PENGARUH LAJU PENGUAPAN AIR DAN UKURAN BUNGA
PADA ISOLASI MINYAK ATSIRI DAN EUGENOL BUNGA
CENGKEH MENGGUNAKAN METODE DISTILASI AIR
Susiana Prasetyo S.*), Helen Margareth
Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Universitas Katolik Parahyangan Jl. Ciumbuleuit 94 Bandung 40141Telp./Fax (022) 2032655
E-mail : Susiana@home.unpar.ac.id
Intisari
Indonesia adalah produsen terbesar cengkeh di dunia, sekitar ¾ cengkeh dunia dihasilkan di Indonesia. Kandungan cengkeh utama adalah eugenol, sekitar 70 – 90 %, sehingga menjadikan cengkeh sebagai sumber eugenol utama yang bermanfaat sebagai zat antiseptik, antiviral, antipasmodik, dan antifungi. Cengkeh dapat diolah menjadi produk bernilai jual tinggi, yaitu minyak cengkeh. Pada penelitian ini, pembuatan minyak cengkeh dilakukan dengan metode distilasi air pada tekanan atmosfer yang dimodifikasi dengan pengecilan ukuran bunga dan pengaturan laju penguapan air serta dilakukan proses pemurnian dengan metode ekstraksi asam basa sehingga dapat mengoptimasikan perolehan minyak cengkeh berkualitas. Hasil penelitian menunjukkan bahwa peningkatan laju penguapan air akan meningkatkan rendemen, namun laju penguapan air yang terlalu tinggi akan menurunkan rendemen. Semakin kecil ukuran bunga akan meningkatkan rendemen. Peningkatan laju penguapan air akan meningkatkan kadar eugenol, sedangkan semakin kecil ukuran bunga akan menurunkan kadar eugenol. Minyak cengkeh hasil penelitian menghasilkan rendemen sebesar 10,8038 – 16,4095%, kadar eugenol sebesar 61,5 – 66,5%, densitas (20oC) sebesar 1,0250 – 1,0403 gram/mL, indeks bias (20oC) sebesar 1,5245 – 1,5270, kelarutan dalam etanol 70% 1/5 (v/v), sisa penguapan sebesar 1,78-2,57%. Kondisi optimum diperoleh pada laju penguapan air 14,1 mL/menit dan ukuran bunga -50+60 mesh sehingga diperoleh rendemen 14,9760% dan kadar eugenol 64,5143%. Pada proses pemurnian, rendemen yang dihasilkan sebesar 58,7754 – 62,0861%, kadar eugenol sebesar 70,8 – 73,1%, densitas (20oC) sebesar 1,0636 – 1,0638 gram/mL, indeks bias (20oC) sebesar 1,5368 – 1,5378.
Kata Kunci : Minyak Bunga Cengkeh, Distilasi Air, Eugenol, Ukuran Bunga, Laju Penguapan Air
Abstract
Indonesia is the world’s largest producer of cloves, around ¾ cloves in the world are produced in Indonesia. The main content of cloves are eugenol, about 70 – 90%, then cloves become the main source of eugenol which is used as antiseptic, antiviral, antispasmodic, and antifungal agent. Cloves can be processed into high value product, the clove oil. In this research, clove oil carried by water distillation method at atmospheric pressure, which is modified bt particle size reduction and hydrodistillation rate control, then purification process using acid-base extraction method in order to optimize yield of quality clove oil. This research shows that increasing the hydrodistillation rate will increase the yield, but the over-high hydrodistillation rate will reduce the yield. Reducing particle size will increase the yield. Increasing the hydrodistillation rate will increase the eugenol content, while reducing the particle size will reduce the eugenol content. Clove oil from this research resulting yield of 10.8038 – 16.4095%, eugenol content of 61.5 – 66.5%, density (20oC) of 1.0250 – 1.0403 gram/mL, the refractive index (20oC) of 1.5245 – 1.5270, clove oil solubility in 70% ethanol 1/5 (v/v), residual evaporation of 1.78% - 2.57%. Optimum conditions will be obtained on hydrodistillation rate 14.1 mL/min and particle size -50+60 mesh. This optimum condition resulting yield of 14.9760% and eugenol content of 64.5143%. In purification process, yield was obtained for 58.7754% - 62.0861%, eugenol content of 70.8 - 73.1%%, density (20oC) of 1.0636 - 1.0638 gram /mL, the refractive index (20oC) of 1.5368 to 1.5378.
PENDAHULUAN
Cengkeh merupakan tanaman asli Maluku yang dapat tumbuh dengan baik di Indonesia dikarenakan kondisi tanah, iklim dan suhu yang mendukung untuk pertumbuhan tanaman cengkeh. Adanya hal ini menjadikan Indonesia sebagai salah satu negara penghasil cengkeh terbesar di dunia. Pada tahun 2007, produksi cengkeh Indonesia mencapai 75% dari jumlah cengkeh dunia (Dirjen Perkebunan dan Statistik Perkebunan Indonesia, 2007). Sebagian besar cengkeh yang diproduksi di Indonesia (sekitar 80%) dimanfaatkan untuk pembuatan rokok kretek, dan sisanya digunakan sebagai bahan baku minyak dan obat-obatan. Hal ini menjadikan Indonesia sebagai produsen sekaligus konsumen terbesar cengkeh di dunia.
Proses pemanfaatan cengkeh menjadi rokok kretek sangat disayangkan karena manfaatnya hanya dapat dimanfaatkan oleh segelintir orang. Padahal, cengkeh dapat dimanfaatkan menjadi produk yang lebih bermanfaat daripada rokok kretek, yaitu minyak cengkeh. Minyak cengkeh adalah produk yang bernilai jual tinggi dan juga banyak diminati oleh pasar internasional. Minyak cengkeh banyak dimanfaatkan dalam industri obat-obatan, karena kandungan utamanya adalah eugenol, yang dapat berfungsi sebagai zat antiviral, antifungi, antiseptic dan antibakteri. Proses pembuatan minyak cengkeh pun dapat dilakukan dengan metode yang sederhana, yaitu metode distilasi air dengan mengoptimasikan laju penguapan air dan ukuran bunga cengkeh, sehingga diharapkan dapat meningkatkan kualitas hidup masyarakat, khususnya petani dan juga pengusaha kecil. Untuk meningkatkan kualitas minyak cengkeh yang diperoleh, dapat juga dilakukan proses pemurnian dengan ekstraksi asam basa sehingga diharapkan minyak cengkeh yang dihasilkan oleh petani dan juga pengusaha kecil dapat bersaing di pasar internasional. Dalam penelitian ini, akan dibahas mengenai pengaruh laju penguapan air dan ukuran bunga pada proses distilasi air terhadap rendemen, kadar eugenol, berat jenis, indeks bias, dan juga sisa penguapan.
METODOLOGI PENELITIAN Bahan baku penelitian ini adalah :
1. Bahan baku dalam proses distilasi air yang meliputi:
a. Bunga cengkeh yang sudah dikeringkan di bawah sinar matahari b. Air
c. Gas LPG
2. Bahan baku dalam proses pemurnian yang meliputi: a. NaOH 4%
b. HCl 3% c. n-heksana d. Na2SO4 anhidrat
3. Bahan baku analisis yang meliputi: a. KOH 5% b. Xylol c. AgNO3 0,1N d. HNO3 25% e. NaCl 0,0002N f. Etanol 70%
Peralatan utama yang digunakan berupa Erlenmeyer, bunsen burner, corong pemisah, blender,
motor pengaduk, rotary evaporator vacuum dan kondensor, dengan rangkaian alat utama tersedia pada Gambar 1. Peralatan pendukung untuk proses analisa berupa GC-MS, refraktometer, piknometer dan oven.
Gambar 1 Rangkaian Alat Proses Distilasi Air
Proses pembuatan minyak cengkeh dimulai dari pengecilan ukuran bunga cengkeh kering dengan menggunakan blender sehingga diperoleh bubuk cengkeh kering. Bubuk cengkeh kering diayak dengan variasi ukuran mesh tertentu (dari -10+20 mesh hingga -50+60 mesh). Bubuk cengkeh kering yang sudah diayak dapat segera diproses lebih lanjut.
Proses distilasi air dapat dilangsungkan dengan memasukkan bubuk cengkeh kering yang sudah diayak sebanyak 150 gram dengan jumlah air sebanyak 1500 mL. Jumlah air harus ditentukan dengan baik, sebab apabila jumlah air terlalu sedikit dapat menyebabkan kegosongan dan apabila jumlah air terlalu banyak dapat memicu reaksi hidrolisis dengan cepat. Proses distilasi air dilangsungkan selama 4-6 jam dengan menggunakan variasi laju penguapan air (dari 3,7 hingga 17,2 mL/menit). Selama proses distilasi air berlangsung, proses pengambilan sampel minyak dapat dilakukan setiap 20 menit untuk menentukan profil rendemen dan densitas fungsi waktu. Analisa yang dilakukan pada minyak cengkeh yang diperoleh meliputi analisa berat jenis, indeks bias, kadar fenol/eugenol, kelarutan dalam etanol 70%, dan juga sisa penguapan.
Minyak cengkeh yang diperoleh dapat diproses lebih lanjut dengan proses pemurnian untuk memperoleh minyak cengkeh dengan kadar eugenol yang lebih tinggi. Proses pemurnian dilakukan dengan mencampurkan minyak cengkeh dengan NaOH, lalu lapisan bawah (Na-eugenolat) diambil dan dicuci dengan heksana, lalu dicampurkan dengan HCl untuk memperoleh
eugenol (lapisan bawah), kemudian eugenol dimurnikan dari air dan pelarut menggunakan Na2SO4 dan rotary evaporator vacuum. Eugenol yang diperoleh dianalisa kembali, meliputi
analisa indeks bias, kadar fenol/eugenol dan juga berat jenis.
HASIL DAN PEMBAHASAN
Bunga cengkeh perlu dikeringkan terlebih dahulu sebelum digunakan karena proses pengeringan dapat mengurangi kandungan air di dalam bunga cengkeh dan membantu perusakan dinding sel bahan secara termal sehingga memudahkan difusi minyak yang terdapat di dalam kantung minyak menuju ke permukaan bahan (Rizal, 2010). Sebelum didistilasi, diperlukan proses pengecilan ukuran bunga cengkeh untuk memperluas bidang kontak dan juga untuk membuka kelenjar minyak di dalam bunga cengkeh sehingga proses difusi dapat berlangsung dengan baik dan rendemen minyak cengkeh meningkat, meskipun pada proses pengecilan ukuran dapat terjadi proses oksidasi dan polimerisasi.
Proses Distilasi Air
Proses distilasi air dilakukan dengan menggunakan bahan baku berupa partikel bunga cengkeh sebanyak 150 gram dan air dengan perbandingan 1:10 dengan waktu optimum selama 4-6 jam. Jumlah air yang tepat akan mencegah terjadinya kegosongan pada bahan baku karena air berfungsi sebagai barrier yang melindungi bahan dari proses overheating (Pornpunyapat dkk., 2011). Pada proses distilasi air, terjadi proses perpindahan massa, dimana senyawa yang terkandung di permukaan cengkeh akan berpindah ke air dengan adanya gradient konsentrasi.
Gambar 2 Profil Penambahan Volume Minyak sebagai Fungsi Waktu
Semakin bertambahnya waktu distilasi menyebabkan penurunan jumlah penambahan volume minyak cengkeh (dapat dilihat pada Gambar 2). Hal ini terjadi karena pada periode awal distilasi, terjadi proses penguapan minyak di permukaan bahan yang dapat dengan mudah terdistilasi sehingga jumlah penambahan volume relatif tinggi. Seiring dengan bertambahnya waktu distilasi, minyak di permukaan bahan sudah habis terdistilasi sedangkan minyak di inti bahan sulit berdifusi ke permukaan bahan dan sulit terdistilasi, sehingga jumlah penambahan volume minyak pada akhir proses distilasi cenderung menurun drastis.
Rendemen Minyak Cengkeh
Rendemen perlu ditentukan untuk mengetahui keefisienan dalam proses distilasi air. Rendemen minyak cengkeh dapat ditentukan dengan metode gravimetri. Minyak bunga cengkeh memiliki rendemen 10 – 20% (Guenther, 1990), sedangkan berdasarkan hasil penelitian, rendemen minyak bunga cengkeh bernilai 10,8038 – 16,4095%. Hal ini diduga terjadi karena proses pengeringan dan juga proses pengecilan ukuran yang banyak menguapkan minyak atsiri di dalam bunga cengkeh sehingga mengurangi nilai rendemen.
0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 0 100 200 300 400 P e n am b ah an V o lu m e Mi n ya k (m L) Waktu(Menit)
Laju Penguapan Air 3,7 mL/menit Ukuran Mesh Bunga -40+50 Laju Penguapan Air 8,6 mL/menit Ukuran Mesh Bunga -30+40 Laju Penguapan Air 17,2 mL/menit Ukuran Mesh Bunga -30+40 Laju Penguapan Air 8,6 mL/menit Ukuran Mesh Bunga -30+40 Laju Penguapan Air 12,3 mL/menit Ukuran Mesh Bunga -50+60 Laju Penguapan Air 12,3 mL/menit Ukuran Mesh Bunga -10+20" Laju Penguapan Air 3,7 mL/menit Ukuran Mesh Bunga -20+30 Laju Penguapan Air 8,6 mL/menit Ukuran Mesh Bunga -30+40
Gambar 3 Profil Rendemen dengan Variasi Laju Penguapan Air dan Ukuran Bunga
Dari gambar 3, dapat terlihat bahwa semakin besar laju penguapan air akan meningkatkan rendemen karena daya angkut uap air terhadap minyak akan semakin besar seiring dengan meningkatnya laju penguapan air (Tutuarima, 2008; Peng dkk., 2012). Hasil percobaan yang diperoleh tidak sesuai dengan teori. Hal ini diduga terjadi karena proses kondensasi uap yang tidak berlangsung maksimal sehingga uap tidak terkondensasi dengan sempurna.
Semakin kecil ukuran bunga akan meningkatkan nilai rendemen. Hal ini diduga terjadi karena proses pengecilan ukuran akan memperkecil ukuran cengkeh sehingga meningkatkan luas kontak antara cengkeh dengan air dan membuka kelenjar minyak dengan lebih optimal sehingga meningkatkan jumlah minyak yang dapat terdistilasikan.
Kadar Eugenol
Kadar eugenol ditentukan dengan metode titrasi klasik menggunakan KOH. Komposisi eugenol di dalam bunga cengkeh minimal 70%, atau sekitar 80-95%. (Guenther, 1990; SNI, 1996) sedangkan berdasarkan hasil penelitian, kadar eugenol bernilai 61,5 – 66,5%. Hal ini diduga terjadi karena banyak fraksi eugenol yang teruapkan selama proses pengeringan ataupun pengecilan ukuran.
Gambar 4 Profil Kadar Eugenol dengan Interaksi Laju Penguapan Air- Ukuran Bunga
Dari gambar 4, dapat terlihat bahwa semakin tinggi laju penguapan air akan meningkatkan kadar eugenol, sebab laju penguapan air yang tinggi akan meningkatkan kapasitas uap dan kontak antara uap air dengan cengkeh menjadi optimal, sehingga memungkinkan komponen minyak (termasuk eugenol) dapat terdistilasi dalam jumlah banyak dan cepat (Rizal, 2010; Tutuarima, 2008). Semakin kecil ukuran bahan, maka kadar eugenol akan meningkat (Arwinasitta, 1989). Hasil percobaan yang diperoleh tidak sesuai dengan pendapat Arwinasitta. Hal ini diduga terjadi karena pada bunga berukuran besar, tidak banyak kelenjar minyak yang terbuka sehingga kemungkinan eugenol menguap selama proses pengecilan ukuran akan semakin besar. Pada bunga berukuran kecil, kelenjar minyak terbuka dengan optimal dan meningkatkan kemungkinan menguapnya eugenol dalam jumlah yang lebih banyak.
Kondisi Optimum Proses Distilasi Air
Kondisi optimum diperoleh dengan bantuan program Design Expert 6.0.8 untuk memperoleh laju penguapan air dan ukuran bunga yang optimal untuk menghasilkan respons utama, berupa rendemen dan kadar eugenol setinggi mungkin. Kondisi optimum diperoleh pada laju penguapan air 14,1 mL/menit dengan ukuran bunga -50+60 mesh sehingga dihasilkan rendemen sebesar 14,9760% dan kadar eugenol 64,5143%.
Sifat Fisik dan Kimia Minyak Cengkeh
Sifat fisik dan kimia minyak cengkeh yang perlu dianalisa meliputi warna secara visual, densitas, indeks bias, kelarutan dalam etanol 70%, sisa penguapan dan analisa komponen menggunakan GC-MS.
Warna Minyak Cengkeh
Warna merupakan suatu indikator yang menunjukkan apakah minyak cengkeh mengalami kerusakan (baik polimerisasi ataupun oksidasi) selama proses distilasi (Guenther, 1987). Minyak cengkeh yang memenuhi standar berwarna bening hingga kekuningan (SNI, 1996). Minyak cengkeh yang diperoleh dari proses distilasi berwarna bening sehingga memenuhi standar SNI.
Densitas Minyak Cengkeh
Densitas merupakan parameter yang perlu diuji karena densitas secara tidak langsung mencerminkan fraksi komponen penyusun minyak cengkeh. Minyak cengkeh yang memenuhi standar memiliki densitas 1,03 – 1,06 gram/mL (SNI, 1996), sedangkan minyak cengkeh hasil penelitian memiliki densitas 1,0250 – 1,0403 gram/mL. Beberapa minyak cengkeh hasil distilasi tidak memenuhi standar berdasarkan densitasnya. Hal ini diduga terjadi karena banyaknya komponen yang belum dapat terdistilasikan secara sempurna ataupun karena terlalu banyaknya komponen yang teruapkan selama proses pengecilan ukuran.
Berdasarkan profil densitas fungsi waktu (dapat dilihat pada Gambar 5), terlihat suatu kecenderungan bahwa semakin bertambahnya waktu, maka densitas minyak cengkeh akan semakin tinggi. Hal ini terjadi karena pada awal distilasi, komponen yang terdistilasi terlebih dahulu adalah komponen fraksi ringan, kemudian disusul dengan komponen fraksi berat. Hadirnya komponen fraksi berat akan meningkatkan densitas minyak cengkeh.
Gambar 5 Profil Densitas Minyak Cengkeh sebagai Fungsi Waktu
Gambar 6 Profil Densitas dengan Interaksi Laju Penguapan Air - Ukuran Bunga
Dari gambar 6, dapat terlihat bahwa semakin tinggi laju penguapan air akan meningkatkan densitas minyak cengkeh, dan sebaliknya. Hal ini terjadi karena laju penguapan air yang tinggi akan meningkatkan daya angkut/kapasitas uap sehingga komponen minyak di permukaan bahan dapat terdistilasi dengan cepat dan dalam jumlah yang banyak. Apabila komponen fraksi ringan dapat terdistilasi dengan cepat, maka komponen fraksi berat pun dapat terdistilasi dengan cepat sehingga akan meningkatkan densitas. Semakin kecil ukuran bunga akan menurunkan densitas minyak cengkeh, dan sebaliknya. Hal ini terjadi karena pada bunga berukuran kecil, kantung minyak akan terbuka semakin banyak sehingga kontak antara bunga dengan udara semakin optimal dan memicu reaksi oksidasi yang menyebabkan terpen berubah menjadi senyawa fraksi ringan seperti alcohol, aldehid, dan keton. Hadirnya senyawa fraksi ringan ini akan menurunkan densitas minyak cengkeh yang dihasilkan.
1.000 1.005 1.010 1.015 1.020 1.025 1.030 1.035 0 50 100 150 200 250 300 D e n si ta s (G ra m /m L) Waktu (menit)
Laju Penguapan Air 3,7 mL/menit Ukuran Bunga -40+50 Mesh Laju Penguapan Air 8,6 mL/menit Ukuran Bunga -30+40 Mesh Laju Penguapan Air 17,2 mL/menit Ukuran Bunga -30+40 Mesh Laju Penguapan Air 8,6 mL/menit Ukuran Bunga -30+40 Mesh Laju Penguapan Air 12,3 mL/menit Ukuran Bunga -50+60 Mesh Laju Penguapan Air 12,3 mL/menit Ukuran Bunga -10+20 Mesh Laju Penguapan Air 3,7 mL/menit Ukuran Bunga -20+30 Mesh Laju Penguapan Air 8,6 mL/menit Ukuran Bunga -30+40 Mesh
Indeks Bias Minyak Cengkeh
Indeks bias dapat dipengaruhi oleh ikatan rantai dari komponen penyusun minyak. Semakin banyak komponen berantai panjang dan komponen yang mengandung gugus oksigen, maka indeks biasnya akan semakin tinggi (Guenther, 1987). Minyak cengkeh yang memenuhi standar memiliki indeks bias 1,529 – 1,537 (SNI, 1996), sedangkan minyak cengkeh hasil penelitian memiliki indeks bias 1,5245-1,5270. Hal ini diduga terjadi karena masih banyak komponen yang belum terdistilasikan secara sempurna ataupun terlalu banyak komponen yang menguap selama proses pengecilan ukuran sehingga mengurangi nilai indeks bias.
Gambar 7 Profil Indeks Bias dengan Interaksi Laju Penguapan Air-Ukuran Bunga
Dari gambar 7, dapat terlihat bahwa semakin tinggi laju penguapan air akan meningkatkan indeks bias dan sebaliknya. Hal ini terjadi karena laju penguapan air yang tinggi akan meningkatkan kapasitas/daya angkut uap sehingga uap yang berdifusi ke dalam cengkeh semakin besar dan meningkatkan jumlah komponen fraksi berat yang terdistilasi. Minyak dengan banyak komponen fraksi berat akan memiliki indeks bias yang tinggi. Semakin kecil ukuran bunga akan menurunkan indeks bias. Hal ini terjadi karena pada ukuran bunga yang kecil, kantung minyak akan terbuka secara optimal sehingga memperbesar kontak antara udara dengan bahan, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi oksidasi yang memecah senyawa terpen menjadi senyawa fraksi ringan seperti aldehid dan keton. Kehadiran senyawa fraksi ringan tentunya akan menurunkan indeks bias yang dihasilkan.
Kelarutan Minyak Cengkeh dalam Etanol 70%
Analisa kelarutan merupakan suatu analisa kualitatif untuk menentukan apakah minyak cengkeh didominasi oleh komponen fraksi berat ataukah fraksi ringan. Minyak cengkeh umumnya larut dalam etanol 70% dengan perbandingan ½ (v/v) (SNI, 1996), sedangkan minyak cengkeh hasil penelitian larut dalam etanol 70% dengan perbandingan (v/v). Hal ini diduga terjadi karena minyak cengkeh hasil penelitian mengalami reaksi polimerisasi selama proses penyimpanan, ataupun karena minyak tersebut lebih banyak mengandung senyawa terpen, karena senyawa terpen sulit larut dalam etanol.
Identifikasi Komponen Minyak Cengkeh dengan GC-MS
Identifikasi dengan GC-MS perlu dilakukan untuk mengetahui komponen penyusun minyak cengkeh. Analisa dilakukan pada salah satu sampel minyak dengan menggunakan GC-MS di Universitas Pendidikan Indonesia (UPI) dengan merk Shimadzu QP 2010 Ultra, kolom BD5, suhu kolom 60oC, suhu detector 290 oC, suhu injektor 270 oC, waktu analisa 27,5 menit, tekanan 80,2 kPa, laju alir 1,32 mL/menit, split ratio 200, dan volume injeksi 0,2 mikroLiter, sehingga diperoleh hasil sebagai berikut:
Tabel 1 Komponen Penyusun Minyak Cengkeh dengan Analisa GC-MS
Peak# R.Time Height Area % Area Report TIC Name
1 8.295 889033 1550339 0.27 Methyl salicylate 2 9.228 1840595 5486296 0.97 Chavicol 3 10.908 5849667 11678370 2.07 Alpha-cubebene 4 11.223 13656098 152266121 26.98 Eugenol 5 11.32 15794283 90220472 15.98 Eugenol 6 11.383 16640102 58996213 10.45 Eugenol 7 11.45 5623883 14160531 2.51 Copaene 8 11.81 491954 815494 0.14 Cis-methyl isoeugenol 9 12.252 16825417 90405466 16.02 caryophyllene 10 12.307 181196 287515 0.05 Naphthalene, 1,2,3,4,4a,5,6,8a-octahydro- 7-methyl-4-methylene-1-(1-methylethyl)
Tabel 1 Komponen Penyusun Minyak Cengkeh dengan Analisa GC-MS (Lanjutan)
Peak# R.Time Height Area % Area Report TIC Name
11 12.626 376645 801037 0.14 Alpha-cubebene 12 12.715 7177346 1.6E+07 2.91 Alpha-humulene 13 12.813 405660 793540 0.14 Neoalloocimene 14 12.956 1089268 2096449 0.37 Epizonarene 15 12.995 749499 1184948 0.21 Alpha-amorphene 16 13.103 1085003 2169921 0.38 Germacrene-D 17 13.198 165271 301153 0.05 Beta-humulene 18 13.285 512613 1028686 0.18 (+) Epi-bicyclosesquiphellandrene 19 13.345 1584253 3163557 0.56 Alpha-Farnesene 20 13.522 166313 255105 0.05 1-cycloheptene, 1,4-dimethyl-3- (2-methyl-1-propene-1-yl)-4-vinyl 21 13.581 358487 620306 0.11 Delta cadinene
22 13.711 7550771 2E+07 3.63 Delta cadinene
23 13.836 1.3E+07 7.9E+07 14.06 Acetyleugenol
24 14.222 328386 613875 0.11 Cyclohexane,1,5-dimethyl-2,3-divinyl 25 14.635 169412 379084 0.07 Longifolenaldehyde 26 14.695 1701314 3275199 0.58 caryophyllene oxide 27 15.065 185752 298962 0.05 Humulen oxide 28 15.289 410254 719162 0.13 Di-epi-alpha-cedrene-(I) 29 15.445 325842 664278 0.12 Tetracyclo (6,3,2,0(2,5),0(1,8))tridecan- 9-ol,4-4-dimethyl 30 15.495 236189 462138 0.08 Carotol 31 16.153 1674204 3514523 0.62 2,3,4 trimethoxyacetophenone 3.9E+07 1.4E+08 100
Dengan demikian, dapat dilihat bahwa komponen utama penyusun minyak cengkeh adalah eugenol, asetileugenol dan juga β-caryophyllene.
Sisa Penguapan
Sisa penguapan perlu ditentukan untuk mengetahui kandungan resin ataupun seskuiterpen di dalam minyak cengkeh. Adanya seskuiterpen atau resin akan memicu terjadinya polimerisasi sehingga meningkatkan sisa penguapan. Sisa penguapan dari minyak cengkeh hasil percobaan berkisar antara 1,78-2,57%.
Gambar 8 Profil Sisa Penguapan dengan Variasi Laju Penguapan Air dan Ukuran Bunga
Dari gambar 8, dapat terlihat bahwa semakin tinggi laju penguapan air akan meningkatkan sisa penguapan, dan sebaliknya. Hal ini terjadi karena laju penguapan air yang tinggi akan meningkatkan jumlah komponen fraksi berat yang terdistilasi, termasuk senyawa seskuiterpen, sehingga meningkatkan potensi terjadinya proses polimerisasi sehingga sisa penguapan yang dihasilkan akan semakin tinggi. Namun, hasil percobaan yang diperoleh tidak sesuai. Hal ini diduga terjadi karena proses penguapan yang tidak dapat berlangsung dengan sempurna, karena kecenderungan senyawa hasil polimerisasi mengikat senyawa volatile sehingga “bobot konstan” sulit ditentukan dengan akurat. Semakin kecil ukuran bunga akan meningkatkan sisa penguapan. Hal ini diduga terjadi karena semakin kecil ukuran bunga, kantung minyak terbuka semakin banyak dan memungkinkan komponen fraksi berat, termasuk seskuiterpen terdistilasi, sehingga memicu terjadinya reaksi polimerisasi.
Proses Pemurnian Minyak Cengkeh
Proses pemurnian minyak cengkeh perlu dilakukan untuk mendapatkan minyak dengan kadar eugenol yang lebih tinggi. Proses pemurnian dilakukan dengan ekstraksi asam-basa dengan menggunakan prinsip pengurangan kandungan terpen di dalam minyak cengkeh sehingga diperoleh minyak dengan kadar eugenol lebih tinggi dan juga lebih stabil. Proses pemurnian dilakukan terhadap 2 jenis sampel minyak, yaitu minyak hasil distilasi air dan juga minyak cengkeh yang diperoleh dari PT. Brataco.
Minyak cengkeh dicampur dengan NaOH sehingga diperoleh Na-eugenolat dengan reaksi sebagai berikut:
Eugenol(aq) + NaOH(aq) Na-Eugenolat(aq) + H2O(l)
Na-eugenolat yang diperoleh kemudian dicuci dengan n-heksana untuk memisahkan senyawa non polar yang mungkin masih terbawa bersama dengan Na-eugenolat. Na-eugenolat yang diperoleh dicampur dengan HCl sehingga diperoleh minyak dengan kadar eugenol yang tinggi, dengan reaksi sebagai berikut:
Na-eugenolat(aq) + H2O(l) + HCl(aq) NaCl(aq) + Eugenol(aq) + H2O(l)
Selanjutnya eugenol dicampur dengan Na2SO4 anhidrat untuk menyerap air dan juga dievaporasi
vakum untuk menghilangkan sisa heksana yang mungkin terbawa.
Proses pemurnian minyak cengkeh dapat mengubah beberapa parameter minyak cengkeh, seperti indeks bias, berat jenis dan juga kadar fenol. Berikut akan ditampilkan beberapa parameter yang mengalami perubahan setelah melalui proses pemurnian.
Tabel 2 Sifat Fisik Minyak Cengkeh sebelum Pemurnian
Parameter Minyak Cengkeh Minyak Distilasi Minyak PT.Brataco
Massa Minyak (gram) 50,0626 gram 50,0490 gram Densitas (20oC) 1,0367 gram/mL 1,0528 gram/mL Densitas (15oC) 1,0409 gram/mL 1,0571 gram/mL
Indeks Bias (20oC) 1,525 1,534
Kadar Fenol 78,5% 90,0%
Kadar Eugenol 61,1% 70,0%
Tabel 3 Sifat Fisik Minyak Cengkeh setelah Pemurnian
Parameter Minyak Cengkeh Minyak Distilasi Minyak PT.Brataco
Massa Minyak (gram) 31,0819 gram 29,4165 gram Densitas (20oC) 1,0636 gram/mL 1,0638 gram/mL Densitas (15oC) 1,0679 gram/mL 1,0680 gram/mL
Indeks Bias (20oC) 1,538 1,537
Kadar Fenol 91,0% 94,0%
Berdasarkan tabel 2 dan tabel 3, dapat terlihat bahwa densitas minyak cengkeh mengalami peningkatan dari 1,0367 – 1,0528 gram/mL menjadi 1,0636-1,0638 gram/mL, mendekati densitas eugenol murni (1,066 gram/mL). Indeks bias mengalami peningkatan dari 1,525-1,534 menjadi 1,537-1,538 dan kadar eugenol dari 61,1-70 % menjadi 70,8-73,1%.
KESIMPULAN
Kesimpulan yang dapat diambil dari penelitian ini adalah:
1. Semakin tinggi laju penguapan air akan meningkatkan rendemen, namun laju penguapan air yang terlalu tinggi akan menurunkan rendemen dan pengaruhnya tidak signifikan
2. Semakin kecil ukuran bunga akan meningkatkan rendemen minyak cengkeh
3. Pada ukuran bunga cengkeh besar, semakin besar laju penguapan air akan menurunkan rendemen, sedangkan pada ukuran bunga cengkeh kecil, semakin besar laju penguapan air akan meningkatkan rendemen
4. Semakin tinggi laju penguapan air akan meningkatkan kadar eugenol minyak cengkeh, namun pengaruhnya tidak signifikan
5. Semakin kecil ukuran bunga akan menurunkan kadar eugenol minyak cengkeh
6. Kondisi optimum dapat diperoleh pada laju penguapan air 14,1 mL/menit dengan ukuran bunga -50+60 mesh sehingga diperoleh respon utama berupa rendemen sebesar 14,9760% dan kadar eugenol sebesar 64,5143%
7. Peningkatan laju penguapan air akan meningkatkan densitas, meningkatkan indeks bias dan meningkatkan sisa penguapan dalam minyak cengkeh
8. Semakin kecil ukuran bunga cengkeh maka akan menurunkan densitas, menurunkan indeks bias dan meningkatkan sisa penguapan dalam minyak cengkeh
DAFTAR PUSTAKA
Dirjen Perkebunan dan Statistik Perkebunan Indonesia, (2007), Tobacco Initiative :
Pertanian Tembakau dan Cengkeh,
http://www.ino.searo.who.int/LinkFiles/Tobacco_Initiative_Bab_3- Pertanian_Tembakau.doc., diakses pada tanggal 23/2/2012 pk.21.28. Rizal, S., (2010), Kajian Proses Penyulingan Minyak Nilam Menggunakan Sistem
Distilasi Air, Thesis Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor, Bogor,
Indonesia.
Pornpunyapat, J., P. Chetpattananondh, dan C. Tongurai, (2011), Mathematical
Modeling for Extraction of Essential Oil from Aquilaria crassna by Hydrodistillation and
Quality of Agarwood Oil, Journal of The Bangladesh Pharmacological Society,pp.
18-24.
Guenther, E., (1990), Minyak Atsiri dari Famili Tanaman Myrtaceae, Jilid IVB, Penerbit UI-Press, Jakarta, pp. 448-494.
Tutuarima, T. dkk., (2008), Perbaikan Desain Proses Penyulingan Minyak Akar Wangi,
Prosiding Konferensi Nasional Minyak Atsiri.
Peng, T. Y., M. M. Don dan M. A. Tahrel, (2012), Optimisation and Kinetics Studies on the
Extraction of Essential Oil from Zingiber cassumunar, Journal of PhysicalScience,
volume 23, pp. 65-82.
Standar Nasional Indonesia (SNI), (1996), Minyak Bunga Cengkeh. Guenther, E., (1987), Minyak Atsiri, Jilid I, Penerbit UI-Press, Jakarta.
Arwinassita, (1989), Mempelajari Pengaruh Lama Penyulingan dan Ukuran Partikel Bahan
terhadap Rendemen dan Mutu Minyak Kulit Massoi, Thesis Fakultas Teknologi
