63 225:20 45 26 26 41 25 64 225:35 45 28 26 41 25 64 225:50 45 30 26 41 25 64 22

Run A: B: C:

10 1,30 220,0 400

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

9:35 40 29 28 43 25 31 239:50 47 31 27 43 28 68 2310:05 46 32 28 43 30 82 2410:20 45 36 29 44 30 93 2510:35 45 36 29 44 31 93 2510:50 46 36 29 44 32 98 2511:05 46 36 29 44 32 98 2511:20 46 36 29 44 32 104 2511:35 46 36 29 44 32 104 25

55

Run A: B: C:

11 2,00 197,5 468,18

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

22:15 45 29 27 42 25 57 2322:30 46 29 27 42 26 72 2322:45 45 29 27 42 27 81 2323:00 45 29 27 42 27 85 2323:15 40 29 27 42 28 95 2423:30 40 30 27 42 28 95 2423:45 44 30 27 42 28 101 240:00 44 31 27 42 28 100 240:15 44 31 27 42 28 101 24

Run A: B: C:

12 2,00 197,5 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

6:30 44 32 26 41 24 73 226:45 44 32 26 41 24 73 227:00 44 32 26 41 24 80 227:15 44 32 26 41 24 83 237:30 44 31 27 42 26 92 237:45 45 31 27 42 27 96 238:00 45 31 27 42 27 96 238:15 45 31 27 42 27 97 238:30 38 32 27 43 27 97 23

Run A: B: C:

13 2,00 197,5 131,82

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

0:45 44 31 24 41 25 74 231:00 45 31 27 42 25 84 231:15 45 31 27 42 26 84 231:30 46 31 27 42 26 89 231:45 45 31 27 42 26 89 232:00 44 32 27 42 26 92 232:15 44 31 27 42 26 92 232:30 45 31 27 42 26 92 232:45 44 31 27 42 26 92 23

Run A: B: C:

14 1,30 220,0 200

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

12:15 45 36 29 43 29 101 2412:30 45 36 29 43 29 101 2412;45 45 36 29 43 29 101 2413:00 46 37 30 43 29 104 2413:15 45 39 30 43 30 109 2413:30 41 37 30 43 30 109 2413:45 38 37 30 43 30 107 2414:00 37 37 30 43 30 107 2414:15 37 37 30 43 30 107 24

Run A: B: C:

15 2,70 175,0 200

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

21:30 37 33 28 43 26 74 2421:45 37 33 28 43 26 80 2422:00 45 32 29 43 27 97 2422:15 45 32 29 43 27 97 2422:30 41 32 29 43 28 97 2422:45 41 32 29 43 28 108 2423:00 45 32 29 43 28 110 2423:15 45 33 29 43 28 108 2423:30 45 33 29 43 28 108 24

Run A: B: C:

16 2,00 197,5 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

9:45 45 37 27 42 25 62 2410:00 46 35 28 43 26 67 2410:15 46 35 28 43 26 67 2410:30 45 38 28 42 27 73 2410:45 45 38 28 42 27 80 2411:00 44 38 29 43 28 91 2411:15 44 38 29 43 28 91 2411:30 43 35 29 43 28 94 2411:45 43 35 29 43 28 94 24

56

Run A: B: C:

17 0,82 197,5 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

18:00 43 36 30 43 29 64 2518:15 43 36 30 43 29 64 2518:30 44 36 30 43 29 64 2518:45 44 36 30 43 29 66 2519:00 44 36 30 43 29 66 2519:15 46 36 30 43 29 66 2519:30 44 36 30 43 29 65 2519:45 45 36 30 43 29 66 2520:00 46 36 30 43 29 66 25

Run A: B: C:

18 2,00 235,3 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

3:00 43 34 27 41 26 74 233:15 43 34 27 41 26 80 233:30 34 32 27 42 33 114 233:45 34 32 27 42 33 114 234:00 34 32 27 42 32 127 234:15 34 32 27 42 32 127 234:30 34 32 27 42 32 127 234:45 34 32 27 42 32 127 235:00 34 32 27 42 32 127 23

Run A: B: C:

19 1,30 175,0 200

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

14:45 44 40 30 43 28 81 2515:00 43 40 30 43 28 85 2515:15 46 37 30 43 28 85 2515:30 46 37 30 43 28 85 2515:45 45 38 30 43 28 86 2516:00 40 37 30 43 28 87 2516:15 40 37 30 43 28 87 2516:30 45 38 30 44 28 80 2516:45 45 38 30 44 28 80 25

Run A: B: C:

20 2,00 197,5 300

Waktu 1 2 3 7 8 9 10

0:15 35 32 28 42 27 80 240:30 35 32 28 42 27 80 240:45 44 32 28 42 28 94 241:00 44 32 28 42 28 94 241:15 44 32 28 42 28 94 241:30 44 32 28 42 28 97 241:45 44 32 28 42 28 97 242:00 44 32 28 42 28 97 242:15 45 32 28 42 27 94 24

57

Lampiran 3. Peak Pengujian Alfa Tokoferol

58

59

60

61

62

63

64

65

66

67

68

69

70

71

72

73

74

75

76

77

78

Lampiran 4. Data Perhitungan konsentrasi alfa tokoferol Perlakuan C(μg/gr) a D A m C tokoferol (μg/gr)

1 6000 1.825,93 1 46617,3 0,4 2937,65 2 6000 1.599,33 1 46617,3 0,4 2573,08 3 6000 2.211,92 1 46617,3 0,4 3558,64 4 6000 2.496,96 1 46617,3 0,4 4017,22 5 6000 2.106,64 1 46617,3 0,4 3389,26 6 6000 1.064,48 1 46617,3 0,4 1712,59 7 6000 1.209,76 1 46617,3 0,4 1946,32 8 6000 503,02 1 46617,3 0,4 809,28 9 6000 1.700,28 1 46617,3 0,4 2735,49 10 6000 923,50 1 46617,3 0,4 1485,77 11 6000 1.296,10 1 46617,3 0,4 2085,23 12 6000 440,00 1 46617,3 0,4 707,89 13 6000 2.076,38 1 46617,3 0,4 3340,57 14 6000 1.601,90 1 46617,3 0,4 2577,22 15 6000 837,00 1 46617,3 0,4 1346,60 16 6000 1.800,20 1 46617,3 0,4 2896,25 17 6000 1.343,97 1 46617,3 0,4 2162,24 18 6000 741,53 1 46617,3 0,4 1193,00 19 6000 1.031,12 1 46617,3 0,4 1658,91 20 6000 1.142,33 1 46617,3 0,4 1837,83

79

Lampiran 5. Evaluasi Model

Response 1Rekoveri Tokoferol Transform: None

*** WARNING: The Cubic Model is Aliased! *** Sequential Model Sum of Squares [Type I] Sum of Mean F p-value Source Squares df Square Value Prob > F Mean vs Total 3089.588 1 3089.588 Linear vs Mean 1523.97 3 507.9899 6.313472 0.0050 2FI vs Linear 315.8526 3 105.2842 1.408807 0.2848 Quadratic vs 2FI 256.29 3 85.43 1.194428 0.3610 Cubic vs Quadratic 639.7387 5 127.9477 8.473486 0.0175 Aliased Residual 75.49888 5 15.09978 Total 5900.938 20 295.0469 "Sequential Model Sum of Squares [Type I]": Select the highest order polynomial where the additional terms are significant and the model is not aliased. Lack of Fit Tests Sum of Mean F p-value Source Squares df Square Value Prob > F Linear 1211.881 11 110.171 7.296203 0.0199 2FI 896.0287 8 112.0036 7.417566 0.0205 Quadratic 639.7387 5 127.9477 8.473486 0.0175 Cubic 0 0 Aliased Pure Error 75.49888 5 15.09978 "Lack of Fit Tests": Want the selected model to have insignificant lack-of-fit. Model Summary Statistics Std. Adjusted Predicted

Source Dev. R-Squared

R-Squared

R-Squared PRESS

Linear 8.97002 0.542078 0.456217 0.207108 2229.097 2FI 8.644819 0.654427 0.494931 -0.44733 4068.962 Quadratic 8.457172 0.745589 0.51662 -0.76488 4961.684 Cubic 3.885843 0.973145 0.897951 + Aliased + Case(s) with leverage of 1.0000: PRESS statistic not defined "Model Summary Statistics": Focus on the model maximizing the "Adjusted R-Squared" and the "Predicted R-Squared".

80

Lampiran 6. Hasil Analisis Anova Response 1 Rekoveri Tokoferol ANOVA for Response Surface Quadratic Model Analysis of variance table [Partial sum of squares - Type III] Sum of Mean F p-value Source Squares df Square Value Prob > F Model 2096.11 9 232.90 3.26 0.0399 significant A-Laju Alir Bahan 277.48 1 277.48 3.88 0.0772 B-Suhu Destilasi 1195.70 1 1195.70 16.72 0.0022 C-Kecepatan Putar Wiper 49.96 1 49.96 0.70 0.4228 AB 62.35 1 62.35 0.87 0.3725 AC 14.41 1 14.41 0.20 0.6631 BC 239.08 1 239.08 3.34 0.0974 A^2 141.58 1 141.58 1.98 0.1898 B^2 15.98 1 15.98 0.22 0.6466 C^2 136.36 1 136.36 1.91 0.1974 Residual 715.24 10 71.52 Lack of Fit 639.74 5 127.95 8.47 0.0175 significant Pure Error 75.50 5 15.10 Cor Total 2811.35 19

The Model F-value of 3.26 implies the model is significant. There is only a 3.99% chance that a "Model F-Value" this large could occur due to noise. Values of "Prob > F" less than 0.0500 indicate model terms are significant. In this case B are significant model terms. Values greater than 0.1000 indicate the model terms are not significant. If there are many insignificant model terms (not counting those required to support hierarchy), model reduction may improve your model. The "Lack of Fit F-value" of 8.47 implies the Lack of Fit is significant. There is only a 1.75% chance that a "Lack of Fit F-value" this large could occur due to noise. Significant lack of fit is bad -- we want the model to fit. Std. Dev. 8.46 R-Squared 0.7456 Mean1 2.43 Adj R-Squared 0.5166 C.V. % 68.04 Pred R-Squared -0.7649 PRESS 4961.68 Adeq Precision 7.134 A negative "Pred R-Squared" implies that the overall mean is a better predictor of your response than the current model. "Adeq Precision" measures the signal to noise ratio. A ratio greater than 4 is desirable. Your ratio of 7.134 indicates an adequate signal. This model can be used to navigate the design space.

81

Lampiran 7. Analisis Model Transformasi

Response 1 Rekoveri Tokoferol Transform: None

Diagnostics Case Statistics

Internally Externally Influence on Standard Actual Predicted Studentized Studentized Fitted Value Cook's Run

Order Value Value Residual Leverage Residual Residual DFFITS Distance Order 1 2.48 2.17 0.31 0.67 0.06 0.06 0.09 0.00 19 2 2.17 1.43 0.74 0.67 0.15 0.15 0.21 0.00 15 3 46.46 37.42 9.04 0.67 1.86 2.18 * 3.10 0.70 14 4 35.48 25.52 9.96 0.67 2.05 2.55 * 3.63 0.85 1 5 7.29 11.96 -4.67 0.67 -0.96 -0.96 -1.37 0.19 8 6 2.10 5.85 -3.75 0.67 -0.77 -0.76 -1.08 0.12 5 7 29.90 25.35 4.55 0.67 0.94 0.93 1.32 0.18 10 8 13.05 8.08 4.98 0.67 1.02 1.03 1.46 0.21 4 9 21.01 23.93 -2.92 0.61 -0.55 -0.53 -0.66 0.05 17

10 4.22 8.75 -4.53 0.61 -0.86 -0.84 -1.05 0.11 6 11 1.76 -5.24 7.00 0.60 1.31 1.37 1.68 0.26 9 12 11.83 26.22 -14.39 0.61 -2.72 ** -5.05 * -6.30 * 1.15 18 13 10.01 19.38 -9.38 0.61 -1.77 -2.03 * -2.52 0.48 13 14 14.85 12.95 1.90 0.61 0.36 0.34 0.42 0.02 11 15 8.27 7.47 0.81 0.17 0.10 0.10 0.04 0.00 7 16 15.13 7.47 7.66 0.17 0.99 0.99 0.44 0.02 20 17 4.82 7.47 -2.65 0.17 -0.34 -0.33 -0.15 0.00 2 18 4.95 7.47 -2.52 0.17 -0.33 -0.31 -0.14 0.00 16 19 7.01 7.47 -0.46 0.17 -0.06 -0.06 -0.03 0.00 3 20 5.79 7.47 -1.68 0.17 -0.22 -0.21 -0.09 0.00 12

** Case(s) with |External Stud. Residuals| > 4.00 * Exceeds limits

Current Transform: None Box-Cox Power Transformation Constant 95% CI 95% CI Best Rec. k Low High Lambda Transform 0 -1.29 0 -0.67 Inverse sqrt

82

Lampiran 8. Hasil Analisis Anova Data Transformasi Response 1 Rekoveri Tokoferol Transform: Inverse sqrt Constant: 0 ANOVA for Response Surface Quadratic Model Analysis of variance table [Partial sum of squares - Type III] Sum of Mean F p-value Source Squares df Square Value Prob > F Model 0.582 9 0.06 13.79 0.0002 significant A-Laju Alir Bahan 0.063 1 0.06 13.49 0.0043

B-Suhu Destilasi 0.415 1 0.41 88.50 < 0.0001

C-Kecepatan Putar Wiper 0.003 1 0.00 0.65 0.4402 AB 0.008 1 0.01 1.63 0.2304 AC 0.015 1 0.02 3.23 0.1024 BC 0.020 1 0.02 4.23 0.0667 A^2 0.001 1 0.00 0.31 0.5894 B^2 0.037 1 0.04 7.83 0.0189 C^2 0.016 1 0.02 3.33 0.0981 Residual 0.047 10 0.00 Lack of Fit 0.019 5 0.00 0.68 0.6587 not significant Pure Error 0.028 5 0.01 Cor Total 0.629 19

The Model F-value of 13.79 implies the model is significant. There is only a 0.02% chance that a "Model F-Value" this large could occur due to noise. Values of "Prob > F" less than 0.0500 indicate model terms are significant. In this case A, B, B2 are significant model terms. Values greater than 0.1000 indicate the model terms are not significant. If there are many insignificant model terms (not counting those required to support hierarchy), model reduction may improve your model. The "Lack of Fit F-value" of 0.68 implies the Lack of Fit is not significant relative to the pure error. There is a 65.87% chance that a "Lack of Fit F-value" this large could occur due to noise. Non-significant lack of fit is good -- we want the model to fit. Std. Dev. 0.068 R-Squared 0.9254 Mean 0.39 Adj R-Squared 0.8583 C.V. % 17.61 Pred R-Squared 0.6947 PRESS 0.19 Adeq Precision 13.337 The "Pred R-Squared" of 0.6947 is in reasonable agreement with the "Adj R-Squared" of 0.8583. "Adeq Precision" measures the signal to noise ratio. A ratio greater than 4 is desirable. Your ratio of 13.337 indicates an adequate signal. This model can be used to navigate the design space.

83

Coefficient Standard 95% CI 95% CI Factor Estimate df Error Low High VIF Intercept 0.38 1 0.03 0.32 0.45 A-Laju Alir Bahan 0.07 1 0.02 0.03 0.11 1.00 B-Suhu Destilasi -0.17 1 0.02 -0.22 -0.13 1.00 C-Kecepatan Putar Wiper -0.01 1 0.02 -0.06 0.03 1.00 AB -0.03 1 0.02 -0.08 0.02 1.00 AC 0.04 1 0.02 -0.01 0.10 1.00 BC 0.05 1 0.02 0.00 0.10 1.00 A^2 -0.01 1 0.02 -0.05 0.03 1.02 B^2 0.05 1 0.02 0.01 0.09 1.02 C^2 -0.03 1 0.02 -0.07 0.01 1.02

Final Equation in Terms of Coded Factors: 1/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) = +0.38 +0.068 * A -0.17 * B -0.015 * C -0.031 * A * B +0.044 * A * C +0.050 * B * C -0.010 * A2 +0.051 * B2 -0.033 * C2 Final Equation in Terms of Actual Factors: 1/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) = +6.20518 +0.38003 * Laju Alir Bahan -0.050045 * Suhu Destilasi -3.78973E-003 * Kecepatan Putar Wiper -1.96284E-003 * Laju Alir Bahan * Suhu Destilasi +6.21716E-004 * Laju Alir Bahan * Kecepatan Putar Wiper +2.21318E-005 * Suhu Destilasi * Kecepatan Putar Wiper -0.020446 * Laju Alir Bahan2 +1.00189E-004 * Suhu Destilasi2 -3.28939E-006 * Kecepatan Putar Wiper2 The Diagnostics Case Statistics Report has been moved to the Diagnostics Node. In the Diagnostics Node, Select Case Statistics from the View Menu.

84

Lampiran 9. Solusi Hasil Komputasi Nilai Optimal Faktor

Kreteria Lower Upper Lower Upper Name Goal Limit Limit Weight Weight ImportanceLaju Alir Bahan is in range 1.3 2.7 1 1 2Suhu Destilasi is in range 175 220 1 1 3Kecepatan Putar Wiper is in range 200 400 1 1 21/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) minimize 0.146703 0.753412 1 1 3

Solusi

Number Laju Alir Bahan

Suhu Destilasi

Kecepatan Putar Wiper

1/Sqrt(Rekoveri Tokoferol ) Desirability

1 1.3 218.43 400 0.171 0.960 Selected2 1.3 218.04 400 0.171 0.960 3 1.3 219.13 400 0.171 0.960 4 1.3 219.48 400 0.171 0.960 5 1.3 219.71 400 0.171 0.960 6 1.3 219.97 400 0.171 0.960 7 1.3 217.67 400 0.171 0.959 8 1.3 215.82 400 0.172 0.959 9 1.3 215.57 400 0.172 0.959

10 1.3 218.18 395.45 0.174 0.954 11 2.7 220 200 0.176 0.952 12 1.3 210.98 400 0.176 0.951 13 1.3 213.01 392.16 0.181 0.944 14 2.55 220 200 0.181 0.944 15 2.3 220 200 0.187 0.933 16 1.3 220 200 0.188 0.931 17 1.31 220 200 0.189 0.931 18 1.32 220 200 0.189 0.931 19 1.54 220 200 0.192 0.925 20 1.71 220 200 0.193 0.924 21 1.3 218.45 200 0.195 0.920 22 1.47 219.96 400 0.196 0.919 23 1.3 220 356.14 0.198 0.916 24 1.3 220 320.29 0.210 0.896 25 1.3 220 301.35 0.213 0.891 26 1.3 220 286.74 0.213 0.890

26 Solutions found