BAB II TINJAUAN PUSTAKA

Transkripsi

1 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Tanaman Nilam Nilam oleh kalangan ilmiah diberi nama Pogostemon sp., telah dikenal sejak lama di Indonesia. Daerah asalnya tidak diketahui secara pasti, ada yang mengatakan berasal dari India dan ada pula yang menduga dari Srilanka bahkan Filipina. Yang jelas, sejak tahun 1653 tanaman ini telah digunakan orang untuk keperluan mandi karena aromanya yang khas dan harum. Pada tahun 1895 seorang Belanda membawa tanaman nilam yang berasal dari Filipina ke Indonesia. Dan untuk pertama kalinya nilam digunakan sebagai tanaman sela di perkebunan kopi di kaki Gunung Pasaman, Sumatera Barat. Seusai Perang Aceh, tanaman ini mulai menyebar ke daerah sekitar Aceh serta ditanam sebagai tanaman sela di perkebunan tembakau dan kelapa sawit. Ada beberapa varietas atau jenis nilam. Setiap jenis mengandung rendeman minyak atsiri yang berbeda. Seperti tanaman lain, nilam memiliki ciri khas. Mengenal tanaman nilam sangat penting dilakukan mengingat saat ini nilam telah menjadi bahan baku ekspor minyak. Tanaman nilam adalah tanaman berakar serabut, daunnya halus seperti beludru apabila diraba dengan tangan, bentuk daunnya agak membulat lonjong seperti jantung, dan warnanya hijau muda. Bagian bawah daun dan rantingnya berbulu halus, batangnya berdiameter mm, relatif hampir berbentuk segi empat, dan sebagian daunnya yang melekat pada ranting selalu berpasangan satu sama lain. Jumlah cabang yang banyak dan bertingkat mengelilingi batang sekitar 3 5 cabang pertingkat. Tanaman ini memiliki umur tumbuh yang cukup panjang yaitu sekitar 3 tahun, panen pertama dapat dilakukan pada bulan ke 6 7 dan seterusnya setiap 2 3 bulan, tergantung pemeliharaan dan pola tanam, kemudian dapat diremajakan kembali dari hasil tanaman melalui persemaian atau pembibitan dengan cara stek. Hasil produksi tanaman ini berupa daun nilam basah yang dipanen dalam bentuk petikan kemudian dikeringkan dan diolah lebih lanjut melalui proses penyulingan daun nilam kering agar diperoleh suatu produk yang dinamakan minyak nilam.

2 Selain daun, bagian tanaman nilam yang lain yang dapat dipetik untuk disuling yaitu ranting, batang, dan akar, tetapi kandungan minyak yang dimilikinya umumnya lebih sedikit dibandingkan dengan daunnya. Dalam praktek penyulingan yang dilakukan oleh beberapa kalangan masyarakat atau pihak penyuling biasanya daun dicampur dengan ranting, batang, dan akar menjadi satu dalam proses penyulingan dengan tujuan agar diperoleh suatu jumlah patchouli oil yang lebih tinggi. Di Indonesia telah terdapat beberapa jenis tanaman nilam yang telah tumbuh dan berkembang. Namun, nilam Aceh lebih dikenal dan telah ditanam oleh masyarakat secara meluas. Ada 3 jenis tanaman nilam yang dikenal oleh masyarakat yaitu : a) Nilam Aceh (Pogostemon Cablin Benth atau Pogostemon Patchouli) Nilam Aceh merupakan tanaman standar ekspor yang direkomendasikan karena memiliki aroma khas dan rendeman minyak daun keringnya tinggi, yaitu 2,5 5 % dibandingkan dengan jenis lain. Nilam Aceh dikenal pertama kali dan ditanam secara meluas hampir di seluruh wilayah Aceh. Sebenarnya, jenis tanaman nilam ini berasal dari Filipina, yang kemudian ditanam dan dikembangkan juga ke wilayah Malaysia, Madagaskar, brazil, serta Indonesia. Saat ini hampir di seluruh wilayah Indonesia mengembangkan nilam Aceh secara khusus. b) Nilam Jawa (Pogostemon Heyneatus Benth) Nilam Jawa disebut juga nilam hutan. Nilam ini berasal dari India dan masuk ke Indonesia serta tumbuh di beberapa hutan di wilayah Pulau Jawa. Jenis tanaman nilam jawa ini hanya memiliki kandungan minyak sekitar 0,5 1,5 %. Jenis daun dan rantingnya tidak memiliki bulu bulu halus dan ujung daunnya agak meruncing. c) Nilam Sabun (Pogostemon Hortensis Backer) Dahulu tanaman nilam sabun ini sering digunakan untuk mencuci pakaian, terutama kain jenis batik. Jenis nilam ini hanya memiliki kandungan minyak sekitar 0,5 1,5 %. Selain itu, komposisi kandungan minyak yang dimiliki dan dihasilkannya tidak baik sehingga minyak dari jenis nilam sabun ini tidak memperoleh pasaran dalam bisnis minyak nilam. Oleh sebab itu, nilam Jawa dan nilam sabun tidak direkomendasikan sebagai tanaman komersial karena kandungan minyaknya relatife sangat sedikit. Selain itu, aroma yang dimiliki keduanya berbeda dengan nilam Aceh dan komposisi kandungan minyaknya tidak baik.(mangun, 2005)

3 Nilam termasuk tanaman yang mudah tumbuh seperti tanaman herba lainnya. Tanaman nilam memerlukan suhu yang panas dan lembap. Selain itu, nilam juga memerlukan curah hujan yang merata dalam jumlah yang cukup. Saat berumur lebih dari 6 bulan, ketinggian tanaman nilam dapat mencapai 2 3 kaki atau sekitar cm dengan radius cabang sekitar 60 cm. Ciri khas lainnya yaitu bila daun nilam digosok akan basah dan mengeluarkan wangi khas nilam. Selain itu, minyak dari daun nilam memiliki sifat khas yaitu semakin bertambah umurnya, maka semakin harum wangi minyaknya. Oleh karena itu, minyak nilam yang berumur lebih lama lebih disukai oleh produsen minyak wangi. (Mangun, 2005) 2.2 Minyak Nilam Minyak nilam tergolong dalam minyak atsiri dengan komponen utamanya adalah patchoulol. Daun dan bunga nilam mengandung minyak nilam, tetapi orang biasanya mendapatkan minyak nilam dari penyulingan uap terhadap daun keringnya. Karena sifat aromanya yang kuat, minyak ini banyak digunakan dalam industri minyak wangi. Sepertiga dari produk minyak wangi dunia memakai minyak nilam. Perkembangan ekspor minyak nilam dapat dilihat pada tabel 2.1 berikut. Tabel 2.1 Perkembangan Ekspor Minyak Nilam ( ) Tahun Volume (Ton) Nilai (US $) (BPS, Jakarta )

4 Minyak nilam juga digunakan sebagai pewangi kertas tisu, campuran detergent pencuci pakaian, dan pewangi ruangan. Fungsi minyak nilam yang lain adalah sebagai pengusir serangga perusak pakaian. Komponen kimia penyusun minyak nilam dapat dilihat pada tabel 2.2 berikut. ( ) Tabel 2.2 Komponen Kimia Penyusun Minyak Nilam Komponen Jumlah (%) Titik didih ( o C) Benzaldehyde β Cariofilen α Patchoulien α Bulnesene Patchouli Alkohol 2,34 17,29 28,28 11,76 40,04 178,1 260, , Benzaldehyde Rumus kimia : C 6 H 5 CHO Struktur bangun : Berat molekul : g/mol Titik didih : C Densitas : g/ml Viscositas (25 o C) : 1,4 Cp 2. β Cariofilen Rumus kimia : C 4 H 4 (C 11 H 20 ) Struktur bangun : CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 Berat molekul : 204 gr/mol Titik didih : 260,5 o C Densitas : 891,4 kg/m 3 Indeks bias : 1,5018

5 3. α Pathcouliene Rumus kimia : C 11 H 24 Struktur bangun : O CH 3 Berat jenis : 0,9296 Titik didih : 225 o C Putaran optik : 38 o C Indeks bias : 1, α Bulnesene Rumus kimia : C 15 H 24 Struktur bangun : Berat molekul : 204,35 sma Titik didih : 274,149 o C Densitas : 0, Patchouli Alkohol Rumus kimia : C 15 H 26 O Struktur bangun : Berat molekul : 222,36 Titik didih : 116 o C (8 mmhg) Berat jenis : 1,0284 Indeks refraksi (20 o C) : 1,5245

6 6. Etanol Fungsi : sebagai pelarut bahan baku. A. Sifat Fisika Rumus kimia : C 2 H 5 OH Struktur bangun : OH Berat molekul : 46,06844 (232) g/mol Titik didih : 78,4 o C Densitas : 0,7893 gr/ml Indeks bias : 1,36143 Cp Panas penguapan : 200,6 kal/gr Merupakan cairan tidak berwarna. Dapat larut dalam air dan eter. Memiliki bau yang khas. B. Sifat Kimia Merupakan pelarut yang baik untuk senyawa organik. Mudah menguap dan mudah terbakar. Bila direaksikan dengan asam halide akan membentuk alkyl halide dengan air. CH 3CH2OH HC CH CH3CH2OCH CH2 Bila direaksikan dengan asam karboksilat akan membentuk ester dan air. CH3CH2OH CH3COOH CH3COOCH2CH3 H2O Dehidrogenasi etanol menghasilkan asetaldehide. Mudah terbakar di udara sehingga menghasilkan lidah api (flame) yang berwarna biru muda dan transparan, dan membentuk H 2 O dan CO 2. ( Berdasarkan catatan Biro Pusat Statistik, sudah 25 negara yang mengimpor minyak nilam dari Indonesia. Usaha ekspor minyak nilam ke negara lainnya masih perlu ditingkatkan sehingga keberadaan minyak atsiri ini semakin nyata sebagai salah satu penghasil terbesar devisa Negara.

7 Standar mutu minyak nilam belum seragam untuk seluruh dunia, karena setiap Negara penghasil dan pengimpor menentukan standar mutu minyak nilam sendiri. Menurut hasil Seminar Standarisasi dan Pengawasan Mutu Barang-barang Ekspor di Jakarta pada tanggal Juni 1977, ditetapkan standar mutu minyak nilam Indonesia seperti pada tabel 2.3 berikut. Tabel 2.3 Standar Mutu Minyak Nilam Indonesia Karakteristik Syarat Cara Pengujian Warna Kuning muda sampai coklat tua Visual Bobot jenis 25 o /25 o C 0,943 0,983 SP-SMP (ISO R E) Indeks bias 1,506 1,316 SP-SMP (ISO R E) Kelarutan dalam etanol 90% pada suhu 20 o C Larutan (jernih) atau opalensi ringan dalam perbandingan 0,5 1 bagian volume jernih SP-SMP (ES 2073 : 1963) Bilangan asam maksimal Bilangan ester maksimal 5,0 10,0 SP-SMP (ISO R E) SP-SMP Minyak kruing Negatif SP-SMP Zat-zat asing b. alkohol tambahan c. lemak d. Minyak pelikan (Ketaren, 1985) Negatif SP-SMP SP-SMP SP-SMP (SI No.25/SI/73)

8 Berdasarkan bentuknya, minyak nilam berwujud cairan kental, sedangkan warnanya kuning muda dan bernuansa hijau hingga merah yang menjurus ke cokelat tua. Aroma spesifik nilam mirip jeruk nipis. 2.3 Kegunaan Minyak Nilam Tanaman nilam kering disuling untuk mendapatkan minyak nilam (patchouli oil) yang banyak digunakan dalam berbagai kegiatan industri. Fungsi utama minyak nilam sebagai bahan baku pengikat dari komponen kandungan utamanya, yaitu patchouli alkohol (C 15 H 26 ) dan sebagai bahan untuk wewangian agar aroma keharumannya bertahan lebih lama. Selain itu, minyak nilam digunakan sebagai salah satu bahan campuran produk kosmetik, kebutuhan industri makanan, kebutuhan farmasi, kebutuhan aromaterapi, bahan baku compound, pengawetan barang, serta berbagai kebutuhan industri lainnya. Minyak nilam mempunyai keunggulan, selain bermanfaat bagi berbagai ragam kebutuhan industri. Masa panen tanaman nilam relatif singkat dan mempunyai jangka waktu hidup cukup lama. Proses pemeliharaan dan pengendalian tanaman relatif mudah dan potensi pasarnya sudah jelas. Pola perdagangan minyak nilam tidak terkena kuota ekspor dan sampai saat ini belum ditentukan bahan sintesis atau bahan pengganti yang dapat menyamai manfaat minyak nilam ini. Oleh sebab itu, kondisi dan potensi minyak nilam tersebut merupakan basic power. Bila dikaitkan dengan suatu perencanaan pengelolaan budi daya tanaman nilam dengan segala ruang lingkup usaha yang menyertainya, dapat disimpulkan bahwa program budi daya tanaman nilam ini prospektif dan menguntungkan. (Mangun, 2005) 2.4 Metode Pemisahan Minyak Nilam Dalam metode pemisahan minyak atsiri ada beberapa cara yang dilakukan, yaitu : Destilasi alkohol Destilasi alkohol adalah variasi dari proses penyulingan yang digunakan untuk memperoleh minyak atsiri. Dalam hal ini 1 volume minyak yang didestilasi dengan 5 volume alkohol 3 %. Minyak atsiri yang dapat diperoleh adalah minyak yang dapat dilarutkan dalam alkohol. Umumnya terpena (C 10 H 16 ) relatif tidak larut. Fasa alkohol

9 dikembalikan dengan penyulingan dan campuran disuling untuk memisahkan terpena. Destilasi pemisahan Destilasi pemisahan biasanya dikerjakan pada tekanan rendah pada waktu pemisahan minyak atsiri. Proses ini digunakan terutama pada pabrik minyak terpena. Fungsi dari destilasi pemisahan ini adalah : Memisahkan hasil destilasi yang terdiri dari senyawa senyawa terpena (senyawa hidrokarbon). Memisahkan bagian senyawa oksigen. Memisahkan bagian bagian minyak yang terdapat di dalam minyak atsirinya. Destilasi pemisahan umumnya digunakan dalam minyak atsiri. Senyawa hidrokarbon dan bagian senyawa oksigen dari minyak atsiri yang telah diperoleh dengan destilasi uap. Destilasi langsung Destilasi langsung ini jarang dipergunakan untuk mendapatkan minyak atsiri, karena resiko panas menyulitkan. Metode ini hanya digunakan untuk memperoleh beberapa minyak atsiri seperti minyak copaiba. Metode ini sudah kuno. Sebagai contoh adalah minyak atsiri dari rempah rempah atau bumbu dan minyak dari buah difermentasi dan digunakan sebagai bahan baku kemudian diperoleh minyaknya dengan destilasi langsung. Ekstraksi dengan pelarut organik Sebagai pelarut minyak digunakan zat kimia (pelarut organik) yang harus diperhatikan dalam pemilihan zat tersebut adalah titik didihnya. Pelarut terdiri atas 2 jenis yaitu : 1. pelarut yang mudah menguap 2. pelarut tidak menguap Dengan menggunakan pelarut yang titik didihnya rendah (pelarut menguap) seperti etanol, aseton, chloroform, eter, petroleum, dan pelarut lain yang dipergunakan untuk melarutkan minyak atsiri dengan merendam bahan baku. Minyak atsiri kemudian didapatkan dengan menyuling larutan tersebut. (Mangun, 2005)

10 2.5 Pemilihan Proses Penyulingan Sebagian besar minyak atsiri umumnya diperoleh dengan cara penyulingan dengan uap atau disebut juga dengan cara hydro destilation. Penyulingan dapat didefinisikan sebagai pemisahan- pemisahan komponen komponen suatu campuran dari dua jenis cairan atau lebih berdasarkan perbedaan tekanan uap masing masing zat tersebut. Pengambilan minyak atsiri dengan cara penyulingan terbagi atas 3 cara yaitu : 1. Penyulingan dengan air langsung Penyulingan dengan air langsung yaitu bahan yang disuling langsung berhubungan dengan air yang diuapkan, hal ini menyebabkan sebagian zat kimia minyak yang dapat larut dalam air akan larut dan yang mempunyai titik didih yang tinggi akan tetap terikat bersama air, sehingga hasil minyak yang diperoleh menjadi sedikit. 2. Penyulingan dengan air dan uap Penyulingan dengan air dan uap yaitu bahan yang disuling diletakkan di atas ayakan pemisah yang terdapat beberapa centimeter di atas ketel (bagian bawah ayakan diisi air dan tidak menyinggung ayakan) sehingga proses penyulingan lebih cepat. Penyulingan dengan air dan uap ini sangat baik untuk penyulingan biji bijian dan serat, karena penyulingan dengan sistem ini minyak yang terkandung dalam bahan baku lebih cepat menghasilkan minyak dibandingkan sistem air langsung. Sebab dengan sistem uap dan air ini, uap akan bergerak keseluruh permukaan air yang dididihkan sehingga, penetrasi (penembusan) uap ke dalam jaringan bahan baku berjalan dengan baik, disamping itu hasil minyak yang diperoleh relatif lebih banyak jumlahnya dan bermutu lebih baik. Proses penyulingan dengan air dan uap disebut juga proses penyulingan dengan uap tekanan 1 atmosfir. 3. Penyulingan dengan uap air Proses penyulingan dengan uap langsung ini disebut juga proses penyulingan dengan uap tekanan tinggi (3 4 atmosfir). Proses kerja dari sistem uap ini yaitu bahan baku yang sudah digiling dimasukkan ke dalam ketel penyulingan, kemudian ketel penyulingan diberi uap sampai 5 atmosfir, kran uap ke ketel penyulingan dibuka perlahan uap akan mengalir ke ketel penyulingan. Bahan baku dalam ketel

11 penyulingan naik dan sebagian uap berkondensasi, uapnya akan mengekstrak minyak yang terkandung dalam bahan baku. Hasil uap ini mengalir ke cooler (kondensor) melalui pipa pipa lurus atau spiral. Dalam silinder, uap tadi akan dirubah ke dalam tabung pemisah minyak dan air (florentino flugs). Kalau dibandingkan antara sistem penyulingan air dan uap dengan penyulingan uap langsung lebih baik digunakan penyulingan uap langsung. Keuntungan menggunakan sistem penyulingan dengan uap langsung adalah mutu minyak umumnya lebih baik dan waktu penyulingan lebih cepat. Sedangkan kerugiannya adalah diperlukan lebih banyak peralatan. (Sumber: Mayumi, 2006) Berdasarkan keterangan di atas maka proses yang digunakan dalam pra rancangan pabrik pembuatan minyak nilam ini adalah proses ekstraksi dengan menggunakan etanol. Proses ini digunakan karena ekstraksi minyak nilam dengan etanol akan menghasilkan mutu minyak nilam yang lebih baik dan minyak yang diperoleh juga lebih banyak. Minyak yang dihasilkan juga mempunyai aroma alamiah tanaman tersebut. Pelarut yang digunakan adalah etanol karena etanol sangat baik untuk mengekstraksi miyak atsiri dari bahan baku daun, kelarutan etanol pada senyawa organik mencapai 90 %, dan juga karena titik didih etanol lebih rendah dibandingkan dengan titik didih minyak nilam. (Mangun, 2005) 2.6 Deskripsi Proses Bahan baku daun nilam kering dari gudang penyimpanan daun nilam (G-101) dimasukkan kedalam rollcutter (R-101). Selama di dalam gudang penyimpanan daun nilam suhunya dijaga pada suhu ruangan agar kondisi daun nilam yang akan diekstraksi tetap dalam keadaan baik. Dalam rollcutter (R-101) daun nilam dicacah kasar. Bahan kasar dari daun nilam ini kemudian oleh bucket elevator (B-101) dimasukkan ke dalam tangki ekstraktor (EM-101) melalui hopper (H-101) untuk dipanaskan dengan menggunakan uap pada kondisi operasi suhu 120 o C, sehingga suhu pada ekstraktor mencapai 60 o C. Kemudian ditambahkan pelarut etanol dari tangki etanol yang bersuhu 30 o C. Pelarut etanol dialirkan ke tangki ekstraktor dengan perbandingan 1,5 : 1 dengan bahan baku daun nilam. Proses ekstraksi ini berlangsung 2 4 jam. Kemudian cairan yang dihasilkan dipisahkan dari ampasnya melalui rotary filter (F-101), ampasnya dibuang ke bak penampungan ampas (BP-

12 II ) dan cairan yang sudah bersih dari ampas ditampung di tangki cairan (TC-101) yang kemudian dialirkan langsung ke heater (HE-101) untuk dipanaskan hingga pelarut etanol menjadi uap dengan suhu operasi 85 o C. Diasumsikan semua larutan etanol menguap, lalu dipompa menuju flash drum (FD-101). Di flash drum (FD-101) ini cairan dipisahkan dari pelarut etanol yang telah berubah menjadi uap. Produk top yang menguap berupa pelarut etanol akan dipompa ke dalam sebuah condensor (CD-102) untuk didinginkan sampai suhu 30 o C, lalu dialirkan kembali pada tangki etanol, sedangkan produk bottom yang berupa cairan didinginkan dengan menggunakan cooler (CD-101) pada suhu operasi 30 o C dan akan mengalir keluar secara overflow sebagai minyak nilam dan langsung ditampung dalam tangki produk.