JurnalReaksi (Journal of Science and Technolog.
JurusanTeknik Kimia PoliteknikNegeriLhokseumawe Vol.
22 No.
December 2024 ISSN1693-248X
ANALISIS PENGENDALIAN KUALITAS PADA PEMBUATAN BIODIESEL DARI BUAH
JARAK PAGAR (Jatropha curca.
DENGAN METODE TAGUCHI Ridwan1* Department of Chemical Engineering.
Lhokseumawe State Polytechnic.
Lhokseumawe City *Email: ridwan.
kimia@yahoo.
ABSTRAK
Krisis energi menyebabkan harga minyak bumi semakin meningkat.
Untuk mengatasi permasalahan tersebut, perlu dicari bahan bakar alternatif.
Penelitian ini bertujuan memanfaatkan minyak tumbuhan Jarak (Jatropha curca.
untuk menghasilkan biodiesel melalui reaksi transesterifikasi.
Kualitas merupakan faktor terpenting untuk mendapatkan kepuasan konsumen.
Kualitas akan lebih baik apabila proses tersebut berjalan dengan konsisten.
Metode Peta Kendali (Control Char.
digunakan untuk melihat keadaan dari proses produksi yang berjalan, kemudian dilakukan perbaikan melalui pendekatan metode Taguchi.
Perbaikan berawal dari pemilihan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap karateristik kualitas tersebut beserta nilai level, yang kemudian menjadi dasar dalam pemilihan Orthogonal Array.
Hasil analisa diolah dengan menggunakan noise signal to ratio (SNR) dan analysis of variance.
Berdasarkan penelitian tersebut didapat hasil bahwa setting level terbaik untuk faktor kendali yang berpengaruh terhadap kontribusi nilai flash point dari biodiesel sebesar 71,704 % adalah dengan pengaturan rasio minyak jarak dan solven 1 : 3 pada level 2.
Keywords: Biodiesel.
Tumbuhan Jarak.
Metode Taguchi ABSTRACT The energy crisis causes oil prices to increase.
To overcome this problem, it is necessary to look for alternative fuels.
This research aims to utilize castor oil (Jatropha curca.
to produce biodiesel through a transesterification reaction.
Quality is the most important factor in getting consumer satisfaction.
Quality will be better if the process runs consistently.
The Control Chart method is used to see the state of the ongoing production process, then improvements are made using the Taguchi method approach.
Improvement begins with the selection of factors that influence the quality characteristics along with the level of value, which then becomes the basis for selecting the Orthogonal Array.
The analysis results are processed using noise signal to ratio (SNR) and variance analysis.
Based on this research, the results showed that the best level setting for the control factors that influence the contribution of the flash point value of biodiesel of 71.
704% is by setting the ratio of castor oil and solvent to 1:3 at level 2.
Keywords: Biodiesel.
Castor Plants.
Taguchi Method (Jatropha curca.
Minyak Jarak dapat PENDAHULUAN Krisis energi telah memicu meningkatnya dimanfaatkan untuk pembuatan biodiesel sebagai harga bahan bakar.
Sumber bahan bakar utama bahan bakar alternatif.
Pemanfaatannya telah saat ini berasal dari gas dan minyak bumi, yang dilakukan sejak era 1940-an sebagai bahan bakar merupakan sumber energi yang tidak dapat mesin perang.
Namun dengan meningkatnya diperbaharui .
on renewable resource.
Oleh trend penggunaan BBM dari minyak fosil, dilakukan penggunaan bahan bakar minyak jarak menjadi pengembangan sumber energi alternatif yang terlupakan.
Saat ini kualitas produk menjadi suatu hal ramah lingkungan, seperti bahan bakar biodiesel Produk dari sebuah proses produksi yang berasal dari tumbuhan.
Indonesia merupakan negara tropis yang seringkali tidak semua dapat mencapai standar memiliki sumber daya alam nabati melimpah.
kualitas yang ditetapkan.
Ada produk yang tidak Salah satunya adalah tumbuhan jarak pagar sesuai mutunya menyebabkan target yang diharapkan tidak tercapai.
Salah satu cara JurnalReaksi (Journal of Science and Technolog.
JurusanTeknik Kimia PoliteknikNegeriLhokseumawe Vol.
22 No.
December 2024 ISSN1693-248X mempertahankan dan meningkatkan mutu produk kualitas dapat ditunjukkan rumus kuadrat adalah dengan memperbaiki proses produksi sederhana yaitu :
= k .
D 2 .
Usaha perbaikan proses dapat dilakukan dengan melihat faktor-faktor yang berpengaruh L.
= kerugian.
pada proses pembuatan biodisel.
Untuk K = konstanta .
mengetahui adanya suatu mutu produk yang kurang baik maka evaluasi terhadap mutu D = deviasi kuadrat dari nilai target produk sangatlah diperlukan.
Tindak lanjut dari Dalam kenyataan, bila mutu suatu produk evaluasi ini dapat berupa suatu perbaikan terhadap proses tersebut agar nantinya produk semakin dekat dengan nilai target, maka mutu yang dihasilkan sesuai dengan mutu yang yang dihasilkaan semakin baik dan kerugian yang dirasakan akan semakin kecil, semakin jauh dari Analisis ini bertujuan untuk memonitor nilai target maka kerugian akan semakin besar.
proses dan selanjutnya memperbaiki kinerja Hal ini dapat dijelaskan dengan kuadratik Loss proses produksi terhadap karateristik mutu yang Function yang dipelopori oleh Taguchi.
Taguchi terkandung dalam produk biodiesel, dalam hal ini menggolongkan fungsi kerugian kuadratik karateristik mutu yang dimaksud adalah nilai menjadi nominal the best atau smaller the better flash point.
Kemudian dilakukan identifikasi (Balevandrum, 1.
Nominal the Best.
Jenis ini digunakan faktor-faktor karateristik mutu tersebut serta menen-tukan bilamana karakteristik mutu mempunyai nilai setting level terbaik dari faktorAefaktor yang target tertentu, biasanya bukan nol dan kerugian mutunya simetrik pada kedua sisi target.
berpengaruh terhadap kualitas produk.
Dalam suatu proses sering terjadi adanya Persamaan fungsi kerugian mutu kuadratik jenis penyimpangan yang disebabkan oleh adanya ini dirumuskan sebagai berikut :
variasiAevariasi sehingga produk yang diharapkan L.
= k.
tidak sesuai dengan spesifikasi yang telah Pada dasarnya variasiAevariasi tersebut terjadi karena sumberAesumber yang tidak dimana :
y = nilai respon dari karakteristik mutu m = nilai target dari karakteristik mutu Peta kendali merupakan teknik pengendalian k = koefisien biaya suatu proses agar dapat berjalan dengan produktivitas yang tinggi dan memberikan output Smaller the Better.
Jenis ini digunakaan yang sesuai dengan ketentuan-ketentuan yang karakteristik mutunya tidak negatif, diinginkan manajemen.
Control Chart (Peta Kendal.
digunakan untuk menghilangkan variasi idealnya nol, dan dirumuskan sebagai berikut :
tak normal yang disebabkan oleh penyebab L.
= ky 2 .
pecial cause variatio.
dari variasi yang disebabkan oleh penyebab umum .
ommon cause Klasifikasi dan Morfologi Jarak Pagar Taguchi menekankan bahwa cara terbaik Tanaman Jarak Pagar termasuk famili untuk meningkatkan kualitas adalah merancang Euphorbeaceae, atau famili dengan karet dan ubi kualitas ke dalam produk yang dimulai sejak Tanaman ini tergolong pada divisi tahap desain produk.
Kualitas yang rendah tidak Spermatophyte.
Angiospermae, kelas dapat diperbaiki dengan proses inspeksi atau Euphorbiales, pemeriksaan .
dan penya-ringan Dicotydonae.
Euphorbeaceae.
Jatropha .
Masalah pengen-dalian kualitas modern tidak lagi didominasi oleh aktifitas- Jatropha curcas L.
Bentuknya berupa perdu dengan tinggi 1-7 aktifitas pengendalian proses dan inspeksi, tetapi tidak teratur, batangnya berkayu, sudah harus dimulai pada tahap yang lebih awal terluka mengeluarkan getah.
yaitu tahap desain produk (Balevandrum, 1.
Fungsi Kerugian Mutu (Quality Loss Kandungan asam lemak esensial yang rendah Functio.
digunakan untuk mengetahui besarnya menyebabkan minyak jarak berbeda dengan kerugian akibat dari produk yang dihasilkan tidak minyak nabati lainnya.
Sifat fisik dan kimia sesuai dengan spesifikasi yang diinginkan salah minyak jarak ditampilkan pada Tabel 1.
Struktur kimia minyak jarak terdiri dari satu cara adalah dengan melakukan pengukuran dengan rantai asam lemak lurus .
idak fungsi kerugian kualitas (QLF).
Fungsi kerugian JurnalReaksi (Journal of Science and Technolog.
JurusanTeknik Kimia PoliteknikNegeriLhokseumawe Vol.
22 No.
December 2024 ISSN1693-248X bercaban.
, dengan atau tanpa ikatan rangkap seperti minyak-minyak nabati lainnya.
Struktur ic iC kimia minyak jarak diperlihatkan pada Gambar 1.
H2CiAOiACiA(CH.
7iACHiaCHiACH2iACHiA(CH.
5 Struktur minyak jarak (Jatropha curca.
iACH3 iC sangat berbeda dengan minyak jarak jenis iC ic iC Ricinus Communis (Castrol Oi.
yang memiliki HCiAOiACiA(CH iACHiaCHiA iA CHiA cabang hidroksil.
Struktur Kimia Minyak Jarak Ricinus communis diperlihatkan pada Gambar 2.
(CH.
5iACH3 Perbedaan struktur ini menyebabkan penggunaan kedua minyak tersebut juga sangat berbeda.
Minyak jarak jenis Ricinus Communis lebih Gambar 2.
Struktur Kimia Minyak Jarak Ricinus cocok diaplikasikan sebagai bahan pelumas dibandingkan sebagai bahan bakar.
Secara ekonomi, tanaman jarak bisa Potensi terbesar tanaman jarak pagar ada dimanfaatkan seluruh bagiannya, mulai dari pada buah yang terdiri dari biji dan cangkang daun, buah, kulit batang, getah, dan batangnya.
Pada biji terdapat inti biji dan kulit biji.
Daun bisa diekstraksi menjadi bahan pakan ulat Inti biji yang merupakan bahan dasar pembuatan sutera dan obat-obatan herbal, kulit batang dapat biodiesel, sumber energi pengganti solar.
Setelah di ekstraksi menjadi tannin, getah bisa diekstraksi melalui proses pemerahan, dari inti biji akan menjadi bahan bakar.
Demikian juga bagian dihasilkan bungkil perahan, yang kemudian batang, bisa digunakan untuk kayu bakar.
Hasilnya berupa minyak jarak pagar dan bungkil ekstraksi.
Ukuran biji rata-rata 18 x 11 x 9 mm, berat Tabel 1.
Sifat Fisik Dan Kimia Minyak Jarak Pagar 0,62 gram, dan terdiri atas 58,1 % biji inti berupa daging .
dan 41,9 % kulit.
Kulit hanya Karakteristik Nilai mengandung 0,8 % ekstrak eter.
Kadar minyak U-V .
,3 Ae .
Viskositas .
radner-ho.
, .
dalam inti biji ekuivalen dengan 0,957 Ae 0,963 55% atau 33% dari berat total biji.
Asam lemak
0,4 4,0
Bobot Jeis, 20/20 oC penyusun minyak jarak pagar terdiri atas 22,7% 176 Ae 181 Bilangan Asam asam jenuh dan 77,3% asam tak jenuh.
Kadar 82 Ae 88 Bilangan Penyabunan asam lemak minyak terdiri dari 17,0% asam Bening Bilangan Iod .
palmiat, 5,6 % asam stearat, 37,1 % asam oleat.
Tidak lebih gelap Warna .
dan 40,2 % asam linoleat.
Minyak jarak berwujud Warna Gardner .
cairan bening berwarna kuning dan tidak menjadi 1,477 -1,478 Indek Bias, n25d keruh meski disimpan dalam waktu yang lama.
Jernih .
idak Kelarutan Dalam Akohol Biodiesel Titik Nyala (Tag close Biodiesel adalah bahan bakar berbasis 230 oC yang berasal dari minyak nabati atau 285 oC Titik Nyala (Cleveland 449 oC open cu.
Bahan baku minyak nabati di Indonesia 322 oC Antognition Temperatur untuk pembuatan biodiesel begitu melimpah.
Dec Titik Api Tulang punggungnya adalah minyak sawit.
Titik Didih Namun, minyak sawit merupakan minyak pangan Sumber: Darnoko .
dible oil/fa.
sehingga kestabilan penyediaan biodiesel akan terganggu jika kebutuhan minyak pangan meningkat.
Oleh karena itu, perlu ada ic H2CiAOiACiA(CH.
16iACH2 bahan substitusi berupa minyak non pangan .
on iC edible oil/fa.
Pilihan alternatif adalah tanaman iC ic jarak pagar (Jatropha curca.
HCiAOiACiA(CH.
7CHiaCH(CH.
7CH2 Jarak Pagar dipilih sebagai bahan baku iC biodiesel karena saat ini tidak memiliki nilai iC ic ekonomi dan tumbuh liar, dapat tumbuh di lahan kritis, tidak membutuhkan banyak air dan pupuk.
Gambar 1.
Struktur Kimia Minyak Jarak Jatropha serta mudah dalam pemeliharaan.
Tanaman jarak pada umumnya dapat dipanen setelah berusia enam sampai delapan bulan.
Namun, baru mampu menghasilkan buah yang optimal pada JurnalReaksi (Journal of Science and Technolog.
JurusanTeknik Kimia PoliteknikNegeriLhokseumawe Vol.
22 No.
December 2024 ISSN1693-248X usia lima tahun.
Proses pembuatan biodiesel dari dengan blender.
Hasilnya diperas sampai minyak jarak dilakukan melalui beberapa tahap.
menghasilkan minyak.
Pengukusan dilakukan Tahap pertama adalah pengukusan terhadap biji pada kisaran temperatur 100oC.
Tujuannya adalah untuk melepaskan enzim-enzim yang tidak diperlukan, enzim-enzim Tahap Transesterifikasi tersebut dapat mengurangi kualitas minyak jarak.
Produksi minyak biodiesel (Methyl Este.
Tahap kedua adalah proses ekstraksi biji jarak terbentuk melalui proses kimia yang disebut pagar menggunakan pelarut metanol.
Agar reaksi Pada terbentuk biodiesel, maka pada proses ekstraksi transesterifikasi, minyak jarak akan bereaksi ditambahkan katalis NaOH untuk mendorong dengan metanol membentuk methyl ester dan terjadinya reaksi transesterifikasi.
Tahap akhir gliserol.
Reaksi transesterifikasi akan dapat adalah proses pemurnian terhadap minyak berlangsung baik jika dibantu oleh katalis basa.
biodiesel yang diperoleh.
Pada penelitian ini, katalis yang digunakan adalah Natrium Hidroksida.
Proses pembentukan Pelarut Alkohol dan Katalis methyl ester melalui reaksi transesterifikasi Untuk membuat biodiesel, ester dalam diperlihatkan pada Gambar 3.
minyak nabati perlu dipisahkan dari gliserol.
Ester tersebut merupakan bahan dasar penyusun ic Selama proses transesterifikasi.
H2CiAOiACiAR komponen gliserol dari minyak nabati digantikan iC oleh alkohol.
Alkohol yang paling umum H2CiAOH iC ic ic digunakan untuk proses transesterifikasi adalah iC metanol karena daya reaksinya lebih tinggi bila HCiAOiACiAR 3CH3OH Ie 3RCOCH dibandingkan dari alkohol lain, disamping itu HCiAOH harganya juga murah.
iC Proses metanolisis berkatalis alkali dapat Gambar 3.
Reaksi Transesterifikasi Minyak Jarak dilakukan pada suhu ruangan dan akan Menjadi Biodiesel (Darnoko, 2.
menghasilkan ester lebih dari 80% beberapa saat setelah reaksi dilangsungkan.
Pemisahan ester Tabel 2.
Nilai Level Faktor dan gliserol berlangsung cepat dan sempurna.
Faktor Level 1 Level 2 Level 3 Untuk mendapatkan konversi biodiesel yang 2 jam 2,5 jam 3 jam tinggi, maka dilakukan penambahan katalis pada Waktu Temperatur proses reaksi trans esterifikasi.
Katalis yang Minyak mungkin digunakan untuk metil ester adalah Rasio Natrium Hidroksida (NaOH) yang disebut juga Jarak/Solven dengan soda api atau Kalium Hidroksida (KOH).
Berat Katalis keduanya dapat berbentuk serbuk, butiran atau Pemisahan Fasa Untuk mendapatkan rendemen optimum.
Setelah waktu ekstraksi atau reaksi maka dapat dilakukan variasi terhadap temperatur transesterifikasi tercapai, campuran reaksi reaksi dan lamanya waktu esktraksi atau reaksi didiamkan sampai terjadi pemisahan fasa.
Fasa Penelitian ini bertujuan untuk ester didekantasi dari campuran kesetimbangan.
mendapatkan kondisi optimum proses operasi Methyl Ester diperoleh pada bagian lapisan atas proses atau up layer, sedangkan produk sampingnya yaitu gliserol akan terdapat pada bagian bawah atau bottom layer.
METODE PENELITIAN
Penelitian pembuatan biodiesel dari minyak Perlakuan Percobaan Penelitian dilakukan pada temperatur reaksi jarak ini dilakukan menggunakan metode Pada proses ekstraksi, pengukusan biji 60oC, 70oC, 80oC.
Rasio minyak jarak dengan jarak dan reaksi transesterifikasi terjadi secara pelarut divariasikan pada perbandingan 1:3, 1:4 Setelah biodiesel terbentuk, dilakukan dan 1:5, sedangkan waktu operasi dipilih 2 jam, 2,5 jam dan 3 jam.
Berat katalis ditetapkan 2 % ,3 pemisahan fasa dan pemurnian.
%, dan 4 % dari berat pelarut, kecepatan Tahap Pengkukusan pengaduk dan konsentrasi metanol 89 % dibuat Dua dua kilogram buah jarak di kukus tetap.
Variabel respon yang di ukur adalah persen selama satu setengah jam, kemudian dihancurkan berat produk .
Methyl Ester (Crude Methyl JurnalReaksi (Journal of Science and Technolog.
JurusanTeknik Kimia PoliteknikNegeriLhokseumawe Vol.
22 No.
December 2024 ISSN1693-248X Este.
dan uji karakteristik dilakukan pada yield maksimum yang diperoleh.
Nilai level faktor dapat dilihat pada Tabel 2.
Pengukuran karakteristik biodiesel yang dilakukan meliputi titik nyala .
lash poin.
menggunakan metode ASTM 93, kekentalan .
inematic viscosit.
menggunakan metode ASTM 1796 dan berat jenis serta kadar air menggunakan metode AOAC, 1995.
Faktor
Error
Mean
SST
Tabel 5.
Hasil Pooled parsial 1 litersi 1 Penentuan jumlah level dan nilai level Penentuan jumlah level mempunyai peranan penting karena berkaitan dengan ketelian hasil percobaan dan ongkos percobaan.
Level faktor dapat dinyatakan secara kuantitatif seperti suhu awal 600 C, 700 C, dan 800 C serta dapat juga dinyatakan secara kuatitatif seperti rendah dan Pada penelitian ini semua faktor dinyatakan dengan tiga level.
Pemilihan matrik orthogonal array didasarkan pada identifikasi faktor-faktor, jumlah variabel atau faktor dan jumlah nilai level faktor tersebut.
Karena jumlah perlakuan tiap faktor ada tiga nilai level maka rancangan Tabel 6.
Persen kontribusi terhadap nilai flash point.
orthogonal array yang digunakan adalah orthogonal array tiga level.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Setelah pemilihan matriks ortogonal dan penempatan faktor dalam matriks dilakukan, berdasarkan matriks tersebut.
Hasil percobaan ini Berdasarkan Analisis Variansi Tabel 4, diperoleh dengan nilai flash point yang Tabel 5 dan Tabel 6 dapat diketahui secara sebelumnya dibuat sesuai dengan matriks statistik faktorAefaktor yang berpengaruh kombinasi level faktor.
Untuk memperoleh signifikan terhadap nilai flash point.
taksiran yang lebih akurat mengenai efek dari Pengujian hipotesa dan kesimpulan yang suatu faktor, maka dilakukan pengulangan diperoleh dari tabel analisa varians setelah dilakukan terhadap faktor D, ada pengaruh .
seperti terlihat padaTabel 3.
faktor A.
B, dan C.
Ketiga faktor tersebut Tabel 3.
Data Hasil Eksperimen Nilai Flash Point secara statistik dapat dilihat bahwa nilaiAenilai dari hitungnya (F hitun.
adalah lebih kecil Biodiesel dari nilai statistik tabel.
Analisis variansi dalam perhitungan dilakukan pada ukuran nilai SNR.
Dari ukuran nilai ini dapat diketahui bahwa ketiga faktor tersebut berpengaruh secara signifikan terhadap nilai variansi yang ditunjukkan oleh nilai SNR.
Dari perhitungan ANOVA dapat diperkuat statemen bahwa secara statistik ketiga faktor yang telah diidentifikasi memberikan pengaruh signifikan terhadap variabel respon, sehingga dapat digunakan untuk menentukan Tabel 4.
Analisis varians rata rata nilai flash level dari faktor mana yang akan digunakan sebagai usulan perbaikan.
JurnalReaksi (Journal of Science and Technolog.
JurusanTeknik Kimia PoliteknikNegeriLhokseumawe Vol.
22 No.
December 2024 ISSN1693-248X Dari Tabel 6 .
faktor diatas bahwa hanya faktor C yang memberikan kontribusi terbesar terhadap nilai flash point, yaitu sebesar 71,704 %, artinya faktor C adalah faktor yang paling berpengaruh terhadap nilai variasi rasio minyak jarak dan KESIMPULAN A A Hasil uji varians antara hasil eksperimen perancangan Taguchi dapat digunakan berpengaruh terhadap nilai flash point.
Hasil penelitian rancangan usulan dan perbaikan mutu hasil kondisi awal maka rasio minyak jarak dan solvent adalah 1:3 pada level 2
DAFTAR PUSTAKA