Maria Inggrid, dkk

Perolehan dan Karakteristik Minyak Akar Wangi (Vetiveria zizanioides) Hasil Hidrodistilasi

Maria Inggrid, Ingrid Levana dan Harjoto Djojosubroto
Jurusan Teknik Kimia. Fakultas Teknologi Industri. Universitas Katolik Parahyangan; Ciumbuleuit 94. Bandung 40141; Telp/Fax. (022) 2032700.Email : inggrid@home.unpar.ac.id

SEMINAR REKAYASA KIMIA DAN PROSES, 4-5 Agustus 2010, ISSN : 1411-4216
JURUSAN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK
UNIVERSITAS DIPONEGORO SEMARANG

Download file: C-16  

Abstrak

Kebutuhan minyak akar wangi dunia terus meningkat, namun kebutuhan tersebut tidak dapat diimbangi dengan peningkatan kapasitas produksi. Mutu minyak akar wangi produksi Indonesia sering tidak dapat memenuhi standar mutu ekspor sehingga harga jual rendah. Pada penelitian ini dibandingkan perolehan dan mutu minyak akar wangi hasil hidrodistilasi yang dilakukan dengan perangkat distilasi yang dilengkapi dengan steam jacket dan tanpa steam jacket. Selain itu dibandingkan pula pengaruh hidrodistilasi dengan air dan penyangga fosfat 0,1 M pada pH 8 yang dilakukan pada laju alir distilat 1,2 L/jam dan 3 L/jam. Hidrodistilasi dengan menggunakan penyangga fosfat 0,1 M pH 8 dapat mempersingkat waktu distilasi dari 25 jam menjadi 20 jam. Hidrodistilasi dalam penyangga fosfat dengan steam jacket dan laju alir 3 L/jam meningkatkan perolehan hingga 40% dibandingkan tanpa steam jacket dan menghemat bahan bakar sekitar 13%. Hidrodistilasi dengan laju alir 3 L/jam dapat meningkatkan perolehan sekitar 45% dibandingkan hidrodistilasi dengan laju alir 1,2 L/jam. Hasil analisis kromatografi gas menunjukkan bahwa fraksi minyak yang dihasilkan pada 5 jam pertama kaya akan komponen hidrokarbon terpen. Fraksi minyak pada waktu 20 dan 25 jam kaya akan komponen hidrokarbon teroksigenasi. Secara keseluruhan minyak akar wangi yang dihasilkan berbagai teknik hidrodistilasi memenuhi syarat mutu SNI.

Kata kunci : akar wangi; hidrodistilasi; minyak atsiri

1. Pendahuluan

Indonesia merupakan salah satu negara penghasil minyak akar wangi terbesar di dunia setelah Haiti dan Bourbon. Sekitar 90% produksi minyak akar wangi Indonesia diekspor, dengan rata-rata volume ekspor dalam lima tahun terakhir sebanyak 80 ton atau seperempat dari total produksi dunia yang diperkirakan mencapai 300 ton setiap tahunnya (Indrawanto Chandra,2006). Pasar luar negeri tujuan ekspor Indonesia antara lain Jepang,  Cina, Singapura, India, Hongkong, Amerika Serikat, Inggris, Belanda, Perancis, Jerman, Belgia, Swiss dan  Italia. Minyak akar wangi banyak digunakan dalam industri parfum sebagai fiksatif, sebagai komponen  campuran dalam industri sabun dan kosmetik, dan untuk aromaterapi. Kualitas minyak akar wangi produksi  Indonesia sering tidak dapat memenuhi standar mutu ekspor karena baunya yang gosong dan warna minyak yang dihasilkan gelap sehingga harga jualnya juga menjadi rendah.

Faktor yang menjadi penyebab rendahnya mutu  minyak akar wangi saat ini adalah kondisi proses penyulingan yang tidak tepat dengan menggunakan tekanan  uap di dalam ketel proses lebih besar atau sama dengan 5 bar sehingga dengan tekanan uap yang besar, suhu  yang dihasilkan selama proses juga akan tinggi yang mengakibatkan minyak akan mengalami kerusakan.  Vetiverol merupakan komponen utama minyak akar wangi yang menjadi penentu dari kualitas minyak. Minyak  akar wangi diperoleh dengan cara distilasi akar tanaman akar wangi. Harga minyak ini relatif lebih tinggi  dibandingkan dengan harga minyak atsiri lainnya. Semakin tinggi kadar vetiverol dalam minyak akar wangi,  maka harganya semakin mahal (Guenther,1987;1990). Penelitian ini bertujuan untuk mempelajari pengaruh  penggunaan buffer fosfat dan steam jacket terhadap perolehan dan karakteristik minyak akar wangi hasil hidrodistilasi pada dua laju alir yang berbeda.

2. Metodologi

Percobaan ini terdiri atas dua tahap yaitu tahap persiapan bahan baku dan tahap distilasi uap. Bahan  baku akar wangi (Vetiveria zizanioides) yang digunakan berasal dari Garut, Jawa Barat. Sebelum digunakan  untuk proses distilasi dilakukan persiapan bahan baku seperti proses pembersihan (pencucian), pengeringan, dan  analisis kadar air. Pemisahan akar wangi dilakukan dengan hidrodistilasi akar wangi sebanyak 1,5 kg. Proses hidrodistilasi dilakukan dengan air dan buffer fosfat 0,1 M pH 8. Pada penelitian dilakukan variasi penggunaan steam jacket dan besarnya laju alir distilat. Laju alir distilat yang digunakan sebesar 1,2 L/jam untuk laju alir kecil dan laju alir distilat 3 L/jam untuk laju alir besar. Minyak akar wangi hasil hidrodistilasi ini ditampung setiap 5 jam sampai waktu distilasi 25 jam. Minyak akar wangi yang dihasilkan dianalisis mutunya berdasarkan SNI dan kromatografi gas. Analisis SNI yang dilakukan meliputi bobot jenis, indeks bias, kelarutan dalam etanol  95%, bilangan asam, bilangan ester, bilangan ester asetilasi, dan kadar vetiverol. Kromatografi gas yang  digunakan adalah kromatografi gas cair SHIMADZU GC-14B dengan kolom CP-SIL 8CD dan dengan  menggunakan detektor FID. Analisis kromatografi gas dilakukan pada suhu kolom terprogram, yaitu suhu 60oC-  120oC dengan kenaikan 10oC/menit, 120oC-170oC dengan kenaikan 3oC/menit, 170-220oC dengan kenaikan 2oC/menit, kemudian dibiarkan pada suhu 220oC selama 3 menit.

3. Hasil dan diskusi

Dari hasil pengamatan, akar wangi yang digunakan memiliki kadar air sebesar 7,2 %. Pengaruh buffer  fosfat dan steam jacket terhadap waktu distilasi dilihat dari volume minyak tiap fraksi waktunya. Jika pada jamjam  waktu distilasi tertentu penambahan volume minyak sangat sedikit maka proses distilasi tersebut dihentikan.  Perolehan minyak akar wangi pada laju alir besar dan kecil untuk berbagai waktu distilasi masing-masing  dicantumkan pada Gambar 1a dan 1b. Dari Gambar 1 dapat dilihat hidrodistilasi buffer dengan menggunakan steam jacket pada kedua laju alir dapat mempersingkat waktu distilasi (Leupin, R.E., 2001).

Dari Gambar 2 dapat dilihat bahwa penggunaan buffer fosfat pada laju alir 1,2 L/jam menghasilkan  perolehan 1,16 % (v/b) sedangkan hidrodistilasi dengan air menghasilkan 1,45% (v/b) atau dengan kata lain  hidrodistilasi air menghasilkan perolehan 25% lebih tinggi. Untuk laju alir 3 L/jam, perolehan minyak akar  wangi hasil hidrodistilasi dengan buffer tidak menunjukkan hasil yang berbeda jauh, volume total yang diperoleh cenderung sama sehingga dapat disimpulkan penggunaan buffer fosfat tidak meningkatkan perolehan.

Pada semua teknik hidrodistilasi yang menggunakan steam jacket, perolehan yang dihasilkan lebih  besar dibandingkan hidrodistilasi yang tidak menggunakan steam jacket. Peningkatan perolehan dengan steam  jacket mencapai 40 % (2,2% dari 1,6%). Hal ini terjadi karena penggunaan steam jacket dapat mempertahankan  panas dari sistem agar tidak banyak keluar ke lingkungan (Masango P., 2005). Dengan demikian maka  pemanasan lebih optimal, karena sebagian uap tidak terkondensasi kembali pada saat masih ada di ketel distilasi,  sehingga dapat lolos masuk ke kondensor dan minyak yang terdistilasi juga lebih banyak. Selain dapat meningkatkan perolehan minyak, steam jacket juga dapat menghemat penggunaan bahan bakar hingga 13%.

Seperti yang tercantum pada Gambar 3, perolehan minyak akar wangi dengan laju alir 3 L/jam selalu lebih besar dibandingkan dengan laju 1,2 L/jam (peningkatan perolehan mencapai 50%). Hal ini menunjukkan semakin besar laju distilat yang digunakan minyak akar wangi yang tersuling akan semakin besar pula. Ini disebabkan daya angkut uap air (steam) terhadap minyak yang terdapat pada akar lebih besar bila menggunakan laju distilat yang lebih besar (Tuti Tutuarima,2008). Itulah sebabnya pada laju alir distilat besar perolehan minyak paling tinggi terdapat pada fraksi 5 jam pertama. Tetapi bila kandungan minyak dalam akar wangi sudah menurun maka penggunaan laju distilat yang lebih besar tidak akan meningkatkan perolehan volume minyak yang diperoleh lagi. Dari hasil penelitian dapat dilihat bahwa perolehan minyak akar wangi sangat dipengaruhi oleh besarnya
laju alir. Dengan menggunakan laju alir distilat yang optimal, perolehan minyak akar wangi juga akan meningkat. Sedangkan penggunaan kondisi tekanan uap yang rendah (1 atm) pada percobaan ternyata  menghasilkan perolehan minyak yang lebih tinggi dibandingkan perolehan minyak yang dihasilkan pada kondisi  operasi tekanan uap tinggi. Selain itu, penelitian ini juga menghasilkan kualitas minyak yang lebih baik dimana minyak yang dihasilkan tidak berbau gosong dan berwarna kekuningan sesuai syarat mutu yang ditetapkan SNI.

Laju alir juga mempengaruhi kecenderungan perolehan minyak tiap fraksi waktu dimana pada laju alir  kecil perolehan minyak pada fraksi waktu 5-10 jam akan meningkat kemudian pada fraksi waktu 15-25 jam akan  terus menurun, sedangkan untuk laju alir besar perolehan minyak pada tiap fraksi waktu akan langsung pada  fraksi awal distilasi dan terus menurun hingga fraksi waktu 25 jam.  Komponen minyak akar wangi diidentifikasi dengan menggunakan kromatografi gas cair. Hasil analisis GC dapat dilihat pada Gambar 4.

Kromatogram pada 5 jam pertama menunjukkan pada fraksi ini  lebih banyak mengandung komponen  dengan titik didih rendah yang mempunyai waktu retensi pendek sedangkan untuk fraksi minyak jam ke-20 dan  25 komponen yang mempunyai waktu retensi pendek tersebut mulai berkurang dan komponen yang mempunyai  waktu retensi tinggi mulai terdeteksi. Karena kromatografi gas yang digunakan dalam analisis ini mempunyai  kepolaran yang rendah, maka dapat disimpulkan waktu retensi pendek yang muncul pada fraksi minyak pertama  umumnya terdiri atas senyawa yang relatif non polar seperti vetivena, α-vetivenon, β-vetivenon, dan khusimone  yang memiliki titik didih rendah. Senyawa yang sifatnya polar seperti senyawa terpen teroksigenasi cenderung  memiliki waktu retensi yang tinggi dan memiliki titik didih yang tinggi sehingga senyawa ini akan mulai  terdeteksi pada akhir distilasi. Pada minyak akar wangi senyawa yang bersifat polar ini adalah komponen yang paling berharga yang menentukan mutu dan harga minyak akar wangi.

Hasil dari analisis SNI ditunjukkan dalam Tabel 1a dan 1b :

Dari hasil yang didapat, hampir semua minyak akar wangi hasil hidrodistilasi pada percobaan  memenuhi syarat mutu yang ditetapkan SNI [7]. Bilangan asam yang dihasilkan dengan hidrodistilasi buffer  nilainya rendah dan konstan. Tetapi,nilai bilangan asam yang rendah ini menurut Guenther lebih stabil dalam  penyimpanan sehingga dapat dikatakan minyak akar wangi yang dihasilkan dari penelitian ini masih berkualitas  baik. Selain itu, bilangan ester, bilangan ester asetilasi dan kadar vetiverol yang dihasilkan nilainya tinggi yang  menunjukkan kualitas minyak akar wangi tinggi karena mengandung komponen-komponen minyak yang  berharga seperti vetiverol, dan vetivenil vetiverat. Hal ini juga didukung hasil kromatografi gas yang telah dijelaskan pada Gambar 4.

4. Kesimpulan

Berdasarkan hasil penelitian dapat disimpulkan bahwa hidrodistilasi dengan menggunakan buffer fosfat  0,1 M pH 8 pada laju alir 1,2 L/jam dan 3 L/jam dengan steam jacket tidak meningkatkan perolehan dan dapat  mempercepat waktu distilasi dari 25 jam menjadi 20 jam. Hidrodistilasi dengan menggunakan steam jacket dapat meningkatkan perolehan hingga 40% dibandingkan hidrodistilasi tanpa steam jacket dan dapat menghemat  bahan bakar hingga 13%. Hidrodistilasi dengan laju alir 3 L/jam dapat meningkatkan perolehan hingga 50%  dibandingkan hidrodistilasi dengan laju alir 1,2 L/jam. Penggunaan buffer fosfat dapat meningkatkan kualitas  akar wangi dengan menurunkan nilai bilangan asam. Minyak akar wangi yang dihasilkan dari berbagai teknik  hidrodistilasi berada dalam rentang syarat mutu yang ditetapkan SNI. Minyak akar wangi yang dihasilkan pada  fraksi 5 jam pertama kaya akan komponen hidrokarbon terpen dan minyak akar wangi yang dihasilkan pada jam  ke-20 dan 25 kaya akan komponen terpen teroksidasi. Teknik hidrodistilasi terbaik dihasilkan dengan  menggunakan air, steam jacket pada laju alir 3 L/jam karena memberikan perolehan yang banyak (2,2%),  kualitas yang baik (bilangan ester dan bilangan ester asetilasi tinggi), dan menggunakan bahan bakar yang lebih hemat.

Daftar Pustaka

1.Indrawanto, Chandra, ”Analisis Finansial Agroindustri Penyulingan Akar Wangi di Kabupaten Garut, Jawa Barat”, Balai Penelitian Tanaman Obat dan Aromatik.

2.Guenther, E., (1987), ”Minyak Atsiri”, jilid I, Universitas Indonesia, Jakarta, hal.17-201

3.Guenther, E., (1990), ”Minyak Atsiri”, jilid VI-A, Universitas Indonesia, Jakarta, hal. 176-204.

4.Masango P., (2005), “Cleaner Production of Essential Oil by Steam Distillation”, J. Cleaner Production, 13, 833-839

5.Leupin, R.E., (2001), “Vetiveria zizanioides: An Approach To Obtain Essential Oil Variants Via Tissue  Culture”, Ph D. Dissertation, Swiss Federal Institute Of Technology Zürich, Swiss Federal Institute Of Technology Zürich

6.Tutuarima, Tuti, “Perbaikan Desain Proses Penyulingan akar Wangi”, Prosiding Konferensi Nasional Minyak Atsiri 2008

7.SNI 06-2386-2006 Standar Nasional Indonesia, Minyak Akar Wangi, ICS71.1000.60, Dewan Standardisasi Nasional, BSN

9.Sumarni, Nunung Bayu Aji, dan Solekan, “Pengaruh Volume Air Dan Berat Bahan Pada  Penyulingan Minyak Atsiri” Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri Institut Sains & Teknologi AKPRIND Yogyakarta.

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s