...

PENDAHULUAN Di Indonesia, gadung biasanya dikonsumsi

by user

on
Category: Documents
0

views

Report

Comments

Transcript

PENDAHULUAN Di Indonesia, gadung biasanya dikonsumsi
OPTIMASI PENURUNAN HCN PADA UMBI GADUNG (Dioscorea hispida Dennst) DENGAN
PERENDAMAN AIR KAPUR
OPTIMIZATION HCN REDUCTION IN Dioscorea hispida Dennst USING LIME SOLUTION
Devi Liana Rosa 1)*, Nur Hidayat2), Wignyanto2)
Jurusan Teknologi Industri Pertanian – FTP – Universitas Brawijaya
2)Staf Pengajar Jurusan Teknologi Industri Pertanian – FTP – Universitas Brawijaya
[email protected]
1)Alumni
Abstrak
Tujuan dari penelitian ini untuk menentukan solusi optimal dari kedua faktor yaitu
konsentrasi Ca(OH)2 dan waktu perendaman. Rancangan penelitian menggunakan tahap
pengumpulan data dan hasil analisis yang menggunakan metode permukaan respon (RSM). Pada
pengolahan data optimasi dilakukan dengan menggunakan program Desain-Expert 7.0.1. Berdasarkan
pengolahan data tersebut, didapatkan solusi optimal dari penurunkan kadar sianida terhadap umbi
gadung dengan perendaman air kapur dengan kombinasi dua faktor yaitu konsentrasi Ca(OH) 2 22%
dan lama waktu perendaman 72 jam. Kombinasi tersebut dapat menghasilkan penurunan kadar
sianida (CN) hingga 15,720 ppm dan dapat menurunkan kadar air hingga 11,046%. Pada kondisi awal
kadar sianida (CN) sebesar 60,31 ppm dan kadar air awal sebesar 75,5%, dengan nilai Desirability
mencapai 0,915 yang berarti tingkat ketepatan optimasinya tinggi.
Kata kunci: Umbi Gadung, Asam Sianida (HCN), Konsentrasi Ca(OH)2, Waktu Perendaman,
Optimasi
Abstract
The purpose of the research is two find the optimization from two factors Ca(OH) 2
concentration and time of soaking. This researche used response surface method (RSM). The
Optimization data was done by Desain-Expert 7.0.1. The optimal solution from HCN reduction was
showed 22% concentration of Ca(OH)2 and soaking time 72 hours. This combination could reduce
sianida acid until 15,720 ppm and water 11,046%. In first condition cyanide was 60,31 ppm and water
75,50% with a desirability value reached 0.915 which means a high degree of accuracy optimization.
Keywords: Dioscorea hispida Dennst, Cyanide Acid (HCN), Ca(OH)2, Soaking Time, Optimization
PENDAHULUAN
Di Indonesia, gadung biasanya
dikonsumsi setelah direbus, dikukus atau
digoreng atau bahkan menjadi kerupuk
gadung dengan kandungan mineral dan
vitaminnya cukup tinggi. Pada dasarnya
umbi gadung memiliki kandungan
karbohidrat, serta kandungan lemak dan
protein yang rendah serta kandungan
airnya cukup tinggi ± 78% (Prastyo dan
Triaji, 2011). Gadung juga mengandung
racun yang berupa senyawa HCN (asam
sianida) yang berbahaya bagi orang yang
mengkonsumsinya. Kandungan racun
umbi gadung berpotensi menimbulkan
gangguan metabolisme (anti makan,
keracunan, bahkan manusiapun bisa
mengalami ini), yaitu jenis racun
dioscorin (racun penyebab kejang),
diosgenin (antifertilitas) dan dioscin yang
dapat menyebabkan gangguan syaraf,
sehingga apabila memakannya akan
terasa pusing dan muntah – muntah
(Koswara, 2012).
Penghilangan racun – racun pada
umbi gadung yang biasanya dilakukan
oleh masyarakat pada umumnya adalah
dengan menggunakan cara tradisional
yaitu dengan cara merendam irisan umbi
gadung dalam air yang mengalir,
penyerapan dengan abu dan perendaman
pada air kapur. Salah satu senyawa yang
racun dalam umbi gadung adalah
glukosida sianogenetik. Senyawa ini
disusun dari satu molekul glukosa dan
komponen agliko. Sianogen adalah
senyawa yang berpotensi sebagai toksikan
dan dapat terurai menjadi asam
hidrosianida (HCN) (Alma’arif, dkk.
2012).
Perendaman umbi gadung dengan air
kapur (Ca(OH)2) merupakan salah satu
cara untuk menghilangkan kandungan
racun asam sianida yang terdapat dalam
umbi gadung. Air kapur (Ca(OH)2)
bersifat higroskopis (menarik air) dan
dapat menaikkan pH serta merusak
dinding
sel
sehingga
mengalami
plasmolisis (pecahnya membrane sel
karena kekurangan air) (Makfoeld, dkk.
2002). Hal ini yang dapat menyebabkan
glukosida
sianogenik
terdegredasi
membentuk HCN yang dapat berikatan
dengan Ca dan langsung larut.
BAHAN dan METODE
Waktu dan Tempat Penelitian
Penelitian dilaksanakan pada bulan
Maret 2014 – November 2014. Penelitian
pendahuluan berupa persiapan sampel
dilaksanakan di Laboratorium Bioindustri
Jurusan Teknologi Industri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian Universitas
Brawijaya Malang. Pengujian HCN pada
gadung
yang
dilaksanakan
pada
Laboratorium Kualitas Air Perum Jasa
Tirta I Jl. Surabaya No. 2A Malang dan
Badan Penelitian Umbi-Umbian dan
Kacang-Kacangan (BALITKABI) Kendal
Payak Malang.
Alat dan Bahan
Bahan yang digunakan yaitu umbi
gadung, Ca(OH)2, dan air. Alat yang
digunakan dalam penelitian ini adalah
timabangan digital, pisau, ember, kompor,
gelas beker, pisau, parut kripik, gelas
ukur. Alat yang digunakan untuk
pengujian berupa spektrofotometer UVVis.
Pelaksanaan Penelitian
Alur kerja pelaksanaan penelitian ini
dapat dilihat pada Gambar 3.1. Perlakuan
untuk menentukan batas atas dan batas
bawah
konsentrasi
Ca(OH)2
yang
digunakan dapat dilihat pada Gambar 3.2.
Perlakuan untuk menentukan batas atas
dan batas bawah pada waktu perendaman
pada umbi gadung dilihat pada Gambar
3.3.
Mulai
Perumusan masalah
Studi literatur
Penetuan hipotesis dan metode rancangan percobaan
Penelitian pendahuluan
Penetuan batas atas dan batas bawah konsentrasi Ca(OH)2
Penetuan batas atas dan batas bawah waktu perendaman
Pengolahan dan analisis data
Hasil
Gambar 3.1. Diagram Alir Pelaksanaan Penelitian.
Umbi gadung
Dikupas
Kulit
Diiris 1-2 mm
Ditimbang 500gr
Ca(OH)2
10%, 18%, 20%, 22%,
24%, 26% dan Air 1L
Direbus selama 1 jam
Didinginkan hingga suhu kamar
Diambil air hasil rebusan ±150 ml
Dianalisis HCN
Gambar 3.2. Diagram Alir Penelitian Pendahuluan
Penentuan Batas Atas dan Batas Bawah
Konsentrasi Ca(OH)2.
Umbi gadung
Dikupas
Ca(OH)2 24%
Air 1L
Kulit
Diiris 1-2 mm
Ditimbang 500 gram
Direbus selama 1 jam
Didiamkan selama 24jam, 48 jam, 72 jam, 92
jam, 120 jam
Dianalisa
HCN
Gambar 3.3. Diagram Alir Penelitian Pendahuluan
Penentuan Batas Atas dan Batas Bawah Waktu
Perendaman.
Rancangan percobaan
Percobaan
dilakukan
dengan
menggunakan metode permukaan respon
(RSM). Faktor yang berpengaruh pada
destilasi molekuler adalah Konsentrasi
Ca(OH)2 dan lama waktu perendaman.
Percobaan ini menggunakan rancangan
komposit terpusat (central composite design)
dengan mengunakan 2 faktor, masingmasing perlakuan dibagi menjadi dua
level. Sesuai dengan rancangan komposit
2 faktor maka pengulangan dilakukan
pada titik tengah sebanyak 5 kali.
Faktor Konsentrasi Ca(OH)2 (A),
dengan nilai batas atas 24% dan batas
bawah 22% menghasilkan nilai tengah
(titik pusat) yaitu 23%. Faktor waktu
perendaman (B) dengan nilai batas atas 48
jam
dan
batas
bawah
72
jam
menghasilkan nilai tengah (titik pusat)
yaitu 60 jam. Sesuai dengan rancangan
faktorial 2k maka nilai α dipilih k = 2
adalah 2k/4 = 22/4 = 20,5 =1,414. Maka akan
terbentuk rancangan percobaan pada
tabel 3.3
Tabel 3.3 Rancangan Komposit Terpusat
HASIL dan PEMBAHASAN
Karakteristik Awal Umbi Gadung
Tabel 4.1 Karakteristik Awal Umbi
Gadung
Karakteristik awal umbi gadung yang
telah diteliti oleh Ari (2009) mengandung
kadar air pada umbi gadung sebelum
mengalami perlakuan
sebesar 78%,
sedangkan pada umbi gadung yang
digunakan memiliki kadar air sebesar
75,50% dengan umur 3 – 4 bulan,
sehingga kandungan air pun lebih sedikit.
Karakteristik awal kadar sianida yang
terdapat pada umbi gadung sebesar 60,31
ppm dengan umur 3 – 4 bulan, sedangkan
menurut Djaafar dkk (2009) kandungan
sianida pada umbi gadung segar pada
umur 6 – 7 bulan sebesar 124 ppm. Hal ini
dapat menunjukkan bahwa dengan
varietas yang sama, semakin tua umur
gadung maka semakin tinggi kadar HCN
yang terkandung didalamnya.
Karakteristik
Pengolahan
Umbi
Gadung
Setelah
Respon Penurunan Kadar Sianida (CN)
Tabel 4.2 Data Respon Kadar Sianida
(CN)
Berdasarkan Tabel 4.2 terlihat bahwa
hasil penurunan kadar sianida paling
tinggi terjadi pada konsentrasi Ca(OH)2
23% yaitu sebesar 79,41% namun
padakonsentrasi 24% penurunan kadar
sianida menjadi semakin rendah yaitu
37,32%. Hal ini disebabkan karena air
kapur memiliki kemampuan untuk
mengubah tekstur umbi gadung semakin
keras sehingga sianida yang seharusnya
terserap air kapur tidak dapat terserap
atau sianida tertahan dalam umbi gadung,
selain itu kondisi kapur (CaO) yang
digunakan masih mengandung zat – zat
mineral lain yang mungkin dapat
menghambat proses penyerapan sianida
yang terdapat pada gadung. Selain itu
juga ada titik jenuh saat proses
penyerapan CN oleh Ca(OH)2 sehingga
Ca(OH)2 mengalami penurunan tingkat
penyerapan CN. Menurut Ngasifudin
(2006) bahwa terjadinya peningkatan
kadar sianida dimungkinkan karena
semakin banyak penambahan Ca(OH)2
semakin banyak pula kalsium yang
mengikat sianida sehingga sianida yang
terlepas dari tubuh gadung semakin
banyak pula. Namun bila penambahan
Ca(OH)2 terlalu tinggi akan terjadi titik
kejenuhan pengikatan kalsium terhadap
sianida sehingga menyebabkan semakin
lamban bahkan pada kondisi tertentu
akan berhenti tidak ada pengikatan
kalsium terhadap sianida pada gadung.
Berdasarkan
analisis
ragam
(ANOVA) untuk respon penurunan kadar
sianida diketahui bahwa A, dan A2
menunjukkan nilai yang signifikan
(P<0,05). Nilai A didapatkan sebesar
0,0104 yang berarti konsentrasi Ca(OH)2
berpengaruh sangat nyata secara liniear
terhadap penurunan kadar sianida,
sedangkan nilai A2 yang berarti nilai
kuadratik didapatkan sebesar 0,0094 yang
berarti penambahan konsentrasi Ca(OH)2
juga sangat berpengaruh nyata terhadap
penurunan kadar sianida. Pada nilai B,
dan B2 didapatkan sebesar 0,8253 dan
0,1718 yang artinya lama perendaman
tidak berpengaruh nyata terhadap
penurunan kadar sianida dan tidak ada
interaksinya.
Persamaan garis kuadratik pada hasil
penelitian dapat disajikan sebagai berikut:
Kadar sianida = 3917,39 – 317,67A1 –
10,59B1 + 0,36AB + 6,57A12 + 0,019B12
Dengan R2 = 0,80. Model grafik yang
terbentuk dari persamaan tersebut tersaji
pada Gambar 4.1.
Gambar 4.1 Model Grafik Penurunan Kadar
Sianida (CN)
Pada model kuadratik (Gambar 4.1)
menunjukkan bahwa penurunan kadar
sianida semakin tinggi konsentrasi
Ca(OH)2 maka akan semakin rendah
penurunan kadar sianida jika waktunya
makin lama namun pada waktu kurang
dari 60 jam nampak bahwa peningkatan
air kapur tidak menunjukkan peningkatan
kadar sianida, bahkan pada kadar air
kapur 22% tampak bahwa semakin lama
perendaman akan menurunkan HCN
yang terkandung. Hal ini dikarenakan
kondisi kapur yang digunakan masih
terdapat zat – zat mineral lain yang
mungkin dapat menghabat proses
penyerapan kadar sianida yang terdapat
pada umbi gadung tersebut, menurut
Djaafar dkk (2009) bahwa kondisi kapur
pada umumnya memiliki kemurnian
±92% sehingga masih ada zat – zat
minarel lain yang menempel pada kapur.
Selain itu, disebabkan karena air kapur
memiliki kemampuan untuk mengubah
tekstur umbi gadung semakin keras
sehingga sianida yang seharusnya
terserap air kapur tidak dapat terserap
atau sianida tertahan dalam umbi gadung.
Sesuai dari persamaan tersebut, kadar
sianida
sangat
dipengaruhi
oleh
konsentrasi Ca(OH)2 dan dapat dilihat
pada persamaan tersebut bahwa X1
memiliki nilai yang cukup tinggi yaitu
317,67 sedangkan X12 memiliki nilai
sebesar 6,57 dengan demikian dapat
dikatakan bahwa konsentrasi Ca(OH)2
sangat
berpengaruh
nyata
pada
penurunan kadar sianida dari pada waktu
perendaman.
Respon Penurunan Kadar air
Tabel 4.3 Data Respon Kadar Air
Tabel 4.3 menunjukkan hubungan
antara konsentrasi Ca(OH)2 dan lama
waktu perendaman terhadap kadar air
keripik gadung. Penurunan kadar air
terbesar
diperoleh
dari
perlakuan
konsentrasi Ca(OH)2 24% dan lama waktu
perendaman 72 jam yaitu sebesar 13,06%.
Penurunan terkecil yang diperoleh dari
perlakuan konsentrasi Ca(OH)2 23% dan
lama waktu perendaman 60 jam yaitu
sebesar 11,00%. Data respon penurunan
kadar air yang diperoleh digunakan
dalam
analisis
statistika
untuk
mengoptimasi variabel proses konsentrasi
Ca(OH)2 dan lama waktu perendaman.
Berdasarkan
analisis
ragam
(ANOVA) untuk respon kadar air
diketahui bahwa nilai AB menunjukkan
nilai yang signifikan (P<0,05) yaitu
sebesar 0,0202. Model grafik yang
terbentuk tersaji pada Gambar 4.2.
Optimasi Respon Kadar Sianida (CN)
dan Kadar Air
Tujuan dari penelitian ini adalah
mencari solusi optimal dari respon
penurunan kadar sianida (CN) dan kadar
air dalam batas konsentrasi Ca(OH)2 dan
waktu
perendaman
pada
daerah
percobaan yang lebih luas. Batasan –
batasan yang digunakan dalam optimasi
ini adalah faktor yang digunakan dalam
rancangan percobaan. Sehingga nilai
perlakuan sesuai dengan perlakuan dalam
penelitian.
Tabel 4.4 Batas Optimal Respon Penurunan
Kadar Sianida (CN) dan Kadar Air
Keterangan :
1. Sangat tidak penting
2. Tidak penting
3. Penting
4. Lebih Penting
5. Sangat Penting
Tabel 4.5 Solusi Optimal Hasil Komputasi
Design Expert 8.0.7.1 Trial
Gambar 4.2 Model 2FI Penurunan Kadar Air
Pada model 2FI (Gambar 4.2) pada
konsentrasi Ca(OH)2 yang rendah yaitu
22%
menunjukkan
bahwa
waktu
perendaman tidak berpengaruh namun
pada konsentrasi Ca(OH)2 tertinggi yaitu
24% menunjukkan semakin lama waktu
perendaman
kadar
air
semakin
meningkat. Pada waktu perendaman yang
lebih rendah yaitu 48 jam menunjukkan
bahwa
konsentrasi
Ca(OH)2
tidak
berpengaruh
namun
pada
waktu
perendaman tertinggi yaitu 72 jam
menunjukkan semakin besar konsentrasi
Ca(OH)2 maka seakan semakin meningkat
kadar air, hal ini disebabkan karena
kemampuan CaO dalam menyerap air
tidak lagi maksimal karena kandungan air
yang berlebih sedangkan kondisi CaO
yang lebih sedikit.
Dalam optimasi yang dilakukan
berdasarkan batasan standar penelitian
maka diperoleh nilai Desirability sebesar
0,915 atau 91,50%. Solusi optimal yang
dihasilkan ialah dengan konsentrasi
Ca(OH)2
22%
dan
lama
waktu
perendaman 72 jam. Berdasarkan solusi
optimal diketahui kadar sianida (CN) bisa
diturunkan hingga 15,720 ppm dari kadar
sianida awal 60,31 ppm sedangkan kadar
air bisa turun hingga 11,05% dari kadar
air awal 75,50%.
Hasil tersebut menunjukkan bahwa
pada konsentrasi Ca(OH)2 22% dan lama
waktu perendaman 72 jam bukanlah
solusi
yang sebenarnya. Hal
ini
disebabkan masih adanya perlakuan –
perlakuan yang dapat mempengaruhi
proses penurunan tersebut. Sehingga
perlu dilakukan penelitian lanjutan
hingga mencapar optimasi 100%.
KESIMPULAN dan SARAN
Kesimpulan
Solusi optimum untuk menurunkan
kadar sianida terhadap umbi gadung
dengan perendaman air kapur dengan
kombinasi dua faktor yaitu konsentrasi
Ca(OH)2
22%
dan
lama
waktu
perendaman 72 jam. Kombinasi tersebut
dapat menurunkan kadar sianida (CN)
hingga
15,720
ppm
dan
dapat
menurunkan kadar air hingga 11,046%.
Pada kondisi awal kadar sianida (CN)
sebesar 60,31 ppm dan kadar air awal
sebesar 75,50%. Kombinasi dengan kedua
faktor tersebut telah mencapai nilai
ketepatan sebesar 0,915 atau 91,50%,
karena semakin mendekati 1 atau 100%
maka semain tinggi nilai ketepatan.
Saran
Saran untuk penelitian selanjutnya
pada saat perebusan tidak terlalu lama
sehingga kondisi umbi gadung tidak
terlalu lembek. Pada saat perendaman
tidak terlalu lama agar tidak mengalami
kejenuhan pada Ca(OH)2 saat proses
penyerapan CN pada umbi gadung.
Selain itu, kapur yang digunakan
sebaiknya memiliki tinggkat kemurnian
yang lebih tinggi karena dapat membantu
penurunan kadar sianida lebih baik.
DAFTAR PUSTAKA
Alma’arif, A.L., Wijaya, A., dan
Murwono, D. 2012. Penghilangan
Racun Asam Sianida (HCN) Dalam
Umbi
Gadung
Dengan
Menggunakan Bahan Penyerapan
Abu. Jurnal Teknologi Kimia Dan
Industri 1(1): 14-20
Ari, C.
2009. Bukti Sahih Gadung
Antidiabetes. Trubus-478/XL.
Djaafar, T.F., Rahayu, S., dan Gardjito, M.
2009. Pengaruh Blanching Dan
Waktu Perendaman Dalam Larutan
Kapur
Terhadap
Kandungan
Racun Pada Umbi dan Keripik
Gadung. Jurnal Penelitian Pertanian
Tanaman Pangan. 28 (3): 192-198
Koswara, S. 2012. Teknologi Pengolahan
Umbi-umbian, Bagian: Pengolahan
Umbi
Gadung.
http://
seafast.ipb.ac.id. Bogor Agricultural
University. Bogor
Makfoeld, D., Djagal, W. M., Pudji, H.,
dan Sri A. 2002. Kamus Istilah
Pangan dan Nutrisi. Kanisius.
Yogyakarta
Ngasifudin, S. 2006. Penentuan Efisiensi
Pemisahan
Sianida
Pada
Pengolahan
Umbi
Gadung
(Dioscorea
Hispida).
Seminar
Nasional II SDM Teknologi Nuklir
Yogyakarta.
Prastyo, D.H dan Triaji, W. 2011.
Penurunan Sianida Umbi Gadung
Dengan Proses Leaching dan
Pengukusan Sebagai Bahan Dasar
Tepung. Jurusan Teknik Kimia,
Fakultas
Teknik
Universitas
Diponegoro. Semarang
Fly UP