2
OPTIMASI EKSTRAKSI DAN PURIFIKASI MINYAK LIMBAH PADAT INDUSTRI JAMU DITINJAU DARI NISBAH PELARUT DAN WAKTU PERENDAMAN
1
Fentyarta Juli Chrisnani, 2Hartati Soetjipto, 2Sri Hartini 1
Mahasiswa Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika 2
Dosen Program Studi Kimia Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana
Jl. Diponegoro 52-60, Jawa Tengah 50711, Telp: (0298)321212 fentyartajulich@gmail.com
ABSTRAK
Salah satu upaya pemanfaatan limbah padat jamu adalah mengambil minyak yang masih terkandung di dalamnya, sebagai bahan yang bernilai ekonomi. Penelitian bertujuan: Pertama, menentukan optimasi rendemen minyak limbah padat jamu, ditinjau dari nisbah pelarut dan waktu perendaman. Kedua, menentukan yield dan loss minyak setelah proses purifikasi. Data rendemen minyak limbah padat jamu dianalisis dengan Rancangan Perlakuan Faktorial (4×5) dengan rancangan dasar Rancangan Acak Kelompok (RAK), 3 ulangan. Sebagai faktor pertama adalah nisbah pelarut terdiri dari 4 aras nisbah yaitu: 1:15, 1:20, 1:25, dan 1:30 (b/v), sebagai faktor kedua adalah lama waktu perendaman terdiri dari 5 aras waktu: 1, 2, 4, 6, dan 8 jam, dan sebagai kelompok adalah waktu analisa. Pengujian antar rataan perlakuan dilakukan dengan menggunakan uji Beda Nyata Jujur (BNJ) dengan tingkat kebermaknaan 5%. Hasil penelitian menunjukkan rendemen minyak tertinggi dihasilkan dalam waktu perendaman 1 jam dengan nisbah pelarut 1:25 (b/v) yaitu 2,7556 ± 0,2651%. Hasil purifikasi minyak limbah padat jamu diperoleh yield minyak 38,79% dengan loss minyak sebesar 61,21%.
Kata kunci :maserasi, purifikasi, limbah padat jamu.
PENDAHULUAN
Industri jamu di Indonesia mulai ada sejak tahun 1658 (Amir dan Lestari, 2013). Jamu dibuat dari campuran sari berbagai tanaman yang bermanfaat untuk menyembuhkan penyakit. Jamu mulai dikomersialisasi dengan pesatnya perkembangan industri jamu. Berkembangnya industri jamu berpengaruh terhadap limbah yang dihasilkannya. Limbah padat jamu yang dihasilkan, dibiarkan menumpuk hingga bertahun-tahun dan warnanya sampai menghitam (Purnamasari dkk., 2013).
Beberapa limbah jamu mengandung sekelompok fenol dan senyawa turunannya yang mempunyai efek yang berbahaya bagi lingkungan. Sebuah industri jamu mampu menghasilkan limbah dengan Chemical Oxygen Demand (COD) sekitar 200-20.000 ppm dan fenol 9,8 ppm (Hadiyanto dan Christwardana, 2012).
3
Regina (2015) melaporkan bahwa hasil rendemen minyak atsiri limbah padat jamu dengan 3 jenis metoda distilasi menunjukkan rendemen minyak atsiri yang sangat kecil, yaitu berkisar antara 0,0763±0,0033% sampai 0,1586±0,0050% tetapi kandungan minyak non atsirinya relatif tinggi. Proses ekstraksi dalam pembuatan jamu tersebut hanya menggunakan pelarut etanol dan air, maka kemungkinan besar di dalam limbah padat jamu masih mengandung senyawa aktif fenolik, minyak atsiri dan terpenoid. Berdasarkan penelitian di atas, dilakukan re-ekstraksi minyak limbah padat jamu dengan menggunakan metode maserasi.
Minyak limbah jamu yang akan diaplikasikan harus dipurifikasi terlebih dahulu dengan cara proses adsorbsi. Proses purifikasi minyak terdiri dari dua tahap yaitu degumming dan netralisasi. Degumming merupakan proses penghilangan pengotor dalam minyak, sedangkan netralisasi merupakan proses penetralan biasanya menggunakan NaOH. Hasil purifikasi minyak berpengaruh terhadap loss dan kualitas minyak yang dihasilkan (Kartika dkk., 2010).
Penelitian ini bertujuan untuk menentukan optimasi rendemen minyak limbah padat jamu dengan metoda maserasi menggunakan pelarut n-heksana, ditinjau dari nisbah pelarut dan waktu perendaman, serta menentukan yield dan loss minyak setelah proses purifikasi.
METODE PENELITIAN Tempat pelaksanaan
Penelitian ini dilakukan di laboratorium Kimia, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana.
Bahan dan Metode
Bahan dan Alat
Sampel limbah padat jamu diperoleh salah satu pabrik jamu di Jawa Tengah. Bahan kimia yang digunakan antara lain yaitu akuades, cling wrap, aluminium foil, kertas saring, H3PO4, n-heksana, NaOH, HCl (pro analysis, Merck).
Alat-alat yang digunakan antara lain rotary evaporator Buchi R-114, neraca semi mikro O’haus, neraca digital O’haus, dryi g a i et, water ath, ag eti stirrer, hot plate
stirrer, pH-meter Hanna, serta peralatan gelas laboratorium.
Metode
Preparasi Sampel (Wildan dkk., 2013, dimodifikasi)
Limbah padat jamu dikeringkan dalam drying cabinet selama 24 jam, kemudian dihaluskan dengan grinder, lalu diayak dengan ayakan 20 mesh. Sampel disimpan di dalam wadah bertutup rapat.
Ekstraksi Minyak dari Limbah Padat Industri Jamu Dengan Metoda Maserasi Berpengaduk (Wildan dkk., 2013, dimodifikasi)
4
untuk menentukan rendemen minyak kasar. Minyak hasil ekstraksi dipindahkan ke dalam botol sampel yang telah ditimbang. Rendemen minyak kasar dapat ditentukan dengan dilakukan penimbangan.
Rendemen =
Keterangan :
M1 = massa awal limbah jamu kasar M2 = massa akhir minyak limbah jamu
Purifikasi Minyak Secara Degumming dan Netralisasi (Kartika dkk., 2010)
Proses purifikasi terdiri dari dua tahap yaitu degumming yang merupakan pengaruh dosis larutan H3PO4 (0,2%), dan netralisasi yaitu pengaruh NaOH konsentrasi ˚ Be terhadap kualitas minyak limbah padat jamu murni yang dihasilkan.
Degumming
Sampel minyak ditimbang sebanyak 3 g dalam erlenmeyer 100 ml. Larutan H3PO4 20% sebanyak 0,2% (b/b) ke dalam minyak sampel yang telah dipanaskan sebelumnya pada suhu ˚C. Ca pura i yak da laruta H3PO4 terus dipa aska pada suhu ˚ da diaduk sela a 25 menit.
Netralisasi
Larutan minyak yang telah didegumming, kemudian ditambahkan larutan NaOH konsentrasi ˚Be, ca pura i i diaduk sela a -15 menit, didiamkan selama 24 jam kemudian didekantasi. Mi yak ya g terpisah sela jut ya dicuci de ga air ˚C- ˚C hi gga pH etral, lalu diuapka pada suhu ˚C u tuk e guapka air yang tersisa. Loss minyak dihitung dengan rumus :
Loss minyak (%) =
Analisis Data (Steel and Torie, 1981)
5 HASIL DAN PEMBAHASAN
Analisis Pengaruh Waktu Perendaman dan Nisbah Pelarut Terhadap Rendemen Minyak Limbah Padat Jamu
Hasil rataan rendemen ekstraksi minyak limbah padat jamu yang diperoleh adalah sebesar 2,2665 ± 0,1342% sampai 2,9763 ± 0,4051% (Tabel 1). Minyak limbah padat jamu berwarna kuning kehijauan dengan aroma jamu yang khas. Rendemen minyak hasil ekstraksi maserasi limbah padat jamu dengan pelarut n-heksana disajikan pada Tabel 1.
Tabel 1. Rataan Rendemen Minyak Hasil Maserasi Limbah Padat Jamu (% ± SE) Dengan Pelarut n-heksana Ditinjau Dari Nisbah Pelarut dan Waktu Perendaman
Tabel 1. Hasil Interaksi Rendemen Minyak Limbah Padat Jamu Antara Nisbah Pelarut dan Waktu Perendaman
Nisbah pelarut
Waktu (% ± SE)
T1 T2 T4 T6 T8
1:15 2,5259 ± 0,1822 ab 2,4873 ± 0,0824 a 2,5472 ± 0,6026 a 2,5995 ± 0,2646 a 2,5758 ± 0,0887 a
W = 0,3392 A a a a a
1:20 2,3786 ± 0,7883 a 2,5682 ± 0,4590 a 2,5435 ± 0,3048 a 2,5745 ± 0,6750 ab 2,6966 ± 0,1539 a
W = 0,3392 a a a a a
1:25 2,7556 ± 0,2651 b 2,7752 ± 0,3998 a 2,7357 ± 0,2409 a 2,2665 ± 0,1342 b 2,6697 ± 0,0794 a
W = 0,3392 B b b a b
1:30 2,6426 ± 0,2382 b 2,6602 ± 0,2984 a 2,7684 ± 0,1115 a 2,9763 ± 0,4051 c 2,7111 ± 0,3215 a
W = 0,3392 A a a a a
W = 0,3181 W = 0,3181 W = 0,3181 W = 0,3181 W = 0,3181
Keterangan :
*SE = Simpangan Baku Taksiran *W = BNJ 5 %
*T = Waktu perendaman
*Angka yang diikuti huruf yang tidak sama pada baris/lajur yang sama menunjukkan berbeda nyata, sedangkan angka yang diikuti huruf yang sama pada baris/lajur yang sama menunjukkan antar perlakuan tidak berbeda nyata.
6
Dilihat secara keseluruhan nampaknya ratio nisbah pelarut lebih berpengaruh terhadap rendemen daripada lama waktu perendaman. Sifat polaritas sangat terkait dengan kelarutan bahan.
Tabel 1. menunjukkan bahwa rendemen pada penggunaan nisbah pelarut 1:15, 1:20 dan 1:30 (b/v) tidak terpengaruh oleh lama waktu perendaman, sedangkan pada penggunaan pelarut nisbah 1:25 waktu perendaman 1, 2, 4 dan 8 jam menghasilkan rendemen yang sama dan lebih tinggi dibanding rendemen lama perendaman 6 jam sehingga dapat diartikan waktu 1 jam-lah yang paling efisien memberikan hasil rendemen tertinggi.
Nisbah pelarut tidak berpengaruh pada lama waktu perendaman 2, 4 dan 8 jam terhadap rendemen yang diperoleh. Namun pada lama waktu 1 jam nisbah pelarut 1:25 dan 1:30 (b/v) menghasilkan rendemen tertinggi, sedangkan untuk waktu 6 jam nisbah pelarut 1:30 (b/v) menghasilkan rendemen tertinggi.
Rendemen minyak cenderung mengalami peningkatan pada nisbah pelarut 1:25 (b/v) pada waktu perendaman 1, 2, dan 4 jam. Peningkatan rendemen ekstrak seiring dengan lama waktu sampai dengan 4 jam pada nisbah 1:25 (b/v) diduga karena pada waktu ekstraksi yang relatif singkat, banyak molekul minyak yang terperangkap dalam jaringan sel (Handayani dkk., 2006). Sedangkan pada lama waktu perendaman 6 jam, semua minyak telah terekstrak sehingga sampai lama waktu 8 jam rataan rendemen cenderung turun.
Berdasarkan kedua interaksi di atas menunjukkan bahwa rendemen optimal didapat pada perlakuan nisbah pelarut 1:25 (b/v) dan waktu perendaman 1 jam dengan rataan sebesar 2,7556 ± 0,2651%.
Purifikasi Minyak Dengan Degumming dan Netralisasi
Pemisahan gum (degumming) merupakan proses pemisahan getah atau gum yang terdiri dari fosfatida, protein, residu, karbohidrat, air, dan resin serta tidak berpengaruh nyata terhadap kadar asam lemak bebas dalam minyak (Ketaren, 1986). Proses degumming yang dilakukan adalah acid degumming dimana reaksi yang terjadi pada proses ini adalah minyak dipresipitasi dengan kondisi asam (H3PO4) dan dihilangkan dengan pemisahan dengan metoda evaporasi manual. Proses degumming dilakukan bertujuan untuk menghilangkan kotoran dan memperbaiki stabilitas minyak dengan mengurangi jumlah ion logam terutama Fe dan Cu. Selain itu proses degumming juga mengurangi bobot minyak. Proses degumming dilakukan pada suhu sekitar 80°C selama 30 menit (Akbar dkk., 2015).
7 Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
Gambar 1. Reaksi Netralisasi (Akbar dkk., 2015)
Purifikasi minyak hasil maserasi optimal limbah padat jamu dengan pelarut n-heksana disajikan pada Tabel 2.
Tabel 2. Hasil Pemurnian Massa Minyak Setelah Purifikasi
Ulangan
Massa Yield
setelah purifikasi (%)
Loss minyak (%) Awal (g) Setelah
purifikasi (g)
I 3,0600 1,1205 36,62 63,38
II 3,0300 1,2344 40,74 59,26
III 3,0000 1,1711 39,04 60,96
̅ 3,03 1,1753 38,79 61,21%
Perhitungan purifikasi minyak :
Yield setelah purifikasi rata-rata (%) =
= 38,79%
Loss minyak rata-rata (%) =
= 61,21%
Pada Tabel 2., terlihat bahwa setelah proses purifikasi pada pH netral diperoleh yield minyak limbah padat jamu sebesar 38,79%; sedangkan loss minyak yang diperoleh sebesar 61,21%. Kartika dkk. (2010) melaporkan hasil penelitiannya tentang loss minyak untuk minyak biji nyamplung sebesar 34,1%-66,9%. Loss minyak limbah padat jamu masih berada dalam kisaran loss minyak biji nyamplung. Semakin rendah nilai loss minyak maka kualitas minyak yang dihasilkan semakin baik.
8 SIMPULAN
Berdasarkan hasil penelitian maka dapat disimpulkan bahwa:
1.
Rendemen minyak tertinggi dihasilkan pada waktu perendaman 1 jam dengan nisbah pelarut 1:25 (b/v) yaitu 2,7556 ± 0,2651%.Hadiyanto dan Christwardana, M. 2012. Aplikasi Fitoremediasi Limbah Jamu dan Pemanfaatannya Untuk Produksi Protein. Jurnal Ilmu Lingkungan. 10(1):32-37. Handayani, M, Putri., dan Subagus, W., 2008. Analisis Biji Ketapang (Terminalia catappa L.)
Sebagai Suatu Alternatif Sumber Minyak Nabati. Majalah Obat Tradisional. 13(45). Harahap, 2015. Proses Tahapan Pemurnian Minyak Kelapa Sawit. Prosiding. Fakultas MIPA,
Universitas Sumatera Utara, Medan.
Kartika, I. A., Fathiyah, S., Desrial dan Purwanto, Y. A., 2010. Permurnian Minyak Nyamplung dan Aplikasinya Sebagai Bahan Bakar Nabati. Jurnal Industri Pertanian. 20(2):122-129.
Kristanto, P. dan Winaya, R., 2002. Penggunaan Minyak Nabati Sebagai Bahan Bakar Alternatif Pada Motor Diesel Sistim Injeksi Langsung. Jurnal Teknik Mesin. 4(2):99-103.
Ketaren, S., 1986. Minyak dan Lemak Pangan, Ed. 1. Jakarta: UI-Press.
Purnamasari, D. A., Mulyasari, D., Wuladari, P. M., dan Lestari, T. A. 2013. Peningkatan Perekonomian Masyarakat Melalui Pemanfaatan Limbah Jamu Sebagai Pupuk Organik. Laporan Hasil Penelitian. SMA Negeri 1, Purwoharjo, Banyuwangi.
Regina, C., Soetjipto, H., dan Kristijanto, A.I., 2015. Pengaruh Berbagai Metoda Distilasi Dalam Proses Recovery Minyak Atsiri Limbah Padat Jamu Terhadap Rendemen Minyak.
Skripsi. Program Studi Kimia, Fakultas Sains dan Matematika, Universitas Kristen Satya Wacana, Salatiga.
Steel, R.G.O., and J.H. Torie, 1981. Principle and Procedures of Statistics. New York: Mc Graw – Hill Book Co.
