• Tidak ada hasil yang ditemukan

Alat Penyuling Minyak Atsiri Tipe Uap Langsung

Alat penyuling minyak atsiri tipe uap langsung merupakan alat yang mempunyai fungsi untuk mengeluarkan kandungan minyak atsiri yang terdapat pada bagian dari tumbuhan yang berupa daun, ranting dan biji. Dalam proses pengeluaran minyak dari tumbuhan yang digunakan adalah uap bertekanan tinggi. Uap ini berfungsi untuk mengeluarkan minyak yang terdapat pada daun, ranting maupun biji pada tumbuhan. Alat penyuling minyak atsiri tipe uap langsung ini terdiri atas tiga bagian utama yaitu:

1. Ketel uap 2. Ketel suling 3. Kondensor

Selain itu alat ini juga dilengkapi dengan preassure gauge sebagai pengukurr tekanan uap yang dihasilkan, termometer untuk mengetahui suhu yang ingin dicapai, dan kumparan pada kondensor yang berfungsi untuk memperlambat laju aliran uap agar uap dapat terkondensasi kembali menjadi cairan, serta gelas ukur sebagai wadah penampungan minyak sementara waktu.

Sumber panas dihasilkan melalui kompor gas yang berukuran 3 kg yang berfungsi untuk memanaskan air yang terdapat pada ketel uap. Ketel uap diisi air sebanyak 15 L, tidak perlu diisi sampai penuh agar cepat menghasilkan uap sehingga dapat mempersingkat waktu penyulingan. Ketel uap mempunyai ukuran diameter 30 cm dan tinggi 51 cm. Ketel suling mempunyai ukuran 32 cm dan tinggi 40 cm, serta terdapat piringan yang berlubang-lubang sebagai wadah bahan

yang mempunyai tinggi 20 cm dari dasar. Selanjutnya kondensor yang berdiameter 30 cm dan tinggi 50 cm memiliki pipa spiral sebanyak 26 kumparan.

Ketel uap, ketel suling serta kondensor dihubungkan oleh pipa yang berdiameter 1,5 cm sebagai jalur uap yang dihasilkan. Uap yang dihasilkan pada ketel uap selanjutnya diteruskan kedalam ketel suling setelah didapat tekanan 1 atm. Selanjutnya uap tersebut masuk melalui ruangan kosong pada ketel suling sebelum akhirnya mengenai bahan yang akan disuling. Uap yang telah dialirkan ke dalam ketel suling tersebut dibiarkan sampai mencapai suhu 110 °C, setelah mencapai suhu tersebut keran dibuka untuk mengalirkan uap yang selanjutnya di teruskan kedalam kondensor untuk dikondensasi agar uap tersebut kembali menjadi bentuk cairan.

Pemilihan Bahan

Pemilihan bahan dalam pembuatan alat ini haruslah diperhitungkan, karena pemilihan bahan dapat menentukan hasil yang akan di peroleh dari proses penyulingan. Bahan yang digunakan dalam pembuatan alat ini adalah bahan yang terbuat dari stainless steel. Bahan stainless steel merupakan bahan yang terbuat dari baja yang apabila bereaksi dengan air dan udara tidak akan menimbulkan pengkaratan (korosi). Korosi sangat mempengaruhi hasil yang akan dicapai karena akan memperlambat uap yang akan dialirkan dan juga mengandung zat yang tidak baik untuk kesehatan, karena minyak atsiri pada umumnya digunakan pada bahan kosmetik dan juga obat-obatan, jadi harus benar-benar steril dan bersih. Oleh sebab itu digunakan bahan stainless steel untuk menghindari terjadinya korosi tersebut.

Dimensi Alat

Dimensi alat sangatlah penting dalam produksi alat-alat pertanian. Pentingnya dilakukan pengukuran dimensi alat dan massa dari alat bertujuan bertujuan apabila ada usaha untuk memproduksi alat dalam jumlah besar dan kemudian menjualnya. Dengan mengetahui dimensi dan massa dari alat tersebut , maka kapasitas alat dapat diketahui. Alat ini memiliki tiga tabung, dimana tabung pertama memiliki tinggi 51 cm dan diameter 30 cm, tabung kedua (ketel suling) memiliki tinggi 40 cm dan diameter 32 cm, dan tabung kondensor memiliki tinggi 50 cm dan diameter 30 cm serta rak bertingkat sebagai tempat dudukan ketiga tabung tersebut.

Proses penyulingan

Dalam sekali proses penyulingan di butuhkan air sebagai penghasil uap sebanyak 15 L, es batu sebanyak 7 buah, bahan bakar elpiji yang berukuran 3 kg sebanyak 1 buah dan daun cengkeh kering seberat 1 kg. Dimana air sebanyak 15 L dimasukkan kedalam ketel uap yang berfungsi sebagai penghasil uap. Proses penyulingan berlangsung selama 3 jam untuk itu perlu diperhatikan banyaknya air yang digunakan sebagai penghasil uap agar ketika proses berlangsung air dalam ketel uap tidak kering ataupun habis.

Dalam proses penyulingan bahan bakar yang digunakan adalah bahan bakar gas berukuran 3 kg, digunakan untuk mengurangi biaya yang dikeluarkan dalam proses penyulingan. Selain itu penggunaan elpiji juga untuk mengurangi penggunaan minyak tanah yang semakin langka. Es batu yang digunakan dalam proses penyulingan sebanyak 7 buah yang berfungsi sebagai stabilisator suhu

didalam kondensor agar proses pengembunan dapat berlangsung dan uap dapat dikembalikan fasenya menjadi minyak.

Penyulingan dengan sistem seperti ini memanfaatkan uap bertekanan tinggi, oleh sebab itu harus benar-benar diperhatikan dalam proses pembuatannya, terutama pada ketel suling. Ketel suling harus benar-benar tertutup rapat agar tidak ada uap yang keluar karena hal tersebut akan memperlama waktu proses penyulingan. Uap yang dihasilkan melalui ketel uap kemudian dialirkan kedalam ketel suling melalui pipa berukuran 1,5 cm sebagai jalur keluarnya uap. Kemudian uap dengan tekanan 1 atmosfer tersebut masuk kedalam ketel suling untuk digunakan menguapkan daun cengkeh agar minyak yang terkandung didalam daun cengkeh dapat keluar. Uap tersebut sebelumnya dikumpulkan didalam ketel suling dengan suhu 110 °C. Ketel suling ini memiliki rongga dibagian bawahnya sebagai tempat masuknya uap yang berasal dari ketel uap, sedangkan daun yang akan disuling berada 20 cm dari dasar alat. Hal ini bertujuan agar uap memiliki cukup ruang untuk menguapkan daun tersebut. Bahan yang diisikan kedalam ketel suling sebanyak 1 kg. Bahan tidak boleh diisi terlalu penuh agar terdapat ruangan uap untuk keluar menuju kondensor. Hal ini sesuai dengan pernyataan Harris (1990) yang menyatakan bahwa bahan yang akan diolah dimasukkan ke tempat pemuatan bahan tanpa dipadatkan dan tidak boleh terisi penuh.

Kapasitas Efektif Alat

Kapasitas efektif alat menunjukkan produktivitas alat selama pengoperasian tiap satuan waktu. Dalam hal ini kapasitas efektif alat diukur dengan membagi volume minyak yang dihasilkan terhadap waktu yang dibutuhkan selama pengoperasian alat. Pengujian dilakukan sebanyak tiga kali

ulangan untuk masing-masing bahan sebanyak 1 kg. Hasil pengujian menunjukkan waktu rata-rata yang dibutuhkan untuk menyuling daun cengkeh sebanyak 1 kg yaitu 3 jam sehingga kapasitas efektif alat penyuling minyak atsiri tipe uap langsung sebesar 13,33 ml/jam. Hasil ini dapat dilihat pada tabel 2.

Hasil penelitian menunjukkan minyak daun cengkeh yang diperoleh sebesar 38 ml dengan lama penyulingan 3 jam pada pengulangan pertama, sebesar 40 ml dengan waktu yang sama pada pengulangan kedua, sedangkan pada pengulangan ketiga pada waktu yang sama diperoleh minyak sebesar 42 ml.

Tabel 2. Kapasitas Efektif Alat

Ulangan Volume (ml) waktu (jam) kapasitas efektif

alat (ml/jam) I 38 3 12,66 II 40 3 13,33 III 42 3 14 Total 120 3 39,99 Rata-rata 40 3 13,33

Dari hasil penelitian didapat hasil penyulingan yang berbeda, dimana perbedaannya disebabkan oleh kebocoran alat. Pada ulangan I pemasukan air pada ketel uap dilakukan secara batch (curah) dan pintu pada ketel uap masih menggunakan system bongkar pasang dengan pengaitnya berupa baut, sehingga menyebabkan adanya kebocoran uap melalui celah-celah penutup ketel uap.

Pada ulangan II dan III kebocoran pada ketel uap telah diperbaiki dengan cara di las antara tutup dengan dinding ketel sehingga tidak terdapat lagi celah-celah diantaranya, sedangkan pemasukan air dilakukan secara perlahan melalui corong pemasukan yang diletakkan diatas pintu ketel dengan diameter lubang pemasukan sebesar 3 cm. hasil yang diperoleh pada pengulangan II dan III lebih

besar pada ulangan I. Hal ini sesuai dengan pendapat Djojosubroto dan inggrid (2011) yang menyatakan agar sebanyak mungkin minyak atsiri yang ikut terdestilasi maka tekanan parsial uap minyak atsiri harus setinggi mungkin. Jadi jika terdapat kebocoran pada alat maka akan mengurangi tekanan parsial pada alat karena uap akan berkurang melalui lubang yang bocor.

Rendemen Minyak

Perhitungan rendemen dilakukan untuk mengetahui seberapa besar rendemen yang dihasilkan oleh suatu alat dalam memproduksi minyak daun cengkeh tiap satuan banyak bahan yang diolah.

Dari hasil percobaan yang telah dilakukan, didapat hasil rendemen minyak pada daun cengkeh sebesar 2,23 %. Hal ini diperoleh berdasarkan perbandingan berat rataan minyak daun cengkeh dengan berat bahan yang digunakan yaitu sebesar 1000 gr kemudian dikali 100 %.

Tabel 3. Rendemen Minyak Daun Cengkeh

Ulangan Berat minyak daun

cengkeh dalam gelas ukur (gr) Berat gelas ukur (gr) Berat minyak daun cengkeh (gr) Rendemen minyak (%) I 33,35 13,30 20,05 2,0 II 37,08 13,30 23,78 2,3 III 37,60 13,30 24,30 2,4 Total 107,73 39,9 350 6,7 Rata-rata 35,91 13,3 116,66 2,23

Rendemen yang diperoleh dari penelitian ini sudah sesuai standard nasional Indonesia (SNI,2006) dimana standard SNI mensyaratkan rendemen sebesar 2%. Sedangkan dalam industri kosmetik dan obat-obatan rendemen minyak yang dibutuhkan sebesar 2,5%

Heat Excanger (HE)

Perpindahan panas merupakan panas yang berpindah dari suatu tempat ke tempat lain dengan adanya faktor tertentu. Panas akan mengalir dari tempat yang suhunya tinggi ke tempat yang suhunya lebih rendah. Dalam hal ini panas yang dihasilkan oleh ketel uap dialirkan kedalam kondensor untuk akhirnya dapat diubah menjadi minyak. Hal ini disebabkan oleh adanya heat exchanger yang berfungsi mengubah fase uap menjadi fase cair.

Alat penyuling minyak atsiri tipe uap langsung ini menggunakan Heat exchanger dengan tipe spiral, diamana tipe spiral sangat baik pada cairan yang sangat kental dan bertekanan sedang.

Tabel 4. Perpindahan Kalor

Ulangan Ta dalam kondensor(°C) Ts (°C) Perpindahan kalor (J) I 10 110 209.200 II 19 110 190.372 III 19 110 190.372 Total 48 330 589.944 Rata-rata 16 110 196.648

Keterangan : Ta = suhu ambient (°C) Ts = suhu steam (°C)

Dengan menggunakan persamaan

Q = mc∆�...(1) maka dapat diperoleh kalor yang dilepas dalam satu kali proses berturut-turut yaitu, 209.200 J dan 190.372 J. Penyulingan pada ulangan II dan III memiliki suhu yang sama, oleh sebab itu kalor yang dilepaskan pun berjumlah sama.

Tabel 5. Energi panas dalam heat exchanger Ulangan Suhu air (°C) Suhu dasar

penguapan (°C)

Energi Panas Dalam Heat Exchanger (Btu / jam��2 °F)

I 10 110 -72.006,48

II 19 110 -65.525,89

III 29 110 -58.325,24

Total 58 330 -195.857,61

Dengan menggunakan persamaan

Q = -kN(2�r)��

�� ...(2)

maka diperoleh energi untuk mengubah uap menjadi air adalah sebesar -65.285.87 Btu/jam ft2°F. Tanda negatif (-) mengartikan bahwa kondensor harus

melepaskan energi sebesar 65.285,87 Btu/jam ft2°F agar dapat mengubah uap minyak menjadi minyak dalam wujud cair.

Efisiensi Alat

1 kg daun cengkeh kering menghasilkan minyak yang berbeda – beda di setiap literatur, mulai dari 0,02 L sampai dengan 0,052 L dalam sekali penyulingan. Perbedaan ini mungkin diakibatkan dari sistem penyulingan yang berbeda-beda, dimana dalam sistem penyulingan dikenal 3 sistem. Sistem penyulingan dengan tipe rebus menghasilkan minyak yg tidak maksimal, begitu juga dengan sistem kukus, namun sistem uap langsung yang menggunakan uap bertekanan tinggi untuk menyuling daun cengkeh dapat memaksimalkan minyak yang didapat. Berdasarkan tinjauan tersebut, penulis berasumsi bahwa 0,052 L adalah minyak yang didapat secara maksimal, sesuai dengan tipe penyulingan yang dilakukan penulis yaitu sistem uap langsung.

Efisiensi alat dapat dihitung dengan membagi hasil yang diperoleh di lapangan terhadap hasil yang seharusnya diperoleh secara teoritis. Dari proses penyulingan yang telah dilakukan, seharusnya diperoleh hasil 0,052 ml untuk 1 kg bahan. Namun, hasil yang diperoleh justru 40 ml (hasil rataan tiga kali penyulingan). Jadi efisiensi alat tersebut adalah 76,92%. Hal ini disebabkan

adanya faktor kebocoran alat dan masih terdapatnya daun cengkeh yang tidak dilalui oleh uap air.

secara teorotis alat dan mesin pertanian yang baik memiliki efisiensi antara 60%-70%, lebih dari itu akan semakin baik. Oleh karena efisiensi alat sebesar 76,92%, maka alat penyuling minyak atsiri tipe uap langsung ini dapat dikatakan layak untuk digunakan.

Analisis Ekonomi

Analisis ekonomi digunakan untuk menentukan besarnya biaya yang harus dikeluarkan saat produksi menggunakan alat ini. Dengan analisis ekonomi dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat diperhitungkan. Umumnya setiap investasi bertujuan untuk mendapatkan keuntungan. Namun ada juga investasi yang bukan bertujuan untuk keuntungan, misalnya investasi dalam bidang sosial kemasyarakatan atau investasi untuk kebutuhan lingkungan, tetapi jumlahnya sangat sedikit.

Harga bahan baku daun cengkeh kering yaitu Rp 800/kg. Dari analisis biaya, diperoleh biaya penyulingan daun cengkeh dengan alat ini sebesar Rp. 248/ml, yang merupakan hasil perhitungan dari biaya tetap dan biaya tidak tetap terhadap kapasitas alat penyuling minyak atsiri. Dari analisis biaya, diperoleh total biaya tetap sebesar Rp. 748.712,25/tahun dan total biaya tidak tetap sebesar Rp. 2.700,6 /jam.

Tabel 6. Biaya pokok penyulingan minyak daun cengkeh

Tahun Biaya Pokok (Rp/ml) Tahun Biaya Pokok (Rp/ml)

1 257,23 4 219,08

2 232,02 5 216,94

3 223,63

Gambar 6. Grafik Biaya Pokok Alat Penyuling Minyak Atsiri

Dari grafik dapat dilihat terjadi penurunan biaya pokok tiap tahunnya untuk penyulingan daun cengkeh dengan alat penyuling minyak atsiri. Hal ini dipengaruhi oleh biaya penyusutan (biaya tetap) pada alat yang semakin tinggi tiap tahunnya.

Break even point

Menurut Waldiyono (2008) analisis titik impas umumnya berhubungan dengan proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang dilakukan dapat membiayai sendiri (self financing). Selanjutnya dapat berkembang sendiri (self growing). Dalam analisis ini, keuntungan awal dianggap sama dengan nol. Bila pendapatan dari produksi berada di sebelah kiri titik impas maka kegiatan usaha akan menderita kerugian, sebaliknya bila di sebelah kanan titik impas akan memperoleh keuntungan. Maka dari itulah penulis menghitung analisa titik impas dari alat ini untuk mengetahui seberapa lama waktu yang dibutuhkan alat ini agar mencapai titik impas.

Tabel 7. BEP Alat Penyuling Minyak Atsiri

Tahun BEP (ml/tahun) Tahun BEP (ml/tahun)

1 63,91 4 19,82 2 34,45 5 16,82 3 24,64 190 200 210 220 230 240 250 260 270

Tahun I Tahun II Tahun III Tahun IV Tahun V

Dokumen terkait