## PENENTUAN KONDISI KESEIMBANGAN UNIT LEACHING PADA PRODUKSI EUGENOL DARI DAUN CENGKEH
Tagora Bangkit P.S, Rinaldry Sirait, Iriany Departemen Teknik Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Jl. Almamater Kampus USU Medan 20155, Indonesia
Email : tagorabangkit@yahoo.com

## Abstrak
Daun  cengkeh  merupakan  sumber  alternatif  untuk  mendapatkan  minyak  cengkeh.  Minyak  cengkeh tergolong  ke  dalam  minyak  atsiri  dengan  komponen  utamanya  eugenol.  Minyak  cengkeh  banyak digunakan dalam industri farmasi, makanan dan minuman. Penelitian ini bertujuan untuk mendapatkan minyak  cengkeh  dengan  ekstraksi  padat  cair  (leaching).  Dengan  dilakukannya  penelitian  ini diharapkan  dapat  memberikan  data-data  keseimbangan  fase  padat  cair  untuk  perancangan  alat ekstraktor.  Penelitian  dilakukan  dengan  proses  ekstraksi  menggunakan  pelarut  etanol  kemudian dilanjutkan  dengan  proses  destilasi  untuk  memisahkan  minyak  dari  pelarut.  Variabel  tetap  yang digunakan dalam penelitian ini adalah kecepatan pengadukan 460 rpm dan berat daun cengkeh basis kering 90 gram. Sedangkan variabel berubahnya adalah suhu ekstraksi 30 o C dan 50 o C, waktu ekstraksi 1  jam,  1,5  jam,  2  jam,  2,5  jam  dan  3  jam,  dan  jumlah  pelarut  500  ml  dan  600  ml.  Hasil  penelitian menunjukkan  bahwa  rendemen  hasil  ekstraksi  tertinggi  dapat  diperoleh  pada  suhu  50 o C  dan  volume 600 ml, waktu keseimbangan tercapai setelah 2,5 jam, dan kadar eugenol 79 %.
Kata kunci : leaching, destilasi, minyak cengkeh, rendemen, eugenol

## Abstract
Leafs of clove is an alternative source to obtain clove oil. Clove oil is classified into essential oil with eugenol  as  its  main  component.  Clove  oil  is  widely  used  in  pharmaceutical,  food  and  beverage industries. The objective of this research is to obtain clove oil by solid-liquid extraction (leaching). This research was expected to give data of solid-liquid equilibrium for designing solid liquid extractor. This research was carried out by leaching process with ethanol as its solvent. The extract was then purified by distillation to separate solvent from oil. The fixed variables which were used in this research were stirring  rate  of  460  rpm  and  90  grams  dry-based  clove  leaf.  Extraction  process  was  carried  out  by using solvent with temperature of 30 o C and 50 o C, extraction time of 1-3 hours with 0.5 hour increment and  solvent  volume  of  500  ml  and  600  ml.  The  results  showed  that  the  highest  yield  of  clove  oil extraction was obtained at temperature of 50 o C and solvent volume of 600 ml. Equilibrium was reached after 2.5 hours and 79%  eugenol concentration in the solvent.
Keywords : leaching, distillation, clove oil, yield, eugenol

## Pendahuluan
Indonesia adalah salah satu pusat keanekaragaman hayati  dunia  disamping  Brazilia  dan  Tanzania.  Dari Sabang  sampai  Merauke  tersebar  sekitar  40.000  jenis tumbuhan.  Namun  dari  sekian  banyak  jenis  tumbuhan tersebut,  masih  sangat  sedikit  yang  diteliti  sebagai penghasil  minyak  atsiri  [1].  Indonesia  mempunyai potensi sebagai penghasil minyak atsiri yang berlimpah. Produksi  minyak  atsiri  baru  pada  tahap  menghasilkan minyak kasar ( crude oil ) [7]. Sekitar tahun 2000, produk minyak  atsiri  mulai  dikembangkan  untuk  memperoleh turunannya  yang  dapat  digunakan  sebagai  feromon, aditif  biodiesel,  antioksidan,  polimer,  aromaterapi, penjerap  logam ,  sun  screen  block dan  banyak  lagi kegunaan.  Kemampuan  untuk  melakukan  konversi komponen  minyak  atsiri  menjadi  senyawa-senyawa
yang  lebih  berguna  merupakan  suatu  hal  penting  yang mendesak  sekarang.  Hal  ini  disebabkan  senyawa turunan  minyak  atsiri  yang  diimpor  oleh  Indonesia harganya jauh lebih mahal daripada harga minyak atsiri yang diekspor oleh Indonesia.
Minyak  cengkeh  merupakan  salah  satu  jenis minyak atsiri yang dapat diperoleh dari bagian tanaman cengkeh.  Minyak  cengkeh  tersebut  diambil  dari  bunga maupun  daun  cengkeh.  Kadar  minyak  di  dalam  bunga cengkeh  berkisar  17-18%  sedangkan  pada  daun  sekitar 2-3%  [5].  Pemanfaatan  bunga  cengkeh  sebagai  sumber minyak sudah banyak dimanfaatkan. Namun belakangan ini  harga  bunga  cengkeh  mencapai  Rp83.000,-  per kilogram [10] yang mengakibatkan petani cengkeh lebih memilih  menjual  bunganya  daripada  mengolahnya. Oleh  karena  itu  pada  penelitian  ini  mencari  sumber
minyak  cengkeh  yang  lain  yang  masih  potensial  yaitu daun  cengkeh.  Berdasarkan  tinjauan  langsung  di lapangan,  daun  cengkeh  yang  telah  jatuh,  biasanya hanya  dikumpulkan  dan  dibakar.  Oleh  karena  itu, pengambilan minyak dari daun cengkeh cukup potensial untuk dilakukan.
Salah  satu  cara  pengambilan  minyak  dalam  daun cengkeh  adalah  ekstraksi  dengan  pelarut  yang  mudah menguap,  seperti  kloroform,  eter,  aseton,  heksana  atau alkohol  [4].  Ekstraksi  minyak  daun  cengkeh  dengan menggunakan  alkohol  menghasilkan  rendemen  yang lebih  tinggi  [3].  Pada  proses leaching ,  terjadi  difusi minyak  dari  dalam  daun  cengkeh  ke  fasa  cair  yaitu pelarut  dan  minyak  akan  terjadi  keseimbangan  dimana pada  keadaan  ini  minyak  dalam  daun  cengkeh  tidak dapat  mendifusi  lagi  ke  pelarut.  Parameter  penting dalam  ekstraksi  padat  cair  adalah  koefisien  transfer massa dan tetapan keseimbangan. Tetapan keseimbangan  menunjukkan  nisbah  minimum  antara pelarut dengan padatan yang diekstraksi [8].
Data-data  keseimbangan  fase  padat  cair  pada proses leaching minyak  daun  cengkeh  belum  banyak tersedia.  Sementara  itu,  untuk  perancangan  alat ekstraktor  membutuhkan  data  keseimbangan.  Data keseimbangan  menunjukkan  rasio  minimum  antara pelarut  yang  dibutuhkan  dan  daun  cengkeh  yang diekstraksi.

## Teori
Pengertian  atau  definisi  minyak  atsiri  yang  ditulis dalam Encyclopedia of Chemical Technology menyebutkan bahwa minyak atsiri merupakan senyawa, yang  pada  umumnya  berwujud  cairan,  yang  diperoleh dari bagian tanaman, akar, kulit, batang, daun, buah dan biji  maupun  dari  bunga  dengan  cara  penyulingan dengan  uap  [11].  Tidak  semua  jenis  tumbuhan menghasilkan  minyak  atsiri,  hanya  tumbuhan  yang memiliki  sel  glanula  sajalah  yang  bisa  menghasilkan minyak atsiri. Minyak cengkeh merupakan minyak atsiri yang  diperoleh  dari  tanaman  cengkeh  ( Syzigium caryophyllatum (L.) ). Kualitas minyak cengkeh dievaluasi  dari  kandungan  fenol,  terutama  eugenol. Kandungan  eugenol  dalam  minyak  bunga,  gagang  dan daun  cengkeh  sangat  dipengaruhi  oleh  keadaan  bahan baku,  metode  penyulingan  minyak  dan  pengambilan eugenol  dari  minyak  [6]. Konstituen  minyak  daun cengkeh dapat dibagi menjadi dua kelompok. Kelompok pertama  merupakan  senyawa  fenolat  dan  eugenol  yang merupakan  komponen  yang  paling  besar.  Senyawa  ini mudah  diisolasi  dengan  NaOH,  KOH,  Ca(OH) 2 dan kemudian  dinetralkan  dengan  asam  mineral.  Kelompok kedua mengandung senyawa-senyawa non fenolat yaitu β-kariofilen,  α-kubeben,  α-kopaen,  hulumen,  -kadien, dan kadina 1,3,5-trien [12].
Suatu  sistem  disebut  dalam  keadaan  setimbang ( equilibrium state ) bila harga semua variabel termodinamikanya  tidak  berubah  dengan  waktu,  dan  di dalam  sistem  tidak  ada  gradien  harga  variabel-variabel intensifnya [9].
Pada  proses  pengambilan  minyak  dari  fase  padat melalui tiga tahap [13], yaitu  :
1. Difusi solute dari padatan ke permukaan padatan,
2. Kesetimbangan fase,
3.  Perpindahan  massa  dari  permukaan  padatan  ke pelarut.
Skema difusi padat cair diberikan pada gambar 1 di bawah ini [4]

## Gambar 1. Skema difusi padat cair
Peristiwa dalam gambar 1 dijelaskan sebagai berikut.
a. Mula-mula  pada  saat  t  =  0,  konsentrasi  minyak dalam padatan Xo dan di fase cair (pelarut) belum mengandung minyak.
b. Peristiwa leaching setiap saat.
c. Peristiwa leaching setiap  saat  lebih  lama dibandingkan gambar b.
d. Kesetimbangan  dianggap  tercapai  bila  konsentrasi minyak dalam cairan tetap sama dengan Y*.

## Metodologi Penelitian
Bahan  baku  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini adalah  daun  cengkeh  kering  dan  bahan  kimia  berupa etanol  (C 2 H 5 OH),  natrium  hidroksida  (NaOH)  dan  air (H 2 O).  Daun  cengkeh  dikeringkan  di  ruangan  terbuka dan  diukur  kadar  airnya.  Percobaan  pendahuluan  ini untuk  penentuan  waktu  kesetimbangan.  Penentuan waktu  setimbang  dilakukan  dengan  cara  mengekstraksi 90  gram  daun  cengkeh  dalam    etanol    96%    dengan volume  500  ml. Leaching berlangsung  pada  suhu  30 o C dan  putaran  pengaduk  460  rpm. Leaching dilakukan dengan waktu 1 dan 3 jam. Pada akhir leaching, ampas daun dipisahkan dari campuran dengan cara menyaring. Pada  waktu  setimbang,  ketika  rendemen  minyak  relatif tidak berubah terhadap waktu.
Percobaan utama untuk mengetahui pengaruh suhu, volume  etanol  dan  waktu  proses leaching terhadap rendemen . Percobaan  dilakukan  dengan  variasi  suhu 30 o C  dan  50 o C  dan  variasi  jumlah  volume  etanol  pada konsentrasi 96% yaitu  500 dan 600 ml. Rangkaian alat yang digunakan seperti gambar 2.

## Gambar 2. Rangkaian peralatan leaching

## Keterangan :
1. Heating mantle
2. Labu leher tiga
3. Impeller
4. Termometer
5. Batang poros 6. Mixer
7. Statif 8. Klem
Kemudian  dilakukan  tahap  penyulingan  untuk memisahkan  minyak  dengan  pelarut  dilangsungkan pada  temperatur  78 o C.  Kadar  minyak  dalam  daun dihitung dengan neraca massa total dalam beaker
Cs = M V Ca M Co . .  (1)
Dimana : Cs  =    kadar  minyak  dalam  daun  selama leaching ,  gr minyak/gr daun. Co  =    kadar  minyak  di  dalam  daun  sebelum leaching yang ditentukan dengan metode ekstraksi soxhlet, gr minyak/gr daun.
Ca*=  kadar  minyak  dalam  etanol  pada  keadaan kesetimbangan, gr minyak/ml etanol.
M =    berat daun basis kering, gr.
V =    volume etanol, ml. Kemudian dilakukan tahap ekstraksi untuk  menentukan kadar  eugenol  dalam  minyak  dengan  menggunakan larutan basa NaOH 5%.

## Hasil
Data  hasil  percobaan  utama  yaitu  massa  minyak yang  diperoleh  setelah  proses  destilasi  dapat  dilihat pada tabel 1.
Tabel 1. Data hasil rendemen
V l (ml) t (menit) T ( o C) Rendemen (%) 500 60 30 1,26 90 1,99 120 2,01 150 2,87 180 1,47 120 50 3,73 150 4,30 180 3,87 600 60 30 2,28 90 3,10 120 3,43 150 3,47 180 1,03 120 50 4,41 150 4,60 180 3,31

## A. Pengaruh volume etanol
Tabel  1    menunjukkan  bahwa  jumlah  etanol berpengaruh terhadap rendemen minyak hasil ekstraksi. Pelarut  etanol  dengan  rumus  C 2 H 6 O  memiliki  ikatan kovalen polar. Atom O yang memiliki 2 pasang elektron menyendiri,  1  elektron  berikatan  dengan  CH 2 dan  1 elektron  lagi  berikatan  dengan  atom  H  memiliki  rapat elektron  yang  sangat  tidak  merata.  Etanol  yang  polar dapat mengekstrak minyak yang non polar karena etanol mengekstrak  gugus  ester  (COO - )  yang  terdapat  dalam minyak [13].
Gambar  3.  Pengaruh  waktu  terhadap  rendemen  dengan variasi volume etanol
Dari  gambar  3  dapat  dilihat  bahwa  semakin banyak  pelarut  yang  digunakan  maka  rendemen  yang
diperoleh  semakin  besar.  Hal  ini  disebabkan  semakin besarnya  rasio  pelarut  terhadap  daun  maka  luas permukaan  perpindahan  massa  antara  padatan  dengan larutan semakin besar [4].

## B. Pengaruh temperatur
Tabel  1  menunjukkan    bahwa  temperatur berpengaruh terhadap rendemen minyak hasil leaching .
Gambar    4.  Hubungan  waktu  dengan  rendemen  dengan variasi suhu operasi
Dari gambar 4, dapat dilihat bahwa semakin tinggi suhu  ekstraksi  maka  rendemen  yang  dihasilkan  akan semakin besar. Hal ini disebabkan rendemen cenderung meningkat  karena  kenaikan  suhu  mengakibatkan  pori- pori  pada  daun  cengkeh  cenderung  lebih  terbuka sehingga  difusi  minyak  berlangsung  lebih  cepat  karena hambatan  difusinya  lebih  kecil.  Selain  itu,  ekstraksi padat  cair,  ( leaching )  dilakukan  pada  suhu  yang  tinggi karena  semakin  tinggi  temperatur,  semakin  besar konsentrasi solute dalam  pelarut.  Hal  ini  disebabkan semakin  tinggi  temperatur  maka  viskositas  akan semakin rendah dan difusitas solute akan semakin tinggi sehingga  semakin  cepat  dan  semakin  banyak solute yang berpindah.

## C. Penentuan waktu kesetimbangan
Kesetimbangan  terkait  dengan  proses  pengamatan dan  waktu.  Ketidakberubahan  harga  variabel-variabel termodinamika  suatu  sistem  dengan  waktu  merupakan syarat yang perlu agar suatu sistem setimbang [9].
Dari  gambar  5  dapat  dilihat  bahwa  hubungan  t (waktu) dengan data C A . Kenaikan C A mula-mula besar karena  minyak  yang  terkandung  dalam  padatan  masih cukup  besar  atau  dengan  kata  lain  gradien  konsentrasi solute diantara  padatan  dan  di solven cukup  besar, selanjutnya kenaikan C A semakin kecil sampai akhirnya
C A maksimum  pada  waktu  150  menit.  Hal  ini  berarti waktu  kesetimbangan  untuk  pelarut  etanol  adalah  150 menit.
Pada  waktu  150  menit    menunjukkan  bahwa  telah terjadi kesetimbangan antara  konsentrasi  minyak dalam padatan  dan  cairan  di  mana  dapat  disimbolkan  sebagai C A *.
Gambar  5.  Pengaruh  konsentrasi  minyak  dalam  fasa cairan terhadap waktu
Lamanya waktu proses ekstraksi sangat berpengaruh  terhadap  minyak  yang  dihasilkan.  Pada keadaan setimbang, yang mempunyai nilai sama adalah potensial  kimia  dari  kedua  fase,  bukan  konsentrasi, sehingga transfer solute menjadi terhenti [14].
Kenaikan waktu proses yang digunakan menghasilkan kenaikan jumlah minyak yang dihasilkan. Lamanya  waktu  akan  mempermudah  penetrasi  pelarut kedalam  bahan  baku,  kelarutan  komponen-komponen minyak  cengkeh  berjalan  dengan  perlahan  sebanding dengan  kenaikan  waktu,  akan  tetapi  setelah  mencapai waktu optimal jumlah minyak yang terambil mengalami penurunan.  Hal  ini  disebabkan  komponen  minyak  pada bahan  baku  jumlahnya  terbatas  dan  pelarut  yang digunakan mempunyai  batas kemampuan untuk melarutkan  bahan  yang  ada,  sehingga  walaupun  waktu ekstraksi  diperpanjang solute yang  ada  pada  bahan sudah  tidak  dapat  melarut  lagi.  Di  samping  itu  dengan penambahan  waktu  akan  terjadi  dekomposisi  dari komponen-komponen  selain  minyak  termasuk  di dalamnya impuritas yang menyebabkan perubahan sifat komponen tersebut  misalnya  titik didih komponen baru lebih  rendah  dari  titik  didih  komponen  sebelumnya sehingga  menjadi  lebih  mudah  menguap  dan  akhirnya rendemen yang diperoleh berkurang [5].

## D. Penentuan kadar eugenol
Eugenol  reaktif  terhadap  basa  kuat  khususnya NaOH.  Sifat  ini  dimanfaatkan  untuk  mengambil eugenol  dari  minyak  daun  cengkeh.  Minyak  daun cengkeh  sebanyak  10  ml  direaksikan  dengan  NaOH berlebih  sehingga  membentuk  natrium  eugenolat  yang larut  dalam  air.  Pada  reaksi  ini  hanya  eugenol  yang bereaksi  dengan  NaOH.  Reaksi  antara  eugenol  dengan NaOH  merupakan  reaksi  yang  cepat  mencapai kesetimbangan [6]. Reaksinya adalah sebagai berikut :
OH CCH 3 CH 2 -CH=CH 2 + NaOH ONa OCH 3 CH 2 -CH=CH 2 + H 2 O

## Gambar 6. Reaksi eugenol dengan NaOH
Ada  dua  fenomena  sekaligus  yang  terlibat  dalam reaksi pengambilan eugenol dari minyak cengkeh, yaitu ekstraksi dan reaksi kimia. Eugenol berpindah dari fasa kariofilin  ke  fasa  air  sebagai  proses  ekstraksi  dan selanjutnya  eugenol  dalam  air  akan  bereaksi  dengan NaOH.
Penentuan kadar eugenol mengikuti rumus: Kadar  eugenol  =  10%  x  (10  –  jumlah  minyak  tidak larut)…………[5]
Dengan jumlah minyak tak larut sebanyak 2,1 ml, maka diperoleh kadar eugenol sebesar 79%.

## Kesimpulan
1.  Waktu  kesetimbangan  untuk  ekstraksi  padat  cair tercapai  saat 150 menit
2.  Volume etanol 600 ml menghasilkan rendemen lebih tinggi daripada volume etanol 500 ml
3.  Suhu  ekstraksi  50 o C  menghasilkan  rendemen    lebih baik  daripada  suhu  ekstraksi  30 o C  pada  waktu terbaik 4. Kadar eugenol diperoleh 79%

## Daftar Pustaka
[1]  Agusta,  Andria. Minyak  Atsiri  Tumbuhan  Tropika Indonesia. Bandung : Penerbit ITB. 2000.
[2]  Artati,  Enny  Kriswiyanti  dan  Fadilah. Pengaruh Kecepatan  Putar  Pengadukan  dan  Suhu Operasi  pada  Ekstraksi  Tanin  dari  Jambu Mete  dengan  Pelarut  Aseton. Jurnal Ekuilibrium.  Volume  6.  No  1.  Hal  33-38. Surakarta. 2007.
[3] Darmawan, Petrus. Pengaruh Jenis Pelarut terhadap Rendemen  Minyak  Bunga  Cengkeh  dengan Menggunakan Metode Ekstraksi Soxhletasi. Jurnal  Kimia  dan  Teknologi.  Hal  283-287. 2000
[4]  Distantina,  Sperisa,  Fadilah,  Endah  R.,  Dyartanti, dan  Enny  K.  Artati. Pengaruh  Rasio  Berat Rumput  Laut-Pelarut  terhadap  Ekstraksi Agar-Agar. Jurnal Ekuilibrium. Vol 6. No 2. Hal 53-58. Surakarta. 2007.
[5]  Guenther,  Ernest. Minyak  Atsiri .  Jilid  I.  Jakarta  : Penerbit Universitas Indonesia. 1987.
[6]  Hidayati, Nur. Ekstraksi Eugenol dari Minyak Daun Cengkeh .  Jurnal  Teknik  Gelagar.  Vol.  14. No 2. Hal 108-114. 2003.
[7]  Nurhasanah,  Siti,  Efri  Mardawati,  Marleen Herudiyanto. Pemisahan  Eugenol  dari Minyak  Cengkeh  dengan  Cara  Distilasi Fraksinasi. Jurusan  Teknologi  Industri Pangan. Universitas Padjajaran. Bandung. 2005.
[8]  Perry,  Robert  H.,  dan  Don  W.  Green. Perry’s Chemical Engineers’ Handbook . Edisi ke- 8.  McGraw  Hill  Book  Company.  New York : 2008.
[9]  Rahayu,  Susanto  Imam. Termodinamika.  Azas Dasar  dan  Terapan  Kimia .  Bandung  : Penerbit ITB. 2006.
[10]  Sasmita,  Emit. Harga  Cengkeh .  2012.  http  : http://regional.kompas.com/read/2012/07/ 28/1123398/Panen.Melimpah..Harga.Cen gkeh.Anjlok (Diakses 30 Agustus 2012)
[11]  Sastrohamidjojo, Hardjono. Kimia Minyak Atsiri. Cetakan Pertama. Yogyakarta : Gajah Mada University Press. 2004.
[12]  Sudarmi,  Sri  dan  Siswanti. Koefisien  Transfer Massa  pada  Ekstraksi  Biji  Pala  dengan Pelarut Etanol. Prosiding Seminar Nasional  Teknik  Kimia  “Kejuangan” Pengembangan  Teknologi  Kimia  untuk Pengolahan Sumber Daya Alam Indonesia. Yogyakarta. 2011.
[13]  Tedjawicaksana, Teddy. Pengaruh Temperatur dan
Jenis Pelarut terhadap Pembuatan Minyak Kelapa Sawit dengan Ekstraksi
Semikontinu.  Laporan  Hasil  Penelitian. Departemen  Teknik  Kimia.  Universitas Katolik Parahyangan. Bandung, 2004.
[14]  Treyball,  R.E. Mass  Transfer  Operations. Edisi Ketiga. McGraw Hill International
Edition. Singapore : 1984.