Baiq Deana Rahayuan-Aktivitasi Tanah Liat Secara Asam dan

AKTIVASI TANAH LIAT SECARA ASAM DAN PENGGUNAANYA SEBAGAI
ADSORBEN UNTUK MENURUNKAN BILANGAN PEROKSIDA
MINYAK GORENG BEKAS
Baiq Deana Rahayuan, Yeti Kurniasih, dan Baiq Asma Nufida
Pendidikan Kimia, FPMIPA IKIP Mataram
Email : [email protected]
Abstract: Fried oil is one of society primer needed in daily life. The used frying oil with high
temperature will make the oil broke because oxidation reaction. Oxidation reaction product is
peroxide coumpound, so that improve peroxide value in the oil. To decrease peroxide coumpound
in the frying oil, it is needed adsorption by using clay earth which is activation with hydrochloride
acid (HCl) solution. The parameter that learnt in this research was the measurement of clay earth
(sieve of the coffe, 60 meshes, and 100 meshes) and HCl concentration solution ( 0,5 M, 1 M and
1,5 M). The procedure of process adsorption it was by immersing 1 gram of active clay with 25 mL
frying oil. To determine peroxide value in the frying oil was done by using titration iodometric.
Based on the research analysis was gotten that the content of peroxide value in the frying oil that
was adsorption has decrease between 36,84% to 63,16%. The higher level of adsorption was
gotten in the clay size 100 meshes which have been activated with HCl solution 1 M, where here
some decrease happen in peroxide value from 16,26 meq/kg oil become 5,99 meq/kg oil with
decrease 63,16%.
Key words : Clay earth, Adsorbent, Peroxide value, Frying oil
ABSTRAK: Minyak goreng merupakan kebutuhan pokok masyarakat sehari-hari. Penggunaannya
untuk menggoreng secara berkali-kali pada suhu tinggi dapat menyebabkan kerusakan pada minyak
karena reaksi oksidasi.Reaksi oksidasi menghasilkan senyawa peroksida, sehingga menaikkan
bilangan peroksida pada minyak. Untuk menurunkan kandungan senyawa peroksida pada minyak
goreng bekas dilakukan adsorpsi menggunakan tanah liat yang diaktivasi secara asam
menggunakan larutan HCl. Parameter yang dipelajari dalam penelitian ini adalah ukuran serbuk
tanah liat (ayakan kopi, 60 mesh, dan 100 mesh) dan konsentrasi larutan HCl (0,5 M, 1 M, dan 1,5
M). Adsorpsi dilakukan dengan cara merendam 1 gram tanah liat yang sudah diaktivasi dalam 25
mL minyak goreng bekas. Untuk menentukan kadar bilangan peroksida pada minyak goreng bekas
dilakukan dengan cara titrasi iodometri. Dari hasil penelitian diperoleh kandungan bilangan
peroksida pada minyak goreng yang sudah diadsorpsi mengalami penurunan berkisar antara 36,84
% sampai 63,16 %. Daya adsorpsi paling besar diperoleh pada tanah liat ukuran serbuk 100 mesh
yang diaktivasi dengan larutan HCl 1 M, dimana terjadi penurunan bilangan peroksida dari 16,26
meq/kg minyak menjadi 5,99 meq/kg minyak dengan persentase penurunan sebesar 63,16 %.
Kata kunci : Tanah liat, Adsorben, Bilangan peroksida, Minyak goreng bekas.
Latar Belakang
Minyak goreng merupakan kebutuhan pokok masyarakat dalam kehidupan seharihari.Minyak goreng digunakan masyarakat sebagai medium penggoreng bahan pangan mentah
menjadi bahan pangan yang siap untuk dikonsumsi masyarakat. Namun penggunaan minyak
goreng secara berulang dengan suhu panas yang tinggi akan membuat minyak mengalami
perubahan fisikokimia (kerusakan minyak) seperti: warna, bau, kenaikan bilangan peroksida, dan
asam lemak bebas, serta banyaknya kandungan logam (Ketaren, 2008). Minyak goreng yang sudah
mengalami perubahan fisikokimia itulah yang dikatakan sebagai minyak goreng bekas.
Minyak goreng bekas sudah tidak sesuai dengan standar mutu minyak goreng yang
dikatakan baik untuk digunakan. Mutu minyak goreng yang baik adalah mempunyai kadar air
kurang dari 0,1 persen, kadar kotoran kurang dari 0,01 persen, kandungan asam lemak bebas
kurang dari 2 persen, bilangan peroksida di bawah 2 meq/kg, bebas dari warna merah dan kuning
(harus berwarna pucat), tidak berwarna hijau, harus jernih, dan kandungan logam serendah
mungkin atau bebas ion logam (Ketaren, 2008). minyak goreng bekas kandungannya sudah
melewati standar mutu minyak goreng tersebut karena sudah mengalami perubahan fisikokimia.
Akibatnya penggunaan minyak goreng bekas untuk menggoreng bahan pangan berbahaya bagi
kesehatan tubuh manusia.Salah satu kandungan pada minyak goreng bekas yang berdampak negatif
pada tubuh manusia adalah kandungan bilangan peroksidanya.
Peroksida dapat mempercepat proses timbulnya bau tengik dan flavor yang tidak
diinginkan dalam bahan pangan. Di dalam tubuh, peroksida akan membentuk persenyawaan
lipoperoksida secara nonenzimatis dalam otot usus dan mitokondria. Lipoperoksida dalam aliran
darah akan mengakibatkan denaturasi lipoprotein yang mempunyai kerapatan rendah. Lipoprotein
dalam keadaan normal mempunyai fungsi sebagai alat transportasi trigeliserida, dan jika
lipoprotein mengalami denaturasi, akan mengakibatkan deposisi lemak dalam pembuluh darah
(aorta) sehingga menimbulkan atherosclerosis (Ketaren, 2008).
Salah satu cara yang bisa dilakukan untuk menurunkan bilangan peroksida dalam minyak
goreng bekas adalah dengan mengadsorpsinya menggunakan suatu adsorben. Ada beberapa jenis
adsorben yang bisa digunakan dalam mengadsorpsi minyak goreng bekas, diantaranya : arang
kelapa, tanah liat, zeolit, dan lain-lain. Hasil penelitian Adiatma (2013) adsorpsi minyak goreng
bekas menggunakan adsorben arang aktif mampu menurunkan bilangan peroksida dalam minyak
goreng bekas sebesar 93,75 %, yakni dari 50,95 meq/kg menjadi 3,18 meq/kg. Namun penggunaan
arang aktif sebagai adsorben memiliki kekurangan yakni dari segi harga, dimana harga arang di
pasaran cukup mahal. Oleh karena itu perlu alternatif penggunaan adsorben lain yang lebih murah
untuk mengadsorpsi minyak goreng bekas.
Adsorben alternatif yang bisa digunakan adalah tanah liat dari daerah Tanak Awu II
Lombok Tengah. Tanah liat dari Tanak Awu mengandung mineral Montmorillonite
[(OH)4Si8Al4O20.nH2O] yang mempunyai kemampuan yang kuat untuk mengadsorpsi cairan
(Sulistiyowati dalam Halaby, 2011). Tingginya daya mengembang atau mengerut dari
montmorillonit membuat mineral ini dapat menyerap atau mengadsorspsi dan memfiksasi ion-ion
logam dan persenyawaan organik (Supeno, 2007). Penelitian tentang potensi tanah liat dari Tanak
Awu sebagai adsorben telah dilakukan oleh Deliana (2013), dimana tanah liat tersebut mampu
mengadsorpsi minyak goreng bekas, yang dibuktikan dengan adanya penurunan bilangan asam
setelah diadsorpsi berkisar antara 6,25% sampai 61,45%.
Penggunaan tanah liat sebagai adsorben bisa dioptimalkan daya adsorpsinya dengan cara
aktivasi. Aktivasi merupakan suatu perlakuan yang bertujuan untuk memperbesar pori yaitu dengan
cara mengoksidasi molekul-molekul permukaan sehingga adsorben mengalami perubahan fisik
maupun kimia, yaitu luas permukaan bertambah besar dan berpengaruh terhadap daya adsorpsi
(Salamah, 2008). Aktivasi tanah liat dapat dilakukan dengan dua cara yaitu secara fisika dan kimia.
Aktivasi secara kimia dilakukan dengan cara asam atau basa. Bahan kimia yang sering digunakan
sebagai zat aktivator adalah H3PO4, ZnCl2, CaCl2, K2S, HCl, H2SO4, NaCl, Na2CO3 (Istighfaro,
2010).
Dalam penelitian ini dilakukan aktivasi secara asam menggunakan larutan HCl yang
merupakan asam kuat yang mampu menarik ion logam pengotor, dan memiliki sifat higroskopis
yang mampu menarik molekul air yang terperangkap dalam pori-pori tanah liat, sehingga mampu
meningkatkan daya adsorpsi pada tanah liat. Hasil penelitian Tanjaya dkk (2006) Bentonit alam
Pacitan yang diaktivasi dengan larutan HCl lebih efektif dalam menurunkan warna, kadar bilangan
asam, dan bilangan peroksida pada pemurnian minyak dibandingkan bentonit yang diaktivasi
dengan H2SO4. Bentonit merupakan nama komersial salah satu jenis tanah liat dari kelompok
montmorillonite (Notodarmojo, 2005).
Kajian Literatur
Lempung atau tanah liat adalah partikel mineral berkerangka dasar silikat yang berdiameter
kurang dari 4 mikrometer.Lempung mengandung leburan silika dan aluminium yang halus.Unsurunsur ini, silikon, oksigen, dan aluminum adalah unsur yang paling banyak menyusun kerak
bumi.Beberapa kelompok yang penting dari tanah liat antara lain terdiri dari kelompok kaolinite,
montmorilonite, illite, dan klorit. Salah satu kelompok tanah liat yang berperan dalam proses
adsorpsi adalah kelompok montmorilonite. Mineral montmorilonite merupakan mineral liat dengan
rumus umum Al2O3.4SiO2.H2O + xH2O, walaupun komposisinya sangat beragam namun sering
dinyatakan sebagai rumus umum tersebut. Salah satu jenis mineral liat dari kelompok
montmorilonite adalah yang dikenal dengan nama komersial bentonit. Bentonit ini mempunyai
atom-atom Mg dan ion-ion Fe pada lembar oktahedralnya.Mineral-mineral pada kelompok
montmorilonite mempunyai ukuran butiran yang sangat halus. Luas area permukaan spesifiknya
adalah sekitar 400-800 m2/g. Tingginya nilai luas permukaan spesifik dan lemahnya ikatan antara
lembar penyusunnya, menyebabkan mineral liat ini bila kontak dengan air akan mengembang.
Pengembangan ini disebabkan oleh penyerapan air dalam ruang antar lembar tersebut (misel), dan
dilaporkan hingga mencapai dua kali volume asalnya. Bila mineral liat tersebut mengering maka
akan menyusut dan mengeras.
Tingginya daya mengembang atau mengerut dari montmorillonit menjadi alasan kuat,
mengapa mineral ini dapat menyerap dan memfiksasi ion-ion logam dan persenyawaan
organik.Serapan persenyawaan organik menjurus pada pembentukan kompleks organomineral.Ion-ion organik dipercaya dapat menggantikan kedudukan kation-kation organik di dalam
ruang antar misel.Tingginya daya plastis, mengembang dan mengkerut mineral ini menyebabkan
tanah menjadi plastis jika basah dan keras jika kering. Retakan-retakan pada permukaan tanah akan
terlihat jika permukaan tanah mengering (Supeno, 2007).
Metode Penelitian
Jenis penelitian ini adalah penelitian Eksperimental di Laboratorium.Adapun perlakuan
yang dilakukan adalah memvariasikan ukuran serbuk dan konsentrasi zat pengaktif tanah
liat.Sedangkan parameter yang diamati adalah penurunan bilangan peroksida minyak goreng bekas
yang diadsorpsi oleh tanah liat. Langkah kerjanya adalah sebagai berikut: a) Persiapan sampel dari
tanak Awu II Lombok Tengah; b) Aktivasi tanah liat dengan HCl; c) Pengguanaan tanah liat
sebagai adsorben pada minyak goreng bekas; d) Penentuan bilangan peroksida minyak goreng
bekas dengan rumus :
.
Bil.peroksida =
mL natrium thiosulfat x N natrium thiosulfat x1000
bobot sampel gram
Keterangan :
Bilangan peroksida
= meq/Kg
mL. Na2S2O3
= Volume titran Na2S2O3
N natrium tiosulfat
= Normalitas Na2S2O3
Bobot sampel
= berat sampel (gram)
Hasil dan Pembahasan
1. Aktivasi tanah liat
Aktivasi tanah liat bertujuan untuk meningkatkan daya serap tanah liat sebagai adsorben
dalam menurunkan bilangan peroksida minyak goreng bekas.. Aktivasi dilakukan dengan cara
kimia yakni direndam dengan larutan pengaktif HCl. Penggunaan HCl sebagai pengaktif akan
mempengaruhi daya serap karena asam mineral tersebut dapat melarutkan komponen Fe2O3, Al2O3,
CaO, dan MgO yang mengisi pori-pori adsorben. Hal ini mengakibatkan terbukanya pori-pori yang
tertutup sehingga menambah luas permukaan adsorben. Pelarutan Al2O3 dapat menaikkan
perbandingan jumlah SiO2 dan Al2O3 dari (2-3) : 1 menjadi (5-6) : 1 (Ketaren, 2008). Naiknya
perbandingan jumlah SiO2 ini menyebabkan semakin banyak gugus Si-OH (silanol) yang terbentuk
pada permukaan adsorben. Gugus silanol inilah yang akan menyerap zat-zat organik dan zat-zat
lain yang bersifat polar seperti senyawa peroksida (Yang, 2003). Sehingga jika gugus silanol
semakin banyak pada permukaan adsorben, maka semakin banyak pula zat yang terserap pada saat
proses adsorpsi.
Pada proses aktivasi faktor yang berpengaruh adalah ukuran serbuk tanah liat dan
konsentrasi zat pengaktif, oleh karena itu ukuran serbuk tanah liat dan konsentrasi larutan HCl
yang digunakan dalam proses aktivasi divariasikan yakni untuk ukuran serbuk A1 (ayakan kopi)
A2 (60 mesh), dan A3 (100 mesh) dan untuk konsentrasi larutan HCl C1 (0,5 M), C2 (1 M), dan
C3 (1,5 M).
2. Penggunaan tanah liat sebagai adsorben untuk menurunkan bilangan peroksida minyak
goreng bekas
Minyak goreng bekas adalah minyak goreng yang sudah digunakan untuk menggoreng
berkali kali dengan suhu tinggi. Penggunaan minyak goreng berkali kali pada suhu tinggi dapat
membuat terjadinya proses oksidasi pada minyak. Proses oksidasi disebabkan oleh reaksi antara
oksigen dengan minyak, dimana di dalam minyak tersebut terdapat asam lemak tidak jenuh yang
mampu mengikat oksigen pada ikatan rangkapnya sehingga membentuk peroksida. Dalam
penelitian ini dilakukan adsorpsi minyak goreng bekas untuk menurunkan kandungan bilangan
peroksidanya menggunakan tanah liat yang sudah diaktivasi.Parameter yang dipelajari adalah
penurunan bilangan peroksida setelah diadsorpsi menggunakan tanah liat yang sudah diaktivasi
dengan ukuran serbuk dan konsentrasi yang berbeda.
70
% penurunan BP
60
52.64
50
44.77
39.48
36.84
40
63.16
60.52
57.93
57.88
55.23
52.64
42.13
30
20
10
0
0
0.5
1
1.5
konsentrasi HCl (M)
A1(ayakan kopi)
A2(60 mesh)
2
A3(100 mesh)
Gambar 1. Grafik Hubungan Ukuran Serbuk Tanah Liat Terhadap Persentase
Penurunan Bilangan peroksida
Berdasarkan Gambar 1 terlihat bahwa ukuran serbuk tanah liat A3 (100 mesh) yang
diaktivasi dengan larutan HCl 1 M menghasilkan persentase penurunan bilangan peroksida paling
tinggi yakni sebesar 63,16 % dari 16,26 meq/kg turun menjadi 5,99 meq/kg. Hal ini berarti tanah
liat ukuran serbuk A3 (100 mesh) sebelum maupun setelah aktivasi memiliki persentase penurunan
bilangan peroksida paling tinggi karena ukuran serbuk A3 (100 mesh) merupakan ukuran yang
paling kecil yang berarti luas permukaannya paling besar.Jadi semakin kecil ukuran serbuk tanah
liat daya serapnya menjadi meningkat karena semakin kecil ukuran serbuk berarti luas
permukaannya menjadi semakin besar.
Jika luas permukaan semakin besar, maka daya
adsorpsinya semakin besar juga, karena proses adsorpsi terjadi pada permukaan adsorben (Ginting,
2008).
% penurunan BP
70
60
50
40
57.93
52.64
60.52
55.23
52.64
42.13
36.84
39.48
63.16
57.88
52.64
44.77
30
20
10
0
Ayakan kopi
60 mesh
100 mesh
Ukuran tanah liat
C0 (0 M)
C1 (0,5 M)
C2 (1 M)
Gambar 2.Grafik Hubungan Konsentrasi (HCl) Terhadap Persentase Penurunan Bilangan
Peroksida.
Gambar 2 menunjukkan bahwa daya serap paling tinggi diperoleh pada tanah liat ukuran A3
(100 mesh) pada konsentrasi 1 M. Sedangkan pada tanah liat ukuran A1 (ayakan kopi) dan A2 (60
mesh) juga mengalami peningkatan daya serap pada konsentrasi 1 M. Hal ini berarti konsentrasi
optimum terjadi pada konsentrasi larutan pengaktif (HCl) 1 M. Terjadi peningkatan daya serap
pada semua ukuran tanah liat setelah diaktivasi dengan larutan HCl 0,5 M dan 1 M yang kemudian
menurun pada konsentrasi 1,5 M.
Daya serap semua tanah liat sesudah diaktivasi mengalami peningkatan dibandingkan dengan
tanah liat sebelum aktivasi. Hal ini dikarenakan aktivasi dengan HCl terjadi pertukaran kation dan
garam mineral (Ca2+ dan Mg2+) pada lapisan interlayer tanah liat dengan ion H+ dari asam,
kemudian dikuti dengan pelarutan ion Al3+ dan ion logam lainnya. Selain itu pelarutan Al3+ dapat
menaikan perbandingan SiO2 dan Al2O3 dari (2-3) : 1 menjadi (5-6) : 1 (Ketaren, 2008). Semakin
banyak jumlah SiO2 pada adsorben, akan meningkatkan jumlah gugus Si-OH (silanol) pada
permukaan adsorben. Gugus silanol akan menyerap asam lemak bebas, zat-zat organik dan zat-zat
lain yang bersifat polar seperti senyawa peroksida (Yang, 2003). Senyawa peroksida akan bereaksi
dengan hidrogen pada gugus silanol sehingga peroksida teradsorpsi pada permukaan adsorben
membentuk ikatan hidrogen (Yuliana, 2005). Reaksi pembentukan ikatan hidrogen saat proses
adsorpsi dapat dilihat pada Gambar .3.
H
O
Si
O
O O
+
R CH CH CH CH2 COOH
O O
R CH CH CH CH COOH
2
O O
H
O
Si
O
O
O
Gambar 3. Reaksi Pembentukan Ikatan Hidrogen
Semakin besar konsentrasi HCl yang diberikan pada saat aktivasi maka semakin banyak
pengotor yang larut, sehingga pori-pori tanah liat menjadi lebih bersih dan kemampuan adsorpsi
tanah liat menjadi lebih besar. Namun daya serap semua tanah liat menurun saat diaktivasi dengan
HCl pada konsentrasi 1,5 M. Hal ini disebabkan karena penambahan HCl pada konsentrasi tinggi
dapat menyebabkan terjadinya dealuminasi. Hal ini terjadi karena antar lapis tanah liat sudah jenuh
dengan ion H+ sehingga menyebabkan ion H+akan mengganti Al3+. Proses dealuminasi
menyebabkan kerusakan lapisan oktahedral yang mengakibatkan runtuhnya kerangka Si-Al pada
tanah liat sehingga mempengaruhi daya adsorpsi tanah liat (Nurhayati, 2010). Selain itu pada
konsentrasi tinggi ion H+ yang ditukarkan ke lapisan interlayer dan lapisan lattice tanah liat
semakin banyak, sehingga semakin banyak pula ion Al3+ yang larut. Hal ini berakibat pada
rusaknya struktur lattice tanah liat yang berdampak pada turunnya luas permukaan dan kemampuan
penyerapan tanah liat (Hymore dalam Tanjaya, 2006).
Kesimpulan
Semakin kecil ukuran serbuk tanah liat daya serap terhadap bilangan peroksida semakin besar.
Persentase penurunan pada ukuran A1 (ayakan kopi), A2 (60 mesh) dan A3 (100 mesh) tanpa aktivasi
atau pada konsentrasi 0 M berturut-turut adalah 36,84 %, 39,48 %, 44,77 %.Daya serap tanah liat pada
semua ukuran serbuk setelah aktivasi meningkat dibandingkan dengan tanah liat yang belum
diaktivasi. Konsentrasi optimum diproleh pada konsentrasi HCl 1 M dengan persentase penurunan
bilangan peroksida untuk ukuran A3 (100 mesh) sebesar 63,16 %.
Referensi
Adiatma, L. 2013. Pengaruh Ukuran Serbuk Dan Konsentrasi NaOH Pada Aktivasi Arang
Tempurung Kelapa Terhadap Kemampuannya Menurunkan Bilangan Peroksida Minyak
Goreng Bekas.Skripsi.IKIP Mataram.
Badan Standarisasi Nasional. 2013. Syarat Mutu Minyak Goreng SNI 3741:2013.
Deliana, E. 2013.Potensi Tanah Liat Dari Tanak Awu Sebagai Adsorben Untuk Menurunkan
Bilangan Asam Pada Minyak Goreng Bekas. Skripsi. IKIP Mataram
Ginting, D.F. 2008. Pengujian Alat Pendingin. Jakarta: Universitas Indonesia
Halaby.2011. Adsorbsi Cu Pada Limbah Cair Industri Kerajinan Perak Di Sekarbela Dengan
Menggunakan Tanah Liat Dari Tanak Awu.Skripsi. IKIP Mataram
http://www.wikipedia.org.id. Diakses Pada Tanggal 25 Desember 2013 pukul 21.00 wita
Istighfaro, N. 2010.Peningkatan Minyak Goreng Bekas Dengan Metode Adsorbsi Menggunakan
Bentonit-Karbon Aktif Biji Kelor. Malang: UIN
Ketaren, S.2008. Pengantar Teknologi Minyak dan Lemak Pangan. Jakarta: Universitas Indonesia.
Notodarmojo, S.2005. Pencemaran Tanah dan Air Tanah. Bandung:ITB
Nurhayati, H. 2010. Pemanfaatan Bentonit Teraktivasi Dalam Pengolahan Limbah Cair Tahu.
Surakarta: UNS
Salamah, S.2008. Pembuatan Karbon Aktif Dari Kulit Buah Mahoni Dengan Perlakuan
Perendaman Dalam Larutan KOH. Prosiding Seminar Nasional Teknoin 2008 Bidang Teknik
Kimia dan Tekstil ISBN : 978-979-3980-15-7
Supeno, M. 2007.Bentonit Alam Terpilar Sebagai Material Katalis/ Co-Katalis Pembuatan Gas
Hidrogen dan Oksigen Dari Air.Disertasi. Universitas Sumatra Utara
Tanjaya, Ailen, Sudono, dan Ismadji.2006.Aktivasi Bentonit Alam Pacitan sebagai Bahan
Penyerap Pada Proses Pemurnian Minyak Sawit. Jurnal Teknik Kimia, vol. 5 No. 2 429:434
Yuliana, Indraswati, N., Gunantara, B., dan Veronica. 2005. Penggunaan Adsorben Untuk
Mengurangi Kadar Free Fatty Acid, Peroxide Value Dan Warna Minyak Goreng Bekas
.UWM : Surabaya
Yang, T.R. 2003. Adsorbents Fundamentals And Applications. A John Wiley & Sons, Inc: USA.
Hal 134-138