Uji Kinerja Alat Pemurni Minyak Atsiri Daun Cengkeh (Clove Leaf Oil) berbasis Membran Kitosan-Selulosa

(1)

Jurnal Keteknikan Pertanian Tropis dan Biosistem Vol. 2 No. 1, Februari 2014, 9-14

9 Uji Kinerja Alat Pemurni Minyak Atsiri – Nasution dkk

Uji Kinerja Alat Pemurni Minyak Atsiri Daun Cengkeh

(Clove Leaf Oil) berbasis Membran Kitosan-Selulosa

Idham Khalid Nasution*, Bambang Susilo, Wahyunanto Agung N

Jurusan Keteknikan Pertanian - Fakultas Teknologi Pertanian - Universitas Brawijaya Jl. Veteran, Malang 65145

*Penulis Korespondensi, Email: idhamnst007@gmail.com ABSTRAK

Minyak atsiri daun cengkeh (clove leaf oil) merupakan minyak yang mengandung zat yang berbau yang terkandung dalam tanaman. Salah satu standar kualitas dari minyak atsiri yang belum dapat di penuhi oleh pentani adalah masih tingginya kandungan eugenol logam yang ada pada minyak daun cengkeh tersebut oleh karena itu dibutuhkan teknologi yang mampu mengurangi kandungan eugenol logam yang ada pada minyak atsiri tersebut agar dapat meningkatkan mutu. Penelitian ini dilakukan dengan tujuan untuk mengetahui karakteristik fisik dan mekanik membran komposit berpendukung selulosa serta untuk mengetahui kualitas minyak atsiri yang telah melewati alat pemurni menggunakan membran sebagai penyaring ditinjau dari kandungan besi (Fe) dan kadar air pada minyak atsiri. Pengujian alat pemurni minyak atsiri daun cengkeh berbasis Membran Kitosan-Selulosa ini dilakukan dengan memberikan 5 variasi tekanan berurutan yaitu 0.5, 1, 1.5, 2 dan 2.5 bar untuk mengetahui karakteristik membran yang digunakan serta mengetahui kandungan eugenol permeat ditinjau dari kadar air pada permeat dan kadar besi (Fe) permeat. Nilai fluks terbesar yang dihasilkan dari pengujian ini terjadi pada tekanan 1,5 bar yaitu 0,239 L/m2.sec dan nilai fluks terkecil pada pengujian ini terjadi pada tekanan 2,5 bar yaitu 0,155 L/m2.sec. peningkatan nilai fluks tidak selamanya terjadi seiring peningkatan tekanan yang diberikan. Kadar eugenol tertingi terjadi pada tekanan 0,5 bar yaitu 58,21% dan kadar eugenol terendah pada tekanan 2,5 bar yaitu 21,98%. Peningkatan kandungan besi (Fe) dan kadar air pada permeat menyebabkan penurunan kandungan eugenol pada permeat. Penurunan kadar eugenol permeat seiring dengan meningkatnya kadar air dan kadar besi permeat di karenakan perbedaan ukuran molekul pada masing-masing unsur minyak atsiri daun cengkeh tersebut.

Kata kunci : Minyak atsiri daun cengkeh, Pemurnian, fluks, kadar eugenol

Performance Test of Clove Leaf Oil Purification Based on

Chitosan-Cellulose Membrane

ABSTRACT

Clove leaf oil is oil-containing substances contained in the plant smells. One of the standards of quality of essential oils that can not yet be fulfilled by pentani is still high metal content of eugenol in clove oil there is therefore a need for technology that can reduce the metals content of eugenol in the essential oil in order to improve the quality. This study was conducted in order to determine the physical and mechanical characteristics of composite membranes berpendukung cellulose and to determine the quality of essential oils that have been passed purifier using membranes as filters in terms of the content of iron (Fe) and water content on volatile oil. Testing purifier essential oil of clove leaf Chitosan-Cellulose-based membranes is done by giving 5 consecutive pressure variation of 0.5, 1, 1.5, 2 and 2.5 bar to determine the characteristics of the membranes used and determine the content of eugenol in terms of permeate water content in permeate and levels iron (Fe) permeate. The largest flux values resulting from this testing occurs at a pressure of 1.5 bar is 0.239 L/m2.sec and the smallest flux values at the testing occurs at a pressure of 2.5 bar is 0.155 L/m2.sec. increased flux values do not always occur with increases in the applied pressure. Eugenol highest levels occurred at a pressure of 0.5 bar is 58.21% and the lowest levels of eugenol at a pressure of 2.5 bar is

(2)

21.98%. Increased iron content (Fe) and water content in the permeate eugenol content causes a decrease in the permeate. Decreased levels of eugenol permeate with increasing water content in the permeate and iron levels because of differences in the molecular size of each element of the essential oils of clove leaf.

Key word : Clove Leaf Oil, Purification, Fluks, Eugenol

PENDAHULUAN

Minyak atsiri daun cengkeh (clove leaf oil) merupakan minyak yang mengandung zat yang berbau yang terkandung dalam tanaman. Budidaya cengkeh dapat menjadi salah satu pilahan yang tepat mengingat minyak daun cengkeh merupakan salah satu jenis minyak atsiri yang menempati posisi penting dalam perdagangan, karena minyak tersebut mempunyai volume terbesar dalam ekspor minyak atsiri Indonesia. Menurut Biro Pusat Statistik (2004), volume ekspor minyak daun cengkeh pada tahun 2003 mencapai 2.500 ton. Mengingat besarnya jumlah permintaan terhadap minyak atsiri terutama untuk ekspor, menyebabkan dibutuhkannya peningkatan kualitas guna dapat bersaing dipasar internasional

Salah satu standar kualitas dari minyak atsiri yang belum dapat di penuhi oleh pentani adalah masih tingginya kandungan eugenol logam yang ada pada minyak daun cengkeh tersebut oleh karena itu dibutuhkan teknologi yang mampu mengurangi kandungan eugenol logam yang ada pada minyak atsiri tersebut agar dapat meningkatkan mutu

Teknologi pemurnian minyak atsiri sebenarnya sudah banyak, namun kebanyakan dari teknologi dilakukan dengan proses pemurnian secara kimia dimana salah satunya dengan metode khelasi menggunakan asam sitrat yang masih belum efisien digunakan oleh petani untuk memproduksi minyak atsiri. Oleh karena itu, berdasarkan latar belakang diatas, diperlukan adanya penelitian mengenai proses pemurnian kandungan eugenol logam pada minyak atsiri dengan menggunakan alat pemurni minyak atsiri dengan sistem penyaringan menggunakan membran.

METODE PENELITIAN

Alat dan Bahan

Alat yang digunakan dalam penelitian ini antara lain :beaker glass, bath shaker, mikrometer, gelas ukur, stopwatch, secreen sablon, rakel timbangan digital, ember, kaca, pipet ukur, kertas kasa, sel ultrafiltrasi, botol kaca, rancangan alat pemurni minyak atsiri (daun cengkeh). Sedangkan unutk bahan yang digunakan antara lain : kitosan, kertas saring selulosa, asam asetat (CH3COOH), naoh, natrium azida, aquades, minyak umpan berupa minyak daun

cengkeh (Clove leaf oil). Alat pemurni minyak atsiri daun cengkeh dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Alat Pemurni Minyak Atsiri Daun Cengkeh (a), lokasi penempatan membrane (b)

(a)

(3)

Metode Penelitian

Pelaksanaan penelitian ini akan dilakukan dalam dua tahap. Penelitian tahap pertama adalah pembuatan membran kitosan- selulosa, Selanjutnya, dilakukan penentuan nilai fluks untuk mengetahui kemampuan membran dalam melewatkan larutan pada satu satuan luas membran dalam satuan waktu tertentu. Penentuan nilai fluks (J) membran dilakukan dengan melewatkan minyak atsiri daun cengkeh pada membran yang telah diletakkan pada rancangan alat pemurni minyak atsiri daun cengkeh dengan 5 variasi tekanan yaitu 0,5 bar; 1 bar; 1,5 bar; 2 bar; 2,5 bar dan waktu selama 40 detik pada setiap tekanan. Nilai fluks (J) diperoleh dengan membagi gradien kurva aliran volume permeat (V) terhadap waktu (t) pada keadaan konstan dengan luas permukaan membran (A).

Tahap kedua dari penelitian ini adalah studi aplikasi membran Kitosan-Selulosa pada alat pemurni minyak atsiri terhadap rejeksi logam besi (Fe) dan kadar air yang terkandung pada minyak atsiri daun cengkeh tersebut dengan 5 variasi tekanan. Pada tahap ini akan dilakukan pengambilan data berupa nilai kandungan logam besi permeat, kadar air permeat dan kadar eugenol permeat setelah dilewatkan membran dengan umpan berupa minyak atsiri daun cengkeh. Prosedur pada tahap ini sama dengan prosedur pada pengukuran fluks membran.

Hasil dan Pembahasan Pengaruh Tekanan Terhadap Fluks

Nilai fluks terbesar yang dihasilkan dari pengujian ini terjadi pada tekanan 1,5 bar yaitu 0,239 L/m2.sec, hal ini disebabkan karena setelah tekanan 1,5 bar fenomena terbentuknya gradien konsentrasi pada lapisan pembatas membran akibat akumulasi zat-zat terlarut yang tertahan oleh membran lebih berperan yang mengakibatkan tidak berpengaruhnya peningkatan tekanan terhadap nilai fluks. Lapisan gel sendiri merupakan bagian dari lapisan polarisasi konsentrasi yang diduga berasal dari makromolekul dan terjadi pada saat kelarutan kritis tercapai. Pada tekanan tinggi lapisan gel-polarisasi yang terbentuk dari makromolekul yang terejeksi menumpuk pada permukaan membran menyebabkan aliran proses menjadi sangat tergantung pada konsolidasi lapisan tersebut. Sedangkan nilai fluks terkecil pada pengujian ini terjadi pada tekanan 2,5 bar yaitu 0,155 L/m2.sec, hal ini disebabkan karena terus terjadinya peningkatan konsolidasi partikel-partikel yang terus membentuk lapisan fouling sesuai dengan peningkatan tekanan yang diberikan dimulai dari awal perlakuan, dan pada tekanan 1,5 bar merupakan titik maksimum kenaikan fluks sebelum nilai fluks mengalami penurunan karena besarnya lapisan fouling yang menghambat aliran proses. Oleh karena itu tekanan 2,5 bar sebagai akhir dari perlakuan tekanan memilki nilai fluks terkecil. Grafik hubungan tekanan dengan fluks disajikan pada Gambar 2.

(4)

Berdasarkan Gambar 2 secara keseluruhan dapat diketahui bahwa variasi tekanan yang diujikan terhadap alat pemurni minyak atsiri berbasis Membran Kitosan-Selulosa berpengaruh terhadap nilai fluks. Grafik menunjukkan adanya peningkatan nilai fluks dengan meningkatnya tekanan, tetapipeningkatan tekanan tidak selamanya dapat meningkatkan fluks, bahkan grafik juga menunjukkan adanya penurunan nilai fluks dengan semakin tingginya tekanan yang diberikan. Setelah tekanan 1,5 bar, fluks mulai menurun dengan meningkatnya tekanan. Mulder (1996) mengemukakan bahwa dalam padatan yang terlarut, ketika tekanan dinaikkan sampai batas tertentu akan menaikkan fluks tetapi setelah mencapai tekanan tertentu fluks tidak akan meningkat. Peristiwa meningkatnya tekanan yang tidak disertai kenaikan fluks ini sering dijelaskan dengan teori gel. Teori gel tersebut mengatakan bahwa kenaikan tekanan akan meningkatkan konsolidasi partikel-partikel yang membentuk lapisan fouling sehingga tahanan perpindahan juga meningkat akibat meningkatnya konsentrasi lapisan fouling (Wenten, 1996).

Pengaruh Tekanan Terhadap Kadar Air Permeat

Berdasarkan penelitian yang dilakukan, bahwa secara keseluruhan dapat diketahui bahwa variasi tekanan yang diujikan terhadap alat pemurni minyak atsiri berbasis Membran Kitosan-Selulosa berpengaruh terhadap kadar air permeat. Grafik perbandingan tekanan dengan kadar air permeat disajikan pada Gambar 3.

Gambar 3. Grafik Perbandingan Tekanan Dengan Kadar Air Permeat

Grafik pada Gambar 3 menunjukkan kadar air permeat terkecil terjadi pada tekanan 0,5 bar yaitu 15,56% hal ini disebabkan karena tekanan kecil yang diberikan menyebabkan ukuran

bukaan pori masih kecil akibatnya kemampuan membran merejeksi air pada minyak atsiri daun cengkeh lebih besar daripada tekanan yang lainnya, sedangkan kadar air permeat tertingi terjadi pada tekanan 3 bar yaitu 27,92% hal ini juga disebabkan karena semakin tinggi tekanan yang diberikan maka ukuran bukaan pori juga semakin besar akibatnya kemampuan membran dalam merejeksi air pada minyak atsiri daun cengkeh semakin kecil sesuai dengan kenaikan tekanan yang diberikan.

Pengaruh Tekanan Terhadap Kadar Fe Permeat

Berdasarkan peelitian, bahwa secara keseluruhan dapat diketahui bahwa variasi tekanan yang diujikan terhadap alat pemurni minyak atsiri berbasis Membran Kitosan-Selulosa berpengaruh terhadap kadar besi (Fe) permeat. Grafik perbandingan tekanan dengan kadar Fe permeat disajikan pada Gambar 4.

(5)

Gambar 4. Grafik Perbandingan Tekanan Dengan Kadar Fe Permeat

Grafik pada Gambar 4 menunjukkan kadar Fe terkecil didapat pada tekanan 0,5 bar yaitu 0,2355 ppm dan kadar Fe terbesar didapat pada tekanan 2,5 bar yaitu 0,5694 ini menunjukkan bahwa peningkatan tekanan pada alat pemurni minyak atsiri berbanding terbalik dengan penurunan kadar besi (Fe) permeat dengan kata lain semakin tinggi tekanan yang diberikan maka kadar besi minyak atsiri yang terejeksi oleh membran semakin kecil hal ini disebabkan karena tekanan kecil yang diberikan menyebabkan ukuran bukaan pori masih kecil akibatnya kemampuan membran merejeksi kadar besi pada minyak atsiri daun cengkeh lebih besar daripada tekanan yang lainnya, begitu juga halnya pada tekanan tinggi, semakin tinggi tekanan yang diberikan maka ukuran bukaan pori juga semakin besar akibatnya kemampuan membran dalam merejeksi kadar besi permeat pada minyak atsiri daun cengkeh semakin kecil sesuai dengan kenaikan tekanan yang diberikan.

Hubungan Kadar Besi (Fe) dan Kadar Air Permeat Terhadap Eugenol

Berdasarkan penelitian, diketahui bahwa semakin tinggi kadar besi dan kadar air permeat maka semakin rendah pula kandungan eugenol minyak atsiri daun cengkeh yang terdapat pada permeat dengan kata lain hubungan kadar besi dan kadar air permeat terhadap kadar eugenol permeat berbanding terbalik. Hal ini sesuai dengan teori yang dikemukakan oleh Sastrohamidjojo tahun 2002 dimana sengan berkurangnya logam dalam minyak maka di hasilkan peningkatan eugenol murni yang kuning. Grafik hubungan kadar Fe dan kadar air terhadap eugenol disajikan pada Gambar 5.

(a) (b)

Gambar 5. Grafik hubungan kadar Fe terhadap eugenol (a) dan grafik hubungan kadar air terhadap eugenol (b).

(6)

Konsentrat

Pada analisa konsentrat tidak dilakukan analisa secara eksperimental hal ini dikarenakan pengambilan data hanya diambil dari permeat saja tidak dilakukan pengambilan data pada konsentrat ketika dilakukannya 5 variasi tekanan tersebut. Adapun tidak diambilnya data pada konsentrat diakibatkan rancangan alat yang tidak bersifat continue serta terbatasnya bahan uji berupa minyak atsiri daun cengkeh.

KESIMPULAN

Dari penelitian ini dapat diambil beberapa kesimpulan sebagai berikut: Nilai fluks terbesar yang dihasilkan dari pengujian ini terjadi pada tekanan 1,5 bar yaitu 0,239 L/m2.sec dan nilai fluks terkecil pada pengujian ini terjadi pada tekanan 2,5 bar yaitu 0,155 L/m2.sec. Penggunaan membran kitosan-selulosa pada alat pemurni minyak atsiri ini menunjukkan peningkatan nilai fluks tidak selamanya terjadi seiring peningkatan tekanan yang diberikan . Kadar eugenol tertingi terjadi pada tekanan 0,5 bar yaitu 58,21% dan kadar eugenol terendah pada tekanan 2,5 bar yaitu 21,98%. Peningkatan kandungan besi (Fe) dan kadar air pada permeat menyebabkan penurunan kandungan eugenol pada permeat.

DAFTAR PUSTAKA

Aksan J.2008. Tanaman Cengkeh (Syzygium aromaticum). Diakses tanggak 15 Oktober 2012. (http://agribisnis.deptan.go.id/agromedia).

[EOA] Essential Oil Association of USA. 1975. EOA Specifications and standards. New York: EOA

Khairani. 2009. Penentuan Karakteristik Minyak Cengkeh [TA]. Medan: Program Diploma III, Universitas Sumatera Utara.

Lindu, Muhammad., Puspitasari, Tita, Ismi, Erna., 2008. Sintesis dan Uji Kemampuan Membran Selulosa Asetat Dari Nata de Coco Sebagai Membran Ultrafiltrasi Untuk Menyisihkan Zat Warna Pada Air Limbah Artifisial. Jurusan Teknik Lingkungan. Fakultas Arsitektur Lansekap dan Teknologi Lingkungan, Universitas Trisakti. Jakarta.

Marwati, tri, Meika Syahbanna Rusli, Edy Mulyono. 2007. Pemucatan Minyak Daun Cengkeh Dengan Metode Khelasi Menggunakan Asam Sitrat. Bogor: Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian.

Sastrohamidjojo, H. 2002. Kimia Minyak Atsiri. F.MIPA, UGM. Yogyakarta. Sugita, P. 2009. Kitosan: Sumber Biomaterial Masa Depan. Bogor : IPB Press. Wenten IG. 1996. Teknologi Industrial Membran. Bandung: Departemen Teknik

ITB.

Safrudin, cholis. 2011. Introduction to BASCOM AVR Compiler. di akses pada tanggal 7 november 2011. (www.mcselec.com)

Sanlohat, A., 2008. Hukum-newton pada Bidang Datar dan Bidang-miring. Di akses pada: 10 Agustus 2009. (http://www.gurumuda.com).

Satriyo, Budi. 2000. Mesin Sortasi Buah Jeruk Tipe BSM-1. Tangerang: BBPMP Satuhu, S., 1996. Penanganan dan Pengolahan Buah. Penebar Swadaya: Jakarta Sears, F.W. 1962. Optics. Addison-Wesley Publishing Company, Inc: Tokyo.

Sudaryanto Zain, Dadi Rusendi, Syarifah Nurjanah. 2005. Teknologi Pengolahan Pasca Panen Biji-bijian. Modul Kuliah. Fakultas Teknologi Industri Pertanian. Universitas Padjadjaran.

Zainul Arham, Usman Ahmad, Suroso. 2004. Evaluasi Mutu Jeruk Nipis (Citrus Aurantifolia Swingle) Dengan Pengolahan Citra Digital Dan Jaringan Syaraf Tiruan. Prosiding Semiloka Teknologi Simulasi Dan Komputasi Serta Aplikasi 2004: Bandung.