PENINGKATAN PRODUKTIFITAS EKSTRAKSI MINYAK NILAM DENGAN MICROWAVE HYDRO DISTILLATOR

Transkripsi

1 Banjarmasin, 7-8 Oktober 5 PENINGKATAN PRODUKTIFITAS EKSTRAKSI MINYAK NILAM DENGAN MICROWAVE HYDRO DISTILLATOR Nurkholis Hamidi, Mega Nur Sasongko dan Widya Wijayanti Jurusan Teknik Mesin, Fakultas Teknik, Universitas Brawijaya Jl. MT Haryono 67, Malang, Jawa Timur, Indonesia hamidy@ub.ac.id Abstrak Minyak atsiri merupakan salah satu komoditas penting bagi Indonesia. Namun demikian masih banyak kendala yang dihadapi produsen minyak atsiri di Indonesia terkait keefektifan proses ekstraksi. Dalam penelitian ini dilakukan studi tentang potensi gelombang mikro (microwave) untuk proses ekstraksi minyak nilam. Ekstaksi dilakukan menggunakan microwave oven yang telah dimodifkasi sebagai microwave hydro distillator. Bahan dasar yang digunakan adalah daun nilam kering massa gram per sample pelarut berupa air suling. Penelitian dilakukan memvariasikan daya microwave pada 4 Watt, 56 Watt, dan 7 Watt. Hasil penelitian menunjukkan microwave hydro distillatory mampu mengurangi waktu ekstraksi dan juga meningnkatkan rendemen minyak nilam bila dibandingkan distilator Selain itu, microwave hydrodistillator mampu juga mengurangi konsumsi energi. Kata kunci : minyak nilam, microwave hydro distillator, ekstraksi demikian masyarakat produsen minyak nilam di Indonesia masih banyak menemui kendala terkait rendemen, lama proses ekstaksi dan mutu hasil ekstraksi minyak nilam yang masih rendah. Rata-rata rendemen yang dihasilkan dari ekstraksi minyak nilam sekitar -% waktu ekstraksi yang sangat panjang sekitar 7- jam [,]. Penggunaan teknologi ekstraksi yang konvensional merupakan salah satu penyebab rendahnya hasil rendemen di industri-industri tersebut. Ada beberapa faktor yang mempengaruhi rendemen minyak nilam antara lain: jenis tanaman, umur tanaman, waktu panen, perubahan bentuk daun, perlakuan pendahuluan sebelum ekstraksi, dan teknik ekstraksi, tekanan dalam drum ekstraksi dan besarnya energi untuk perebusan []. Oleh karena itu teknologi ekstraksi (distilasi) minyak atsiri sangatlah penting untuk dikaji dan dikembangkan untuk mendapatkan proses yang efisien produk berkualitas tinggi. Selama ini distilasi minyak nilam dapat dilakukan tiga cara, yaitu air (hydro distillation), penyulingan air Pendahuluan Minyak atsiri yang disebut juga minyak esteris merupakan komoditas penting yang banyak dibutuhkan oleh berbagai industri seperti industri kosmetik, farmasi dan industri lainnya. Menurut laporan Marlet Study Essential Oils and Oleoresin (ITC), produksi minyak atsiri dunia mencapai 5-55 ton per tahun. Indonesia merupakan negara produsen minyak atsiri terbesar di dunia hasil produksi sekitar 45 ton per tahunnya. Minyak atsiri umumnya diproduksi melalui proses ekstraksi berbagai jenis tanaman seperti serai wangi, minyak daun cengkih, mawar, kamboja, kenanga dan juga nilam. Di antara berbagai jenis minyak atsiri tersebut, minyak nilamlah (patchouli oil) yang jadi primadona di Indonesia. Tanaman nilam (Pogostemon Cablin Benth) sudah lama dikenal dan dikembangkan oleh masyarakat Indonesia untuk dijadikan sebagai bahan dasar minyak nilam. Usaha distilasi (ekstraksi) minyak nilam juga banyak dilakukan masyarakat Indonesia baik dalam sekala kecil maupun menengah. Namun KE-5

2 Banjarmasin, 7-8 Oktober 5 dan uap (steam-hydro distillation), dan penyulingan uap (steam distillation) [4]. Dari ketiga metode distilasi tersebut, metode distilasi uap-air (steam-hydro distillation) dapat menghasilkan rendemen minyak nilam yang lebih bagus [5]. Namun menggunakan metode tersebut dibutuhkan waktu yang lama untuk mendapatkan minyak nilam yang bagus. Usaha untuk meningkatkan produktivitas distilasi minyak atsiri juga dilakukan oleh Tuti T, dkk, []. Hasil penelitiannya menunjukkan bahwa peningkatan tekanan pada sistem steam distillation dapat meningkatkan hasil rendemen minyak akar wangi. Namun demikian, lama distilasi masih sekitar 9 jam rendemen yang tidak bisa lebih dari,%. Selain itu peningkatan tekanan penguapan tentunya akan mengakibatkan peningkatan temperatur penguapan pula yang dapat mempengaruhi kualitas minyak terutama dari segi aroma. Salah satu usaha lain yang berpotensi untuk meningkatkan rendemen dan mengurangi lama proses ekstraksi adalah pemanfaatan gelombang mikro (microwave) dalam proses ekstraksi minyak atsiri. Metode pemanasan gelombang mikro berdeda pemanasan konduksi atau konvesi. Pemanasan menggunakan microwave merupakan pemanasan radiasi yang mempunyai beberapa keuntungan, seperti tanpa pemanasan bersentuhan (mengurangi panas berlebihan pada permukaan material), mengurangi gradien termal, pemanasan dimulai cepat dan efek pemanasan berhenti cepat, panas dimulai dari dalam material, perpindahan energi berdasarkan perpindahan panas secara radiasi. Gelombang mikro hanya diserap bahan dielektrik (seperti air dan minyak) dan kemudian dirubah menjadi energi panas [6]. Microwave juga dapat memberi pumping effect pada fluida yang terpaparnya [7], sehingga memudahkan fluida (minyak) terdesak untuk keluar dari dalam sel. Dalam penelitiannya, Tsuruta, dkk, 9, melaporkan bahwa efek microwave mampu mengeringkan beberapa bahan makanan cepat dibandigkan pengeringan udara panas. Dengan beberapa poin penting tersebut, gelombang mikro memiliki potensi untuk diterapkan pada proses ekstraksi minyak atsiri. Beberapa peniliti telah berusaha mengaplikasikan microwave (gelombang mikro) pada proses ekstraksi minyak atsiri cara mengkombinasikannya metode yang telah ada [8,9]. Hasil penelitian menunjukkan adanya peningkatan hasil rendemen minyak cengkeh dan pectin jeruk ketika microwave dipancarkan pada steam distillation dan steam-hydro distillation [8,9]. Namun demikian penelitian hanya menggunakan metode kombinasi pada daya pancar tertentu serta tidak ada analisa kebutuhan energi untuk proses distilasi tersebut sehingga belum diketahui keefektifan proses tersebut. Oleh karena itu dalam penelitian ini dilakukan kajian yang lebih mendalam terhadap pengaruh beberapa parameter (seperti daya radiasi, temperatur distilasi, dll) terhadap unjuk kerja microwave distillation agar didapat proses yang paling optimum. Selain itu, perlu juga dilakukan analisa kebutuhan energinya agar dapat mengetahui keefektifan dari sisi ekonominya.. Metode Penelitian Gambar menunjukkan instalasi penelitian. Microwave distilator dibuat memodifikasi sebuah microwave oven vapor W Microwave oven Glass chamber Distilled water Patchouli leaves Pt Condenser Data logger Gb. Instalasi Penelitian Microwave Distillation KE-5

3 Banjarmasin, 7-8 Oktober 5 rumah tangga. Sebuah bejana kaca diletakkan di dalam microwave oven sebagai distillatory chamber tempat campuran daun nilam dan air suling sebagai pelarut. Setiap kali pengujian, massa daun nilam yang digunakan adalah g pelarut air sebanyak,5 liter. Distilasi daun nilam dilaksanakan daya microwave yang di set pada 4 dan 7 Watt. Selama proses distilasi, temperatur bejana diukur Pt resistance yang terhubung data logger dan komputer. Hasil distilasi yang berupa minyak nilam kemudian dipisahkan dari air dan kemudian dilkukan beberapa pengujian terhadap rendemen dan konsumsi energi yang kemudian dibandingkan metode Proses distilasi minyak nilam konvensional dilakukan metode hydro distillation. Langkah-langkah pengambilan data secara umum dilakukan sama metode microwave distillation, akan tetapi, sebagai sumber panas digunakan sebuah kompor berbahan bakar LPG. Konsumsi LPG diukur selama proses untuk perhitungan jumlah energi yang terpakai. 5 extraction oil (ml) Tabel- Rendemen maksimum minyak nilam (%) dari g daun. No Metode Rendemen Maksimum (% massa daun nilam),9 Microwave 4W,4 Microwave 7W,9 mencapai suhu penguapan tersebut maka proses ekstraksi minyak nilam dimulai. Hasil pengukuran menunjukkan bahwa penggunaan microwave daya 7 W memiliki kecepatan pemanasan yang paling tinggi untuk mecapai suhu ekstraksi dibandingkan konvensional maupun pada daya yang lebih rendah 4 W. Hal ini terjadi karena daya yang cukup serta proses pemanasan yang efektif dan efisien dari microwave 7 W. Kefektifan pemanasan microwave ini bisa dilihat dari hasil konsumsi energi di Tabel-. Hasil ekstraksi minyak nilam diukur sepanjang proses ekstraksi. Hasil pengukuran dari ekstraksi minyak nilam diplot pada Gb.. Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode microwave distillation memiliki kemampuan meng-ekstraksi minyak nilam lebih cepat dibanding metode Dari diagram tersebut nampak bahwa metode microwave memiliki gradien hasil yang lebih curam disbanding konvensional yang mengindikasikan produksi minyak yang lebih cepat. o TEMPERATURE ( C) Gb. Volume hasil ekstraksi minyak nilam (ml) 95 Microwave 4 W Microwave 7 W 8 Time (min) 8 MAHD MAHD 4 HD Gambar menunjukkan profil temperatur selama proses distilasi baik metode microwave maupun Pemanasan sensibel terjadi hingga temperatur penguapan yakni sekitar 99oC. Setelah 85 Hasil dan Pembahasan 9 6 Time (min) Gb. Profil temperatur distilasi minyak nilam KE-5

4 Banjarmasin, 7-8 Oktober 5 Kesimpulan Tabel- Konsumsi energi ekstraksi minyak nilam. No Metode Penelitian tentang penggunaan metode microwave distillation untuk proses ekstraksi minyak nilam telah dilakukan. Hasil penelitian menunjukkan bahwa metode microwave relative lebih efektif dibanding metode hydro distillation Penggunaan microwave daya cukup mampu mengekstraksi minyak nilam lebih cepat serta menghasilkan minyak yang lebih banyak. Selain itu, microwave memerlukan energi yang lebih hemat dibanding metode Konsumsi Energi (kj/ml minyak nilam),9 Microwave 4W,4 Microwave 7W,9 Hasil rendemen/ekstraksi maksimum dari ketiga metode tersebut juga dapat dilihat pada Tabel-. Hasil pengamatan menunjukkan bahwa metode microwave distillation daya 7W dapat menghasilkan hasil ekstraksi tertinggi yakni sekitar,8% dari gram daun nilam kering. Sedangkan metode yang lain, masing-masing menghasilkan,9% untuk konvensional dan,4% untuk microwave daya 4W. Penggunaan daya yang cukup dalam metode microwave distillation merupak faktor penting untuk menghasilkan rendemen maksimum dalam proses distilasi/ekstrksi minyak nilam. Semakin besar daya yang digunakan akan memiliki kemampuan yang lebih untuk mendesak minyak agar berdifusi keluar dari sel-sel daun dan kemudian dapat larut dalam uap air. Meski microwave mampu memberi pemanasan yang efektif, akan tetapi bila daya yang digunakan kecil atau tidak cukup, maka hasil rendemen juga akan rendah, seperti yang terlihat pada daya 4W. Pada penelitian ini, konsumsi energi untuk proses distilasi juga diukur untuk mengetahui tingkat keefektifan dan keefisiensienan metode microwave distillation. Tabel- menunjukkan konsumsi energi dari ketiga metode yang digunakan. Konsumsi energi untuk tiap ml minyak yang dihasilkan dari proses ekstraksi masing-masing menunjukkan 6,8 kj untuk microwave 4W, 95 kj untuk microwave 7W dan 66,7 kj untuk metode Hasil tersebut menunjukkan bahwa metode microwave memerlukan energi yang lebih sedikit dibanding metode Metode tersebut mampu menghemat % kebutuhan energi untuk proses eksktraksi minyak nilam. Referensi [] Sugiarto dan Sulisttyo E.,, Ampas Penyulingan Nilam Sebagai Bahan Bakar Alternatif Pada Proses Produksi Minyak Nilam, Jurnal Rekayasa Mesin, Vol. No., 7-4., Malang [] Tuti Tutuarima, Hari Soesanto, Meika S Rusli, Erliza Noor, 8, Perbaikan Disain Proses Penyulingan Minyak Akar Wangi, Prosiding Konferensi Nasional Minyak Atsiri, Surabaya. [] Herlina et al, 5. Efektifitas penyulingan daun nilam metode steam distillation perlakuab pendahuluan pengeringan suhu rendah termodifikasi. PS Tek. Industri Pertanian, Universitas Bengkulu, Bengkulu. [4] Ketaren, S.985. Pengantar Teknologi Minyak Atsiri. Balai Pustaka. Jakarta. [5] Anshory dan Hidayat. 9. Konsep dasar pengulingan dan analisa sederhana minyak nilam. LPPM, UNPAD. [6] Taylor, M. 5. Developments in Microwave Chemistry. Evalueserve. All Right Reserved. [7] Tsuruta, T. and Hayashi, T., 6, Enhancement of Microwave Drying Under Reduced Pressure Condition by Irradiation Control and External Air Supply, Transaction of the Japan Society of Mechanical Engineers, Series B, (No.5-5) [8] Wildan Habibi, Ayong Ziyaul Haq, Pantjawarni Prihatini, dan Mahfud.. Perbandingan Metode Steam Distillation dan Steam-Hydro Distillation KE-5

5 Banjarmasin, 7-8 Oktober 5 Microwave Terhadap Jumlah Rendemen serta Mutu Minyak Daun Cengkeh (Syzygium aromaticum). Surabaya: ITS. [9] Prakash JM, V. Sivakumara,, R. Sridharb.. Optimization of microwave assisted extraction of pectin from orange peel, Kongu Engineering College, Perundurai, Erode 685, TN, India. KE-5