Oleh AT0 SUNARTO F

Transkripsi

1 Oleh AT0 SUNARTO F FAKULTAS TEKNOLOGI PEHTANlAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

2 Ato Sunarto. F Uji Performansi Aiat Penyuling Minyak Atsiri dengan Menggunakan Metode Uap Langsung pada Penyulingan Biji Lada dan Daun Sereh Wangi. Dibawah bimbingan Atjeng M. Syarief dan Rokhani Hasbullah. RINGKASAN Minyak atsiri merupakan komoditi ekspor non-migas bagi Indonesia. Untuk meningkatkan daya saing.di pasaran dunia maka mutu minyak harus tinggi. Salah satu cara untuk meningkatkan mutu minyak yaitu dengan penyulingan menggunakan metode uap langsung. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan penampilan alat penyuling tipe uap langsung untuk mengetahui performansi dan karakteristiknya. Performansi alat pada penyulingan lada kapasitas 10 kg adalah : a) lama penyulingan 6 jam, b) laju penyulingan rata-rata kg/jam, c) konsumsi bahan bakar dan air pendingin rata-rata 2.06 liter/jam dan liter/jam, d) efisiensi boiler, ketel suling, kondensor dan penyulingan total rata-rata adalah %, %, % dan %. Sedangkan penyulingan lada kapasitas 15 kg memberikan hasil : a) lama penyulingan 6 jam, b) laju penyulingan rata-rata kg/jam, c) konsumsi bahan bakar dan air pendingin rata-rata 2.34 liter/jam dan liter/jam, d) efisiensi boiler, ketel suling,

3 kondensor dan penyulingan total rata-rata %, %, % dan %. Performansi alat pada penyulingan sereh wangi kapasitas 35.5 kg adalah : a) lama penyulingan 4 jam, b) laju penyulingan rata-rata kg/jam, c) konsumsi bahan bakar dan air pendingin rata-rata 2.43 liter/jam dan liter/jam, d) efisiensi boiler, ketel suling, kondensor dan penyulingan total rata-rata %, %, % dan %. Rendemen lada tertinggi didapat pada penyulingan lada kapasitas 15 kg pada tekanan 2.0 kg/cm2 yaitu sebesar 1.67 % (wb), sedangkan rendemen sereh tertinggi didapat pada penyulingan sereh kapasitas 35.5 kg pada tekanan 2.0 kg/cm2 yaitu sebesar 0.98 % (wb). Penyulingan lada kapasitas 15 kg menghasilkan rendemen yang lebih baik dibandingkan penyulingan kapasitas 10 kg dan penyulingan dengan bahan baku lada pada alat ini lebih ekonomis dibandingkan penyulingan dengan bahan baku sereh wangi.

4 UJI PERFORMANSI ALAT PENYULING MINYAK ATSIRI DENGAN MENGGUNAKAN METODE UAP LANGSUNG PADA PENYULINGAN BIJI LADA DAN DAUN SEREH WANGI Oleh AT0 SUNARTO F SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Jurusan MEKANISASI PERTANIAN Fakultas Teknologi Peytanian, Institut Pertanian Bogor FAKULTAS TEWOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

5 INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UJI PERFORMANSI ALAT PENYULING MINYAK ATSIRI DENGAN MENGGUNAKAN METODE UAP LANGSUNG PADA PENYULINGAN BIJI LADA DAN DAUN SEREH WANGI SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Jurusan MEKANISASI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor Oleh AT0 SUNARTO F Tanggal lulus : 12 Mei 1992 Ir. - Atjeng M. Syarief Pembimbing Utama Pembimbing Pendamping

6 XATA PENGANTAR Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, karena berkat Rahmat-Nya serta Anugerah-Nya skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan selama 3 bulan di laboratorium Bengkel Mekanisasi Pertanian, jurusan Mekanisasi Pertanian. Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1. Dr. Ir. Atjeng Muchlis Syarief, MSAE dan Ir. Rokhani Hasbullah yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan selama penyusunan skripsi ini. 2. Ir. Endah Sri Agustina, MS., sebagai dosen penguji 3. Sdr. Budi Mulyono beserta Kel. Oetomo Djajanegara yang telah banyak memberikan dorongan baik morii maupun material selama penyusunan skripsi ini. 4. Sdr. Aris Racharto, Anang Ghozali, serta rekanrekan "Pattaya" dan "RBF" yang telah banyak membantu selama pelaksanaan penelitian. 6. Semua pihak yang telah membantu selama penulisan skripsi ini. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat bagi yang memerlukan. Bogor, Mei 1992 v i Penulis

7 DAFTAR IS1 Halaman KATA PENGANTAR... vi DAFTAR TABEL... x DAFTAR GAMBAR... xi DAFTAR LAMPIRAN... xii DAFTAR SIMBOL... x I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG... 1 B. TUJUAN PENELITIAN TINJAUAN PUSTAKA A. SEREH WANGI Botani Produksi, Pengolahan dan Pemanfaatan... 6 B. LADA Botani Produksi, Pengolahan dan Pemanfaatan... 9 C. MINYAK ATSIRI D. PENYULINGAN MINYAK ATSIRI Penyulingan Dengan Air Penyulingan Dengan Air dan Uap Penyulingan Dengan Uap... 17

8 E. ANALISIS PERFORMANSI ALAT PENYULING Energi yang Dihasilkan Bahan Bakar Energi Untuk Menguapkan Air dalam Boiler Laju ALiran Uap Air dan Air Pendingin Kehilangan Panas Efisiensi Penyulingan F. ANALISIS BIAYA OPERAS I11. PENDEKATAN MODIFIKASI RANCANGAN A. FAKTOR-FAKTOR PENDEKATAN Pengaturan Tekanan di dalam Ketel suling Penambahan Boiler Pemasangan Pipa Uap Penambahan Rak B. RANCANGAN FUNGSIONAL DAN STRUKTURAL Dudukan Ketel suling Ketel suling Tangki Bahan Kondensor Separator Pipa Kohobasi Boiler Kompor Rak Bahan... 33

9 IV. METODOLOGI PENGUJIAN A. BAHAN DAN ALAT B. TEMPAT DAN WAKTU PENGUJIAN C. PARAMETER YANG DIUKUR D. PROSEDUR PENGUJIAN Perlakuan ah an Sebelum Disuling Pengukuran Parameter Selama Penyulingan Analisis Mutu Minyak Hasil Penyulingan V. HASIL DAN PEMBAHASAN A. KONSTRUKSI ALAT B. PERFORMANSI ALAT Kapasitas Alat Penyebaran Uap Air Laju Penyulingan Kehilangan Panas Efisiensi Penyulingan Rendemen minyak C. ANALISIS BIAYA D. ANALISIS MUTU MINYAK HASIL PENYULINGAN VI. KESIMPULAN DAN SARAN.... A KESIMPULAN 73 B. SARAN DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN... 78

10 DAFTAR TABEL Halaman Karakteristik tanaman sereh wangi tipe Mahapengiri dan Lenabatu... 4 Karakteristik sereh wangi klon unggul dan lokal... 5 Performansi alat pada penyulingan biji lada hitam kapasitas 10 kg dengan tekanan 1.0, 1.2 dan 1.4 kg/cm Performansi alat pada penyulingan biji lada hitam kapasitas 10 kg dengan tekanan 1.6, 1.'8 dan 2.0 kg/cm Performansi alat pada penyulingan biji lada hitam kapasitas 15 kg dengan tekanan 1.8 dan 2.0 kg/cm Performansi alat pada penyulingan daun sereh wangi kapasitas 35.5 kg dengan tekanan 1.0, 1.2 dan 1.4 kg/cm Performansi alat pada penyulingan daun sereh wangi kapasitas 35.5 kg dengan tekanan 1.6, 1.8 dan 2.0 kg/cm Analisis mutu minyak lada hasil penyulingan Analisis mutu minyak sereh wangi hasil penyulingan... 72

11 DAFTAR GAMBAR Gambar 1. Gambar 2. Gambar 3. Gambar 4. Gambar 5. Gambar 6. Gambar 7. Gambar 8. Gambar 9. Gambar 10. Gambar 11. Halaman Alat penyuling minyak atsiri dengan metode air Alat penyuling minyak atsiri dengan metode air dan uap Alat penyuling minyak atsiri dengan metode uap Penyebaran suhu dalam ketel suling pada waktu penyulingan lada Penyebaran suhu dalam ketel suling pada waktu penyulingan sereh wangi Laju penyulingan lada pada berbagai tingkat tekanan Laju penyulingan sereh wangi pada berbagai tingkat tekanan Kehilangan panas pada waktu penyulingan lada pada berbagai tingkat tekanan Kehilangan panas pada waktu penyulingan sereh wangi pada berbagai tingkat tekanan Rendemen minyak pada penyulingan lada kapasitas 10 kg dan 15 kg pada berbagai tingkat tekanan Rendemen minyak pada penyulingan sereh wangi kapasitas 35.5 kg pada berbagai tingkat tekanan... 69

12 DAFTAR LAMPIRAN Lampiran 1. Lampiran 2. Lampiran 3. Lampiran 4. Lampiran 5. Lampiran 6. Lampiran 7. Lampiran 8. Lampiran 9. Lampiran 10. Lampiran 11. Halaman Panas laten penguapan air Sifat fisik udara Proyeksi konstruksi alat penyuling tipe uap Tampak samping alat penyuling tipe uap Detail alat penyuling tipe uap Perhitungan energi. kehilangan panas dan efisiensi alat penyuling Perhitungan kapasitas alat penyuling Perhitungan analisis biaya penyulingan Prosedur analisis mutu Standar mutu minyak lada Standar mutu minyak sereh wangi xii

13 DAFTAR SIMBOL = Luas total permukaan dinding ketel suling, m 2 = Luas total permukaan tutup, m 2 = Bobot basah = Bobot kering = Biaya penyulingan, Rp/kg = Total biaya tetap, Rp/kg = Total biaya tidak tetap, Rp/jam = Kapasitas penyulingan, jam/kg = Panas jenis air, kj/kgsc = Biaya penyusutan, Rp/th = Diameter tutup ketel suling, m = Diameter pipa uap, m = Efisiensi boiler, % = Efisiensi ketel suling, = Efisiensi kondensor, % = Efisiensi penyulingan total, % = Bilangan Grashof = Koefisien konveksi udara lingkungan, w/m2-c = Panas laten penguapan air, kj/kg = Tingkat bunga modal tiap tahun, % = Biaya bunga modal, Rp/th = Total jam kerja tiap tahun, kg/jam = Konduktivitas panas udara lingkungan, W/m"C = kadar air, % xiii

14 L m mt mu N Nu P Pr = Tinggi dinding ketel suling, m = Laju aliran uap/air pendingin, lt/jam = Jumlah pemakaian bahan bakar, it = Jumlah air yang diuapkan, it = Umur ekonomi alat, th = Bilangan Nusselt = Biaya pembuatan alat, Rp = Bilangan Prandtl Qa = Energi yang diserap oleh air pendingin, kj Qb = Energi yang dihasilkaddilepaskan bahan bakar, kj Qd = Kehilangan panas melalui dinding ketel suling, kj Q1 = Energi yang dilepas ketika pengemb"nan uap dalam kondensor, kj Qnl = Energi yang masuk ketel suling setelah dikurangi kehilangan panas melalui pipa uap, kj Qn2 = Energi yang masuk kondensor dikurangi kehilangan panas melalui dinding dan tutup ketel suling, kj Qp = Panas yang hilang melalui pipa uap, kj Qt = Panas yang hilang melalui tutup, kj Qu = Energi untuk menguapkan air, kj S t Td Ta T To = Nilai akhir alat, Rp = Lama penyulingan, jam = Titik didih air dalam boiler, 'C = Suhu air awal. dalam boiler, 'C = Suhu udara lingkungan, 'C = Suhu dinding luar pipa, 'C Tod = Suhu dinding luar ketel suling, "C

15 Tot = Suhu bagian luar tutup ketel suling, 'C U W = Nilai panas bahan bakar, kj/lt = Jumlah uap/air pendingin yang dikeluarkan oleh boiler/tangki air, it

16 I. PENDAHULUAN A. LATAR BELAKANG Minyak atsiri merupakan komoditi ekspor nonmigas bagi Indonesia. Diperkirakan di Indonesia terdapat 40 jenis tanaman penghasil minyak atsiri. Untuk beberapa macam minyak atsiri seperti minyak nilam, minyak pala, minyak akarwangi, minyak daun cengkeh dan minyak kenanga, Indonesia merupakan produsen yang besar peranannya bahkan untuk minyak kenanga, Indonesia merupakan produsen satu-satunya di dunia. Namun demikian ekspor minyak atsiri Indonesia tahun demi tahun cenderung turun (Tjiptadi, 1985). Kecenderungan tersebut antara lain disebabkan oleh masalah yang melekat pada usaha minyak atsiri seperti kontinuitas penyediaan, fluktuasi harga, mutu yang tidak menentu dan untuk beberapa macam minyak atsiri warna yang terlalu gelap. Masalah-masalah tersebut mendorong industri flavor sebagai konsumen minyak atsiri mencari bahan pengganti yang lebih man- tap sifatnya. Akibatnya penggunaan minyak atsiri relatif tetap meskipun jumlah penduduk dunia bertambah. Karena hampir seluruh minyak atsiri Indonesia untuk diekspor, maka untuk meningkatkan daya saing di pasaran dunia mutunya harus cukup tinggi.

17 Penyuling~n dengan uap mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan dengan air atau uap dan air terutama untuk bahan baku berupa biji, akar dan kayu yang mengandung minyak yang mempunyai titik didih tinggi. Juga pada penyulingan dengan uap, tekanan dalam ketel suling bisa diatur disesuaikan dengan sifat bahan yang alran disuling, sehingga mutu minyak yang dihasilkan umumnya baik. Beberapa penelitian mengenai penyulingan daun sereh dan biji lada telah dilakukan, terutama dikaitkan dengan perlakuan bahan sebelum disuling dan cara penyulingan untuk mendapatkan rendemen minyak yang optimum Menurut Guenther (1949), semakin tinggi tekanan yang digunakan, maka akan semakin besar pula minyak atsiri yang dihasilkan. Berdasarkan masalah tersebut diatas, pada pengujian alat ini dicoba penyulingan biji lada dan daun sereh pada berbagai tingkat tekanan. B. TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini bertujuan untuk menentukan penampilan alat penyuling tipe uap langsung untuk mengetahui performansi dan karakteristiknya.

18 11. TINJAUAN PUSTAKA A. SEREH WANGI 1. Botani Tanaman sereh wangi termasuk dalam famili Graminae. Di Indonesia sereh wangi terdiri dari dua tipe, yaitu Cymbopogon nardus Rendle atau disebut juga dengan jenis Lenabatu (Andropogon nardus Ceylon de jong) dan Cymbopogon winterianus jowitt, atau disebut dengan Mahapengiri (Andropogon nardus java de jong). Menurut Mansur dan Laksmanahardja (1987) sereh wangi tipe Mahapengiri mudah dibedakan dengan tipe Lenabatu, ha1 ini dapat dilihat pada Tabel 1. Klon tanaman yang memberikan hasil dan mutu baik adalah Mahapengiri yang banyak terdapat di pulau Jawa dan dianggap asli Indonesia. Hal ini berdasarkan kandungan geranial dan kandungan sitronellal Mahapengiri lebih besar dibandingkan dengan Lenabatu. Pada saat ini di Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat (Balittro) Bogor terdapat koleksi lebih dari 127 klon' tanaman sereh wangi termasuk tipe Mahapengiri maupun t ipe Lenabatu. Diantaranya jenis GI, G2 dan G3 yang merupakan klon unggul

19 Tabel 1. Karakteristik tanaman sereh wangi tipe Mahapengiri dan Lenabatu (Mansur dan Laksmanahardja, 1987) Karakteristik Mahapengiri Lenabatu Bentuk rumpun Pendek dan kecil Tinggi besar Tinggi rumpun cm cm batang semu (pelepah daun a. Warna Kuning kehijauan campuran warna merah keunguan Hi jau b. Bentuk pangkal Membesar Ramping c. Daun 1. Warna Hi jau Hijau muda 2. Tekstur Lemas, agak patah Kaku, agak mudah patah 3. bentuk Lebih pendek dan Lebih panjang lebih besar dan kecil Produksi basah (ton/ha/tahun) Rendemen minyak (%u/b daun segar) Kadar geraniol total (% b/b) Kadar sitronellal (% b/b) 30-45

20 yang menghasilkan minyak dengan karakteristik yang baik. Pada tabel 2 dapat dilihat karakteristik sereh wangi klon unggul dan lokal. Tabel 2. Karakteristik sereh wangi klon unggul dan lokal (Rusli et al., 1985) - Karakteristik Klon unggul Klon lokal Kadar minyak (%) Bobot jenis 25/25"C Indeks bias ( nz5 ) Sitronelal (%) Total geraniol (%) Pertumbuhan tanaman sereh wangi dipengaruhi oleh kesuburan tanah, tinggi tempat di atas permukaan laut dan iklim. Tanaman sereh dapat tumbuh di dataran rendah sampai 1000 meter dari permukaan laut dengan tinggi optimum 250 meter dari permukaan laut., Untuk pertumbuhan daun yang baik diperlukan iklim yang lembab. Pada musim kemarau.pertumbuhan daun agak lambat. Tanaman pelindung mempunyai

21

22

23

24

25

26

27

28

29

30

31

32