37
DESAIN ALAT PENYULINGAN MINYAK NILAM
UNTUK MENINGKATKAN RENDEMEN DAN MUTU
Pina Barus Staf Pengajar FMIPA - USU
Abstract
In order to increase of yield and quality of patchouly oil by village home industry, can be able by to design of distillator apparatus by using modificated and alter vapour pressure during the prosess. Beside to modified of the ditillator apparatus also to increase of Sumber Daya Manusia (SDM) villager home industry by trainning and aplication of this apparatus in the field. For this purpose will be to design the disstilator apparatus where the vapour pressure during the prosses can be increase from: 1; 1,5 and 2 atm. With the distillation apparatus; yield of patchouly oilk increase from 2% to 3,25%; and quality same as quality ekspor (SNI-06-2385-1991). The patchouly content as one of factor to quality of patchouly oil also increase from 29,76% to 32,68%. Method of test quality and prosedure of test quality same as standart method of SNI-06-2385-1991.
Keywords: Patchouly oil, yield; quality, home industry
PENDAHULUAN
Desa Bongkaras Kecamatan Parongil Kabupaten Dairi termasuk daerah penghasil minyak nilam dari Sumatera Utara sejak 1960. Minyak nilam ini merupakan produk unggulan daerah dan sebagai komoditi ekspor non migas. Minyak nilam ini diperoleh dengan cara penyulingan dari daun nilam kering. Usaha penyulingan ini masih secara tradisional, merupakan industri kecil pedesaan. Ketel suling dibuat dari drum bekas berkapasitas 50-60 kg bahan kering. Pengetahuan mereka tentang teori penyulingan dan proses penyulingan serta faktor-faktor yang mempengaruhi penyulingan dan proses penyulingan serta faktor-faktor yang mempengaruhi penyulingan belum ada. Karena itu rendemen yang mereka peroleh rendah sekitar 1-1,5% sementara kandungan minyak dalam daun sekitar 5% (Gunter E, 1960; Nguyen Xuan Drug, 1990). Di samping itu mutu minyak sering tidak sesuai dengan standar mutu perdagangan SNI-06-2385-1991 dimana bilangan asam dan ester terlalu tinggi dan kandungan patchouly alkohol rendah (di bawah 30%). Warna minyak coklat tua (dark-brown) karena terkontaminasi oleh ketel bahan, akibatnya kurang diminati para pedagang. Kegiatan penyulingan dikerjakan secara terpisah-pisah belum pernah mendapat bimbingan dan penyuluhan. Dalam rangka meningkatkan rendemen dan mutu minyak nilam ini, perlu didesain satu alat penyulingan dari bahan steinlesstell, kapasitas 100 kg bahan kering
dan didesain sedermikian rupa sehingga tekanan uap selama proses penyulingan dapat diatur. Selanjutnya alat ini dipasang di lokasi dan dilakukan pelatihan dan praktek kerja di lapangan. Kegiatan pelatihan dan praktek kerja ini dilakukan secara terprogram oleh semua tim. Tekanan uap yang digunakan selama proses penyulingan diatur dari: 1; 1,5 dan 2 atm. Dari hasil yang diperoleh ditentukan rendemen dan uji mutu sesuai dengan SNI-06-2385-1991.
METODE PENGABDIAN PADA MASYARAKAT
Metode yang digunakan dalam kegiatan ini adalah: penyuluhan, pelatihan, dan praktek kerja di lapangan. Untuk memberikan penyuluhan dibentuk tim sesuai dengan bidang keahlian selanjutnya melakukan kunjungan secara bergantian ke lokasi pengabdian. Pelatihan dan praktek kerja dilakukan secara demonstrasi di lapangan dengan peserta yang telah ditetapkan.
Urutan pelaksanaan pelatihan dan praktek kerja.
a. Dibuat satu unit alat suling kapasitas 100 kg bahan kering dari bahan steinlesstell, dilengkapi dengan alat pengukur tekanan (Gambar 2). Tekanan uap (mmHg) yang digunakan: 1; 1,5 dan 2 atm lama penyulingan 5 jam.
b. Bahan dirajang 1-2 cm dan dikeringanginkan sampai kadar air 15-20%.
Pina Barus JURNAL PENELITIAN REKAYASA Volume 1, Nomor 1 Juni 2008
38
c. Ketel bahan diisi dengan bahan yang telah disiapkan, lama penyulingan 5 jam tiap perlakuan, selama proses tekanan uap diatur: dari 1; 1,5 dan 2 atm.
d. Alat penampung dirancang sedemikian agar minyak dan air terpisah langsung.
e. Minyak yang diperoleh direndam dengan Na2SO4 anhidrat untuk mengikat molekul air yang ada pada minyak dan saring.
f. Tentukan rendemen dengan gravimetris, kandungan patchouli alkohol (PA) dengan gas kromatografi. Berat jenis (SG) dengan piknometer, Refraktive Indeks (RI) dengan Refractometer Abbe; Bilangan Asam (BA) dan Bilangan Ester (BE) dengan Volumetris, warna dan kelarutan secara visual. Prosedur kerja sesuai dengan: SNI-06-2385-1991.
g. Setiap perlakuan dilakukan secara triplo.
h. Hasil penentuan rendemen dan mutu menggunakan alat yang digunakan (Tabel 1) dan yang mereka peroleh selama ini (Tabel 2).
HASIL DAN PEMBAHASAN
Hasil perhitungan rata-rata rendemen minyak dan uji sifat fisika – kimia menggunakan alat yang didesain (Tabel 1) dan yang diperoleh pengrajin sebelumnya (Tabel 2)
Pembahasan
Dari data pengujian Tabel 1 menggunakan alat suling/destilasi yang didesain dan Tabel 2 menggunakan alat suling/destilasi yang oleh pengerajin selama ini rendemen naik dari 2 menjadi 3,25 pada tekanan uap yang digunakan dapat dilihat bahwa rendemen (%) naik. Kandungan Patchouly alkohol (%) pada kondisi tersebut naik dari 29,75 menjadi 32,68. Hal ini menunjukkan bahwa pada alat yang telah disempurnakan ini distribusi uap
dalam ketel bahan pada tiap perlakuan menjadi lebih sempurna. Persentase kenaikan kandungan patchouly alkohol lebih besar dari kenaikan rendemen, hal ini berarti komponen kimia yang bertitik didih tinggi lebih banyak terdorong keluar bersama uap air/destilat. Hal ini didukung lagi dengan kenaikan berat jenis (Specifik-Grafity). Bilangan asam dan ester bertambah kecil (terjadi penurunan) hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut: Komponen kimia penyebab perubahan bilangan asam dan ester adalah golongan seskuiterpen yaitu senyawa hidrokarbon berantai lurus dan tak jenuh yang oleh proses oksidasi, hidrolisa membentuk rantai pendek dalam keadaan bebas menjadi asam. Kenaikan/penurunan bilangan ester sejalan dengan kenaikan bilangan asam. Komponen kimia yang mempengaruhi asam dan ester ini sebetulnya sudah terdorong keluar pada suhu di atas titik didih air pada tekanan rendah sudah terdorong keluar pada suhu di atas titik didih air pada tekanan rendah (760 mmHg), sehingga perbandingan komponen kimia golongan hidrokarbon lebih kecil dibanding dengan golongan oksigenated hidrokarbon. Perubahan berat jenis, indeks bias dari minyak yang diperoleh kedua alat ini sangat kecil hal ini juga disebabkan karena golongan hidrokarbon dengan oksigenated hidrokarbon menjadi lebih besar. Kelarutan dalam alkohol 90% (1 : 10) dan warna tidak mempunyai perbedaan yang berarti. Kelarutan dalam alkohol 90% dipengaruhi oleh adanya lemak dalam minyak. Berdasarkan teori bahwa dalam tumbuhan nilam tidak ada lemak, dan pengujian kelarutan ini sebetulnya bertujuan untuk menguji adanya pencampuran minyak dengan lemak. Warna minyak dipengaruhi oleh adanya logam seperti besi dalam minyak yang dapat mempercepat terjadinya oksidasi. Karena alat yang digunakan steinlesstel maka tidak mempengaruhi warna minyak yang diperoleh.
Tabel 1. Rendemen Rata-Rata dan Hasil Pengujian Fisika-Kimia Menggunakan Alat yang Didesain
Tekanan Uap 1 atm 1,5 atm 2 atm Metode Analisa
1. Warna
2. Rendemen (%)
3. Specific Gravity (SG) 250C
4. Refractive Index (RI) 250C
5. Bilangan Asam (BA)
6. Bilangan Ester (BE)
7. Kandungan Parchouly Alkohol (PA)%
8. Kelarutan dalam alkohol 90% (1:10)
Pina Barus JURNAL PENELITIAN REKAYASA Volume 1, Nomor 1 Juni 2008
39
Tabel 2. Rendemen Rata-Rata dan Hasil Pengujian Fisika-Kimia oleh Para Pengrajin Sebelumnya
Tekanan Uap 1 atm Metode
5. Bilangan Asam (BA)
6. Bilangan Ester (BE)
7. Kandungan Parchouly Alkohol (PA)%
8. Kelarutan dalam alkohol 90% (1:10)
Pale – Yellow
Kisaran titik didih komponen kimia minyak antara 54-214 0C. Karena itu maka dengan penyulingan biasa (tekanan uap 760 mmHg) belum mampu mendorong semua komponen keluar sebagai destilat, akibatnya rendemen rendah. Komponen kimia yang terdorong adalah golongan seskwiterpen, kelompok senyawa ini termasuk senyawa tidak jenuh, berat jenis ringan dan mudah teroksidasi serta hidrolisa membebaskan asam sehingga mengakibatkan bilangan asam tinggi. Terbentuknya asam akan mengakibatkan bilangan ester. Rendahnya kandungan patchouly alkohol juga sejalan dengan rendahnya rendemen (komponen berat masih tinggal bersama bahan dalam ketel). Hal ini juga mengakibatkan rendahnya spesifik grafiti (berat jenis). Karena itu untuk meningkatkan rendemen dan mutu dapat dilakukan dengan memperbaiki metoda penyulingan dengan tekanan uap di atas 760 mmHg. Agar dapat melakukan penyulingan di atas 760 mmHg perlu merancang alat penyuling sedemikian sehingga tahan sampai 2 atm (1250 mmHg) dan tekanan uap selama proses dapat diatur. Desain alat ini telah dicoba dalam skala laboratorium dan diterapkan kepada para pengrajin penyulingan minyak nilam di pedesaan. Faktor-faktor lain yang dapat mempengaruhi rendemen dan mutu antara lain:
a. Penanganan sebelum disuling (Hermani, dkk, 1989)
b. Daerah tempat tumbuh, cuaca dan iklim (Imran, 1994)
c. Jenis tanaman, cara bercocok tanam (budi daya dan pengolahannya). (Ahmad Mustafa, 1977). d. Pengaturan tekanan uap selama proses
penyulingan (Pina Barus, dkk, 1998).
Sebagai faktor pendorong dalam kegiatan ini ialah semangat para peserta yang sangat antusias. Hal ini didorong oleh rasa ingin tahu dan membandingkan dengan hasil yang mereka peroleh selama ini. Selain daripada itu harga minyak nilam pada saat ini Rp 250.000,-/kg juga mendorong mereka untuk bergairah menanam nilam kembali.
Hal ini didorong oleh perhatian para pedagang agar tidak menjual minyak kalau di bawah Rp. 250.000,-/kg. Sedangkan yang menjadi faktor penghambat ialah jauhnya lokasi pelatihan dari Medan sehingga komunikasi agak sulit. Lokasi tempat pelatihan ada yang di hutan dimana jalan belum dipelihara sehingga roda empat tidak dapat masuk.
KESIMPULAN DAN SARAN
1. Kesimpulan
Dari data hasil kegiatan dapat diambil kesimpulan sebagai berikut:
Dengan desain alat penyulingan/destilasi rendemen naik menjadi 3,25% pada tekanan uap yang digunakan. Dengan kenaikan rendemen dari 2% menjadi 3,25% ini berarti tiap ton bahan diperoleh tambahan minyak sebanyak 125 kg.
Bila patokan harga minyak Rp. 250.000,-/kg berarti terdapat penambahan keuntungan Rp. 31.250.000/ton bahan baku. Mutu minyak yang diperoleh jauh lebih baik bila dibandingkan dengan SNI-06-2385-1991 dan dengan menggunakan alat suling sebelumnya dimana kandungan patchouly alkohol naik 2,93%. Bilangan asam dan ester turun sementara berat jenis naik. Menurut SNI kandungan patchouly alkohol minimum 30% dengan alat yang digunakan diperoleh 32,68%. Kelarutan dalam alkohol 90% (1 : 10) cukup baik sehingga terdapatnya lemak dalam minyak sangat kecil.
2. Saran
Dalam kegiatan ini tidak ditentukan kecepatan uap yang masuk dan keluar selama penyulingan. Kecepatan uap juga mempengaruhi rendemen dan mutu, karena itu perlu dicari konversi antara tekanan uap yang digunakan dengan kecepatan gas. Perbandingan kecepatan uap masuk dan keluar dipengaruhi oleh kepadatan bahan dan distribusinya dalam ketel bahan karena itu perlu diperhitungkan kerapatan bahan tersebut.
Pina Barus JURNAL PENELITIAN REKAYASA Volume 1, Nomor 1 Juni 2008
40
DAFTAR PUSTAKA
Ahmada Mustafa., Budidaya Nilam Secara Tradisional dan Cara Perkebunan, Serta Pengolahannya Menjadi Minyak Nilam bermutu Tinggi, PEMBR, LIPTI, 24 1997, 25-29.
Barus Pina., Penentuan Minyak Nilam (Patchouly Oil) yang Dicampur dengan Minyak Kruing (Gurjon Oil) dengan Metoda Analisa Kromatografi Gas Air dan Infra Merah, Laporan Penelitian, Medan, 1993, 10-15. Barus Pina, dkk., Meningkatkan Rendemen dan
Mutu Minyak Nilam Melalui Pengaturan Tekanan Uap Selama Proses Destilasi, Program Vucer, 1997.
Dahniar Dahlan, Model Matematik Pengaruh Tekanan Uap Terhadap Rendemen Penyulingan Minyak Nilam, Tesis, Fak. Pasca Sarjana IPB, Bogor, 1989, 41-76.
Ernest G.E., The Essential Oil, Vol. III, Individual Essential Oil of The Plant Families Rutancea and Labiatea D. Van Nornstrand Company, Inc. London, 1967. 553-575.
Ketaren S., Pengantar Teknologi Minyak Atsiri, PN. Balai Pustaka, Jakarta, 1980. 27-37, 1991-1992.
Nguyen Xuan Dung., Rusult on Study About Pogostemon Cablin BENTH in Vietnam, Proceeding of the Natural Centre for Scientific Research of Vietnam 2, 1990.
SNI (Standar Nasional Indonesia) 06-2385-1991, Dewan Standarisasi Nasional DSN 1-4.
Samosir M., Komunikasi Balai Penelitian Kimia Medan, Penelitian Tentang Mutu Minyak Nilam dari SUMUT 1, 1975. 308, Petunjuk Tentang Penyulingan Minyak Nilam 2, 1975. 1-15. Laporan Survey Minyak Nilam SUMUT. 5. 1976. 5-13.
Sofian Rusli., Cara Penyulingan Daun Nilam Mempengaruhi Rendemen dan Mutu Minyaknya, PEMBR. LPTI. 24. 1977. 1-14. Umar Habsah., dkk. Komunikasi Balai Penelitian
dan Pengembangan Industri Banda Aceh, 1. 1979. 1-13, Penelitian Proses Deionisasi Logam Besi pada Minyak Nilam Hasil Penyulingan Rakyat. 53. 1990. 2-8. Penelitian Perekayasaan Alat Deionisasi Logam Fe dari Minyak Nilam. 56. 1991. 5-9.
