ABSTRACT
RETNO SRI ENDAH LESTARI. Design of Citronella Oil Fractionation and
Citronellal Isolation Processes and Financial Analysis for Industrial Implementation. Supervised by DJUMALI MANGUNWIDJAJA, ANI SURYANI, ANAS MIFTAH FAUZI, and MEIKA SYAHBANA RUSLI.
The aims of the research is to obtain the best condition for Citronellal isolation from Citronella Oil with high quality, added value and environmental friendl and to realize “Intermediate Industries” which have the raw material compound derivation of Citronella Oil in Indonesia. To achieve the above objectives, these are points need to be done on the research, such: Raw Material Characterization (Citronella Oil); Designation process of Citronella Oil Fractionation and environmental friendly Citronella Oil; Financial feasibility studies from Designation process of Citronella Oil Fractionation and Citronellal isolation for implementation in the industry. Citronella oils contain three major components, they are citronellal, citronellol and geraniol. An effort to enhance the quality and economic value of citronella oil is a major component isolation process using vacuum distillation fractionation. First step of this research is to perform Citronella Oil characterization will be use as the raw material using Mass Chromatography Gas (GC-MS). Which from the experiment, citronellal content with amount of 35,53%; citronellol with amount of 15,43 and Geraniol with amount of 15,94 will be able to be detected..Each of the fractionation result are being characterization tested which includes physical and chemical characterization and also fractionation rate. The best conditions used to isolate the main components of citronella oil is a vacuum pressure of 1 mbar, reflux 20 :10, citronellal boiling point of 44oC, citronellol at 66.4oC and 69.2oC for geraniol. In these conditions, the isolation rate of citronellal rich fraction was 5.22 ml / min, Citronelol rich fraction was 3.40 ml / min, and geraniol rich fraction was 3.21 ml / min. The result of initial purity level was 84.51% citronellal rich fraction. While the expected of increasing purity is produced citronellal rich fraction by 96.52%. These expectation can be reached by moleculer distillation. Quality of all the third fraction are eligible either SNI or International standards (EOA).Each one of these fraction are pursued to have their purities enhance with isolation process using “Molecular Distillation”. Experiment have been done here is barely enhancing the purity of citronellal at the Citronellal rich fraction phase. The result of Molecular Distillation processes can be climbed of Citronellal rich fraction purity from 84.51% to be 97.05%. Highest purity level achieved by Citronellal is an environmental friendly process since it is not use any chemical as a reagent or stimulant. Based on result of financial feasibility studies, the design factory of Citronella Oil Fractionation and Citronellal Isolation which have input assumption of 31 kg/hours or 600kg/process and eligibility criteria which includes NPV with amount of Rp 66.806.5321.218, Net B/C = 4.00, IRR = 38 % and PBP = 3.58 years. Therefore, implementation of fractionation design process and citronellal isolation in order of industrial development with citronellal oil and its quinine derivatives as materials can be declared as adequate to embodied/executed. Whereas for rest of 2 fractions, Citronellol and Geraniol were not being tested, therefore for those who may concern / interest is suggested to continue this research.
Key words: citronellal, citronelol, geraniol, fractional vacuum distillation, isolation, moleculer distillation
RINGKASAN
RETNO SRI ENDAH LESTARI. Perancangan Proses Fraksinasi Minyak Sereh Wangi dan Isolasi Sitronelal Serta Kajian Kelayakan Finansial Untuk Penerapannya di Industri. Dibimbing oleh : DJUMALI MANGUNWIDJAJA, ANI SURYANI, ANAS MIFTAH FAUZI, dan MEIKA SYAHBANA RUSLI.
Dalam rangka menghadapi persaingan yang sangat ketat pada era globalisasi saat ini, para produsen maupun eksportir minyak atsiri ditantang untuk mampu memproduksi serta memasok bahan kimia aroma (aroma chemical) ataupun kimia adi dari minyak atsiri, dengan kualitas yang baik atau sesuai dengan standar mutu yang berlaku baik secara nasional maupun internasional
Seiring dengan hal tersebut, Indonesia dikenal sebagai negara produsen Minyak Sereh Wangi terbesar nomor dua di dunia setelah Cina, namun industri Minyak Sereh Wangi di Indonesia sebagian besar masih merupakan Industri hulu yang baru mampu menyediakan minyak sereh kasar yang langsung diekspor, sedangkan Industri hilirnya yang berupa industri kosmetika, flavoring agent,
fragrance, dan farmasi sudah berkembang bahkan sudah menghasilkan komoditi
ekspor dengan menggunakan bahan baku impor. Dengan kondisi seperti ini terdapat kesenjangan harga yang sangat besar antara harga ekspor Minyak Sereh Wangi kasar dan impor Minyak Sereh Wangi murni maupun produk turunannya, utamanya Sitronelal. Sampai saat ini yang belum berkembang di Indonesia justru industri antara (intermediate), yaitu industri yang menghasilkan barang setengah jadi yang diperlukan industri hilir berbahan baku Minyak Sereh Wangi dan produk turunannya. Selain hal tersebut, masalah yang perlu dicermati atau perlu mendapat perhatian yang serius adalah pemakaian bahan kimia dalam proses fraksinasi Minyak Sereh Wangi ataupun isolasi Sitronelal yang dapat membahayakan kesehatan bagi pekerja yang bersangkutan atau pengguna dari produk dimaksud dan juga akan memberikan dampak yang negatif bagi lingkungan.
Oleh karena itu, untuk mengatasi masalah-masalah tersebut diatas, perlu adanya perancangan proses fraksinasi Minyak Sereh Wangi dan isolasi Sitronelal yang tidak menggunakan bahan kimia apapun baik untuk pelarut maupun stimulant dengan kondisi proses yang terbaik sehingga mampu menghasilkan produk dengan kualitas dan nilai tambah yang tinggi dan ramah lingkungan, serta hasil perhitungan kelayakan finansial untuk penerapannya di industri dalam rangka mewujudkan berdirinya industri antara (intermediate) berbahan baku Minyak Sereh Wangi dan produk turunannya di Indonesia.
Minyak Sereh Wangi mengandung tiga komponen utama, yaitu Sitronelal,
Sitronelol dan Geraniol. Ke tiga komponen utama ini adalah penentu intensitas
dan harga jual Minyak Sereh Wangi beserta produk turunannya. Salah satu upaya untuk mempertinggi kualitas serta nilai ekonomi Minyak Sereh Wangi adalah isolasi komponen utama Minyak Sereh Wangi. Penelitian ini secara umum bertujuan untuk mengisolasi komponen Sitronelal, Sitronelol, dan Geraniol dari Minyak Sereh Wangi, sedangkan tujuan khusus dari penelitian ini adalah untuk memperoleh kondisi terbaik berupa tekanan vakum, suhu dan waktu yang digunakan untuk mengisolasi komponen Sitronelal, Sitronelol, dan Geraniol dari Minyak Sereh Wangi agar dapat meningkatkan laju fraksinasi dan kadar
kelayakan finansial untuk penerapannya di industri.
Proses fraksinasi Minyak Sereh Wangi dan isolasi Sitronelal ini menggunakan alat Distilasi Fraksinasi Vakum dan Molecullar Distilation. Bahan percobaan ini menggunakan Minyak Sereh Wangi yang berasal dari salah satu industri kecil yang berlokasi di Subang Jawa Barat. Sebelum percobaan dimulai, terlebih dahulu dilakukan karakterisasi bahan percobaan atau analisis Minyak Sereh Wangi dengan menggunakan alat CG-MS. Setiap perlakuan menggunakan 1500 ml Minyak Sereh Wangi. Komponen yang akan diisolasi adalah Sitronelal,
Sitronelol, dan Geraniol. Kondisi yang digunakan pada proses fraksinasi Minyak
Sereh Wangi adalah tekanan vakum (1, 40 dan 80 mBar), refluk rasio 20:10, dan suhu sesuai titik didih masing-masing fraksi yang bersangkutan.
Hasil percobaan ini menunjukkan bahwa kondisi terbaik yang digunakan untuk mengisolasi komponen utama Minyak Sereh Wangi adalah dengan menggunakan tekanan vakum 1 mBar, refluks 20:10, dan suhu disekitar titik didih masing-masing fraksi, yaitu untuk fraksi-1 atau fraksi kaya Sitronelal sebesar 44
o
C, fraksi-2 atau fraksi kaya Sitronelol sebesar 66.4 oC, dan fraksi-3 atau fraksi kaya Geraniol sebesar 69.2 oC. Pada kondisi tersebut, nilai rata-rata dari laju fraksinasi dari fraksi-1 atau fraksi kaya Sitronelal sebesar 5.22 ml/menit, fraksi-2 atau fraksi kaya Citronelol sebesar 3.40 ml/menit, dan fraksi-3 atau fraksi kaya
Geraniol sebesar 3.21 ml/menit.
Berdasarkan hasil analisis GC-MS, dapat diketahui bahwa kadar awal yang dihasilkan untuk fraksi-1 atau fraksi kaya Sitronelal sebesar 84.51%, fraksi-2 atau fraksi kaya Sitronelol sebesar 23.88%, dan fraksi-3 atau fraksi kaya Geraniol sebesar 33.79%, sedangkan kadar yang masih bisa diharapkan dari masing-masing fraksi tersebut adalah sebagai berikut : dari fraksi-1 atau fraksi kaya Sitronelal sebesar 96,52%, fraksi-2 atau fraksi kaya Sitronelol sebesar 32,85%, dan fraksi-3 atau fraksi kaya Geraniol sebesar 41,21%. Kualitas yang mencakup sifat fisik dan kimiawi dari fraksi kaya Sitronelal, fraksi kaya Sitronelol dan fraksi kaya Geraniol yang dihasilkan dengan kondisi fraksinasi ini memenuhi syarat mutu SNI maupun Internasional. (EOA)
Sebagai upaya peningkatan kadar fraksi-1 atau fraksi kaya Sitronelal dilakukan proses isolasi lanjutan dengan menggunakan alat Molecular Distillation dan hasilnya ternyata meningkat menjadi 97,05 0C. dari semula 84,51%. Tingkat kemurnian tertinggi yang dicapai oleh Sitronelal ini merupakan proses ramah lingkungan karena sama sekali tidak menggunakan bahan kimia sebagai reagent maupun stimulan
Berdasarkan hasil kajian kelayakan finansial pabrik Fraksinasi Minyak Sereh Wangi dan Isolasi Sitronelal yang merupakan pengembangan pabrik berbahan minyak atsiri dan turunannya, dengan asumsi input 31 kg/jam atau 600 kg/proses yang menggunakan kriteria kelayakan yang mencakup : NPV sebesar Rp 66.806.531.218 ; IRR = 38 % ; Net B/C = 4,06 ; dan PBP = 3,58 tahun dan titik impas produksi (BEP) yang diperoleh pada nilai penjualan produk sebesar Rp 9.284.271.434, maka penerapan rancangan proses fraksinasi dan isolasi Sitronelal dalam rangka pengembangan industri berbahan minyak atsiri dan produk turunannya ini dapat dinyatakan layak untuk direalisasikan /dilaksanakan. Demikian pula berdasarkan hasil analisis sensitivitasnya, pabrik ini masih tetap layak untuk direalisasikan/dilaksanakan pada saat terjadi kenaikan harga bahan sampai maksimum 24%, penurunan harga jual produk sampai maksimum 14,2%,
dan kenaikan suku bunga bank sampai maksimum 300 % atau 3 kali lipat dari semula 12%.
Berdasarkan hasil perhitungan, jika rancangan proses fraksinasi Minyak Sereh Wangi dan isolasi Sitronelal ini diterapkan pada industri maka nilai tambah yang diperoleh sebesar Rp 384.428,-/kg produk, rasio nilai tambah sebesar 61,71%, imbalan kepada tenaga kerja yang terlibat dengan kegiatan ini sebesar Rp 9.614,/kg produk, dan tingkat keuntungan perusahaan sebesar 85,57%.
