Alat Penyuling Minyak Atsiri Tipe Uap
Alat penyuling minyak atsiri tipe uap ini terdiri atas tiga bagian utama yaitu :
• Wadah air penghasil uap • Wadah bahan
• Wadah pendingin (kondensor)
Selain itu, alat ini dilengkapi dengan alat pengukur tekanan uap, alat pengukur suhu (termometer), pipa penghubung antar bahan, serta botol penampung hasil. Alat pemanas yang digunakan pada penelitian ini adalah kompor. Wadah air penghasil uap ini berdiameter 37 cm dan tinggi 40 cm. Pada wadah ini diisi air sebanyak 30 L. Tidak perlu diisi sampai penuh karena akan memperlambat proses terjadinya pendidihan air sehingga proses penyulingan akan memakan waktu yang lebih lama.
Wadah air dan wadah bahan dihubungkan oleh oleh pipa berdiameter 2 cm. Air yang mendidih akan menghasilkan uap yang selanjutnya akan dialirkan melalui pipa ini menuju wadah bahan untuk mengangkut kandungan minyak pada bahan. Wadah bahan ini berdiamater 35 cm dan tingginya 80 cm. Di dalam wadah ini dipasang piringan berlubang-lubang. Di atas piringan inilah bahan akan diletakkan. Letaknya 20 cm dari dasar wadah. Jadi uap yang mengalir dari air yang mendidih terlebih dahulu akan menuju ruang kosong di bawah piringan ini sebelum menyentuh bahan. Selain itu pada wadah ini juga dipasang alat pengukur tekanan uap untuk mengetahui berapa besar tekanan yang ada di dalam wadah bahan. Dan pada dasar wadah dipasang kran untuk mengantisipasi tekanan yang
berlebih. Apabila tekanan melebihi yang dikehendaki maka kran ini dapat dibuka untuk mengurangi tekanan berlebih tersebut. Termometer juga dipasang pada wadah ini yaitu pada bagian tutup wadah. Tujuannya adalah untuk mengetahui besarnya suhu pada saat proses penyulingan dilakukan.
Uap yang mengalir menuju wadah bahan akan mengangkut minyak yang dikandung bahan dan selanjutnya melalui pipa aliran uap dialirkan menuju wadah pendingin. Wadah ini berisi pipa berulir dan es batu yang bercampur garam guna mempercepat proses pengembunan (pencairan uap). Hasil sulingan akan ditampung pada botol penampung hasil untuk selanjutnya dipisahkan antara air dan minyak dengan menggunakan pipet tetes.
Proses Penyulingan
Untuk satu kali proses penyulingan, diperlukan : Tabel 1. Kebutuhan alat untuk satu kali penyulingan
Bahan bakar (L) 2
Air penghasil uap (L) 20
Bahan nilam (kg) 3,5
Es batu (kg) 3 x 10 kg
Jadi, untuk satu kali penyulingan selama 5 jam diperlukan bahan bakar (minyak tanah) sebanyak 2 L, air penghasil uap 20 L, bahan nillam 3,5 kg, dan es batu sebanyak 30 kg. Penggunaan es batu sebanyak ini tidak langsung dimasukkan ke dalam wadah pendingin melainkan setiap 10 kg dalam tiga kali pemasukan. Setelah 10 kg pertama mencair maka dilanjutkan dengan 10 kg berikutnya. Hasil sulingan yang diperoleh berupa air dan minyak nilam dengan posisi minyak di atas air. Air penghasil uap diisi sebanyak 20 L untuk mewaspadai apabila terjadi kekurangan air akibat kebocoran alat atau terdapat uap air yang tidak megandung minyak. Kebocoran uap pada drum bahan dapat
mengakibatkan berkurangnya hasil sulingan karena minyak yang dikandung uap air tidak menuju wadah pendingin melainkan keluar dari proses penyulingan.
Kemudian, uap air akan mengalir menuju wadah bahan melalui pipa yang menghubungkan wadah bahan dengan wadah penghasil uap. Pada wadah bahan ini, kapasitas daun nilam yang dapat ditampung adalah sebanyak 3,5 kg. Sebenarnya, wadah ini dapat menampung lebih dari itu, namun dalam proses penyulingan minyak nilam, wadah bahan tidah boleh terlalu padat karena akan menghambat pergerakan uap untuk menangkap minyak yang dikandung bahan. Jika hal ini terjadi maka proses penyulingan bisa jadi semakin lama lalu konsumsi bahan bakar juga akan menjadi lebih banyak. 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.
Termometer dan barometer dipasang pada wadah bahan. Termometer digunakan untuk mengetahui berapa besar temperatur yang ada di dalam wadah bahan selama proses penyulingan dan di pasang pada bagian atas wadah (pada bagian tutup). Pada penelitian ini suhu yang ada di dalam wadah selama proses penyulingan adalah sebesar 980C. Sedangkan barometer dipasang pada bagian bawah-samping wadah. Alat ini dipasang untuk mengetahui berapa besar tekanan yang dihasilkan oleh air yang mendidih pada wadah pertama untuk mengangkat minyak yang dikandung oleh daun nilam.
Beberapa bahan tambahan seperti plastik polyethilen, kertas alumunium foil, dan lilin mainan digunakan untuk mencegah kebocoran. Pada sambungan antar pipa dapat diletakkan lilin mainan untuk mencegah uap keluar lalu dibalut dengan plastik polyethilen. Tutup wadah bahan dan wadah air juga dapat
dibungkus dengan plastik ini namun sebelumnya pada tepi tutup tersebut diletakkan kertas alumunium foil agar penutupan bahan menjadi rapat.
Selanjutnya uap air yang mengandung minyak dialirkan menuju wadah pendingin untuk dicairkan kembali. Seperti yang telah disebutkan sebelumnya, wadah ini berisi pipa berulir dan es batu sebanyak 10 kg. Es batu ini berfungsi untuk mendinginkan uap yang berada di dalam pipa agar kembali mencair. Selain itu perlu juga disediakan 10 kg es batu lain untuk diisi kembali pada wadah pendingin bila es batu pada tahap pertama telah mencair. Untuk menjaga agar es batu ini dapat bertahan beku dengan cukup lama, maka digunakan garam. Penggunaan garam dalam hal ini dimaksudkan untuk menurunkan titik beku es batu sehingga akan tahan cukup lama untuk mengembunkan uap dan air dan minyak .
Kapasitas Efektif Alat
Tabel 2. Hasil penyulingan
Percobaan Volume (ml) Lama penyulingan (jam)
I 40 4
II 44 4
III 51 4
Rataan 45 4
Kapasitas efektif suatu alat menunjukkan produktifitas alat selama pengoperasian tiap satuan waktu. Dalam hal ini kapasitas efektif alat diukur dengan mambagi banyaknya volume minyak hasil penyulingan terhadap waktu yang dibutuhkan selama pengoperasian alat.
Penyulingan minyak nilam yang dilakukan pada penelitian ini memakan waktu selama 4 jam. Air hasil sulingan yang mengandung minyak tidak langsung keluar pada satu jam pertama begitu proses penyulingan dimulai. Hal ini
dikarenakan masih dibutuhkannya waktu untuk mendidihkan air sebanyak 20 L yang ada pada wadah air untuk menhasilkan uap. Air yang bercampur miyak akan berangsur-angsur keluar sedikit demi sedikit. Penyulingan dinyatakan selesai apabila hasil sulingan yang ditampung tidak lagi mengandung minyak. Hasil sulingan selanjutnya ditampung pada gelas ukur. Pemisahan minyak dengan air dilakukan dengan menggunkan pipet tetes.
Pada penyulingan yang telah dilakukan diperoleh hasil pada percobaan I sebanyak 40 ml, percobaan II sebanyak 44 ml, dan percobaan III sebanyak 51 ml. Perbedaan hasil yang diperoleh ini dikarenakan pada percobaan I terdapat sedikit kebocoran pada pipa sambungan antara wadah bahan dengan kondensor (wadah pendingin). Pada pipa ini terdapat beberapa bekas pengelasan. Uap keluar dari bekas pengelasan tersebut. Lalu pada proses penyulingan yang kedua hasilnya mulai membaik karena beberapa kebocoran yang terjadi pada percobaan I telah diperbaiki. Tapi pada percobaan II ini uap justru mendesak keluar melalui tutup wadah bahan. Oleh karena itulah diperlukan kertas alumunium foil untuk merapatkan tutup tersebut sehingga pada penyulingan yang terakhir diperoleh hasil sebanyak 51 ml. Tidak hanya dari faktor perlakuan terhadap bahan, keterampilan dalam membuat, memperbaiki, dan mengoperasikan alat juga turut mempengaruhi hasil yang akan diperoleh. Secara rata-rata, hasil yang diperoleh selama tiga kali penyulingan adalah sebanyak 45 ml.
Berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan (Tabel 2), diperoleh kapasitas efektif alat penyuling minyak atsiri tipe uap ini sebesar 11,25 ml/jam. Artinya, alat penyuling ini mampu menghasilkan 11,25 ml minyak nilam setiap satu jam waktu penyulingan.
Rendemen
Perhitungan rendemen dilakukan untuk mengetahui seberapa besar rendemen yang dihasilkan oleh suatu alat dalam memproduksi minyak nilam tiap satuan banyak bahan yang diolah.
Tabel 3. Berat minyak nilam hasil sulingan Ulangan Berat minyak nilam dalam
gelas ukur (gr)
Berat gelas ukur (gr) Berat minyak nilam (gr) I 200 150 50 II 203 150 53 III 210 150 60 Rataan 204,33 150 54,33
Dari data di atas, diperoleh rendemen sebesar 1,55%, yaitu dengan membagi berat rataan minyak nilam 54,33 gram dengan berat bahan yang digunakan yakni sebesar 3500 gram kemudian dikali 100%. Artinya, perbandingan antara 54,33 gram minyak nilam terhadap 3500 gram bahan baku diperoleh sebesar 1,55%. Besarnya rendemen yang diperoleh pada penelitian ini lebih kecil dari yang diharapkan. Sebenarnya pada penelitian ini alat diharapkan dapat menghasilkan rendemen sebesar 2,5% atau lebih. Hal ini dipengaruhi oleh komponen atau instalasi alat. Kemungkinan terbesar disebabkan karena pipa aliran uap yang terlalu kecil dan besar lubang pada piringan bahan yang kurang besar. Besar kecilnya diameter pipa aliran uap sangat mempengaruhi laju aliran uap. Semakin besar diameternya maka akan semakin mudah uap akan mengalir. Begitu pula dengan besarnya ukuran lubang pada piringan bahan. Uap akan lebih mudah mengalir dan menangkap kandungan minyak yang ada pada bahan jika lubang piringan semakin besar. Namun, jika semakin kecil uap akan sulit bergerak karena masih terhalangi oleh dinding piringan bahan yang tidak berlubang.
Efisiensi Alat
Tidak ada literatur khusus yang menjelaskan berapa banyak bahan yang diperlukan untuk mendapatkan 1 L minyak nilam. Ada yang menyatakan 50 kg, ada pula yang menyatakan 60 kg. Tetapi tetap saja konstruksi alat, metode penyulingan, dan pengalaman adalah hal yang paling mempengaruhi. Berdasarkan tinjauan penulis, 60 kg bahan untuk menghasilkan 1 L minyak nilam adalah asumsi yang paling banyak dianut oleh masyarakat.
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 58,33 mL untuk 3,5 kg bahan. Namun, hasil yang diperoleh justru 45 ml (hasil rataan tiga kali penyulingan). Jadi efisiensi alat tersebut adalah 77,15%. Hal ini disebabkan adanya faktor kebocoran alat dan masih terdapatnya daun nilam yang tidak dilalui oleh uap air. Daun nilam yang tidak dilalui oleh uap air ini tetap dalam keadaan kering. Dapat dilihat bila proses penyulingan telah selesai dilakukan.
Jika melihat kinerja alat pada proses penyulingan III dengan hasil 51 ml, maka diperoleh efisiensi alat sebesar 87,43%. Namun demikian, secara teorotis alat dan mesin pertanian yang baik memiliki efisiensi antara 60%-70%, lebih dari itu akan semakin baik. Berdasarkan pedoman tersebut, maka alat penyuling minyak atsiri tipe uap ini dapat dikatakan layak untuk digunakan.
Analisis Ekonomi
Analisis ekonomi digunakan untuk menentukan besarnya biaya yang harus dikeluarkan untuk memproduksi tiap unit satuan produksi. Dengan analisis ekonomi dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat diperhitungkan.
Dari analisis ekonomi yang dilakukan (Lampiran 3) diperoleh biaya untuk memproduksi minyak nilam sebesar Rp 459,609/ml. Artinya, untuk memproduksi minyak nilam sebanyak 1 ml dibutuhkan biaya sebesar Rp 459,609.
Break Event Point
Menurut Waldiyono (2008) analisis titik impas umumnya berhubungan dengan proses penentuan tingkat produksi untuk menjamin agar kegiatan usaha yang dilakukan dapat membiayai sendiri dan selanjutnya dapat berkembang sendiri. Dalam analisis ini keuntungan awal dianggap nol.
Berdasarkan data yang diperoleh dari penelitian yang telah dilakukan (Lampiran 4), alat penyuling minyak atsiri tipe uap ini akan mencapai break event point pada nilai 3056 ml. Hal ini berarti alat ini akan mencapai titik impas apabila telah memproduksi minyak nilam sebanyak 3056 ml.
Net Present Value
Dari perhitungan yang telah dilakukan (Lampiran 5) diperoleh nilai NPV 15% adalah Rp. 3.719.689,35 dan NPV 20% adalah Rp. 3.085.354,26. Karena bernilai lebih besar dari nol, maka NPV tersebut masuk ke dalam kriteria NPV > 0 yang artinya usaha layak untuk dilaksanakan dan dikembangkan.
Intrnal Rate of Return
Internal rate of return (IRR) digunakan untuk memperkirakan kelayakan lama (umur) pemilikan suatu alat atau mesin pada tingkat keuntungan tertentu. Untuk nilai IRR ini diperoleh sebesar 43,319% (Lampiran 6). Artinya, kita dapat menaikkan bunga sampai pada tingkat keuntungan 43,319%, jika lebih dari itu maka akan mengalami kerugian.
