voLUME 30, NO. 3, AGUSTUS
2010
Restrukturisasi Menir Menjadi Beras Berkalsium Tinggi Dengan Metode Ekstrusi
Restructured
Fine Grain Rice to High Calcium Rice by Extrusion Method
Chatarina
Wariyah
Pengaruh Blanching Terhadap Aktivitas Antioksidan, Kadar Fenoln
Flavonoid, Dan Tanin
Terkondensasi
Kunir Putih (Crrc uma mangga
Yal.\
Blanching
Effects on Antioxidant
Activity, Phenol, Flavonoid and Condensed
Tannin Contents
of
White Saffron (Curcuma mangga Val.)
Dwiyati Pujimulyani,
Sri Raharjo,
Y. Marsono,IJmar
Santoso
PengaruhJumlah
LemakTerhadap SifatFisikDan KesukaanMeatAnalogProtein
Kecambah
Kacang Ttrnggak (Wgna unguicalata')
The Effect of Fat Content on Physical and Sensory
Properties of Meat Analogfrom Germinsted
Cowpeas
(Vigra unguiculata) Protein
Eri Yusniardi,
Bayu Kanetro,
Agus Slamet
Karakterisasi Enzim Polifenol Oksidase
Biji Kakao (Theohroma
cscuo Linn)
Characterization
of Polyphenol Oxidase
Enzyme
of Cocoa Beans (Theobroma
cacao Linn.)
G.P.
Ganda
Putra,
N.M. Wartini,A.A.M.
DewiAnggreni
Optimasi Proses
Ekstraksi Pektin Dami Buah Nangkr (Artocarpus
heterophyllas
Lamk)
Optimizing of Pectin Extraction Process
from Jaclcfruit Rags
(Artocarpus heterophyllus
Lamk)
I Nengah
Kencana
Putra
Aktivitas Hidrolisis Enzim Lipase Dari Kentos Kelapa Terhadap Minyak Kelapa
Hidrolysis
Activity of Lipase Enzymefrom
Coconut
Houstoriumfor Coconut
Oil
Mohammad
Su'i, Harijono,
Yunianta,
Aulani'am
1 3 5
t4l
r48
r52
1 5 8
t64
Pengembangan
Perangkat Lunak Life Cycle Assessment
(LCA) Untuk Ampas Tebu (Studi
Kasus di Pabrik Gula MadukismorYogyakarta)
The Development
of Life Cycle
Assessment
(LCA) Softwarefor Bagasse
(A Case
Study at Madukismo
Sugar Mill, Yo
gtakarta)
Rosmeika,
Lilik Sutiarso,
Bandul Suratmo
Indikator Titrasi Asam-Basa
Dari Ekstrak Bunga Sepatu (Hibiscas rosa sinensis
L)
Indicator of Acid-Base Titrationfrom the Extract of Hibiscus rosa sinensis
L Flower
Siti Nuryanti, Sabirin Matsjeh,
Chairil Anwar, Tri Joko Raharjo
Peningkatan Kadar Patchouli Alkohol'Minyak Nilam (Pogostemon
cablin Benth) Dengan
Menggunakan Membran Selulosa
Asetat
Increase of the Content of Patchouli Alcohol in Patchouli Oil (Pogostemon
cablin Benth) Using
Cellulose
Acetate
Membrane
Yuliani Aisyah, Pudji Hastuti, Hardjono Sastrohamidjojo,
Chusnul
Hidayat
Evaluasi Potensi Kecap Manis Sebagai
Pembawa
Fortifikan NaFeEDTA: Tinjauan Pengaruh
Asupan Kecap Kedelai Manis Hasil Fortifikasi Terhadap Peningkatan Bioavailabilitas Zat
Besi Fortifikan
Potency
of Sweet
Soy Sauce
as Vehicle
for NaFeEDTA
Fortificant: Effect of Fortified Sweet
Soy
Sauce
Intake on lron Bioavailability of Fortificant
Sri Naruki, Mary Astuti, Yustinus
Marsono,
Sri Raharjo
1 6 8
1 7 8
1 8 4
I
AGRITECH
JURNAL TEKNOLOGI PERTANIAN
PENERBIT
Fakultas
Teknologi
Pertanian
Universitas
Gadjah
Mada
KETUA REDAKSI
MuhammadNur
Cahvanto
DEWAN REDAKSI
Kuncoro Harto Widodo
MakhmudunAinuri
Nursigit Bintoro
Rudiati Evi Masithoh
Yudi Pranoto
PRODUKSI DAN DISTRIBUSI
Sekar
Tri Rahimah
ALAMAT REDAKSI
Kantor Redaksi
Agritech
Fakultas
Teknologi
Pertanian
Universitas
Gadjah
Mada
Jalan Flora, Bulaksumur,
Yogyakarta
55281
Telp.
08812631598;
Fax. (0274)
589797
E-mail:
[email protected]
PERCETAKAN
Kanisius,
Yogyakarta
Isi di luar tanggungiawab
percetakan
Harga
langganan
per tahun
(4 nomor)
Rp. 100.000,00
(Perorangan),
Rp 150.000,00
(Instansi).
Pembayaran
dilakukan
melalui transfer
ke Tabungan
Mandiri Cab. UGM No. Rekening
1370005025776
atas
nama
Muhammad
Nur Cahyanto.
Konfirmasi transfer dapat
dilakukan dengan
mengirimkan
bukti transfer ke
alamat
redaksi atau melalui email ke [email protected].
Pembelian
per nomor harap menghubungi
Bagian Produksi
dan Distribusi
AGRITECH, VoL 30, No. 3,Agustas 2010
PE
N I N G KATAN
KADAR
PATC
HOU
LI ALKOHOL
M
I NYAK
N
I LAM
(Pogostemon
cablin
Benth)
DENGAN
MENGGUNAKAN
MEMBRAN
SELU
LOSA
ASETAT
lncrease
of the Content
of Patchouli
Alcohol
in Patchouli
Oil (Pogosfe
mon
cablin
Benth)
Using
Cellulose
Acetate
Membrane
YulianiAisyahl,2,
Pudji
Hastutil,
Hardjono
Sastrohamidjojo3,
Chusnul
Hidayatr
'Jurusan Teknologi Pangan dan Hasil Perbanian, Fakultas Teknologi Pertanian, Universitas Gadjah Mada, Jl. Flora,
Bulaksumur, Yogyakarta 5528l,2Jurusan Teknologi Hasil Pertanian,Fakultas Pertanian, Universitas Syiah Kuala. Jl. Krueng Kalee No. 3 Darussalam, BandaAceh.3 Fakultas Matematika dan Ilmu PengetahuanAlam,
Universitas Gadjah Mada, Sekip Utara, Yogyakarta 55281 Email: [email protected]
ABSTRAK
Telah dilakukan penelitian yang bertujuan untuk meningkatkan kadar patchouli alkohol dalam minyak nilam dengan menggunakan membran nanofilhasi selulosa asetat dan mengevaluasi kinerja membran yang digunakan. Membran yang digunakan adalahmembran nanofiltrasi selulosa asetat tipe Vivaspin l5R. Proses filtrasi minyak nilam dilakukan dengan menggunakan kecepatan sentrifugasi 2I2 ,850, dan l9l2 g serta waktu sentrifugasi 10, 20,30,40, 50, dan 60 menit. Kadar patchouli alkohol di analisis menggunakan kromatografi gas, sedangkan kinerja membran dinyata-kan sebagai permeabilitas (fluks) dan selektivitas. Hasil penelitian menunjukdinyata-kan bahwa filtrasi dengan menggunadinyata-kan membran nanofihasi selulosa asetat dapat meningkatkan kadar patchouli alkohol sebesar 2 kali (61,52 %o) daikadar patchouli alkohol awal (30,08%) pada kecepatan senhifgasi I9l2 g dan s,sL6o sentrifugasi 50 menit.. Kecepatan dan waktu sentrifugasi berpengaruh signifikan terhadap nilai fluks dan selektivitas membran Nilai fluks tertinggi diperoleh sebesar 166,81 L/rfi jam dan selektivitas membran sebesar 44,91 yr.
Kata kunci.' Minyaknilam, patchouli alkohol, membran selulosa asetat,fluks, selehivitas.
ABSTRACT
The aims of this research were to increase patchouli alcohol content of parchouli oil using cellulose acetatemembrane and evaluated performance of the membrane. The nanofiltration cellulose acetate membrane used in this study was the Vivaspin 15R. The filhation process of patchouli oil was carried out using cenhifugation speed212,850 and 1912 g, and centrifugation time 10,20,30,40,50 and 6 minutes. Analysis of patchouli oil was carried out using gas chro-matography, meanwhile the separation performance membrane can be described as a permeability (flux) and selecti-vity. The nanofiltration process of patchouli oil using cellulose acetate membrane showed that the patchouli alcohol content increase 2 times (58.11 %) of the initial content of patchouli alcohol (30.08 %) by using cenhifugation speed of 1912 g and centrifugation time of 50 minutes. There are significant effect of centrifugation speed and centrifugation time on patchouli alcohol content, flux and selectivity. The highest value of flux is 166,81 Llnf jamand selectivity is
44.9r
%.
Keywords.' Patchouli oil, patchouli alcohol, cellulose acetate membrane,flux, selectivity
"a>
{
AGRITECH, VoL 30, No. 3, Agustus 2010
PENDAHULUAII
Nilam (Pogostemon cablin Benth) merupakan salah satu jenis tanaman penghasil minyak atsiri, yang dikenal sebagai minyak rnlam Qtatchouli oil). Nilam termasuk suku Labiatae, bangsa Lamiales dalam klas Angiospermae. Jenis nilam yang telah diketahui di Indonesia antara lain Pogoste-mon cablin Benth yang dikenal dengan nilam Aceh yang
ka-dar minyaknya2,5-5 Yo, Pogostemon heyneanus yang dikenal
dengan nilam Jawa dengan kadar minyaknya 0,5-1,5 %o, dan Pogostemon hortensis yang dikenal dengan nilam sabun de-ngan kadar minyaknya 0,5-1,5 % (Rukmana,2004).
Menurut Aisyah dkk. (2008), ada 15 komponen pe-nyusun minyak nilam yang teridentifikasi. Lima komponen yang mempunyai persentase terbesar adalah patchouli alko-hol (32,60 7o), 6-guaiena (23,01 yo), a-guaiena (15,91 yo), seychellena (6,95 %) dan o-patchoulena (5,47 %o). Lima komponen terbesar ini sama dengan hasil identifikasi yang dilakukan Corine dan Sellier (2004).
Kadar patchouli alkohol (PA) merupakan salah satu parameter yang menentukan mutu minyak nilam. Standar in-ternasional unhrk mutu terbaik minyak nilam adalah dengan kadar patchouli alkohol minimal 38 % (Essential Oil Associa-tion of USA, 1975), dan 3l % (SNI 06-2385-2006). Minyak nilam yang diproduksi di Indonesia kadar patchouli alkohol-nya masih rendah yaitu < 30Yo.Hal ini disebabkan antara lain karena penanganan pasca panen bahan sebelum disuling be-lum baik, proses penyulingan bebe-lum optimal (masih dilaku-kan dengan peralatan dan cara sederhana, waktu penyulingan yang singkat) dan pengaruh daerah asal bahan baku. Hal ini akan mengakibatkan rendahnya harga dan tidak memenuhi permintaan pasar). Oleh karena itu kadar patchouli alkohol masih perlu untuk ditingkatkan agar dapat memperluas jang-kauan pasarnya.
Beberapa penelitian yang telah dilakukan untuk me-ningkatkan kadar patchouli alkohol di dalam minyak nilam dengan menggunakan metoda yang berbeda, diantaranya dengan menggunakan metoda distilasi fraksinasi (Bulan dkk., 2000; Harfizal, 2003; Yanyan dkk., 2004) dan rotavapor dengan pengatuan suhu fraksinasi (Suryatmi, 2008). Hasil peningkatan kadar patchouli alkoholnya sangat bervariasi, tergantung metoda yang digunakan. Pemisahan dengan menggunakan metoda distilasi fraksinasi te{adi berdasarkan perbedaan titik didih masing-masing komponen. Minyak ni-lam mempunyai komponen-komponen penyusun yang mem-punyai titik didih yang hampir sama, sehingga sangat sulit untuk dilakukan pemisahan.
Patchouli alkohol merupakan komponen utama dalam minyak nilam dan mempunyai kadar (persentase) terbesar dibandingkan komponen-komponen lainnya. Patchouli
alko-hol merupakan seskuiterpen beroksigen, mempunyai titik
di-dih 140'C pada tekanan 8 mmHg. mempunyai berat molekul
224 denganrumus molekul C'5H26O (Bulan,2000).
Berdasar-kan struktur molekulnya patchouli alkohol mempunyai gugus -OH, sedangkan komponen penyusun minyak nilam lainnya tidak memiliki gugus -OH, sehingga peningkatan kadar pa-tchouli alkohol dapat dilakukan dengan metoda pemisahan dengan mekanisme perbedaan hidrofobisitas.
Salah satu metoda pemisahan yang menggunakan prin-sip mekanisme perbedaan hidrofobisitas adalah pemisahan dengan menggunakan membran. Kemampuan membran un-tuk memisahkan komponen suatu campuran dipengaruhi oleh perbedaan sifat fisika dan kimia komponen dengan material penyuilrn membran. Peristiwa perpindahan suatu komponen melewati membran karena adanya gaya dorong, yang dapat berupa tekanan, suhu dan konsentrasi (Baker, 2004).
Ranjit dan Wagner (1995), melaporkan bahwa meka-nisme pemisahanyang terjadi pada proses pemisahan mem-bran dapat disebabkan karena perbedaan berat molekul. perbedaan kelarutan dalam air dan viskositas (Isono dan Nakajima, 1999), perbedaan hidropobisitas (Bracken dkk. 2005), perbedaan ukuran molekul, polaritas dan muatan (Van der Bruggen dkk., 1999).
Membran dapat dibedakan menjadi dua jenis, hidrofilik dan hidrofobik. Membran yang bersifat hidrofilik mempunyai sisi aktifyang bersifat polar, yang akan berinteraksi dengan molekuVsenyawa penetran yang juga bersifat polar. Interaksi antara penetan dengan membran dapat terjadi melalui ikatan kimia, yaitu ikatan hidrogen. Oleh karena itu peningkatan ka-dar patchouli alkohol diduga dapat dilakukan dengan meng-gunakan membran yang bersifat hidrofilik. Salah satu material membran yang bersifat hidrofilik adalah selulosa asetat. Sifat hidrofilik dari selulosa asetat mempengaruhi kemudahan in-teraksi dan difusi molekuVsenyawa penekan dalam membran jika masing-masing membran dan solut memiliki kesamaen atau perbedaan kepolaran ataupun muatan.
Kinerja membran nanofiltrasi ditentukan oleh permea-bilitas dan selektivitas membran. Permeapermea-bilitas merupakan ukuran yang menyatakan kelajuan suafu fase tertentu unfuk melewati membran. Parameter yang digunakan adalah nilai fluks, yang didefinisikan sebagai jumlah volume permeat yang melewati membran per safuan luas membran per saturn waktu (Mulder, 1996). Selektifitas adalah ukuran kemamp,'rn membrqgmelewatkan atau menahan bagian tertentu (Mulder.
1996). Parameter yang digunakan adalah koefisien rejeksi. yang didefinisikan sebagai fraksi konsentrasi zat terlarut yang tertahan oleh membran.
Tujuan penelitian ini adalah untuk meningkatkan kadar patchouli alkohol dengan menggunakan membran nanofil-trasi selulosa asetat serta mengetahui kinerja masing-masing membran.
M
Br
I[ nil tt (fl al tri hl slm
4
br
m
g
m
n
ilv
il tltr
h
lli
Io
dtr
li
s
d ! dri
I d II
I
I
I
1 8 5
AGMTECH, VoL 30, No. 3,Agustus 2010
METODE PENELITIAII Bahan dan Alat Penelitian
Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah minyak nilam yang diperoleh dari hasil penyulingan petani nllan(Pogostemon cablin Benth) dari KabupatenAceh Sela-tan, Nanggroe Aceh Darussalam. Penyulingan tanaman nilam dilakukan dengan metoda penyulingan uap, dengan kapasitats' alat penyulin gan 20 kg tanaman nilam selama 6 jam. Minyak nilam yang diperoleh disimpan di dalam botol berwarna,
di-tutup dan diletakkan di dalam ruang dingin dengan suhu 4 oC
sampai dengan digunakan untuk penelitian.
Alat yang digunakan dalam penelitian antara lain : membran nanofiltrasi selulosa asetat tipe Vivaspin 15R, de-ngan panjang total 116 mm, lebar 30 mm, daerah aktif mem-bran 3,9 cm2, sentrifuse Beckman Model J-GB dengan tipe rotor swing bucket, kromatografi gas Hewlet Packard 5890 Series II, dan peralatan gelas baik untuk kebutuhan preparasi maupun analisis.
Prosedur Penelitian
Karakterisasi minyak nilam. Karakterisasi minyak nilam dilakukan untuk mengetahui komposisi minyak nilam yang digunakan. Karakterisasi dilakukan dengan menggu-nakan kromatografi gas. Kromatografi gas juga digumenggu-nakan untuk analisis komposisi permeat hasil filtrasi menggunakan membran. Kondisi kromatografi gas yang digunakan sebagai berikut: kolom yang digunakan adalah Rtx-sMS (panjang 30 meter, ID 0,25 mm), temperatur kolom oven 80 "C, temperatur injekto 300'C, mode injektor split, waktu sampling 1 menit, tekanan 35,6 kPa, aliran total 7l,l ml/menit, alfuan kolom 0,68 mllmin, kecepatan linier 30,3 cmldetik, rasio split 99,7 dan jumlah sampel0,1 pL.
Rancangan penelitian. Percobaan dilakukan dengan menggunakan rancangan acak lengkap pola faktorial dengan tiga kali ulangan. Faktor perlakuan yang dipelajari adalah aras gaya senhifugal dan aras waktu sentrifugasi. Parameter yang diamati adalah volume permeat, kadar patchouli alkohol dan non patchouli alkohol, fluks dan rejeksi non patchouli alkohol dans selektivitas membran. Untuk mengetahui pengaruh se-tiap perlakuan, dilakukan analisa data dengan menggunakan analisis sidik ragam. Bagi perlakuan yang berpengaruh nyata dan sangat nyata, dilakukan uji beda rataan menggunakan uji Duncan pada taraf 5 oh dan | % (Steel dan Tonie, 1980).
Proses filtrasi menggunakan membran. Membran se-lulosa asetat yang digunakan ditempatkan dalam modul ber-bentuk Falcon 50 mL, dengan daerah aktif membran 3,9 cr*. Minyak nilam dimasukkan ke dalam Falcon 50 mL sebanyak
10 mL dan dimasukkan ke dalam alat sentrifuse. Sentrifugasi
1 8 6
dilakukan waktu dan gaya senkifugalyang berbeda. Gaya sentrifugal yang digunakan adalah 212 g,850 g dan l9l2 g, sedangkan waktu sentrifugasi 10, 20,30,40, 50 dan 60 me-nit. Proses filtrasi ini mengikuti metoda Wijmans dan Baker (1995), dengan modifikasi pada tekanan yang digunakan. Pada penelitian ini tekanan yang digunakan dalam bentuk gaya sentrifugal.
Permeat dianalisis komposisinya dengan menggunakan kromatografi gas unhrk mengetahui kadar patchouli alkohol-nya. Perhitunganyang dilakukan terhadap data hasil pene-litian terdiri dari penentuan fluks dan selektivitas membran. Fluks massa dapat dihitung dengan persamtuln 1, sedangkan perhitungan selektifitas membran dapat dihitung dengan Per-sam&rn 2. Membran yang digunakan ditunjukkan pada Gam-bar 1.
V
J v : ( l )
A.t
keterangan:
Jv : fluks volume (L/nfjam) V : volume permeat (m3)
A : luas permukaan membran (rn?)
t : waktu (detik) Cr-ouo - Co"-"r, R ( % ) : keterangan : R ( % ) : Cmpm C l)@eat xl0Oo/o (2) Co-o*
persentase
rejeksi
konsentrasi
partikel dalam umpan (mg/L)
konsentrasi
partikel dalam permeat (mg/L)
{
AGRITECH, VoL 30, No. 3,Agustus 2010
HASIL DAl\ PEMBAHASAN Karakteristik Minyak Nilam
Hasil analisis minyak nilam menggunakan kromatografi gas menunjukkan bahwa kadar patchouli alkohol dalam min-yak nilam yang digunakan pada penelitian ini adalah 30,0g Yo, dengan waktu retensi 9,988 menit (Gambar 2). Dengan demikian berarti kadarpatchouli alkohol dalam minyak nilam yang digunakan dalam penelitian ini sudah memenuhi standar mutu SNI 06-2385-2006 untuk minyak nilam, namun belum memenuhi syarat untuk kadar patchouli alkohol menurut Es-sential Oil Association (EOA), oleh karena itu kadar patchouli alkohol masih perlu untuk ditingkatkan agar dapat memper-luas jangkauan pasarnya.
Menurut Yuliani dkk, (2008), terdapat 15 komponen kimia penyusun minyak nilam yang dapat teridentifikasi dengan menggunakan kromatografi gas spektrometri massa (GC-MS, dengan komponen-komponen yang mempunyai persentase terbesar adalah patchouli alkohol (32,60 yo), 8-guaiena (23,07 y,), c-guaiena (15,91 Yo), seychellena (6,95 Yo), dan o-patchoulena (5,47 %).
Ganbar 2. Krromatogmm minyak nilam menggunakan kromatografi gas
Kadar Patchouli Alkohol Setelah Filtrasi Membran Kadar patchouli alkohol setelah proses nanofilhasi membran selulosa asetat dengan perlakuan gaya sentrifugal dan waktu senhifugasi berbeda ditunjukkan pada Gambar 3, 4, dan 5. Penambahan gaya sentrifugal pada proses nanofil-trasi menyebabkan kadar patchouli alkohol makin tinggi dan kadar non patchouli alkohol makin kecil. penambahan gaya senhifugal hingga l9l2 g diperoleh kadar patchouli alkohol yang makin tinggi. Kenaikan kadar patchouli alkohol yang lebih tinggi terjadi pada gaya sentrifugal l9I2 g antara waktu 40 sampai 50 menit dan penurunan kadar non patchouli al-kohol lebih kecil. Proses nanofiltrasi dengan waktu proses lebih lama, kadar patchouli alkohol masih meningkat tetapi persentase kenaikan nya lebih sedikit dibandingkan sebe-Iumnya.
Gambar 3. Kadar patchouli alkohol dan non patchouli alkohol hasil proses nanofiltrasi menggunakan membran selulosa asetat dengan gaya sentrifugal 212 g danwaktu sentrifugasi berbeda
Gambar 4. Kadar patchouli alkohol dan non patchouli alkohol hasil proses nanofiltrasi menggunakan membran selulosa asetat dengan gaya sentrifugal 850 g dan waktu sentrifugasi berbeda
Gambar 5. Kadar patchouli alkohol dan non patchouli alkohol hasil proses nanofiltrasi menggrmakan membran selulosa asetat dengan gaya sentrifugal 1912 g dan waktu sentrifugasi berbeda
G - : n P 4 20 + p A +fror PA r 0 1 a 3 0 4 0 5 0
Wakhr rentritirgasi (merrit)
60
{.
a l o +PA +lstrP-{ t0 30 40 50 'Waktu serrtrifirgasi {rrrenit) 60 :? -+.PA {-nonPA os to to Jo +o 50 60Waktu serfrifi rgasr (urenit_i
,
AGRITECH, VoL 30, No.3,Agustus 2010
Analisis sidik ragam menunjukkan bahwa gaya sen-trifugal dan waktu sentrifugasi berpengaruh sangat nyata ter-hadap kadar patchouli alkohol. Ada interaksi pengaruh gaya sentrifugal dan waktu sentrifugasi terhadap kadar patchouli alkohol. Proses membran dengan gaya sentrifugall9l2 gdan waktu 60 menit menghasilkan kadar patchouli alkohol yang tertinggi yutu 61,52 Yo, tetapi tidak signifikan jika diban-dingkan dengan kadar patchouli alkohol pada gayg;sentrifu-gal l9l2 g dan waktu 50 menit yaitu 57,90 %. Peningkatan kadar patchouli alkohol yang terjadi sebesar 2kali dankadar patchouli alkohol awal (30,08%). Dengan demikian filtrasi pada gaya sentrifugal l9l2 g dengan waktu 50 menit dipi-lih sebagai perlakuan yang terbaik didipi-lihat dari efisiensi waktu yang diperlukan.
Peningkatan kadar patchouli alkohol dalam minyak nil-am dengan menggunakan membran selulosa asetatpadaprin-sipnya berdasarkan perbedaan ukuran pori membran dengan umpan (senyawa yang akan dipisahkan) dan adanya interaksi kimia antara umpan dengan membran. Membran selulosa asetat mempunyai sisi aktif gugus hidroksi (OH) dan karbonil (CO) yang bersifat polar akan berinteraksi dengan gugus -OH yang juga bersifat polar pada senyawa patchouli alko-hol dalam minyak nilam yang membentuk ikatan hydrogen. Didukung dari hasil identifikasi sifat komponen pen)rusun minyak nilam hasil perhitungan dengan MM2 (Aisyah, dkk., In Press), menunjukkan bahwa patchouli alkohol mempunyai nilai hidrofobisitas lebih rendah dan momen dwikutub yang lebih tinggi jika dibandingkan dengan komponen lain. Hal ini dapat menyebabkan patchouli alkohol memungkinkan mem-bentuk ikatan hidrogen dengan selulosa asetat pada membran dibandingkan dengan komponen penyusun minyak nilam yang lain. Dengan adarrya tekanan yang diberikan melalui kecepatan sentrifugasi menyebabkan patchouli alkohol yang berinteraksi dengan membran, terdifusi dan lolos sebagai per-meat.
Menurut March (1992), ikatan hidrogen dapat terben-tuk dan terputus baik di dalam fase larutan maupun fase cair, energi yang dibuhrhkan untuk terjadinya ikatan hidro-gen antara OH....O adalah 3-6 kkaVmol atau 12-25 kJ/mol. Pemberian tekanan pada proses nanofiltrasi melalui gaya sen-hifugal akan memutuskan ikatan hidrogen yangterladi antara patchouli alkohol dan selulosa asetat sehingga patchouli alko-hol dapat lolos sebagai permeat dan kadar patchouli alkoalko-hol menjadi meningkat.
Hasil perhitungan menggunakan metode molechular mechanics (MM2) pada Program Hyperchem, melalui pe-modelan terjadinya ikatan hidrogen anlara patchouli alkohol dan selulosa asetat menunjukkan bahwa total energi yang dibutuhkan nntuk terjadinya dua ikatan hidrogen antara
pa-tchouli alkohol dan selulosa asetat sebesar 4,58 kkaVmol. Sementara itu hasil perhitungan besar gaya sentrifugal yang diberikan pada proses nanofilhasi adalah sebesar 9,2 kkaV mol,37,I7 kkaVmol, dan83,62 kkaVmol berturut-turut untuk gaya sentrifugal2l2 9,857 g,I9l2 g. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa besar gaya yang diberikan melalui gaya senhifugal yang diberikan dalam penelitian ini dapat memu-tuskan ikatan hidrogen yang terjadi antara patchouli alkohol dan selulosa asetat sehingga patchouli alkohol dapat lolos melalui membran dan kadar patchouli alkohol meningkat.
Berdasarkan alasan tersebut dapat dinyatakan bahwa mekanisme pemisahan yang terjadi dalam peningkatan kadar patchouli alkohol di dalam minyak nilam dapat disebabkan karena perbedaan hidrofobisitas. Hal ini sejalan dengan yang dikemukakan oleh beberapapeneliti bahwa mekanisme pemi-sahan yang terjadi pada proses pemipemi-sahan dengan membran selulosa asetat dapat disebabkan antaralain oleh karena per-bedaan hidrofobisitas (Braeken dkk, 2005; Kiso dkk., 2fr)l: Van der Bruggen dkk., 1999).
Fluks Membran
Kine{a membran nanofiltrasi selulosa usstal dapat di-lihat dari nilai fluks dan selektivitasnya. Untuk menghitung fluks diperlukan data volume permeat hasil filtrasi minyak nilam menggunakan membran (Gambar 6). Volume permeat meningkat seiring dengan penambahan gaya senhifugal. Pe-nambahan gaya sentrifugal hingga l9I2 g menunjukkan per-olehan volume yang lebih besar dibandingkan penggun"n gaya senkifugal2l2 g dan 850 g.
Perhitungan nilai fluks dilakukan berdasarkan pada Per-samaan l Nilai fluks pada proses nanofiltrasi menggunakan membran selulosa asetat dengan waktu sentrifugasi yang ber-beda dalam peningkatan kadar patchouli alkohol dari minyak nilam dapat dilihat padaGambar 7.
^ t . t -c l
=
; " 0 + - l l t 0 + 8 : 0 0 + l 9 l l l0 l0 .r0 +0 50 60 Wakhr r (ilrenit)Gambar 6. Volume permeat hasil proses nanofiltrasi menggunakan mernbran selulosa asetat dengan gaya sentrifugal dan waktu sentrifugasi berbeda
- l
AGRITECH, VoL 30, No. 3, Agastus 2010
.j- ta J E . + - - F l t ? g + 8 - r 0 g + 1 9 1 3 . , s r 0 ? 0 J 0 4 0 5 0 6 0
w*akhr serrtri.f lgasi ilr edt)
Gambar 7. Nilai fluks hasil proses nanofiltrasi menggunakan membran selu-losa asetat pada gaya sentrifugal dan waktu sentrifugasi berbeda
Pada pengamatan nilai fluks membran diperoleh bahwa nilai fluks memrrun dengan bertambabnya waktu sentrifugasi. Pada ketiga gaya sentrifugal yang digunakan penambahan waktu senhifugasi sampai 40 menit nilai fluks mengalami penunrnan, namun mulai waktu sentrifugasi 50 menit penu-runan nilai fluks mendekati stabil. Fenomena seperti ini menun-jukkan jumlah permeat yang lolos melalui membran semakin
sedikit seiring dengan bertambahnya waktu sentrifugasi. Hal ini dapat disebabkan karena resistensi membran yang semakin rendah. Menurunnya resistensi membran dapat disebabkan karena kemnngkinan tef adinya peristiwa penyxnbatan (foul-ing) yang menyebabkan terjadinya pemrnman fluks permeat. Penyumbatan te{adi karena te{adinya pengumpulan material di dekat atau dalam membran yang menurunkan permeabilitas membran dengan cara menufupi atau mengecilkan pori.
Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa gaya sen-trifugal dan waktu senhifugasi berpengaruh sangat nyata terhadap nilai fluks. Perubahan nilai fluks pada proses nano-filtrasi menggunakan membran selulosa asetat dengan gaya sentrifugal yang berbeda dalam peningkatan kadar patchouli alkohol dari minyak nilam dapat dilihat pada Gambar 8.
Kenaikan nilai fluks terlihat dengan makin meningkat-nya gaya sentrifugal yang digunakan. Hal ini dapat disebab-kan karena gaya sentrifugal yang diberidisebab-kan makin besar se-hingga dapat memutuskan ikatan hidrogen antara patchouli alkohol dan selulosa asetat sehingga patchouli alkohol dapat lolos melalui membran sebagai permeat. Makin banyak pa-tchouli alkohol yang lolos melalui membran maka makin be-sar nilai fluks yang dihasilkan. Kenaikan nilai fluks yang lebih tinggi terjadi pada gaya sentrifugal l9l2 g, dengan nilai fluks mencapai 6,88 L/m'?jam. Hal ini sejalan denganpendapatWi-jmans dan Baker (1995), makin tinggi tekanan operasi yang digunakan menyebabkan makin tinggi fluks yang diperoleh. Pada saat tekanan ditingkatkan, ukuran rata-raIa pori-pori dari lapisan pemisah (separation layer) berktrang, sehingga makin memudahkan penetran melewati membran sehingga meningkatkan nilai fl uks.
Gambar 8. Nilai fluks hasil proses nanofiltrasi menggunakan membnn selu-losa asetat pada berbagai gaya sentrifugal
Selektivitas Membran
Perhitungan nilai fluks dilakukan berdasarkan pada per-samaan l. Nilai fluks pada proses nanofiltrasi menggunakan membran selulosa asetat dengan waktu sentrifugasi yang ber-beda dalam peningkatan kadar patchouli alkohol dari minyak nilam dapat dilihat pada Gambar 9.
Hasil sidik ragam menunjukkan bahwa gaya sentrifu-gal dan waktu senkifugasi berpengaruh sangat nyata ter-hadap nilai selektivitas membran. Ada interaksi pengaruh gaya sentrifugal dan waktu senhifugasi terhadap nilai
sele-tivitas. Penambahan gaya sentrifugal pada proses sentrifugasi
menyebabkan selektivitas makin tinggi. Penambahan gaya sentrifugal hingga l9l2 g dihasilkan selektivitas yang makin tinggi. Kenaikan selektivitas yang lebih tinggi te{adi pada gaya sentrifugal 7912 g antara waktu 40 sampai 50 menit dan hal ini sama dengan kenaikan kadar patchouli alkohol. proses senhifugasi dengan waktu proses lebih lama lagi yaitu 60 menit menyebabkan selektivitas masih meningkat tetapi pen-ingkatannya lebih sedikit dibandingkan sebelumnya, namun nilai ini memang belum optimum karena trennya yang ke-mungkinan masih menunjukkan adanya peningkatan dengan bertambahnya waktu sentrifu gasi.
* 1 1 2 g + 8 5 0 9 * 1 9 1 ? . g
l0 20 -jr0 40 50 60
Wahu xentrifu ga.si i ruerrit)
Gambar 9. Selektivitas hasil proscs nanofiltrasi menggunakan membran selu-losa asetat pada gaya sentrifugal dan wakhr sentrifugasi berbeda
{
Fl
r
1 9 1 2AGRITECH, VoL 30, No. 3,Agustus 2010
Peningkatan selektivitas seiring dengan peningkatan kadar patchouli alkohol. Makin meningkat selektivitas maka makin meningkat persentase penolakan terhadap senyawa non patchouli alkohol (Gambar l0). Hal ini terjadi karena interaksi patchouli alkohol dengan membran melalui ikatan hidrogen. Patchouli alkohol mempunyai nilai hidrofobisitas yang hampir sama dengan nilai hidrofobisitas selulosa asetat, dan lebih rendah dibandingkan dengan komponen fuin pe-nyusun minyak nilam. Hal ini sejalan dengan pendapat Kiso dkk. (2001), yang menunjukkan bahwa nilai rejeksi/penolak-an suatu molekul akrejeksi/penolak-an meningkat dengrejeksi/penolak-an makin tingginya nilai hidrofobisitas (log P) molekul tersebut.
Gambar 10. Rejeksi komponen non patchouli alkohol hasil filtrasi menggu-nakan membran selulosa asetat pada gaya sentrifugal dan wakhr sentrifugasi berbeda
Kinerja membran yang baik adalah mempunyai selektivitas yang tinggi yaitu 100 Yo.Padapenelitian ini nilai selektivitas tertinggi yang dicapai hanya 44,91 %. Nilai ini masih cukup rendah jika dibandingkan dengan pemisahan etanol dan MTBE yang perbedaan polaritas sangat berbeda serta merupakan campuran hanya dua komponen (Bellona dkk., 2004), tetapi untuk pemisahan campuran multi kom-ponen dan masing-masing komkom-ponen mempunyai perbedaan polaritas yang hampir sama hasil selektivitas yang dicapai pada penelitian ini sudah menunjukkan peningkatan kadar patchouli alkohol yang memenuhi syarat ekspor perdagangan minyak nilam yaitu minimal 38 %.
KESIMPULAN
Penggunaan membran nanofiltrasi selulosa asetat meru-pakan satu metoda alternatifdan layak digunakan untuk pen-ingkatan kadar patchouli alkohol. Kadar patchouli alkohol
dapat meningkat sebesar 2 kali dari kadar awal (30,08 %
men-jadi 61,52 oh). Kecepatandan wakhr sentrifugasi berpengaruh signifikan terhadap nilai fluks dan selektivitas membran. Nilai fluks tertinggi diperoleh sebesar 66,88 L/nfjam dan selek-tivitas membran sebesar 44,70yo. Nilai selekselek-tivitas membran
1 9 0
masih belum cukup baik, karena nilai selektivitas yang baik
adalah 100o/o, namun jika tujuannya untuk memenuhi syarat
standar kadar patchouli alkohol untuk ekspor perdagangan intemasional minyak nilam maka hasil peningkatan kadar pa-tchouli alkohol yang diperoleh dapat dikatakan cukup baik. Mekanisme terjadinya peningkatan kadar patchouli alkohol diduga berdasarkan perbedaan hidrofobisitas senyawa pa-tchouli alkohol dan komponen non papa-tchouli alkohol di da-lam minyak nida-lam.
DAFTARPUSTAKA
Aisyah, Y., Hastuti, P., Hidayat, C. dan Sastrohamidjojo, H. (2008). Komposisi kimia dan sifat antibakteri minyak nrlam (Pogostemon cablin Benth.). Majalah Farmasi I n d o n e s i a 1 9 : 1 5 1 - 1 5 6 .
Baker, R.W (2004). Membrane kchnolog,t andApplications' John Wiley and Sons, Ltd. England.
Bellona, C., (2004). Factors affecting the rejection of organic solutes during NF/RO treatment - A literature review. Water Researchs 38: 27 95 -2809.
Braeken, L., Ramaekers, R., Zhang, Y., Maes, G., Van der
Bruggen, B. dan Vandecasteele, C. (2005). Influence
hydrophobicity on retention in nanofiltration of aque-ous solutions containing organic compounds. Journal of Membrane Science 27: l-9.
Bulan, R. (2000). Isolasi, Identifikasi dan Sintesis Turunan Patchouli Alkohol dari Minyak Nilam. Tesis Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam. Universitas Gadj ah Mada, Yogyakarta.
Corine, M.B. dan Sellier, N.M. (2004). Analysis of the es-sential oil of indonesian patchouli (Pogostemon cablin Benth.) using GC/MS (EVCD. Journal of Essential Oil
Reseqrch 16: Il-19.
Essential Oil Association of USA (1915). EOA Spesifications and Standard. EOAUSA. New York.
Harfizal (2003). Penerapan teknologi distilasi vakum untuk meningkatkan mutu minyak rilam. Prosiding Seminar
Telcnologi untuk Negeri hal: 52-57 .
Isono, Y. dan Nakajima, M. (1999). Application of Hydropho-bic Membrane for Alcohol Separation from AlkohoV Aqueous Biphase Mixture. Journal of Separation and Purification Technolog,t l7 : I 7 -82.
Kiso, Y., Sugiura, Y., Kitao, T. dan Nishimura, K. (2001). Ef-fects of hydrophobicity and molecular size on rejection of aromatic pesticides with nanofiltration membranes. Journal of Membrane Science 192: I-10.
L .30 T 2 A 1 0 '*-2129 -r- 850 g - * - 1 9 1 2 g 30 ,10 50
AGRITECH, VoL 30, No. 3,Agustus 2010
FI
J4
March, J. (1992). Advanced organic chemistry, Reactions, Mechanisms, and Structure. John Wiley dan Sons, New York.
Mulder, M. (1996). Basic Principle of Membrane kchnol-ogr. Kluwer Academic Publ, Netherlands.
Ranjit, S.J. danWagrrea J.P. (1995). Ulhafiltration of Guayule Resin. Journal of Mernbrane Science 103: 45-50. Rukmana, R (2004). Nilam, Prospek Agribisnis dan klmik
Budi Daya. Kanisius, Yogyakarta.
Standar Nasional Indonesia (2006). Standar Minyak Nilam. SNI: 06-2385 -2006. Iakarta
Steel, R.G.D. dan Torrie, J.H. (1980). Principles and Proce-dures of Statistics. McGraw Hill.
Suryatmi, R.D. (2008). Fraksinasi minyak nilam. Prosiding Konferens i Nas ional Minyak Atsiri haL 13 1 -13 6.
Van der Bruggen, B., Schaep. J., Wilms, D. dan Vandecasteele.
(1999). Influence of molecular size, polarity and charge on the retention of organic molecules by nanofiltration. Jpurnal of Membrane Science 156:29-41.
Wijmans, L.G. dan Baker, R.W. (1995). The solution-diffii-sion model: A review. Journal of Membrane Science 1 0 7 : l- 2 1 .
Yanyan, F.N., Zainuddin,A. dan Sumiarsa, D. (2004). Pening-katan kadar patchouli alkohol dalam minyak ntlarrnQta-tchouli oll) dan usaha derivatisasi kgmponen minornya. Jurnal Perkembangan Telcnologi TRO 16:72-78.
