SKRIPSI RANCANG BANGUN MESIN DISTILASI MINYAK DAUN CENGKEH DENGAN METODE PENYULINGAN UAP LANGSUNG (STEAM DISTILLATION) Disusun dan diajukan oleh AGUNG BATARA D21116303 DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2022 i
SKRIPSI RANCANG BANGUN MESIN DISTILASI MINYAK DAUN CENGKEH DENGAN METODE PENYULINGAN UAP LANGSUNG (STEAM DISTILLATION) Oleh : AGUNG BATARA D211 16 303 Merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik Pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin DEPARTEMEN TEKNIK MESIN FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS HASANUDDIN MAKASSAR 2022 ii
KATA PENGANTAR Puji syukur kehadirat Tuhan yang Maha Esa, oleh karena berkat dan tuntunan-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan judul "Rancang Bangun Mesin Distilasi Minyak Daun Cengkeh dengan Metode Penyulingan Uap Langsung (Steam Distillation)." Tugas akhir ini disusun dalam rangka memenuhi salah satu persyaratan untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. Tugas akhir ini dapat selesai karena bantuan, motivasi, dukungan serta doa dari banyak pihak. Pada kesempatan ini, saya mengucapkan banyak terima kasih kepada: 1. Tuhan Yesus Kristus yang selalu memberkati penulis senantiasa, dan menjadi sumber kekuatan dan pengharapan penulis. 2. Kedua orang tua, Bapak Jusuf Batara dan Ibu Dina Paranda yang dukungannya selalu mengalir buat penulis. Tak hanya berperan sebagai orang tua namun juga sebagai kawan, dan yang tiada henti memberi kasih kepada penulis, doa, serta motivasi khususnya dalam penyelesaian tugas akhir ini. 3. Vonny Batara, AMK yang selalu percaya pada mimpi-mimpi penulis, selalu mendukung, baik itu dalam finansial, dan dalam doa, sehingga penulis dapat semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini. 4. Sarlota Bubun Batara, S.P. yang selalu memberi kekuatan, bantuan dana dan nasihat pada penulis, sehingga penulis tetap melangkah menyelesaikan tugas akhir. 5. Yusvita Batara,A.Md. Lheo Batara dan Erwin Batara, yang menjadi salah satu alasan penulis untuk tetap semangat serta segenap keluarga yang selalu memberi doa dan mendukung dalam kehidupan penulis. 6. Bapak Dr.Eng Ir. Jalaluddin, S.T.,M.T. selaku Ketua Departemen Teknik Industri Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin. 7. Ibu Dr. Ir. Zuryati Djafar, MT. selaku Dosen Pembimbing I dan Bapak Prof. Dr.-Ing. Ir. Wahyu Haryadi Piarah, MSME. selaku Dosen Pembimbing II saya pada tugas akhir ini. Terima kasih atas segala kesempatan, kesabaran, waktu, bimbingan, arahan, serta ilmu yang boleh saya peroleh selama ini. v
8. Bapak dan Ibu Dosen serta Staf Departemen Teknik Mesin Fakultas Teknik Universitas Hasanuddin yang telah memberikan ilmu pengetahuan kepada saya dan juga membantu dalam hal administrasi selama saya kuliah. 9. Lyoni Sanda Pasorong, S.T. yang selalu memberi apresiasi kepada penulis untuk selalu berjuang dan semangat dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Selalu menghibur dan menjadi teman untuk berdiskusi banyak hal dan yang juga selalu memotivasi penulis, membesarkan hati penulis ketika sesuatu tidak berjalan sesuai harapan atau ekspektasi, dan yang memberi sudut pandang berbeda dalam menghadapi sebuah situasi. 10. Mapeba Depag yang selalu menemani penulis, memberi canda tawa, dan menjadi tempat berbagi cerita juga pengalaman mulai dari menjadi mahasiswa baru sampai saat ini. 11. Kontrakan 09 dan Kozt Dv, yang selalu memberikan canda dan tawa saling mendukung selama proses perkuliahan, serta menjadi tempat untuk berdiskusi tentang banyak hal. 12. Frits Rammang, Igal Laynar, Gatot Rante Kendek, Sepritian Tiko, Noldy Musu' Pakan, Jemmy Toban, Yosafat Tandirerung, Bryan Saputra Luden, Samsi Pallunan dan Mardan Alpari yang menjadi sahabat sekaligus saudara tak sedarah bagi penulis. Terima kasih sudah selalu menjadi tempat berbagi cerita dan penghibur bagi penulis. 13. Teman-teman COMPREZZOR 2016 yang tidak bisa saya sebutkan satu persatu di sini, yang mewarnai dunia perkuliahan saya dari awal hingga akhir. 14. KMKO Teknik dan KMKO Mesin yang menjadi rumah bagi penulis dalam pelayanan. 15. El grande yang selalu ada sejak SMA. Terima kasih untuk selalu peduli dan berbagi kisah dengan penulis hingga saat ini. 16. Teman-teman saya serta semua pihak yang namanya tidak bisa saya sebutkan satu per satu, yang juga turut membantu saya dalam menyelesaikan tugas akhir ini. Demikian tugas akhir ini penulis buat, semoga tugas akhir ini dapat bermanfaat, baik itu bagi penulis, pihak-pihak yang terkait dalam penelitian ini, serta para vi
pembaca untuk menambah wawasan ataupun sebagai referensi untuk penelitian selanjutnya. Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini masih memiliki banyak kekurangan di dalamnya. Oleh karena itu, kritik dan saran yang membangun sangat penulis harapkan untuk kesempurnaan tugas akhir ini. Gowa, 27 Maret 2022 Penulis vii
ABSTRAK Potensi sumber daya alam Indonesia yang mampu menyumbang devisa Negara cukup besar yaitu minyak atsiri yang dapat diperoleh baik dari bunga, tangkai dan daun cengkeh. Minyak atsiri juga sangat bermanfaat dan digunakan pada berbagai industri seperti industri kosmetik, obat-obatan, makanan dan minuman. Setidaknya ada 70 jenis minyak atsiri yang selama ini diperdagangkan di pasar internasional dan 40 jenis di antaranya dapat diproduksi di Indonesia (Lutony, Rahmayati, 2000). Masalah yang timbul adalah pemanfaatan daun cengkeh masih kurang dibandingkan dengan bunga dan tangkainya. Daun cengkeh memiliki kandungan minyak atsiri 1-4% yang memungkinkan untuk dilakukan penyulingan minyak yang terkandung di dalamnya, sehingga limbah tersebut memiliki nilai ekonomis yang tinggi (Nuryoto, 2011). Tujuan dari penelitian ini yaitu menguji produktivitas dari mesin distilasi minyak daun cengkeh, menguji kualitas/kadar cengkeh dari mesin distilasi minyak daun cengkeh dan menghitung kebutuhan energi dari mesin distilasi minyak daun cengkeh, dan melakukan uji rendemen dari mesin distilasi minyak daun cengkeh. Metode yang digunakan untuk mencapai tujuan pada penelitian ini yaitu dengan rancang bangun alat mesin distilasi dengan sistem penyulingan uap langsung (steam distillation) yang memisahkan wadah pemanas air dan wadah bahan. Melalui rancang bangun alat, dapat diuji parameter-parameter yang telah ditentukan. Berdasarkan hasil penelitian diperoleh kapasitas efektifitas alat yang paling optimal yaitu 25,5 ml/jam. Sedangkan pada efisiensi alat, hasil yang diperoleh yaitu efisiensi 86,54% atau layak digunakan. Kemudian pada uji kualitas semuanya memenuhi Standar Nasional Indonesia 2006 (SNI 2006), terkecuali pada eugenol total dan beta-caryophilene yang disebabkan oleh beberapa faktor seperti bahan alat dari besi dan bukan aluminium maupun pada sistem pendinginan yang kurang maksimal, serta penampungan yang tidak sempurna. Kebutuhan energi dari mesin distilasi minyak daun cengkeh berbanding lurus dengan durasi penyulingan. Hasil uji rendemen pada tiap- tiap percobaan yang dimulai dari percobaan I dengan durasi waktu 1 jam yaitu 2,80%, pada percobaan ke-II dengan durasi waktu yang sama yaitu 1,90%, dan percobaan ke-III yaitu 1,67%. Kemudian percobaan ke-IV dengan durasi waktu 2 jam yaitu 4,00%, percobaan ke-V dengan durasi waktu yang sama yaitu 3,60%, dan percobaan ke-VI yaitu 3,53%. Lalu untuk durasi waktu 3 jam, terdiri dari percobaan ke-VII dengan hasil rendemen 4,20%, percobaan ke-VIII yaitu 4,70%, dan percobaan ke-IX menunjukkan hasil rendemen 4,27%. Berdasarkan hasil yang paling optimal pada uji rendemen yaitu pada percobaan ke- VIII dengan durasi waktu 3 jam, yang menghasilkan rendemen total 4,70%. Kata Kunci: Daun cengkeh, Alat, Penyulingan uap langsung. viii
ABSTRACT The potential of Indonesia's natural resources that are able to contribute to the country's foreign exchange is quite large, namely essential oils that can be obtained both from flowers, stalks, and clove leaves. Essential oils are also very useful and are used in various industries such as the cosmetics, medicine, food, and beverage industries. There are at least 70 types of essential oils that have been traded in the international market and 40 types of them can be produced in Indonesia (Lutony, Rahmayati, 2000). The problem that arises is that the use of clove leaves is still less than the flowers and stems. Clove leaves have an essential oil content of 1-4% which makes it possible to distill the oil contained therein so that the waste has a high economic value (Nuryoto, 2011). The purpose of this research is to test the productivity of the clove leaf oil distillation machine, to test the quality/content of cloves from the clove leaf oil distillation machine and calculate the energy requirements of the clove leaf oil distillation machine, and test the yield of the clove leaf oil distillation machine. The method used to achieve the objectives in this study is to design a distillation machine tool with a direct steam distillation system (steam distillation) that separates the water heater container and the material container. Through the design of the tool, the parameters that have been determined can be tested. Based on the results of the study, it was found that the most optimal tool effectiveness capacity was 25.5 ml/hour. While on the efficiency of the tool, the results obtained are 86.54% efficiency or suitable for use. Then in the quality test, all of them met the 2006 Indonesian National Standard (SNI 2006), except for total eugenol and beta-caryophyllene which were caused by several factors such as iron and non-aluminum equipment as well as a less than an optimal cooling system, and imperfect storage. The energy requirement of the clove leaf oil distillation machine is directly proportional to the duration of distillation. The yield test results in each experiment starting from the first experiment with a time duration of 1 hour was 2.80%, in the second experiment with the same time duration 1.90%, and in the third experiment 1.67%. Then the IV experiment with a duration of 2 hours is 4.00%, the fifth experiment with the same time duration is 3.60%, and the VI experiment is 3.53%. Then for a time duration of 3 hours, consisting of the VIII experiment with a yield of 4.20%, the VIII experiment 4.70%, and the IX experiment showing a yield of 4.27%. Based on the most optimal results in the yield test, namely in the VIII experiment with a duration of 3 hours, which resulted in a total yield of 4.70%. Keywords: Clove leaf, Tool, Steam distillation. ix
DAFTAR ISI SAMPUL ... i LEMBAR PENGESAHAN ... iii LEMBAR PERNYATAAN KEASLIAN ... iv KATA PENGANTAR ... v ABSTRAK ... viii ABSTRACT ... ix DAFTAR ISI... v BAB I ... 1 PENDAHULUAN ... 1 A. Latar Belakang ... 1 B. Rumusan Masalah ... 2 C. Tujuan Penelitian ... 3 D. Batasan Masalah ... 3 E. Manfaat Penelitian ... 3 F. Sistematika Penulisan ... 4 BAB II ... 5 TINJAUAN PUSTAKA ... 5 A. Minyak Atsiri ... 5 Sifat-sifat Minyak Atsiri ... 6 Daun Cengkeh ... 6 B. Minyak Atsiri Daun Cengkeh ... 7 C. Faktor yang dapat Mempengaruhi Pengambilan Minyak Atsiri Daun Cengkeh ... 7 D. Distilasi ... 8 1. Macam-macam Proses Distilasi ... 9 E. Metode Distilasi (Penyulingan) ... 10 1. Penyulingan dengan Air ... 10 2. Penyulingan dengan air dan uap ... 11 3. Penyulingan dengan Uap Langsung ... 12 F. Ketel Uap (Boiler) ... 13 1. Efisiensi Ketel Uap (Boiler) ... 13 G. Rendemen dan Durasi Distilasi ... 14 v
H. LPG (Liquid Petroleum Gas) ... 14 BAB III ... 16 METODE PENELITIAN ... 16 A. Waktu dan Tempat Penelitian ... 16 B. Alat dan Bahan yang digunakan ... 16 C. Rancang Bangun Alat ... 20 D. Prosedur Kerja ... 21 1. Pembuatan Alat ... 21 E. Parameter yang diamati ... 22 1. Kapasitas Efektivitas Alat ... 22 2. Rendemen ... 23 3. Efisiensi Alat ... 23 F. Diagram Alir ... 24 BAB IV ... 25 HASIL DAN PEMBAHASAN ... 25 A. Gambaran Umum Penelitian ... 25 B. Kapasitas Efektifitas Alat ... 27 C. Rendemen ... 29 D. Efisiensi Alat ... 30 E. Uji Kualitas ... 31 F. Kebutuhan Energi dari Mesin Distilasi Minyak Daun Cengkeh ... 32 BAB V ... 36 PENUTUP ... 36 A. Kesimpulan ... 36 B. Saran ... 37 DAFTAR PUSTAKA ... 38 LAMPIRAN... 41 vi
BAB I PENDAHULUAN A. Latar Belakang Negara dengan wilayah daratan yang sangat luas, Indonesia memiliki sejumlah potensi yang jika dikelola dengan baik, akan memiliki nilai jual dan bisa menghasilkan devisa bagi Negara. Salah satunya adalah minyak atsiri. Minyak atsiri atau yang disebut juga dengan essential oils, etherial oils, atau volatile oils adalah salah satu komoditi yang memiliki potensi besar di Indonesia. Minyak atsiri adalah ekstrak alami dari jenis tumbuhan tertentu, baik berasal dari daun, bunga, kayu, biji-bijian bahkan putik bunga. Minyak atsiri merupakan salah satu produk yang dibutuhkan pada berbagai industri seperti industri kosmetik, obat-obatan, makanan dan minuman. Minyak atsiri juga dapat digunakan sebagai aroma terapi (Nurdjannah, 2004). Buku Trubus Info Kit, 2009 : 2 disebutkan bahwa setiap tahun konsumsi minyak atsiri beserta turunannya meningkat 8-10% (Bambang. Dkk. 2009). Kegunaan minyak atsiri sangat banyak. Industri komestik dan minyak wangi menggunakan minyak atsiri sebagai bahan pembuatan sabun, pasta gigi, samphoo, lotion dan parfum. Industri makanan menggunakan minyak atsiri sebagai penyedap atau penambah cita rasa. Industri farmasi menggunakannya sebagai obat anti nyeri, anti infeksi, pembunuh bakteri. Fungsi minyak atsiri sebagai wewangian juga digunakan untuk menutupi bau tak sedap bahan-bahan lain seperti obat pembasmi serangga yang diperlukan oleh industri bahan pengawet dan bahan insektisida (Rahmawati, 2000 dalam Sulaksana, 2015). Setidaknya ada 70 jenis minyak atsiri yang selama ini diperdagangkan di pasar internasional dan 40 jenis di antaranya dapat diproduksi di Indonesia. Industri pengolahan minyak atsiri di Indonesia telah muncul sejak jaman penjajahan (Lutony, Rahmayati, 2000). Namun jika dilihat dari kualitas dan kuantitasnya tidak mengalami banyak perubahan. Ini disebabkan karena sebagian besar pengolahan minyak atsiri masih menggunakan teknologi sederhana atau tradisional dan umumnya memiliki kapasitas produksi yang 1
terbatas. Diantara sekian banyak tumbuhan yang bisa menghasilkan minyak atsiri, cengkeh merupakan komoditas yang paling popular di Indonesia. Tanaman cengkeh (Syzygium aromaticum) dapat digunakan untuk menghasilkan minyak cengkeh (clove oil), minyak tangkai cengkeh (clove stem oil), dan minyak daun cengkeh (clove leaf oil). Daun cengkeh merupakan hasil dari pohon cengkeh yang belum banyak dimanfaatkan oleh petani dibandingkan dengan bunga atau tangkai cengkeh yang banyak digunakan untuk industri rokok dan makanan. Menurut Guenther tanaman cengkeh yang berumur lebih dari 20 tahun, setiap minggunya dapat terkumpul daun kering sebanyak rata-rata 0,96kg/pohon, sedangkan tanaman yang berumur kurang dari 20 tahun dapat terkumpul sebanyak 0,46 kg/pohon (Supriatna dkk., 2004). Masalah yang timbul adalah bagaimana memanfaatkan daun cengkeh yang umumnya selama ini dianggap sampah baik oleh petani maupun masyarakat, Padahal daun cengkeh memiliki kandungan minyak atsiri 1-4%. Dengan kandungan tersebut memungkinkan untuk dilakukan penyulingan minyak yang terkandung di dalamnya, sehingga limbah tersebut memiliki nilai ekonomis yang tinggi (Nuryoto, 2011). Minimnya pengetahuan masyarakat mengenai manfaat dari daun cengkeh serta kurangnya alat yang dapat digunakan untuk mempermudah pengolahan daun cengkeh tersebut membuat pengerjaan dilakukan secara konvensional. Adapun metode yang akan digunakan dalam penelitian ini yaitu penyulingan uap langsung (steam distillation) sebagai metode penyulingan yang cukup sering digunakan untuk penyulingan daun cengkeh. Berdasarkan latar belakang inilah maka peneliti tertarik untuk melakukan penelitian mengenai "Rancang Bangun Mesin Distilasi Minyak Daun Cengkeh dengan Metode Penyulingan Uap Langsung (Steam Distillation)." B. Rumusan Masalah Berdasarkan latarbelakang di atas, maka dapat dirumuskan masalah sebagai berikut: a. Bagaimana hasil uji produktivitas mesin distalasi minyak daun cengkeh? 2
b. Bagaimana hasil uji kualitas mesin distilasi minyak daun cengkeh? c. Bagaimana menghitung kebutuhan energi mesin distilasi minyak daun cengkeh? d. Bagaimana hasil uji rendemen dari mesin distilasi minyak daun cengkeh? C. Tujuan Penelitian Adapun tujuan dari penelitian ini yaitu: a. Menguji produktivitas dari mesin distilasi minyak daun cengkeh. b. Menguji kualitas/kadar cengkeh dari mesin distilasi minyak daun cengkeh. c. Menghitung kebutuhan energi dari mesin distilasi minyak daun cengkeh. d. Melakukan uji rendemen dari mesin distilasi minyak daun cengkeh. D. Batasan Masalah Untuk membatasi lingkup penelitian ini, maka adapun batasan-batasan yang diteliti yaitu: a. Bahan baku yang digunakan untuk pembuatan minyak daun cengkeh, hanya daun cengkeh saja. b. Berat sampel yang digunakan ±500 gram atau sekitar 1 karung daun cengkeh. c. Pemanasan sampel menggunakan mesin distilasi modifikasi. E. Manfaat Penelitian Adapun manfaat dari penelitian ini yang dapat dirasakan oleh pihak terkait antara lain yaitu: a. Bagi Mahasiswa 1) Mahasiswa dapat menerapkan ilmu yang selama ini diperoleh secara praktik. 2) Mahasiswa dapat menambah dan memperdalam wawasan mengenai topik yang diambil. 3) Mahasiswa mendapatkan keterampilan berkomunikasi maupun bekerja sama, sebagai bekal untuk dunia kerja nantinya. 4) Sebagai bahan referensi untuk mengembangkan pemanfaatan maupun alternatif lain tentang daun cengkeh. 3
b. Bagi Universitas 1) Mengetahui sejauh mana ilmu yang diserap oleh mahasiswa selama kuliah. 2) Memperoleh gambaran nyata tentang kondisi dan hasil dari penelitian mahasiswa terkait topik yang diambil sebagai informasi untuk mengembangkan kurikulum yang ada dan memperbaharui peran mahasiswa dalam masyarakat. F. Sistematika Penulisan Sistematika penulisan penelitian ini adalah sebagai berikut: BAB I : PENDAHULUAN Bab ini berisi tentang gambaran mengenai latar belakang penelitian, rumusan masalah, tujuan yang ingin dicapai dari penelitian, batasan masalah, manfaat penelitan, serta sistematika penulisan. BAB II : TINJAUAN PUSTAKA Bab ini membahas tentang teori dan studi lainnya yang berkaitan dengan permasalahan dan digunakan dalam memecahkan masalah penelitian, serta terdapat penelitian tendahulu sebagai pembanding dengan penelitian yang dilakukan. BAB III : METODOLOGI PENELITIAN Bab ini memuat langkah-langkah dalam penulisan penelitian, mulai dari objek penelitian, identifikasi masalah, jenis data yang digunakan, metode pengambilan data, sampai dengan penggunaan metode analisa data. 4
BAB II TINJAUAN PUSTAKA A. Minyak Atsiri Minyak Atsiri atau yang biasa disebut juga dengan essential oils, etherial oils, atau volatile oils adalah salah satu komoditi yang memiliki potensi besar di Indonesia. Minyak Atsiri adalah ekstrak alami dari jenis tumbuhan tertentu, baik berasal dari daun, bunga, kayu, biji-bijian bahkan putik bunga. Komponen minyak atsiri secara umum mudah menguap sehingga banyak yang menyebut minyak terbang. Minyak atsiri disebut juga etherial oil atau minyak eteris karena bersifat seperti eter, dalam bahasa internasional biasa disebut essential oil (minyak essen) karena bersifat khas sebagai pemberi aroma/bau. Minyak atsiri dalam keadaan segar dan murni umumnya tidak berwarna, namun pada penyimpanan yang lama warnanya berubah menjadi lebih gelap. Minyak atsiri bersifat mudah menguap karena titik uapnya rendah sebagaimana minyak lainnya, sebagian besar minyak atsiri tidak larut dalam air dan pelarut polar lainnya. Secara kimiawi, minyak atsiri tersusun dari campuran yang rumit berbagai senyawa, namun suatu senyawa tertentu memberi suatu aroma yang khas. Minyak atsiri sebagian besar termasuk dalam golongan senyawa organik terpena dan terpenoid yang bersifat larut dalam minyak atau lipofil (Guenther, 1987 dalam Lestari, 2017). Setidaknya ada 70 jenis Minyak Atsiri yang selama ini diperdagangkan di pasar internasional dan 40 jenis di antaranya dapat diproduksi di Indonesia, 12 jenis di antaranya diklasifikasikan sebagai komoditi ekspor. Meskipun banyak jenis Minyak Atsiri yang bisa diproduksi di Indonesia, baru sebagian kecil jenis Minyak Atsiri yang telah diusahakan di Indonesia. Kegunaan Minyak Atsiri sangat banyak, tergantung dari jenis tumbuhan yang diambil hasil sulingnya. Minyak Atsiri digunakan sebagai bahan baku minyak wangi, komestik dan obat-obatan. Minyak Atsiri juga digunakan sebagai kandungan dalam bumbu maupun pewangi (flavour and fragrance ingredients). Industri 5
komestik dan minyak wangi menggunakan Minyak Atsiri sebagai bahan pembuatan sabun, pasta gigi, shampoo, lotion dan parfum (Atase Perdagangan KBRI Berlin, 2014). Sifat-sifat Minyak Atsiri Adapun sifat-sifat minyak atsiri yang diketahui yaitu tersusun oleh bermacam-macam komponen senyawa. Memiliki bau khas, umumnya bau ini mewakili bau tanaman asalnya. Bau minyak atsiri satu dengan yang lain berbeda-beda, sangat tergantung dari macam dan intensitas bau dari masing-masing komponen penyusunnya. Mempunyai rasa getir, kadang- kadang berasa tajam, menggigit, memberi kesan hangat sampai panas, atau justru dingin ketika terasa di kulit, tergantung dari jenis komponen penyusunnya. Minyak atsiri dalam keadaan murni (belum tercemar oleh senyawa lain) mudah menguap pada suhu kamar. Bersifat tidak stabil terhadap pengaruh lingkungan, baik pengaruh oksigen udara, sinar matahari (terutama gelombang ultra violet) dan panas, karena terdiri dari berbagai macam komponen penyusun. Bersifat tidak bisa disabunkan dengan alkali dan tidak bisa berubah menjadi tengik (rancid). Bersifat optis aktif dan memutar bidang polarisasi dengan rotasi yang spesifik. Mempunyai indeks bias yang tinggi. Pada umumnya tidak dapat bercampur dengan air, dapat larut walaupun kelarutannya sangat kecil, tetapi sangat mudah larut dalam pelarut organik (Guenther, 1987). Daun Cengkeh Daun cengkeh merupakan hasil dari pohon cengkeh yang belum banyak dimanfaatkan oleh petani dibandingkan dengan bunga atau tangkai cengkeh yang banyak digunakan untuk industri rokok dan makanan. Menurut Guenther tanaman cengkeh yang berumur lebih dari 20 tahun, setiap minggunya dapat terkumpul daun kering sebanyak rata-rata 0,96 kg/pohon, sedangkan tanaman yang berumur kurang dari 20 tahun dapat terkumpul sebanyak 0,46 kg/pohon. Daun cengkeh mengandung 6
minyak 1-4%, sehingga dapat ekstraksi menjadi minyak atsiri yang bernilai ekonomis tinggi. (Fellytasarie, 2014). Tanaman cengkeh memiliki kandungan minyak atsiri dengan jumlah yang cukup besar, baik dalam bunga, tangkai maupun daun (16-20%). Kandungan utama dari daun cengkeh adalah senyawa fenolik, tannin, saponin dan alkaloid (Barbara Sgorbini et al, 2015). Senyawa fenolik alami mengandung 1 gugus hidroksi dan lebih banyak membentuk senyawa eter, ester ataupun glikosida daripada senyawa bebasnya. Kandungan terbesar dari daun cengkeh adalah eugenol, asetil eugenol dan kariofilen (Hardjono Sastrohamidjojo, 2004 dalam Lestari, 2017). B. Minyak Atsiri Daun Cengkeh Minyak daun cengkeh berupa cairan berwarna bening sampai kekuning- kuningan, mempunyai rasa yang pedas, dan berbau aroma cengkeh. Warnanya akan berubah menjadi cokelat atau berwarna ungu jika terjadi kontak dengan besi atau akibat penyimpanan. (Zulchi dan Nurul, 2006 dalam Hastutiningrum 2010). Komponen utama dalam minyak atsiri daun cengkeh adalah senyawa eugenol, eugenol asetat dan caryophylene (Zulchi dan Nurul, 2006). Minyak daun cengkeh biasa diperoleh dari daun cengkeh yang sudah gugur. Komposisi minyak yang dihasilkan bervariasi tergantung dari keadaan daun serta cara destilasinya, minyak yang dihasilkan biasanya mengandung eugenol antara 80 hingga 88 % dengan kadar eugenol asetat yang rendah tetapi kadar coryophyllene yang tinggi. (Nurdjannah, 2004). C. Faktor yang dapat Mempengaruhi Pengambilan Minyak Atsiri Daun Cengkeh Minyak atsiri pada tanaman ditemukan dalam berbagai organ yang berbeda. Bahan baku untuk produksi minyak atsiri dapat berupa seluruh tanaman, daun, bunga, batang atau kulit batang, dan biji. Untuk setiap jenis produk minyak atsiri, bahan bakunya diambil dari bagian tanaman yang paling 7
banyak mengandung minyak atsiri. Berikut beberapa faktor yang mempengaruhi mutu minyak atsiri menurut Yuliani: Faktor-faktor yang menentukan mutu minyak diantaranya, sifat-sifat fisika-kimia minyak, jenis tanaman, umur panen, pada proses penyulingan minyak sangat berpengaruh karena jika umur tanaman terlalu muda maka minyak yang dihasilkan juga sedikit, perlakuan bahan sebelum proses penyulingan, perlakuan terhadap bahan baku yang kurang tepat sebelum penyulingan akan menyebabkan hilangnya minyak atsiri yang cenderung akan menurunkan mutu, bahan baku, bahan baku akan menentukan kualitas minyak atsiri, proses produksi Seperti halnya pada penyediaan bahan baku dan penanganan pasca panen, (Yuliani 2012 dalam Sari dan Muyassaroh, 2020). D. Distilasi Destilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap (volatilitas) bahan atau didefinisikan juga teknik pemisahan kimia yang berdasarkan perbedaan titik didih. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginkan kembali ke dalam bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap lebih dulu. Metode ini merupakan termasuk unit operasi kimia jenis perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa pada suatu larutan, masing-masing komponen akan menguap pada titik didihnya (Choirul Anwar, 1994). Destilasi juga bisa dikatakan sebagai proses pemisahan komponen yang ditujukan untuk memisahkan pelarut dan komponen terlarutnya. Hasil destilasi disebut destilat dan sisanya disebut residu. Pada suatu peralatan destilasi umumnya terdiri dari suatu kolom, pemanas, kondensor, penampung refluks, pompa, packed (bahan isian kolom destilasi) dan alat pengukur suhu atau thermometer (Ria Amiriani dan Ria Yunisa, 2006). Prinsip dari proses ini adalah campuran yang akan dipisahkan dimasukkan dalam alat destilasi. Dibagian bawah alat terdapat pemanas yang berfungsi untuk menguapkan campuran yang ada. Zat yang memiliki titik didih paling rendah dalam campurannya akan menguap terlebih dahulu. Uap yang terbentuk 8
akan mengalir keatas dan terkondensasi pada kondensor dan membentuk cairan kembali lalu ditampung sebagai destilat (Choirul Anwar, 1994). 1. Macam-macam Proses Distilasi Proses destilasi dibagi menjadi beberapa jenis, yaitu sebagai berikut : a. Destilasi Sederhana Destilasi sederhana adalah salah satu cara pemurnian zat cair yang tercemar oleh zat cair lain dengan perbedaan titik didih yang besar, sehinggan zat pencemar atau pengotor akan tertinggal sebagai residu. Destilasi ini digunakan untuk memisahkan campuran cair-cair. Misalnya air-alkohol atau air-aseton. b. Destilasi Fraksionisasi Fungsi destilasi fraksionasi adalah memisahkan komponen- komponen cair, dua atau lebih, dari suatu larutan berdasarkan perbedaan titik didihnya. Destilasi ini juga dapat digunakan untuk campuran dengan perbedaan titik didih kurang dari 20°C dan bekerja pada tekanan atmosfer atau engan tekanan rendah. Destilasi jenis ini digunakan pada industri minyak mentah, untuk memisahkan komponen-komponen dalam minyak mentah. c. Destilasi Uap Destilasin uap digunakan pada campuran senyawa- senyawa yang memiliki titik didih mencapai 200°C atau lebih. Destilasi uap dapat menguapkan senyawa- senyawa ini dengan suhu mendekati 100°C dalam tekanan atmosfer dengan menggunakan uap atau air mendidih. Sifat yang fundamental dari destilasi uap adalah dapat mendestilasi campuran senyawa dibawah titik didih dari masing-masing senyawa campurannya. Selain itu destilasi uap dapat digunakan untuk campuran yang tidak larut dalam air di semua temperatur, tetapi dapat didestilasi dengan air. Aplikasi dari destilasi uap adalah untuk mengekstrak beberapa produk alam seperti bromelin dari nanas, minyak sitrus dari lemon dan untuk ekstraksi minyak parfum dari tumbuhan. 9
d. Destilasi Vakum Distilasi vakum adalah distilasi yang tekanan operasinya dibawah tekanan atmosfer. Prinsip ini didasarkan pada hukum fisika dimana zat cair akan mendidih dibawah titik didih normalnya apabila tekanan pada permukaan zat cair itu diperkecil atau vakum. Disitilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin didistilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran yang memiliki titik didih sangat tinggi (di atas 150°C) dengan menurunkan tekanan permukaan lebih rendah dari 1 atm, sehingga titik didihnya menjadi sangat rendah. Suhu yang digunakan untuk proses distilasi tidak perlu terlalu tinggi. Untuk memperkecil tekanan permukaan zat cair dipergunakan dengan alat jet ejector dan barometric condenser. (Widayat et al, 2015 dalam Widhi, 2017). Fungsi dari Destilasi Vakum untuk menurunkan titik didih sehingga tidak merusak komponen zat yang dipisahkan. Prinsip penurunan tekanan ini sangat cocok untuk pemurnian minyak atsiri untuk menghindari terjadinya cracking atau kerusakan pada minyak atsiri (Machmud Lutfi et al, 2013). E. Metode Distilasi (Penyulingan) Penyulingan dapat dilakukan dengan tiga metode yaitu: Penyulingan dengan air (hydro distillation), penyulingan dengan air dan uap (hydro and steam distillation) dan penyulingan dengan uap langsung (steam distillation). 1. Penyulingan dengan Air Pada metode ini, bahan yang akan disuling dikontakkan langsung dengan air mendidih. Bahan tersebut mengapung di atas air atau terendam secara sempurna tergantung dari bobot jenis dan jumlah bahan yang disuling. Air dipanaskan dengan metode pemanasan yang biasa dilakukan,yaitu dengan panas langsung (Guenther, 1987). 10
Gambar 2.1 Distilasi Air Sumber: Herlina (2015) Prinsip kerja penyulingan dengan air adalah sebagai berikut: Ketel penyulingan diisi air sampai volumenya hampir separuh, lalu dipanaskan. Sebelum air mendidih, bahan baku dimasukkan ke dalam ketel penyulingan. Dengan demikian penguapan air dan minyak atsiri berlangsung bersamaan. Cara penyulingan seperti ini disebut: penyulingan langsung (direct distilation). Bahan baku yang digunakan biasanya dari bunga atau daun yang mudah bergerak di dalam air dan tidak mudah rusak oleh panas uap air. Penyulingan secara sederhana ini sangat mudah dilakukan, dan tidak perlu modal banyak. Namun kadar minyaknya sedikit (Hapsari, 2015). 2. Penyulingan dengan air dan uap Penyulingan minyak atsiri dengan cara ini memang sedikit lebih maju dan produksi minyaknya pun relatif lebih baik daripada metode distilasi air (hydro distillation). 11
Distalasi Air dan Uap Gambar 2.2 Distalasi Air dan Uap Sumber: Herlina (2015) Bahan yang disuling tidak berhubungan langsung dengan air. Bahan diletakkan di atas piringan yang berlubang-lubang seperti ayakan dan terletak beberapa sentimeter di atas air yang akan dididihkan. Jadi penyulingan seperti ini juga dikenal dengan penyulingan secara kukus. Selanjutnya uap yang timbul akibat pemanasan air akan mengalir melalui lubang-lubang piringan dan terus mengalir melewati bahan sambil membawa minyak yang dikandung bahan. Uap ini akan dikondensasi agar kembali menjadi cair sehingga minyak dan air dapat dipisahkan. (Lubis, 2010). 3. Penyulingan dengan Uap Langsung Penyulingan dengan cara ini membedakan wadah pemanasan air dan wadah bahan. Air akan mengalami pemanasan sehingga mengeluarkan uap kemudian uap akan dialirkan menuju wadah bahan. 12
Distalasi Uap Gambar 2.3 Distalasi Uap Sumber: Herlina (2015) Di dalam wadah bahan, bahan diletakkan di atas piringan yang berlubang-lubang sama seperti penyulingan dengan uap dan air. Selanjutnya uap tetap akan mengalami proses pendinginan untuk dicairkan (Lubis, 2010). F. Ketel Uap (Boiler) Boiler atau ketel uap adalah suatu perangkat mesin yang berfungsi untuk mengubah air menjadi uap. Proses perubahan air menjadi uap terjadi dengan memanaskan air yang berada di dalam pipa-pipa dengan memanfaatkan panas dari hasil pembakaran bahan bakar. Pembakaran dilakukan secara kontinue di dalam ruang bakar dengan mengalir bahan bakar dan udara dari luar. Boiler berperan untuk menghasilkan uap yang dapat dipakai untuk mendistilasi minyak daun cengkeh dari daun cengkeh yang akan diolah. Proses penguapan berlangsung pada keranjang daun, kemudian minyak yang terkandung akan menguap dan dialirkan pada bak penampung yang disediakan melalui pipa pipa yang melewati air pendingan guna megubah struktur embun menjadi cair dengan metode kondensasi menggunakan kondensor. 1. Efisiensi Ketel Uap (Boiler) Efisiensi pada boiler merupakan pengukuran atau tingkat unjuk kerja boiler atau ketel uap yang didapatkan dari perbandingan antara energi yang dipindahkan ke atau diserap oleh fluida kerja di dalam ketel dengan masukan energi kimia dari bahan bakar. Terdapat dua metode pengkajian efisiensi boiler. 13
a. Metode Langsung: energi yang didapat dari fluida kerja (air dan steam) dibandingkan dengan energi yang terkandung dalam bahan bakar boiler. b. Metode Tidak Langsung: efisiensi merupakan perbedaan antara kehilangan dan energi yang masuk. (Shobari, 2019) G. Rendemen dan Durasi Distilasi Rendemen adalah perbandingan antara minyak yang dihasilkan dengan bahan tumbuhan yang diolah. Besarnya rendemen yang dihasilkan antara jenis bahan yang satu berbeda dengan yang lainnya. Jenis tumbuhan, varietas, tempat pembudidayaan, dan cara melaksanakan penyulingan sangat mempengaruhi hasil penyulingan. Penyulingan dianggap selesai bila hasil sulingan yang ditampung tidak lagi mengeluarkan minyak. Waktu yang dibutuhkan untuk menyuling sangat tergantung pada jenis bahan yang disuling. Ada tumbuhan yang cepat melepaskan minyak, ada pula yang lambat. Contohnya, penyulingan minyak lada hanya memakan waktu satu jam, sereh selama tiga sampai empat jam, sedang minyak bunga kenanga memakan waktu lebih dari dua hari (Lutoni dan Rahmayati, 2002). H. LPG (Liquid Petroleum Gas) LPG (Liquid Petroleum Gas) adalah salah satu refrigerant hidrokarbon yang merupakan campuran dari propana dan butana. LPG yang dijual di Indonesia memiliki konsentrasi 50% propana dan 50% butana. Sebagai refrigerant hidrokarbon maka LPG tidak mempunyai potensi sebagai zat yang dapat menyebabkan efek pemanasan global karena tidak memiliki Global Warming Potential (GWP). Komponen LPG didominasi propana (C3H8) dan butana (C4H10). LPG juga mengandung hidrokarbon ringan lain dalam jumlah kecil misalnya etana (C2H6), dan pentana (C5H12). Dalam kondisi atmosfer. LPG akan berbentuk gas. Volume LPG dalam bentuk cair lebih kecil dibandingkan dalam bentuk gas untuk berat yang sama. Karen itu LPG dipasarkan dalam bentuk cair dalam tabung-tabung logam bertekanan. Untuk memungkinkan terjadinya ekspansi 14
panas (thermal expansion) dari cairan yang dikandungnya, tabung LPG tidak diisi secara penuh, hanya sekitar 80-85% dari kapasitasnya. Rasio antara volume gas bila menguap dengan gas dalam keadaan car bervariasi tergantung komposisi. tekanan. Dan sulu, tetapi biasanya sekitar 250 : 1 (Yudiworo 2014). 15