Pendugaan komposisi kimia biji jarak pagar (Jatropha curcas L.) IP-3P dengan metode near infrared (NIR)

Abstract

Bahan bakar minyak merupakan sumber energi yang dikonsumsi paling besar dibandingkan sumber energi lainnya. Peningkatan laju konsumsi BBM yang tidak sejalan dengan produksi minyak bumi di dalam negeri yang semakin menurun sehingga perlu diambil langkah-langkah untuk mendapatkan sumber energi alternatif sebagai pensubstitusi bahan bakar fosil. Di Indonesia dengan jumlah penduduk yang semakin meningkat dari tahun ke tahun dan pertumbuhan ekonomi terus berlangsung, maka peningkatan kebutuhan energi adalah suatu hal yang tak bisa dihindari. Salah satu sumber energi terbarukan, yaitu minyak nabati dari biji jarak pagar. Komposisi kimia yang dijadikan sebagai parameter mutu umum yang terdapat pada biji jarak pagar adalah kadar air, asam lemak bebas, dan kadar lemak. Parameter ini sangat penting karena akan menentukan proses, rendemen, dan kualitas biodiesel. Metode yang digunakan pada umumnya untuk mengetahui komposisi kimia suatu bahan dilakukan dengan cara analisis laboratorium dengan metode konvensional. Namun, hal tersebut cukup rumit, memerlukan waktu analisis yang lama, mahal, dan membutuhkan tenaga ahli intensif di samping membutuhkan ruangan yang luas sebagai laboratorium. Kendala dalam metode konvensional tersebut dapat diatasi dengan metode near infrared (NIR). Metode NIR dapat menduga komposisi kimia dari bahan pangan, produk hortikultura, dan pakan ternak dalam waktu yang cepat, teliti, lebih sederhana, tidak membutuhkan bahan-bahan kimia, dan ekonomis. Waktu pengukuran dengan menggunakan NIR sangat cepat (30 detik per sampel). Selain itu, biaya operasional yang dikeluarkan pun kecil karena pemakaian tenaga kerja yang sedikit, penggunaan listrik yang tidak begitu besar, dan tidak menggunakan bahan-bahan kimia yang harganya cenderung mahal. Penggunaan minyak nabati dari biji jarak pagar diharapkan dapat menjadi substitusi bahan bakar bensin sehingga harganya dapat menjadi lebih ekonomis. Tujuan umum dari penelitian ini adalah untuk menduga komposisi kimia (kadar air, kadar asam lemak bebas, dan kadar lemak) biji jarak pagar IP-3P (Improve Population-3 Pakuwon) dengan metode NIR. Spektroskopi inframerah dekat merupakan teknik spektroskopi yang menggunakan wilayah panjang gelombang inframerah pada spektrum elektromagnetik (780-2500 nm). Daerah inframerah dekat memiliki energi yang relatif rendah dan stabil dalam interaksi terhadap molekul-molekul (C-H, O-H, C-N, dan N-H) akan menimbulkan getaran (vibrasi) dan menyerap pada panjang gelombang tertentu. Kadar air memiliki ikatan O-H, asam lemak bebas dan kadar lemak memiliki ikatan C-H. Data yang diukur oleh near infrared adalah data reflektan (R). Data reflektan adalah data yang diperoleh dari proses pemantulan sampel tepung jarak pagar. Alat yang digunakan dalam penelitian ini, antara lain NIRFlex Solids Petri tipe N-500 merk BUCHI dan seperangkat komputer dengan software, seperti NIR Ware Operator, NIR Ware Management Console, dan NIRCal 5. Pengukuran kadar air, asam lemak bebas, dan kadar lemak biji jarak pagar dilakukan uji laboratorium dengan metode konvensional. Jumlah sampel penelitian ini adalah 69 sampel biji jarak pagar IP-3P. Terdapat dua tahap, yaitu kalibrasi dan validasi. Sebanyak 2/3 dari jumlah sampel digunakan untuk tahap kalibrasi dan 1/3 dari jumlah sampel digunakan untuk tahap validasi. Sampel jarak pagar di dalam petri dish dilakukan pengukuran di NIR sebanyak 3 kali scan di titik yang berbeda sehingga terdapat 3 spektra untuk setiap sampel dengan data kimia yang sama. Data ketiga spektra tersebut dimasukkan ke dalam kalibrasi dan validasi yang telah ditentukan sehingga diperoleh 207 data spektra, dimana 138 data spektra untuk kalibrasi dan 69 data spektra untuk validasi. Metode kalibrasi yang digunakan adalah principal component regression (PCR) dan partial least squares (PLS). Pada tahap awal, kalibrasi dilakukan tanpa perlakuan data terhadap spektra, kemudian tahap kedua adalah kalibrasi diberikan perlakuan data (data treatment), yaitu normalisasi antara 0-1, derivatif pertama Savitzky-Golay setiap 9 titik, dan kombinasi dari normalisasi antara 0-1 dan derivatif pertama Savitzky-Golay setiap 9 titik. Hasil kalibrasi terbaik diperoleh apabila nilai standar error (SE) dan koefisien keragaman (CV) dari kalibrasi dan validasi semakin kecil. Hasil analisis data NIR menunjukkan bahwa perlakuan data kombinasi dari normalisasi antara 0-1 dan derivatif pertama Savitzky-Golay setiap 9 titik dengan metode PLS merupakan hasil kalibrasi terbaik untuk pendugaan kadar air, asam lemak bebas, ..dst