Rancang Bangun Alat Penyuling Minyak Atsiri (Tipe Uap Langsung)
RANCANG BANGUN ALAT PENYULING MINYAK ATSIRI TIPE UAP LANGSUNG SKRIPSI
OLEH : OCTO FANDI SINAGA
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ALAT PENYULING MINYAK ATSIRI TIPE UAP LANGSUNG
SKRIPSI
OLEH :
OCTO FANDI SINAGA 100308020/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
Disetujui Oleh : Komisi Pembimbing
(LukmanAdlin Harahap, STP, M.Si ) Ketua
(Adian Rindang STP, M.Si) Anggota
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyusun skripsi ini.
skripsi ini berjudul “Rancang Bangun Alat Penyuling Minyak Atsiri (Tipe Uap Langsung)” yang merupakan salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan studi di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Lukman Adlin STP, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan kepada Ibu Adian Rindang STP, M.Si selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca yang bersifat membangun untuk kesempurnaan pada masa yang akan datang.
Akhir kata, penulis mengucapkan terimakasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Medan, Februari 2015
Penulis
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Octo Fandi Sinaga : Rancang Bangun Alat Penyuling Minyak Atsiri (Tipe Uap Langsung). Dibimbing oleh Lukman Adlin Harahap dan Adian Rindang..
Penyulingan merupakan salah satu cara untuk mengambil minyak atsiri yang terdapat pada daun, salah satu contohnya adalah daun cengkeh. Daun cengkeh memiliki kadar minyak yang cukup tinggi dengan kandungan euganol yang dapat mencapai 85%. Proses pengolahan pascapanen bertujuan agar hasil pertanian memiliki nilai ekonomis yang lebih tinggi dibandingkan sebelum dilakukan pengolahan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang, membuat, menguji serta menganalisis nilai ekonomis alat penyuling minyak atsiri. Parameter yang diamati yaitu kapasitas efektif alat, efisiensi alat dan analisis ekonomi.
Dari hasil penelitian diperoleh kapasitas efektif alat sebesar 3,88 ml/jam. Analisis ekonomi dari tahun pertama sampai tahun kelima berturut-turut yaitu Rp. 1.054,77/ml, Rp. 880,48/ml, Rp. 822,67/ml, Rp. 793,82/ml dan Rp. 776,55/ml. Nilai titik impas (BEP) dari tahun pertama sampai tahun kelima sebanyak 247,17 ml/tahun, 133,02 ml/tahun, 95,16 ml/tahun, 76,27 ml/tahun dan 64,95 ml/tahun. Net present value (NPV) 6% adalah Rp. 12.060.105 Sedangkan NPV 8% adalah Rp. 10.793.704,29 dan Internal rate of return alat ini adalah sebesar 27,04%.
Kata kunci: daun cengkeh, penyulingan, mesin
ABSTRACT
Octo Fandi Sinaga : design construction of patchouli oil direct steam distillation type. Supervised by Lukman Adlin Harahap and Adian Rindang.
Distillation is one of the ways to take up patchouli oil that contained in the leaves, the example is leaf clovers. Leaf clovers has the high oil content with euganol that reaches of 85%. The postharvest processing’s purpose is to make the agricultural product have a higher economic value compared to the product without processed. The purpose of this research was to design, build, test and analyze the economic value of patchouli oil direct steam distillation type. The parameters observed were effective capacity,efisiensy and economic analysis.
Based on this research, it were summarized that the effective capacity of the equipment was 13,33 ml/hour. Economic analysis, basic costs for the first to the fifth year was Rp. 1.054,77/ml, Rp. 880,48/ml, Rp. 822,67/ml, Rp. 793,82/ml and Rp. 776,55/ml. Break even point (BEP) for the first to the fifth year was 247,17 ml/year, 133,02 ml/year, 95,16 ml/year, 76,27 ml/year and 64,95 ml/year. Net present value (NPV) 6% was Rp. 12.060.105 whereas NPV 8% was Rp. 10.793.704,29 and Internal rate of return this equipment was 27,04%.
Keywords : leaf clovers, distillation, machine
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ....................................................................................... i
DAFTAR TABEL ............................................................................................. ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iii
DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... v
PENDAHULUAN Latar Belakang................................................................................................... 1 Tujuan Penelitian ............................................................................................... 3 Manfaat Penelitian ............................................................................................. 3
TINJAUAN PUSTAKA Minyak Atsiri..................................................................................................... 4 Cengkeh............................................................................................................. 5 Bahan Logam Yang Digunakan ......................................................................... 7 Tekanan dan Uap .............................................................................................. 8 Cara Umum Penyulingan Minyak Atsiri ............................................................ 9 Penyulingan Tanaman Penghasil Minyak Atsiri .................................................11 Heat Exchanger (HE) ........................................................................................12 Kandungan yang Terdapat Pada Minyak Atsiri ..................................................15 Kandungan Kimia Minyak Atsiri Pada Daun Cengkeh .......................................17 Rendemen dan Lama Penyulingan .......................................................................18
METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................19 Bahan dan Alat ..................................................................................................19 Metodologi Penelitian........................................................................................19 Persiapan Bahan ................................................................................................19 Perancangan Alat ...............................................................................................20
Komponen Alat ..........................................................................................20 Pembuatan Alat ..........................................................................................22 Prosedur Penelitian .....................................................................................23 Parameter yang Diamati.....................................................................................23 Kapasitas Efektif Alat .................................................................................23 Rendemen...................................................................................................24 Efisiensi Alat ..............................................................................................24 Analisis Biaya....................................................................................................25 Biaya Tetap.................................................................................................25 Biaya Tidak Tetap.......................................................................................26 Break Event Point (BEP) ............................................................................27 Net Present Point (NPV) .............................................................................27 Internal Rate Of Return (IRR).....................................................................28
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN Alat Penyuling Minyak Atsiri Tipe Uap Langsung................................. 30 Pemilihan Bahan.................................................................................... 31 Dimensi Alat.......................................................................................... 32 Proses Penyulingan................................................................................ 32 Kapasitas Efektif Alat ............................................................................ 33 Rendemen Minyak................................................................................. 35 Heat Exchanger ..................................................................................... 36 Efisiensi Aalat ....................................................................................... 37 Analisis Ekonomi .................................................................................. 38 Break Event Point .................................................................................. 39 Net Present Value ................................................................................. 40 Internal Rate of Return .......................................................................... 41
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan............................................................................................ 42 Saran .................................................................................................... 43
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No. Hal 1. Koefisien Heat Transfer di Kondensor ..................................................... 14 2. Hasil penyulingan Daun Cengkeh ............................................................ 33 3. Berat Minyak Daun Cengkeh Hasil Penyulingan ...................................... 35 4. Suhu Dalam Kondensor............................................................................ 36 5. Energi Dalam Heat Transfer..................................................................... 36 6. Biaya Pokok Penyulingan Daun Cengkeh................................................. 38 7. Break Event Point (BEP) Alat Penyuling Minyak Atsiri ........................... 39
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal 1. Minyak Atsiri .................................................................................4 2. Cengkeh .........................................................................................6 3. Alat Penyulingan Tipe Rebus ........................................................10 4. Alat Penyulingan Tipe Kukus ........................................................10 5. Alat Penyulingan Tipe Uap Langsung ...........................................10 6. Grafik Biaya Pokok Alat Penyuling Minyak Atsiri ........................39 7. Grafik Break Event Point (BEP) Alat Penyuling Minyak Atsiri .....40
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No Hal 1. Flow Chart Pelaksanaan Penelitian ......................................................46 2. Kapasitas Efektif Alat ..........................................................................48 3. Rendemen Minyak Daun Cengkeh .......................................................49 4. Perpindahan Panas ...............................................................................50 5. Efisiensi Alat .......................................................................................52 6. Analisis Ekonomi.................................................................................53 7. Break Even Point .................................................................................55 8. Net Present Value ................................................................................56 9. Internal Rate of Return.........................................................................58 10. Gambar Daun Cengkeh ........................................................................60 11. Gambar Alat ........................................................................................61 12. Gambar Teknik Alat Penyuling Minyak Atsiri .....................................64
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Octo Fandi Sinaga : Rancang Bangun Alat Penyuling Minyak Atsiri (Tipe Uap Langsung). Dibimbing oleh Lukman Adlin Harahap dan Adian Rindang..
Penyulingan merupakan salah satu cara untuk mengambil minyak atsiri yang terdapat pada daun, salah satu contohnya adalah daun cengkeh. Daun cengkeh memiliki kadar minyak yang cukup tinggi dengan kandungan euganol yang dapat mencapai 85%. Proses pengolahan pascapanen bertujuan agar hasil pertanian memiliki nilai ekonomis yang lebih tinggi dibandingkan sebelum dilakukan pengolahan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang, membuat, menguji serta menganalisis nilai ekonomis alat penyuling minyak atsiri. Parameter yang diamati yaitu kapasitas efektif alat, efisiensi alat dan analisis ekonomi.
Dari hasil penelitian diperoleh kapasitas efektif alat sebesar 3,88 ml/jam. Analisis ekonomi dari tahun pertama sampai tahun kelima berturut-turut yaitu Rp. 1.054,77/ml, Rp. 880,48/ml, Rp. 822,67/ml, Rp. 793,82/ml dan Rp. 776,55/ml. Nilai titik impas (BEP) dari tahun pertama sampai tahun kelima sebanyak 247,17 ml/tahun, 133,02 ml/tahun, 95,16 ml/tahun, 76,27 ml/tahun dan 64,95 ml/tahun. Net present value (NPV) 6% adalah Rp. 12.060.105 Sedangkan NPV 8% adalah Rp. 10.793.704,29 dan Internal rate of return alat ini adalah sebesar 27,04%.
Kata kunci: daun cengkeh, penyulingan, mesin
ABSTRACT
Octo Fandi Sinaga : design construction of patchouli oil direct steam distillation type. Supervised by Lukman Adlin Harahap and Adian Rindang.
Distillation is one of the ways to take up patchouli oil that contained in the leaves, the example is leaf clovers. Leaf clovers has the high oil content with euganol that reaches of 85%. The postharvest processing’s purpose is to make the agricultural product have a higher economic value compared to the product without processed. The purpose of this research was to design, build, test and analyze the economic value of patchouli oil direct steam distillation type. The parameters observed were effective capacity,efisiensy and economic analysis.
Based on this research, it were summarized that the effective capacity of the equipment was 13,33 ml/hour. Economic analysis, basic costs for the first to the fifth year was Rp. 1.054,77/ml, Rp. 880,48/ml, Rp. 822,67/ml, Rp. 793,82/ml and Rp. 776,55/ml. Break even point (BEP) for the first to the fifth year was 247,17 ml/year, 133,02 ml/year, 95,16 ml/year, 76,27 ml/year and 64,95 ml/year. Net present value (NPV) 6% was Rp. 12.060.105 whereas NPV 8% was Rp. 10.793.704,29 and Internal rate of return this equipment was 27,04%.
Keywords : leaf clovers, distillation, machine
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Minyak atsiri (volatile oils atau essential oil) didefinisikan sebagai
campuran kompleks yang menunjukkan dan merupakan senyawa yang menguap bersama air. Diekskresikan oleh rambut kelenjar atau terdeposit dalam sel tanaman organelles, idioblast (sel minyak, sel khusus), atau saluran antar rongga schizogenous atau lysigenous. Selanjutnya, ada beberapa tanaman yang mengandung minyak atsiri yang terdeposit dalam kayunya. Sebagaimana ditunjukkan oleh namanya, minyak atsiri menguap dalam uap air (Ketaren, 1985).
Minyak atsiri dapat dibagi menjadi dua kelompok. Pertama, minyak atsiri yang dengan mudah dapat dipisahkan menjadi komponen atau penyusun murninya. Contoh kelompok pertama ini adalah: minyak sereh, minyak daun cengkeh, minyak permen dan minyak terpenting. Biasanya komponen utama yang terdapat dalam minyak atsiri tersebut dipisahkan dengan menggunakan penyulingan bertingkat atau dengan proses kimia yang sederhana. Kelompok kedua adalah minyak atsiri yang sukar dipisahkan menjadi komponen murninya. Contoh minyak atsiri kelompok kedua ini antara lain minyak akar wangi, minyak nilam dan minyak kenanga (Djojosubroto dan Inggrid, 2011).
Cengkeh (Eugenia aromatic OK atau Syzigium aromaticum (L)) termasuk family Myrtaceae Tanaman cengkeh mulai berbunga pada umur 4,5-8,5 tahun, tergantung dari jenis dan lingkungannya (Daniarti dan Najiyati,1991).
Universitas Sumatera Utara
Komponen utama dari minyak daun cengkeh adalah euganol. Eugenol merupakan komponen yang sangat berguna bagi industri makanan maupun obatobatan. Kegunaan utama adalah sebagai penghambat perkembangbiakan bakteri dan jamur. Dengan potensi ini eugenol dan turunannya dapat membantu dalam pengawetan makanan /aditif sehingga dapat mengantikan pengawet yang sintesis. Itulah alas an mengapa minyak daun cengkeh sangat di butuhkan di pasaran (Agoes, 2007).
Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah penyulingan dengan sistem uap langsung. Penyulingan dengan metode uap langsung merupakan metode yang paling banyak digunkan dalam dunia penyulingan minyak atsiri, karena rendemen minyak yang dihasilkan lebih tinggi. Salah satu diantara penggunaan penyulingan dengan metode ini adalah Fuad Nugraha Lubis dalam penelitian sebelumnya pada tahun 2010. Hanya saja dalam penelitian tersebut ada kekurangannya dimana termometer diletakkan pada tabung bahan yang akan disuling. Metode ini menggunakan uap langsung yang bertekanan tinggi yang dihasilkan pada tabung penghasil uap. Oleh sebab itu termometer harus di letakkan pada penutup tabung penghasil uap.
Model penyulingan dengan uap air terbagi atas tiga yaitu penyulingan dengan air, dengan uap air, dan dengan uap dan air. Bila dengan air, maka bahan dicampur langsung dengan air kemudian dididihkan. Bila dengan uap, maka bahan terletak di atas uap air yang mendidih kemudian uap air akan menuju bahan dan membawa minyak yang dikandung bahan. Dan yang ke tiga dengan air dan uap, yaitu model penyulingan dengan meletakkan bahan yang akan disuling di atas rak berlubang-lubang. (Harris, 1987).
Universitas Sumatera Utara
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mendesain, membuat, dan menguji alat
penyuling minyak atsiri tipe uap langsung. Manfaat Penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai penyulingan minyak atsiri.
3. Bagi masyarakat, untuk membantu dan memotivasi dalam proses produksi minyak atsiri.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Minyak Atsiri Minyak atsiri dihasilkan dari tanaman dan mempunyai sifat mudah
menguap pada suhu kamar tanpa mengalami dekomposisi, mempunyai rasa getir, berbau wangi sesuai dengan bau tanaman penghasilnya, umumnya larut dalam pelarut organik dan tidak larut dalam air. Minyak atsiri dapat bersumber pada setiap bagian tanaman yaitu daun, bunga, buah, biji, batang atau kulit dan akar atau rhizome (Ketaren, 1985).
Minyak atsiri, atau dikenal juga sebagai minyak eteris (aetheric oil), minyak esensial, minyak terbang, serta minyak aromatik, adalah kelompok besar minyak nabati yang berwujud cairan kental pada suhu ruang namun mudah menguap sehingga memberikan aroma yang khas. Minyak atsiri bersifat mudah menguap karena titik uapnya rendah. Selain itu, susunan senyawa komponennya kuat mempengaruhi saraf manusia (terutama di hidung) sehingga seringkali memberikan efek psikologis tertentu (baunya kuat) (switaning, dkk, 2010).
Gambar 1. Minyak Atsiri
Universitas Sumatera Utara
Banyaknya ragam minyak atsiri di pasaran internasional dan masih sedikitnya jenis minyak atsiri yang di Indonesia menunjukkan bahwa peluang pasar ekspor minyak atsirir masih terbuka sangat lebar. Disamping itu besarnya nilai impor minyak atsiri menunjukkan bahwa potensi pasar di dalam negeri juga masih terbuka lebar. Di sisi lain juga masih banyak tanaman yang menghasilkan jenis minyak atsiri seperti adas, jahe, jeruk, cengkeh, jeruk purut, kapulaga dan lain-lain yang belum dimanfaatkan sebagai minyak atsiri. Hingga saat ini bahanbahan tersebut masih diperdagangkan sebagai bahan mentah dan harganya rendah. Melalui teknologi sederhana seperti penyulingan, bahan-bahan tersebut dapat dibuat menjadi minyak atsiri yang harganya jauh lebih tinggi. Dengan semakin berkembangnya industri obat-obatan, parfum, kosmetika, pengolahan makananminuman, aromaterapi dan lain-lain, kebutuhan akan minyak atsiri semakin besar baik volume, maupun jenisnya (Prakosa, dkk, 2013).
Cengkeh
Cengkeh memiliki nama lain seperti clove tree atau sering juga disebut
Eugenia aromatica. Secara garis besar tanaman cengkeh memiliki klasifikasi
dalam dunia tumbuh-tumbuhan yaitu:
Divisi
: Spermatophyta
Subdivisi : Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Ordo
: Myrtales
Famili
: Myrtaceae
Genus
: Syzygium
Spesies
: Syzygium aromaticum (L). (Gembong, 1985)
Universitas Sumatera Utara
Cengkeh (Eugenia aromatic OK atau Syzigium aromaticum (L)) termasuk family Myrtaceae. Tanaman ini berbentuk pohon, tingginya dapat mencapai 20-30 m, dan dapat berumur lebih dari 100 tahun. Tajuk tanaman cengkeh umunya berbentuk kerucut, piramida, atau piramida ganda. Dalam satu periode ujung ranting akan mengeluarkan satu set daun yang terdiri lima pasang. Masing-masing pasangan terdiri atas dua daun yang terletak saling berhadapan. Tanaman cengkeh mulai berbunga pada umur 4,5-8,5 tahun, tergantung dari jenis dan lingkungannya. Bunga ini merupakan bunga tunggal, berukuran kecil (panjang 1-2 cm), dan tersusun dalam satu tandan yang keluar pada ujung-ujung ranting (Daniarti dan Najiyati, 1991).
Gambar 2. Cengkeh, Hasil tanaman cengkeh yang banyak dimanfaatkan di Indonesia adalah bunganya, yang digunakan sebagai bahan tambahan di pabrik rokok. Gagang dan daun cengkeh di areal perkebunan cengkeh masih banyak yang belum dimanfaatkan padahal daun dan gagang cengkeh dapat diambil minyaknya dengan cara penyulingan. Minyak daun cengkeh yang dihasilkan kira-kira adalah 2,5 % dari berat daun kering. Potensi minyak daun cengkeh di Indonesia sangat besar tetapi dibiarkan membusuk tanpa dimanfaatkan Komposisi utama minyak cengkeh adalah eugenol, eugenol asetat dan caryofilen. Komposisi minyak yang dapat diperoleh dari penyulingan daun cengkeh adalah : eugenol 36- 85%,
Universitas Sumatera Utara
eugenol asetat 11-21% dan caryofilen 5- 13%. Senyawa lain yang ada dalam jumlah k ecil adalah α d an β Hmulen, α Cu b enene, meth y lbenzoate, dll. Titik didih dari yang paling ringan dari ke 3 komponen terbesar adalah caryofilen, eugenol dan eugenol asetat Minyak daun cengkeh dihasilkan dari penyulingan daun cengkeh melalui beberapa cara penyulingan yaitu penyulingan dengan air, penyulingan air dan uap dan penyulingan uap. Kualitas hasil penyulingan tergantung dari cara penyulingan dan alat yang digunakan. Penyulingan uap menghasilkan minyak cengkeh dengan komposisi eugenol yang lebih baik dari pada menggunakan cara penyulingan uap-air atau penyulingan air. Demikian juga rendemen hasil minyak yang diperoleh, dengan penyulingan uap jenuh mempunyai rendemen yang lebih besar (Sukarsono,dkk, 2005).
Bahan Logam yang Digunakan Jika hendak membuat alat penyulingan, hal yang harus diperhatikan adalah
logam yang akan digunakan sebagai bahan dasar pembuatan alat. Stainless steel dapat bertahan dari serangan karat berkat interaksi bahan-bahan campurannya dengan alam. Stainless steel terdiri dari besi, krom, mangan, silikon, karbon dan seringkali nikel dan molibdenum dalam jumlah yang cukup banyak. Elemenelemen ini bereaksi dengan oksigen yang ada di air dan udara membentuk sebuah lapisan yang sangat tipis dan stabil yang mengandung produk dari proses karat atau korosi yaitu metal oksida dan hidroksida. Krom, bereaksi dengan oksigen, memegang peranan penting dalam pembentukan lapisan korosi ini. Pada kenyataannya, semua stainless steel mengandung paling sedikit 10% krom. Keberadaan lapisan korosi yang tipis ini mencegah proses korosi berikutnya dengan berlaku sebagai pelindung yang menghalangi oksigen dan air bersentuhan
Universitas Sumatera Utara
dengan permukaan logam. Hanya beberapa lapisan atom saja cukup untuk mengurangi kecepatan proses karat selambat mungkin karena lapisan korosi tersebut terbentuk dengan sangat rapat. Lapisan korosi ini lebih tipis dari panjang gelombang cahaya sehingga tidak mungkin untuk melihatnya tanpa bantuan instrumen moderen. Besi biasa, berbeda dengan stainless steel, permukaannya tidak dilindungi apapun sehingga mudah bereaksi dengan oksigen dan membentuk lapisan Fe2O3 atau hidroksida yang terus menerus bertambah seiring dengan berjalannya waktu. Lapisan korosi ini makin lama makin menebal dan kita kenal sebagai karat (Widiantara, 2010)
Tekanan dan Uap Tekanan didefenisikan sebagai gaya per satuan luas. Satuan tekanan
bergantung pada satuan tekanan dan satuan luas. Pada umumnya satuan tekanan yang digunakan kg/cm². Sering juga tekanan digunakan dengan satuan atmosfir dan ditulis dengan atm, dimana 1 atm = 1kg/cm². Hukum Charles mengatakan volume suatu massa gas sempurna berubah dengan berbanding langsung dengan temperature mutlak, jika tekanan mutlaknya konstan. Dalam hal ini dapat disimpulkan bahwa volume, temperature, dan tekanan berubah secara bersamaan. (Daryus, 2007).
Laju destilasi mencerminkan banyaknya uap yang terkondensasi menjadi fasa cair selama selang waktu tertentu, misalnya satu jam. Nilai ini sebanding dengan jumlah uap air yang melewati bahan dalam ketel destilasi. Makin besar laju destilasi maka banyaknya uap air yang melewati bahan pada setiap satuan waktu makin besar. Hal ini berarti bahwa laju aliran uap air yang melewati bahan juga makin cepat. Dengan demikian maka pada laju destilasi yang makin besar,
Universitas Sumatera Utara
yang berakibat laju alir uap air makin cepat, maka waktu kontak antara uap air dengan bahan dalam ketel menjadi makin pendek. Selama proses destilasi uap, yang dapat terdestilasi bersama uap air hanya minyak atsiri yang berada di permukaan bahan. Agar sebanyak mungkin minyak atsiri yang ikut terdestilasi bersama uap air maka tekanan parsial uap minyak atsiri harus setinggi mungkin. Hal ini hanya dapat dicapai bila suhu minyak atsiri sama dengan suhu uap air. Bila waktu kontak antara bahan dengan uap air terlalu pendek maka, karena belum dicapai keadaan setimbang, suhu bahan (dan suhu minyak atsiri yang terdapat pada bahan tersebut) lebih rendah daripada suhu uap air. Akibatnya tekanan uap minyak atsiri menjadi lebih rendah daripada tekanan uap pada suhu uap air, sehingga uap minyak atsiri yang terkondensasi menjadi lebih sedikit yang selanjutnya mengakibatkan perolehan minyak atsiri menjadi lebih rendah. (Djojosubroto dan inggrid, 2011).
Cara Umum Pengambilan Minyak Atsiri Pengambilam minyak atsiri dari tanaman penghasil minyak atsiri pada
umumnya dilakukan melalui tiga cara, yaitu dengan sistem penyulingan, ekstraksi dengan bahan kimia dan juga sistem pengempaan. Menurut sastrohamidjojo (2004) pada umumnya cara isolasi minyak atsiri adalah sebagai berikut: uap menembus jaringan tanaman dan menguapkan semua senyawa yang mudah menguap. Hidrodestilasi atau penyulingan dengan air terhadap tanaman meliputi beberapa proses. Dalam pengertian industri minyak atsiri tipe hidrodestilasi, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
1. Penyulingan air
Gambar 3. Alat Penyuling langsung dengan air 2. Penyulingan uap dan air
Gambar 4. Alat penyuling dengan uap dan air 3. Penyulingan uap langsung
Gambar 5. Alat Penyuling dengan uap langsung Pada dasarnya ketiga tipe penyulingan tersebut memiliki kesamaan yaitu suatu pengertian dari sistem dua-fasa. Perbedaannya terletak pada cara penanganan bahan tanaman yang akan diproses.
Universitas Sumatera Utara
Penyulingan Tanaman Penghasil Minyak Atsiri Secara umum kita mengenal ada tiga sistem penyulingan untuk minyak
atsiri yaitu, penyulingan dengan sistem rebus dimana bahan yang akan diambil minyak atsirinya berhubungan langsung dengan air mendidih, selanjutnya penyulingan uap dan air, dalam sistem penyulingan ini tanaman yang akan diproses ditempatkan dalam satu tempat yang bagian bawah dan tengah berlobang-lobang yang ditopang di atas dasar alat penyulingan, bagian bawah alat penyulingan diisi air sedikit dibawah dimana bahan ditempatkan, dan yang terakhir adalah penyulingan dengan sistem uap langsung, dimana bahan dan sumber penghasil uap ditempatkan pada ruang yang berbeda pada sistem ini. Pada alat penyulingan dengan sistem uap langsung uap yang digunakan lazim memiliki tekanan yang lebih besar daripada tekanan atmosfer dan dihasilkan dari hasil penguapan yang berasal dari suatu pembangkit uap air. Uap yang dihasilkan kemudian dimasukkan kedalam alat penyulingan. Pada dasarnya tidak ada perbedaan yang menyolok pada ketiga alat penyulingan tersebut. Namun demikian pemilihan tergantung pada cara yang digunakan, karena reaksi tertentu dapat terjadi selama penyulingan. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi pada penyulingan uap antara lain:
1. Difusi atau perembesan minyak atsiri oleh air panas melalui selaput tanaman, ini yang dikenal dengan pengertian hidrodifusi
2. Hidrolisis terhadap komponen tertentu dari minyak atsiri 3. Peruraian terjadi oleh panas (Sastrohamidjojo, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Uap air dan uap minyak dicairkan dengan cara mengalirkan pipa berlingkar yang didinginkan dengan air. Alat pencair uap ini disebut dengan kondensor. Cara pencairan uap yang baik adalah dengan mengalirkan air pendingin berlawanan arah dengan aliran uap minyak. Berarti air pendingin dimasukkan melalui bagian bawah kondensor dan dikeluarkan pada bagian atas. Hasil sulingan minyak atsiri dan air ditampung ke dalam botol berleher panjang. Karena minyak atsiri sangat mudah menguap, maka botol penampung sebaiknya direndam dalam air dingin. Atau dapat juga dilakukan dengan meletakkan es batu bercampur garam disekitar botol penampung agar suhu dingin dapat dipertahankan lebih lama (Hendartomo, 1996).
Heat Exchanger (Alat Penukar Panas) Penukar panas adalah peralatan utama untuk mentransfer panas antara
aliran panas dan dingin. Mereka memiliki bagian terpisah untuk dua aliran dan beroperasi secara terus menerus. Mereka juga disebut recuperators untuk membedakan mereka dari regenerator, di mana panas dan aliran dingin melewati bergantian melalui saluran yang sama dan pertukaran panas dengan massa peralatan, yang sengaja dibuat dengan kapasitas panas.
Berikut adalah beberapan jenis tipe heat exchanger yang biasa digunakan: 1. Exchanger plate and frame
Piring dan bingkai exchanger adalah majelis bergelombang dengan piring ditekan di atas bingkai. Pinggiran berisi cairan dan mengarahkan arus ke dalam dan keluar dari ruang antara pelat. Panas dan dingin arus yang sisi berlawanan dari piring. Tutup jarak dan adanya lipatan menghasilkan koefisien tinggi di kedua sisi dengan faktor shell-and-tube
Universitas Sumatera Utara
dan fouling rendah, pesanan l-5 x 10-s Btu/(hr) (sqft) (°F). Aksesibilitas panas permukaan pertukaran untuk membersihkan membuat mereka sangat cocok untuk fouling jasa dan di mana tingkat tinggi sanitasi diperlukan, seperti dalam pengolahan makanan dan farmasi. Tekanan operasi dan suhu dibatasi oleh sifat dari bahan gasketing, dengan maksimal biasa 300 psig dan 400 ° F.
2. Spiral heat exchanger Cairan panas masuk di tengah elemen spiral dan arus ke pinggiran; aliran cairan dingin berlawanan, masuk di pinggiran dan meninggalkan di tengah. Perpindahan panas koefisien tinggi di kedua sisi, dan tidak ada koreksi log, berarti perbedaan suhu karena aksi berlawanan benar. Faktorfaktor ini dapat menyebabkan permukaan persyaratan 20% atau lebih kurang dari jenis penukar panas dinding dan tabung. Jenis spiral umumnya unggul dengan cairan sangat kental pada tekanan sedang. Prosedur desain untuk piring spiral dan penukar tabung spiral yang terkait disajikan oleh Minton (1970), Walker (1982) (dalam Wallas,1982).
3. Compact (flat in) exchanger Dengan jenis yang sama alat-alat untuk cairan panas dan dingin, digunakan terutama untuk layanan gas. Alat ini memiliki ciri khas permukaan urutan 12002/3 (3532/3), tinggi kerut 3,8-11,8 mm, ketebalan 0,2-0,6 mm, dan kerapatan sirip 230-700/m. Izin permukaan diperpanjang besar sekitar empat kali tingkat perpindahan
Universitas Sumatera Utara
panas per satuan volume yang dapat dicapai dengan konstruksi dinding dan tabung. Unit telah dirancang untuk tekanan sampai 80 atm atau lebih, dimana panas mengalir dari dalam ke luar daerah berubah secara konstan. Dengan demikian setara dari Persamaan, untuk silinder panjang N
Q = -kN(2r) ……………………………….…………………………(1)
Tabel 1. koefisien Heat Transfer di Kondensor,(Btu / (jam) (2) (°F))
Uap air
Pendingin
Btu / (jam) () (°F)
alkohol
air 100-200
dowtherm
minyak tinggi
60-80
dowtherm
dowtherm
80-120
didih tinggi di bawah vakum
air
18-50
didih rendah
air 80-200
menengah
minyak
25-40
minyak tanah
air 30-65
kerosene
minyak
20-30
nafta
air 50-75
nafta
minyak
20-40
pelarut organik
air 100-200
uap air 400-1000
uap organik azeotrop
air 40-80
minyak nabati
air 20-50
(Wallas,1988).
Untuk menghasilkan rendemen minyak yang tinggi dengan hasil yang
maksimal maka sistem penyulingan yang paling baik digunakan adalah dengan
menggunakan sistem penyulingan uap langsung. Pada cara ini, ketel perebus air
dipisahkan dari ketel penyuling yakni ketel yang berisi bahan. Uap air yang
dihasilkan pada ketel perebusan air, dialirkan pada sebuah pipa ke dalam ketel
penyuling. Bahan yang disuling diletakkan di atas piringan yang berlubang-lubang
didalam ketel. Piringan boleh lebih dari satu dan disusun secara bertingkat. Untuk
memudahkan bergeraknya uap air ke tingkat yang lebih tinggi, maka harus
disediakan ruang kosong antara bahan yang terletak pada piringan di bawahnya
dengan piringan diatasnya. Uap jernih yang dihasilkan (dengan tekanan lebih dari
Universitas Sumatera Utara
1 atmosfir) dialirkan ke dalam ketel penyuling. Bersama uap air ini, minyak atsiri dari bahan akan ikut terbawa. Selanjutnya pipa penyalur disalurkan melalui ketel ketiga yang berfungsi sebagai kondensor. Setelah mengalami proses kondensasi, campuran minyak dan air kemudian dicampur pada bak pemisah cairan. Dengan adanya perbedaan berat jenis maka air dapat dipisahkan dari minyak (Sudaryani dan Sugiharti, 1999).
Minyak hasil sulingan harus segera dipisahkan setelah suhunya menyamai suhu kamar. Jika tidak, minyak akan menimbulkan bau tengik. Minyak atau lemak akan mengeluarkan bau tengik bila terjadi oksidasi, yaitu akibat bercampurnya minyak/lemak, air, dan udara. Hal ini dilakukan agar tidak menurunkan nilai ekonomis dari minyak tersebut yang mana selama ini seringkali terjadi didalam industri kecil dan menengah yang tidak tahu dengan baik cara penanganan minyak atsiri tersebut (Herlina dan Ginting, 2002).
Kandungan yang Terdapat Pada Minyak Atsiri Minyak atsiri pertama kali diisolasi pada tahun 1300 oleh Arnold de
villanova. Produksi secara modern baru dilakukan oleh Lavoiser pada tahun 17601770. Ditinjau dari segi kimianya minyak atsiri hanya mengandung dua golongan senyawa, oleoptena dan stearoptena. Oleoptena adalah bagian hidrokarbon di dalam minyak atsiri dan berwujud cairan. Umumnya senyawa golongan oleoptena terdiri atas senyawa monoterpen, sedangkan stearoptena adalah senyawa hidrokarbon teroksigenasi yang umumnya berwujud padat. Steoreptena ini umumnya terdiri atas senyawa susunan oksigen dan terpen. Hampir semua minyak atsiri mengandung campuran senyawa kimia, dan biasanya campuran tersebut sangat kompleks. Sedikit sekali yang mengandung satu jenis komponen kimia
Universitas Sumatera Utara
dengan persentase sangat tinggi, seperti minyak mustard (Brasicca alba) dengan kandungan alil isotianat 93%, danruk (Melaleuca leucaderon var latifolia) dengan kandungan metal euganol 98%, kayu manis cina (Cinnamommium Cassia) dengan kandungan sinamildehida 97%, dan cengkeh (Eugenia aromatica) dengan kandungan senyawa fenol sekitar 85%, terutama euganol (Agoes, 2007).
Berdasarkan keanekaragaman mutu cengkeh yang bervariasi yang terjadi akibat pengaruh bahan baku sampai dengan bentuk kepengusahaannya mutu minyak cengkeh dapat dibedakan menjadi empat bagian mutu, antara lain
1. Special grade Special grade merupakan mutu cengkeh yang terbaik sperti yang bersifat utuh, berseri, penuh, uniform, merata, bebas dari jamur, dan tidak lebih dari; 3% ranting, cengkeh tua dan benda asing, 2% cengkeh kokher dan 16% kadar air.
2. Mutu No 1 Mutu No 1 cengkeh merupakan mutu yang baik, bersifat utuh, cukup merata, tidak berjamur dan mengandung tidak lebih dari; 5% ranting, cengkeh tau, dan benda asing lainnya, 3% cengkeh kokher, dan 16% kadar air
3. Mutu No 2 Mutu No 2 merupakan mutu cengkeh yang bebas dari jamur dan mengandung tidak lebih dari; 5% ranting, 7%kokher, dan 16% kadar air.
Universitas Sumatera Utara
4. Mutu No 3 Mutu No 3 merupakan mutu cengkeh yang mengandung tidak lebih dari; 5% ranting, cengkeh tua, benda asing lain, 20% cengkeh kokher, dan 16% kadar air.
Diantara mutu No. 2 dan No. 3 hanya sedikit perbedaanya. Jika ditinjau dari kegiatan penyulingan maka mutu minyak No. 3 diperkirakan lebih baik karena biasanya lebih kering dan lebih keras sehingga tidak menimbulkan bahan lengket dan kerak pada alat-alat destilasi (Guenther, 1991).
Kandungan Kimia Minyak Atsiri Pada Daun Cengkeh Pada tahun 1960, S. Arctander menyatakan bahwa minyak hasil sulingan
daun cengkeh kering dan daun kayu manis mengandung unsur euganol bermutu tinggi. Sejak pertengahan tahun 60-an, clove leaf oil (minyak daun cengkeh) mendapat pasaran luas. Di Negara-negara industri, euganol yang dikandung minyak tersebut dipisahkan, digunakan untuk bahan baku obat, pewangi teknis sabun serta deterjen. Bahkan sekarang, meskipun mendapat keengganan di kalangan pemakai, clove leaf oil mulai mendapat pijakan di industri wewangian. Unsur euganol maupun phenol sangat mudah bersenyawa dengan besi. Oleh karena itu, clove oil, clove steam oil, dan clove leaf oil harus dimuat dalam kemasan botol kaca, drum alumunium, atau drum timah (Harris, 1987).
Minyak daun cengkeh mempunyai kadar eugenol minimal 78% dan betacaryophyllene min 17 % dengan rendemen minyak sebesar 2% (SNI, 2006 dalam Jayanuddin, 2011). Penelitian yang dilakukan oleh Jirovetz dkk. (2009) yang menganalisa komponen yang terkandung minyak atsiri daun cengkeh
Universitas Sumatera Utara
menggunakan penyulingan uap didapat 23 komponen dengan kadar tertinggi yaitu eugenol 76.8%, β-caryophyllene 17.4%, α-humulene (2.1%), dan eugenyl acetate 1.2%. Rendahnya kadar eugenol terjadi karena sistem pendinginan dan penampungan sampel yang tidak sempurna, sehingga banyak eugenol yang menguap (Jayanuddin, 2011). Rendemen dan Lama Penyulingan
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. Misalnya rendemen minyak sereh 0,8%, minyak kenanga 1,3%, dan nilam berkisar antara 2,5% sampai 4% untuk jenis Nilam Aceh. 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).
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan juni sampai September tahun 2014 di
Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan. Bahan dan Alat
Adapun bahan-bahan yang digunakan adalah : air, daun cengkeh, es batu, ember, gelas ukur, kompor, lilin mainan, pelat alumunium, pelat stainless steel, penutup/pembuka laju aliran air (kran), preassure gauge.
Adapun alat-alat yang digunakan adalah alat tulis, gergaji besi, gerinda, kalkulator, komputer, mesin las, dan palu. Metodologi Penelitian
Pada penelitian ini, pengumpulan data dilakukan dengan cara studi literatur (kepustakaan), kemudian dilakukan perancangan bentuk dan pembuatan/perangkaian komponen-komponen alat penyuling minyak atsiri tipe uap langsung. Setelah itu dilakukan pengujian alat dan pengamatan parameter. Persiapan bahan
Daun cengkeh yang akan disuling merupakan daun cengkeh yang telah kering ataupun layu dari tanaman cengkeh yang telah berbunga pada usia 4,5 tahun. Ada pun persiapan bahan yang dilakukan untuk memulai
Universitas Sumatera Utara
penyulingan minyak atsiri sehingga dihasilkan minyak dengan kualitas yang baik dimana daun cengkeh yang akan disuling telebih dahulu dijemur dengan panas matahari hingga kering, hal ini bertujuan untuk mengurangi kadar air didalam daun cengkeh.
Perancangan Alat Dalam perancangan alat ada beberapa hal yang harus diperhatikan yaitu:
Komponen Alat Alat destilasi ini mempunyai beberapa komponen yaitu : 1. Wadah air penghasil uap Wadah ini merupakan wadah air yang akan digunakan untuk menghasilkan uap air. Uap air ini nantinya akan mengalir melalui pipa menuju tempat bahan (daun cengkeh) untuk membawa kandungan minyak atsiri yang terkandung pada bahan tersebut. Wadah ini berbentuk silinder dengan penutup yang dapat terbuka dan terkunci rapat, berdiameter 30 cm dan tinggi 51 cm 2. Pipa aliran uap Pipa ini berdiameter 1,5 cm dan berfungsi sebagai tempat aliran uap air yang menghubungkan wadah air menuju wadah bahan, serta dari wadah bahan menuju pipa berlingkar dalam pada proses pendinginan. Pada bagian peutup atas wadah ini akan dipasang preassure gauge untuk pengukur tekanan agar tekanan yang dihasilkan uap air dapat diamati. 3. Wadah bahan Konstruksinya hampir sama dengan wadah air penghasil uap. Dapat terbuka dan terkunci rapat, hanya saja terdapat sedikit penambahan
Universitas Sumatera Utara
ukuran dan komponen. Berdiameter 32 cm dan tinggi 40 cm, terdapat piringan dengan diameter 32 cm berlubang-lubang kecil pada 30 cm dari sisi terbawah. Di atas piringan inilah bahan akan diletakkan kemudian uap yang berasal dari proses pemanasan akan melewati lubang kecil tersebut menuju bahan. Untuk mengontrol tekanan ini maka akan dipasang pula kran pelepasan uap pada sisi alas wadah. Uap ini akan membawa kandungan minyak yang terdapat pada bahan kemudian mengalir melalui pipa penghubung menuju pipa berlingkar yang terdapat dalam kondensor. 4. Kondensor Kondensor ini terdiri dari drum dengan diameter 30 cm dan tinggi 50 cm, pipa berlingkar dan kran. Es batu diletakkan di tengah-tengah pipa berlingkar lalu kemudian ditaburi garam. Sedangkan kran berfungsi sebagai lubang pengeluaran air dari es yang mencair. 5. Heat exchanger Heat exchanger merupakan pipa berlingkar yang berfungsi untuk mengubah fase uap menjadi fase cair didalam kondensor. 6. Botol penampung Hasil sulingan akan ditampung di dalam botol berleher panjang. Tujuannya untuk memudahkan pemisahan minyak dan air. Selain itu botol ini sebaiknya direndam dalam air dingin agar minyak yang telah ditampung tidak menguap kembali. Pemisahan minyak dan air dapat dilakukan menggunakan pipet atau dituang secara perlahan-lahan.
Universitas Sumatera Utara
7. Gelas ukur Untuk mengetahui berapa volume minyak yang dihasilkan, maka dapat digunakan gelas ukur.
Pembuatan Alat Adapun langkah-langkah dalam membuat alat penyuling minyak atsiri tipe
uap langsung yaitu : 1. Dirancang bentuk alat sesuai dengan urutan proses. 2. Digambar serta ditentukan ukuran alat. 3. Dipilih bahan yang akan digunakan sebagai bahan dasar pembuatan alat. 4. Dilakukan pengukuran terhadap bahan-bahan yang akan digunakan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan. 5. Dipotong bahan sesuai ukuran. 6. Dibentuk dan dilas plat bahan untuk membentuk pipa aliran uap. 7. Dibentuk dan dilas plat bahan untuk membentuk wadah air. 8. Dibentuk dan dilas plat bahan untuk membentuk wadah bahan. 9. Disiapkan drum kondensor. 10. Dibuat satu lubang pada salah satu sisi samping-bawah drum. 11. Dipasang kran pada lubang tersebut. 12. Dibentuk bahan agar sesuai dengan tempat bahan dan drum kondensor. 13. Dilas pipa aliran yang ada pada drum kondensor dengan terhadap dinding drum 14. Dihubungkan komponen bahan yang telah dibuat sesuai dengan urutan proses.
Universitas Sumatera Utara
Prosedur Penelitian 1. Dimasukkan air ke dalam wadah penghasil uap air. 2. Dimasukkan bahan ke dalam tempat bahan. 3. Dimasukkan es batu ke dalam wadah pendingin. 4. Dihidupkan api kompor. 5. Dipanaskan air pada wadah penghasil uap air sampai mendidih. 6. Diatur dan dijaga tekanan pada penghasil uap air kira-kira 1 atmosfer 7. Ditampung hasil penyulingan pada botol penampung. 8. Dilakukan pemisahan minyak dan air hasil penyulingan. 9. Dilakukan pengukuran volume minyak yang dihasilkan tiap satuan berat Bahan yang dimasukkan ke dalam wadah bahan.
10. Dilakukan pengamatan parameter. Parameter yang Diamati
1. Kapasitas Efektif Alat Kapasitas efektif alat dilakukan dengan menghitung banyaknya minyak daun cengkeh yang dihasilkan (liter) tiap satuan waktu yang dibutuhkan selama penyulingan tersebut (jam).
KA = ……………...………………………………………………… (5) dimana : KA = Kapasitas efektif alat (Liter/jam) Vol = Volume minyak daun cengkeh yang dihasilkan (Liter)
T = Waktu yang dibutuhkan selama penyulingan (jam)
Universitas Sumatera Utara
2. Rendemen
Rendemen adalah perbandingan antara minyak yang dihasilkan dengan
bahan tumbuhan yang diolah. Perhitungan rendemen dilakukan untuk
mengetahui seberapa besar rendemen yang dihasilkan oleh suatu alat
dalam memproduksi minyak daun cengkeh tiap satuan banyak bahan yang
diolah.
Rend =
×100%………………………………………………….. ...(6)
dimana :
Rend = Rendemen (%)
BN = Berat minyak daun cengkeh yang dihasilkan tiap satu satuan berat
bahan yang diolah (kg)
BB = Berat bahan olahan (kg)
3. Efisiensi alat
Efesiensi alat dapat diketahui dengan membagi kapasitas efektif yang
diperoleh alat terhadap kapasitas efektif alat secara teoritis, atau dapat
dituliskan dengan rumus :
η
alat
=
× 100%………………………………………………….(7)
dimana:
η = Efiensi penyulingan (%)
Output = Kapasitas alat (kg/jam)
Input = Kapasitas teoritis (kg/jam)
Universitas Sumatera Utara
Analisis biaya Analisis ekonomi digunakan untuk menentukan besarnya biaya yang harus
dikeluarkan saat produksi menggunakan alat ini. Dengan analisis ekonomi dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat diperhitungkan. Biaya variabel adalah biaya yang besarnya tergantung pada out put yang dihasilkan. Dimana semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin banyak bahan yang digunakan. Tak heran jika biayanya semakin besar. Sedangkan, biaya tetap adalah biaya yang tidak tergantung pada banyak sedikitnya produk yang akan dihasilkan (Soeharno, 2007).
Pengukuran Biaya produksi dilakukan dengan cara menjumlahkan biaya yang dikeluarkan yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap (biaya pokok). Biaya pokok = � + � ............................................................................... (8) dimana : BT = total biaya tetap (Rp/tahun) BTT = total biaya tidak tetap (Rp/jam) X = total jam kerja per tahun (jam/tahun) C = kapasitas alat (jam/satuan produksi
Biaya Tetap Menurut Darun (2002), biaya tetap terdiri dari:
1. Biaya penyusutan (metode sinking fund) Metode ini memungkinkan untuk memperkirakan penyusutan yang lebih mendekati dengan penyusutan yang aktual terjadi bagi mesin/alat pada tiap tahun umurnya. Dt = (P – S) (A/F, i%, N) (F/P, i%, t–1)....................................……... (9)
/
Universitas Sumatera Utara
dimana :
Dt = Biaya penyusutan pada tahun ke-t (Rp/tahun)
P = Nilai awal alsin (harga beli/pembuatan) alsin (Rp)
S = Nilai akhir alsin (10% dari P) (Rp)
N = perkiraan umur ekonomis (tahun)
t = tahun ke-t
i = tingkat bunga modal (% tahun)
2. Biaya bunga modal dan asuransi
I
=
( )( 2
+1) ........................................................................................(10)
dimana: i = Total persentase bunga modal dan asuransi
3. Biaya pajak di negara ini belum ada ketentuan besar pajak secara khusus
untuk mesin-mesin dan peralatan pertanian, diperkirakan bahwa biaya
pajak adalah 2% pertahun dari nilai
OLEH : OCTO FANDI SINAGA
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
Universitas Sumatera Utara
RANCANG BANGUN ALAT PENYULING MINYAK ATSIRI TIPE UAP LANGSUNG
SKRIPSI
OLEH :
OCTO FANDI SINAGA 100308020/KETEKNIKAN PERTANIAN
Skripsi Sebagai Salah Satu Syarat Untuk Mendapatkan Gelar Sarjana di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara
Disetujui Oleh : Komisi Pembimbing
(LukmanAdlin Harahap, STP, M.Si ) Ketua
(Adian Rindang STP, M.Si) Anggota
PROGRAM STUDI KETEKNIKAN PERTANIAN FAKULTAS PERTANIAN
UNIVERSITAS SUMATERA UTARA 2015
Universitas Sumatera Utara
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis ucapkan kepada Tuhan Yang Maha Kuasa atas berkat dan rahmat-Nya sehingga penulis dapat menyusun skripsi ini.
skripsi ini berjudul “Rancang Bangun Alat Penyuling Minyak Atsiri (Tipe Uap Langsung)” yang merupakan salah satu syarat untuk dapat menyelesaikan studi di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan.
Pada kesempatan ini penulis mengucapkan banyak terimakasih kepada Bapak Lukman Adlin STP, M.Si selaku ketua komisi pembimbing dan kepada Ibu Adian Rindang STP, M.Si selaku anggota komisi pembimbing yang telah banyak membimbing penulis sehingga dapat menyelesaikan skripsi ini.
Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan kritik dan saran dari para pembaca yang bersifat membangun untuk kesempurnaan pada masa yang akan datang.
Akhir kata, penulis mengucapkan terimakasih, semoga skripsi ini bermanfaat bagi pihak yang membutuhkan.
Medan, Februari 2015
Penulis
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Octo Fandi Sinaga : Rancang Bangun Alat Penyuling Minyak Atsiri (Tipe Uap Langsung). Dibimbing oleh Lukman Adlin Harahap dan Adian Rindang..
Penyulingan merupakan salah satu cara untuk mengambil minyak atsiri yang terdapat pada daun, salah satu contohnya adalah daun cengkeh. Daun cengkeh memiliki kadar minyak yang cukup tinggi dengan kandungan euganol yang dapat mencapai 85%. Proses pengolahan pascapanen bertujuan agar hasil pertanian memiliki nilai ekonomis yang lebih tinggi dibandingkan sebelum dilakukan pengolahan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang, membuat, menguji serta menganalisis nilai ekonomis alat penyuling minyak atsiri. Parameter yang diamati yaitu kapasitas efektif alat, efisiensi alat dan analisis ekonomi.
Dari hasil penelitian diperoleh kapasitas efektif alat sebesar 3,88 ml/jam. Analisis ekonomi dari tahun pertama sampai tahun kelima berturut-turut yaitu Rp. 1.054,77/ml, Rp. 880,48/ml, Rp. 822,67/ml, Rp. 793,82/ml dan Rp. 776,55/ml. Nilai titik impas (BEP) dari tahun pertama sampai tahun kelima sebanyak 247,17 ml/tahun, 133,02 ml/tahun, 95,16 ml/tahun, 76,27 ml/tahun dan 64,95 ml/tahun. Net present value (NPV) 6% adalah Rp. 12.060.105 Sedangkan NPV 8% adalah Rp. 10.793.704,29 dan Internal rate of return alat ini adalah sebesar 27,04%.
Kata kunci: daun cengkeh, penyulingan, mesin
ABSTRACT
Octo Fandi Sinaga : design construction of patchouli oil direct steam distillation type. Supervised by Lukman Adlin Harahap and Adian Rindang.
Distillation is one of the ways to take up patchouli oil that contained in the leaves, the example is leaf clovers. Leaf clovers has the high oil content with euganol that reaches of 85%. The postharvest processing’s purpose is to make the agricultural product have a higher economic value compared to the product without processed. The purpose of this research was to design, build, test and analyze the economic value of patchouli oil direct steam distillation type. The parameters observed were effective capacity,efisiensy and economic analysis.
Based on this research, it were summarized that the effective capacity of the equipment was 13,33 ml/hour. Economic analysis, basic costs for the first to the fifth year was Rp. 1.054,77/ml, Rp. 880,48/ml, Rp. 822,67/ml, Rp. 793,82/ml and Rp. 776,55/ml. Break even point (BEP) for the first to the fifth year was 247,17 ml/year, 133,02 ml/year, 95,16 ml/year, 76,27 ml/year and 64,95 ml/year. Net present value (NPV) 6% was Rp. 12.060.105 whereas NPV 8% was Rp. 10.793.704,29 and Internal rate of return this equipment was 27,04%.
Keywords : leaf clovers, distillation, machine
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR ISI
Hal
KATA PENGANTAR ....................................................................................... i
DAFTAR TABEL ............................................................................................. ii
DAFTAR ISI ..................................................................................................... iii
DAFTAR LAMPIRAN...................................................................................... iv
DAFTAR GAMBAR ......................................................................................... v
PENDAHULUAN Latar Belakang................................................................................................... 1 Tujuan Penelitian ............................................................................................... 3 Manfaat Penelitian ............................................................................................. 3
TINJAUAN PUSTAKA Minyak Atsiri..................................................................................................... 4 Cengkeh............................................................................................................. 5 Bahan Logam Yang Digunakan ......................................................................... 7 Tekanan dan Uap .............................................................................................. 8 Cara Umum Penyulingan Minyak Atsiri ............................................................ 9 Penyulingan Tanaman Penghasil Minyak Atsiri .................................................11 Heat Exchanger (HE) ........................................................................................12 Kandungan yang Terdapat Pada Minyak Atsiri ..................................................15 Kandungan Kimia Minyak Atsiri Pada Daun Cengkeh .......................................17 Rendemen dan Lama Penyulingan .......................................................................18
METODOLOGI PENELITIAN Waktu dan Tempat Penelitian ............................................................................19 Bahan dan Alat ..................................................................................................19 Metodologi Penelitian........................................................................................19 Persiapan Bahan ................................................................................................19 Perancangan Alat ...............................................................................................20
Komponen Alat ..........................................................................................20 Pembuatan Alat ..........................................................................................22 Prosedur Penelitian .....................................................................................23 Parameter yang Diamati.....................................................................................23 Kapasitas Efektif Alat .................................................................................23 Rendemen...................................................................................................24 Efisiensi Alat ..............................................................................................24 Analisis Biaya....................................................................................................25 Biaya Tetap.................................................................................................25 Biaya Tidak Tetap.......................................................................................26 Break Event Point (BEP) ............................................................................27 Net Present Point (NPV) .............................................................................27 Internal Rate Of Return (IRR).....................................................................28
Universitas Sumatera Utara
HASIL DAN PEMBAHASAN Alat Penyuling Minyak Atsiri Tipe Uap Langsung................................. 30 Pemilihan Bahan.................................................................................... 31 Dimensi Alat.......................................................................................... 32 Proses Penyulingan................................................................................ 32 Kapasitas Efektif Alat ............................................................................ 33 Rendemen Minyak................................................................................. 35 Heat Exchanger ..................................................................................... 36 Efisiensi Aalat ....................................................................................... 37 Analisis Ekonomi .................................................................................. 38 Break Event Point .................................................................................. 39 Net Present Value ................................................................................. 40 Internal Rate of Return .......................................................................... 41
KESIMPULAN DAN SARAN Kesimpulan............................................................................................ 42 Saran .................................................................................................... 43
DAFTAR PUSTAKA ..................................................................................... 44
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR TABEL
No. Hal 1. Koefisien Heat Transfer di Kondensor ..................................................... 14 2. Hasil penyulingan Daun Cengkeh ............................................................ 33 3. Berat Minyak Daun Cengkeh Hasil Penyulingan ...................................... 35 4. Suhu Dalam Kondensor............................................................................ 36 5. Energi Dalam Heat Transfer..................................................................... 36 6. Biaya Pokok Penyulingan Daun Cengkeh................................................. 38 7. Break Event Point (BEP) Alat Penyuling Minyak Atsiri ........................... 39
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR GAMBAR
Hal 1. Minyak Atsiri .................................................................................4 2. Cengkeh .........................................................................................6 3. Alat Penyulingan Tipe Rebus ........................................................10 4. Alat Penyulingan Tipe Kukus ........................................................10 5. Alat Penyulingan Tipe Uap Langsung ...........................................10 6. Grafik Biaya Pokok Alat Penyuling Minyak Atsiri ........................39 7. Grafik Break Event Point (BEP) Alat Penyuling Minyak Atsiri .....40
Universitas Sumatera Utara
DAFTAR LAMPIRAN
No Hal 1. Flow Chart Pelaksanaan Penelitian ......................................................46 2. Kapasitas Efektif Alat ..........................................................................48 3. Rendemen Minyak Daun Cengkeh .......................................................49 4. Perpindahan Panas ...............................................................................50 5. Efisiensi Alat .......................................................................................52 6. Analisis Ekonomi.................................................................................53 7. Break Even Point .................................................................................55 8. Net Present Value ................................................................................56 9. Internal Rate of Return.........................................................................58 10. Gambar Daun Cengkeh ........................................................................60 11. Gambar Alat ........................................................................................61 12. Gambar Teknik Alat Penyuling Minyak Atsiri .....................................64
Universitas Sumatera Utara
ABSTRAK
Octo Fandi Sinaga : Rancang Bangun Alat Penyuling Minyak Atsiri (Tipe Uap Langsung). Dibimbing oleh Lukman Adlin Harahap dan Adian Rindang..
Penyulingan merupakan salah satu cara untuk mengambil minyak atsiri yang terdapat pada daun, salah satu contohnya adalah daun cengkeh. Daun cengkeh memiliki kadar minyak yang cukup tinggi dengan kandungan euganol yang dapat mencapai 85%. Proses pengolahan pascapanen bertujuan agar hasil pertanian memiliki nilai ekonomis yang lebih tinggi dibandingkan sebelum dilakukan pengolahan. Penelitian ini bertujuan untuk merancang, membuat, menguji serta menganalisis nilai ekonomis alat penyuling minyak atsiri. Parameter yang diamati yaitu kapasitas efektif alat, efisiensi alat dan analisis ekonomi.
Dari hasil penelitian diperoleh kapasitas efektif alat sebesar 3,88 ml/jam. Analisis ekonomi dari tahun pertama sampai tahun kelima berturut-turut yaitu Rp. 1.054,77/ml, Rp. 880,48/ml, Rp. 822,67/ml, Rp. 793,82/ml dan Rp. 776,55/ml. Nilai titik impas (BEP) dari tahun pertama sampai tahun kelima sebanyak 247,17 ml/tahun, 133,02 ml/tahun, 95,16 ml/tahun, 76,27 ml/tahun dan 64,95 ml/tahun. Net present value (NPV) 6% adalah Rp. 12.060.105 Sedangkan NPV 8% adalah Rp. 10.793.704,29 dan Internal rate of return alat ini adalah sebesar 27,04%.
Kata kunci: daun cengkeh, penyulingan, mesin
ABSTRACT
Octo Fandi Sinaga : design construction of patchouli oil direct steam distillation type. Supervised by Lukman Adlin Harahap and Adian Rindang.
Distillation is one of the ways to take up patchouli oil that contained in the leaves, the example is leaf clovers. Leaf clovers has the high oil content with euganol that reaches of 85%. The postharvest processing’s purpose is to make the agricultural product have a higher economic value compared to the product without processed. The purpose of this research was to design, build, test and analyze the economic value of patchouli oil direct steam distillation type. The parameters observed were effective capacity,efisiensy and economic analysis.
Based on this research, it were summarized that the effective capacity of the equipment was 13,33 ml/hour. Economic analysis, basic costs for the first to the fifth year was Rp. 1.054,77/ml, Rp. 880,48/ml, Rp. 822,67/ml, Rp. 793,82/ml and Rp. 776,55/ml. Break even point (BEP) for the first to the fifth year was 247,17 ml/year, 133,02 ml/year, 95,16 ml/year, 76,27 ml/year and 64,95 ml/year. Net present value (NPV) 6% was Rp. 12.060.105 whereas NPV 8% was Rp. 10.793.704,29 and Internal rate of return this equipment was 27,04%.
Keywords : leaf clovers, distillation, machine
Universitas Sumatera Utara
PENDAHULUAN
Latar Belakang Minyak atsiri (volatile oils atau essential oil) didefinisikan sebagai
campuran kompleks yang menunjukkan dan merupakan senyawa yang menguap bersama air. Diekskresikan oleh rambut kelenjar atau terdeposit dalam sel tanaman organelles, idioblast (sel minyak, sel khusus), atau saluran antar rongga schizogenous atau lysigenous. Selanjutnya, ada beberapa tanaman yang mengandung minyak atsiri yang terdeposit dalam kayunya. Sebagaimana ditunjukkan oleh namanya, minyak atsiri menguap dalam uap air (Ketaren, 1985).
Minyak atsiri dapat dibagi menjadi dua kelompok. Pertama, minyak atsiri yang dengan mudah dapat dipisahkan menjadi komponen atau penyusun murninya. Contoh kelompok pertama ini adalah: minyak sereh, minyak daun cengkeh, minyak permen dan minyak terpenting. Biasanya komponen utama yang terdapat dalam minyak atsiri tersebut dipisahkan dengan menggunakan penyulingan bertingkat atau dengan proses kimia yang sederhana. Kelompok kedua adalah minyak atsiri yang sukar dipisahkan menjadi komponen murninya. Contoh minyak atsiri kelompok kedua ini antara lain minyak akar wangi, minyak nilam dan minyak kenanga (Djojosubroto dan Inggrid, 2011).
Cengkeh (Eugenia aromatic OK atau Syzigium aromaticum (L)) termasuk family Myrtaceae Tanaman cengkeh mulai berbunga pada umur 4,5-8,5 tahun, tergantung dari jenis dan lingkungannya (Daniarti dan Najiyati,1991).
Universitas Sumatera Utara
Komponen utama dari minyak daun cengkeh adalah euganol. Eugenol merupakan komponen yang sangat berguna bagi industri makanan maupun obatobatan. Kegunaan utama adalah sebagai penghambat perkembangbiakan bakteri dan jamur. Dengan potensi ini eugenol dan turunannya dapat membantu dalam pengawetan makanan /aditif sehingga dapat mengantikan pengawet yang sintesis. Itulah alas an mengapa minyak daun cengkeh sangat di butuhkan di pasaran (Agoes, 2007).
Pada penelitian ini, metode yang digunakan adalah penyulingan dengan sistem uap langsung. Penyulingan dengan metode uap langsung merupakan metode yang paling banyak digunkan dalam dunia penyulingan minyak atsiri, karena rendemen minyak yang dihasilkan lebih tinggi. Salah satu diantara penggunaan penyulingan dengan metode ini adalah Fuad Nugraha Lubis dalam penelitian sebelumnya pada tahun 2010. Hanya saja dalam penelitian tersebut ada kekurangannya dimana termometer diletakkan pada tabung bahan yang akan disuling. Metode ini menggunakan uap langsung yang bertekanan tinggi yang dihasilkan pada tabung penghasil uap. Oleh sebab itu termometer harus di letakkan pada penutup tabung penghasil uap.
Model penyulingan dengan uap air terbagi atas tiga yaitu penyulingan dengan air, dengan uap air, dan dengan uap dan air. Bila dengan air, maka bahan dicampur langsung dengan air kemudian dididihkan. Bila dengan uap, maka bahan terletak di atas uap air yang mendidih kemudian uap air akan menuju bahan dan membawa minyak yang dikandung bahan. Dan yang ke tiga dengan air dan uap, yaitu model penyulingan dengan meletakkan bahan yang akan disuling di atas rak berlubang-lubang. (Harris, 1987).
Universitas Sumatera Utara
Tujuan Penelitian Penelitian ini bertujuan untuk mendesain, membuat, dan menguji alat
penyuling minyak atsiri tipe uap langsung. Manfaat Penelitian
1. Bagi penulis yaitu sebagai bahan untuk menyusun skripsi yang merupakan syarat untuk dapat menyelesaikan pendidikan di Program Studi Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara.
2. Bagi mahasiswa, sebagai informasi pendukung untuk melakukan penelitian lebih lanjut mengenai penyulingan minyak atsiri.
3. Bagi masyarakat, untuk membantu dan memotivasi dalam proses produksi minyak atsiri.
Universitas Sumatera Utara
TINJAUAN PUSTAKA
Minyak Atsiri Minyak atsiri dihasilkan dari tanaman dan mempunyai sifat mudah
menguap pada suhu kamar tanpa mengalami dekomposisi, mempunyai rasa getir, berbau wangi sesuai dengan bau tanaman penghasilnya, umumnya larut dalam pelarut organik dan tidak larut dalam air. Minyak atsiri dapat bersumber pada setiap bagian tanaman yaitu daun, bunga, buah, biji, batang atau kulit dan akar atau rhizome (Ketaren, 1985).
Minyak atsiri, atau dikenal juga sebagai minyak eteris (aetheric oil), minyak esensial, minyak terbang, serta minyak aromatik, adalah kelompok besar minyak nabati yang berwujud cairan kental pada suhu ruang namun mudah menguap sehingga memberikan aroma yang khas. Minyak atsiri bersifat mudah menguap karena titik uapnya rendah. Selain itu, susunan senyawa komponennya kuat mempengaruhi saraf manusia (terutama di hidung) sehingga seringkali memberikan efek psikologis tertentu (baunya kuat) (switaning, dkk, 2010).
Gambar 1. Minyak Atsiri
Universitas Sumatera Utara
Banyaknya ragam minyak atsiri di pasaran internasional dan masih sedikitnya jenis minyak atsiri yang di Indonesia menunjukkan bahwa peluang pasar ekspor minyak atsirir masih terbuka sangat lebar. Disamping itu besarnya nilai impor minyak atsiri menunjukkan bahwa potensi pasar di dalam negeri juga masih terbuka lebar. Di sisi lain juga masih banyak tanaman yang menghasilkan jenis minyak atsiri seperti adas, jahe, jeruk, cengkeh, jeruk purut, kapulaga dan lain-lain yang belum dimanfaatkan sebagai minyak atsiri. Hingga saat ini bahanbahan tersebut masih diperdagangkan sebagai bahan mentah dan harganya rendah. Melalui teknologi sederhana seperti penyulingan, bahan-bahan tersebut dapat dibuat menjadi minyak atsiri yang harganya jauh lebih tinggi. Dengan semakin berkembangnya industri obat-obatan, parfum, kosmetika, pengolahan makananminuman, aromaterapi dan lain-lain, kebutuhan akan minyak atsiri semakin besar baik volume, maupun jenisnya (Prakosa, dkk, 2013).
Cengkeh
Cengkeh memiliki nama lain seperti clove tree atau sering juga disebut
Eugenia aromatica. Secara garis besar tanaman cengkeh memiliki klasifikasi
dalam dunia tumbuh-tumbuhan yaitu:
Divisi
: Spermatophyta
Subdivisi : Angiospermae
Kelas
: Dicotyledonae
Ordo
: Myrtales
Famili
: Myrtaceae
Genus
: Syzygium
Spesies
: Syzygium aromaticum (L). (Gembong, 1985)
Universitas Sumatera Utara
Cengkeh (Eugenia aromatic OK atau Syzigium aromaticum (L)) termasuk family Myrtaceae. Tanaman ini berbentuk pohon, tingginya dapat mencapai 20-30 m, dan dapat berumur lebih dari 100 tahun. Tajuk tanaman cengkeh umunya berbentuk kerucut, piramida, atau piramida ganda. Dalam satu periode ujung ranting akan mengeluarkan satu set daun yang terdiri lima pasang. Masing-masing pasangan terdiri atas dua daun yang terletak saling berhadapan. Tanaman cengkeh mulai berbunga pada umur 4,5-8,5 tahun, tergantung dari jenis dan lingkungannya. Bunga ini merupakan bunga tunggal, berukuran kecil (panjang 1-2 cm), dan tersusun dalam satu tandan yang keluar pada ujung-ujung ranting (Daniarti dan Najiyati, 1991).
Gambar 2. Cengkeh, Hasil tanaman cengkeh yang banyak dimanfaatkan di Indonesia adalah bunganya, yang digunakan sebagai bahan tambahan di pabrik rokok. Gagang dan daun cengkeh di areal perkebunan cengkeh masih banyak yang belum dimanfaatkan padahal daun dan gagang cengkeh dapat diambil minyaknya dengan cara penyulingan. Minyak daun cengkeh yang dihasilkan kira-kira adalah 2,5 % dari berat daun kering. Potensi minyak daun cengkeh di Indonesia sangat besar tetapi dibiarkan membusuk tanpa dimanfaatkan Komposisi utama minyak cengkeh adalah eugenol, eugenol asetat dan caryofilen. Komposisi minyak yang dapat diperoleh dari penyulingan daun cengkeh adalah : eugenol 36- 85%,
Universitas Sumatera Utara
eugenol asetat 11-21% dan caryofilen 5- 13%. Senyawa lain yang ada dalam jumlah k ecil adalah α d an β Hmulen, α Cu b enene, meth y lbenzoate, dll. Titik didih dari yang paling ringan dari ke 3 komponen terbesar adalah caryofilen, eugenol dan eugenol asetat Minyak daun cengkeh dihasilkan dari penyulingan daun cengkeh melalui beberapa cara penyulingan yaitu penyulingan dengan air, penyulingan air dan uap dan penyulingan uap. Kualitas hasil penyulingan tergantung dari cara penyulingan dan alat yang digunakan. Penyulingan uap menghasilkan minyak cengkeh dengan komposisi eugenol yang lebih baik dari pada menggunakan cara penyulingan uap-air atau penyulingan air. Demikian juga rendemen hasil minyak yang diperoleh, dengan penyulingan uap jenuh mempunyai rendemen yang lebih besar (Sukarsono,dkk, 2005).
Bahan Logam yang Digunakan Jika hendak membuat alat penyulingan, hal yang harus diperhatikan adalah
logam yang akan digunakan sebagai bahan dasar pembuatan alat. Stainless steel dapat bertahan dari serangan karat berkat interaksi bahan-bahan campurannya dengan alam. Stainless steel terdiri dari besi, krom, mangan, silikon, karbon dan seringkali nikel dan molibdenum dalam jumlah yang cukup banyak. Elemenelemen ini bereaksi dengan oksigen yang ada di air dan udara membentuk sebuah lapisan yang sangat tipis dan stabil yang mengandung produk dari proses karat atau korosi yaitu metal oksida dan hidroksida. Krom, bereaksi dengan oksigen, memegang peranan penting dalam pembentukan lapisan korosi ini. Pada kenyataannya, semua stainless steel mengandung paling sedikit 10% krom. Keberadaan lapisan korosi yang tipis ini mencegah proses korosi berikutnya dengan berlaku sebagai pelindung yang menghalangi oksigen dan air bersentuhan
Universitas Sumatera Utara
dengan permukaan logam. Hanya beberapa lapisan atom saja cukup untuk mengurangi kecepatan proses karat selambat mungkin karena lapisan korosi tersebut terbentuk dengan sangat rapat. Lapisan korosi ini lebih tipis dari panjang gelombang cahaya sehingga tidak mungkin untuk melihatnya tanpa bantuan instrumen moderen. Besi biasa, berbeda dengan stainless steel, permukaannya tidak dilindungi apapun sehingga mudah bereaksi dengan oksigen dan membentuk lapisan Fe2O3 atau hidroksida yang terus menerus bertambah seiring dengan berjalannya waktu. Lapisan korosi ini makin lama makin menebal dan kita kenal sebagai karat (Widiantara, 2010)
Tekanan dan Uap Tekanan didefenisikan sebagai gaya per satuan luas. Satuan tekanan
bergantung pada satuan tekanan dan satuan luas. Pada umumnya satuan tekanan yang digunakan kg/cm². Sering juga tekanan digunakan dengan satuan atmosfir dan ditulis dengan atm, dimana 1 atm = 1kg/cm². Hukum Charles mengatakan volume suatu massa gas sempurna berubah dengan berbanding langsung dengan temperature mutlak, jika tekanan mutlaknya konstan. Dalam hal ini dapat disimpulkan bahwa volume, temperature, dan tekanan berubah secara bersamaan. (Daryus, 2007).
Laju destilasi mencerminkan banyaknya uap yang terkondensasi menjadi fasa cair selama selang waktu tertentu, misalnya satu jam. Nilai ini sebanding dengan jumlah uap air yang melewati bahan dalam ketel destilasi. Makin besar laju destilasi maka banyaknya uap air yang melewati bahan pada setiap satuan waktu makin besar. Hal ini berarti bahwa laju aliran uap air yang melewati bahan juga makin cepat. Dengan demikian maka pada laju destilasi yang makin besar,
Universitas Sumatera Utara
yang berakibat laju alir uap air makin cepat, maka waktu kontak antara uap air dengan bahan dalam ketel menjadi makin pendek. Selama proses destilasi uap, yang dapat terdestilasi bersama uap air hanya minyak atsiri yang berada di permukaan bahan. Agar sebanyak mungkin minyak atsiri yang ikut terdestilasi bersama uap air maka tekanan parsial uap minyak atsiri harus setinggi mungkin. Hal ini hanya dapat dicapai bila suhu minyak atsiri sama dengan suhu uap air. Bila waktu kontak antara bahan dengan uap air terlalu pendek maka, karena belum dicapai keadaan setimbang, suhu bahan (dan suhu minyak atsiri yang terdapat pada bahan tersebut) lebih rendah daripada suhu uap air. Akibatnya tekanan uap minyak atsiri menjadi lebih rendah daripada tekanan uap pada suhu uap air, sehingga uap minyak atsiri yang terkondensasi menjadi lebih sedikit yang selanjutnya mengakibatkan perolehan minyak atsiri menjadi lebih rendah. (Djojosubroto dan inggrid, 2011).
Cara Umum Pengambilan Minyak Atsiri Pengambilam minyak atsiri dari tanaman penghasil minyak atsiri pada
umumnya dilakukan melalui tiga cara, yaitu dengan sistem penyulingan, ekstraksi dengan bahan kimia dan juga sistem pengempaan. Menurut sastrohamidjojo (2004) pada umumnya cara isolasi minyak atsiri adalah sebagai berikut: uap menembus jaringan tanaman dan menguapkan semua senyawa yang mudah menguap. Hidrodestilasi atau penyulingan dengan air terhadap tanaman meliputi beberapa proses. Dalam pengertian industri minyak atsiri tipe hidrodestilasi, yaitu:
Universitas Sumatera Utara
1. Penyulingan air
Gambar 3. Alat Penyuling langsung dengan air 2. Penyulingan uap dan air
Gambar 4. Alat penyuling dengan uap dan air 3. Penyulingan uap langsung
Gambar 5. Alat Penyuling dengan uap langsung Pada dasarnya ketiga tipe penyulingan tersebut memiliki kesamaan yaitu suatu pengertian dari sistem dua-fasa. Perbedaannya terletak pada cara penanganan bahan tanaman yang akan diproses.
Universitas Sumatera Utara
Penyulingan Tanaman Penghasil Minyak Atsiri Secara umum kita mengenal ada tiga sistem penyulingan untuk minyak
atsiri yaitu, penyulingan dengan sistem rebus dimana bahan yang akan diambil minyak atsirinya berhubungan langsung dengan air mendidih, selanjutnya penyulingan uap dan air, dalam sistem penyulingan ini tanaman yang akan diproses ditempatkan dalam satu tempat yang bagian bawah dan tengah berlobang-lobang yang ditopang di atas dasar alat penyulingan, bagian bawah alat penyulingan diisi air sedikit dibawah dimana bahan ditempatkan, dan yang terakhir adalah penyulingan dengan sistem uap langsung, dimana bahan dan sumber penghasil uap ditempatkan pada ruang yang berbeda pada sistem ini. Pada alat penyulingan dengan sistem uap langsung uap yang digunakan lazim memiliki tekanan yang lebih besar daripada tekanan atmosfer dan dihasilkan dari hasil penguapan yang berasal dari suatu pembangkit uap air. Uap yang dihasilkan kemudian dimasukkan kedalam alat penyulingan. Pada dasarnya tidak ada perbedaan yang menyolok pada ketiga alat penyulingan tersebut. Namun demikian pemilihan tergantung pada cara yang digunakan, karena reaksi tertentu dapat terjadi selama penyulingan. Adapun faktor-faktor yang mempengaruhi pada penyulingan uap antara lain:
1. Difusi atau perembesan minyak atsiri oleh air panas melalui selaput tanaman, ini yang dikenal dengan pengertian hidrodifusi
2. Hidrolisis terhadap komponen tertentu dari minyak atsiri 3. Peruraian terjadi oleh panas (Sastrohamidjojo, 2004).
Universitas Sumatera Utara
Uap air dan uap minyak dicairkan dengan cara mengalirkan pipa berlingkar yang didinginkan dengan air. Alat pencair uap ini disebut dengan kondensor. Cara pencairan uap yang baik adalah dengan mengalirkan air pendingin berlawanan arah dengan aliran uap minyak. Berarti air pendingin dimasukkan melalui bagian bawah kondensor dan dikeluarkan pada bagian atas. Hasil sulingan minyak atsiri dan air ditampung ke dalam botol berleher panjang. Karena minyak atsiri sangat mudah menguap, maka botol penampung sebaiknya direndam dalam air dingin. Atau dapat juga dilakukan dengan meletakkan es batu bercampur garam disekitar botol penampung agar suhu dingin dapat dipertahankan lebih lama (Hendartomo, 1996).
Heat Exchanger (Alat Penukar Panas) Penukar panas adalah peralatan utama untuk mentransfer panas antara
aliran panas dan dingin. Mereka memiliki bagian terpisah untuk dua aliran dan beroperasi secara terus menerus. Mereka juga disebut recuperators untuk membedakan mereka dari regenerator, di mana panas dan aliran dingin melewati bergantian melalui saluran yang sama dan pertukaran panas dengan massa peralatan, yang sengaja dibuat dengan kapasitas panas.
Berikut adalah beberapan jenis tipe heat exchanger yang biasa digunakan: 1. Exchanger plate and frame
Piring dan bingkai exchanger adalah majelis bergelombang dengan piring ditekan di atas bingkai. Pinggiran berisi cairan dan mengarahkan arus ke dalam dan keluar dari ruang antara pelat. Panas dan dingin arus yang sisi berlawanan dari piring. Tutup jarak dan adanya lipatan menghasilkan koefisien tinggi di kedua sisi dengan faktor shell-and-tube
Universitas Sumatera Utara
dan fouling rendah, pesanan l-5 x 10-s Btu/(hr) (sqft) (°F). Aksesibilitas panas permukaan pertukaran untuk membersihkan membuat mereka sangat cocok untuk fouling jasa dan di mana tingkat tinggi sanitasi diperlukan, seperti dalam pengolahan makanan dan farmasi. Tekanan operasi dan suhu dibatasi oleh sifat dari bahan gasketing, dengan maksimal biasa 300 psig dan 400 ° F.
2. Spiral heat exchanger Cairan panas masuk di tengah elemen spiral dan arus ke pinggiran; aliran cairan dingin berlawanan, masuk di pinggiran dan meninggalkan di tengah. Perpindahan panas koefisien tinggi di kedua sisi, dan tidak ada koreksi log, berarti perbedaan suhu karena aksi berlawanan benar. Faktorfaktor ini dapat menyebabkan permukaan persyaratan 20% atau lebih kurang dari jenis penukar panas dinding dan tabung. Jenis spiral umumnya unggul dengan cairan sangat kental pada tekanan sedang. Prosedur desain untuk piring spiral dan penukar tabung spiral yang terkait disajikan oleh Minton (1970), Walker (1982) (dalam Wallas,1982).
3. Compact (flat in) exchanger Dengan jenis yang sama alat-alat untuk cairan panas dan dingin, digunakan terutama untuk layanan gas. Alat ini memiliki ciri khas permukaan urutan 12002/3 (3532/3), tinggi kerut 3,8-11,8 mm, ketebalan 0,2-0,6 mm, dan kerapatan sirip 230-700/m. Izin permukaan diperpanjang besar sekitar empat kali tingkat perpindahan
Universitas Sumatera Utara
panas per satuan volume yang dapat dicapai dengan konstruksi dinding dan tabung. Unit telah dirancang untuk tekanan sampai 80 atm atau lebih, dimana panas mengalir dari dalam ke luar daerah berubah secara konstan. Dengan demikian setara dari Persamaan, untuk silinder panjang N
Q = -kN(2r) ……………………………….…………………………(1)
Tabel 1. koefisien Heat Transfer di Kondensor,(Btu / (jam) (2) (°F))
Uap air
Pendingin
Btu / (jam) () (°F)
alkohol
air 100-200
dowtherm
minyak tinggi
60-80
dowtherm
dowtherm
80-120
didih tinggi di bawah vakum
air
18-50
didih rendah
air 80-200
menengah
minyak
25-40
minyak tanah
air 30-65
kerosene
minyak
20-30
nafta
air 50-75
nafta
minyak
20-40
pelarut organik
air 100-200
uap air 400-1000
uap organik azeotrop
air 40-80
minyak nabati
air 20-50
(Wallas,1988).
Untuk menghasilkan rendemen minyak yang tinggi dengan hasil yang
maksimal maka sistem penyulingan yang paling baik digunakan adalah dengan
menggunakan sistem penyulingan uap langsung. Pada cara ini, ketel perebus air
dipisahkan dari ketel penyuling yakni ketel yang berisi bahan. Uap air yang
dihasilkan pada ketel perebusan air, dialirkan pada sebuah pipa ke dalam ketel
penyuling. Bahan yang disuling diletakkan di atas piringan yang berlubang-lubang
didalam ketel. Piringan boleh lebih dari satu dan disusun secara bertingkat. Untuk
memudahkan bergeraknya uap air ke tingkat yang lebih tinggi, maka harus
disediakan ruang kosong antara bahan yang terletak pada piringan di bawahnya
dengan piringan diatasnya. Uap jernih yang dihasilkan (dengan tekanan lebih dari
Universitas Sumatera Utara
1 atmosfir) dialirkan ke dalam ketel penyuling. Bersama uap air ini, minyak atsiri dari bahan akan ikut terbawa. Selanjutnya pipa penyalur disalurkan melalui ketel ketiga yang berfungsi sebagai kondensor. Setelah mengalami proses kondensasi, campuran minyak dan air kemudian dicampur pada bak pemisah cairan. Dengan adanya perbedaan berat jenis maka air dapat dipisahkan dari minyak (Sudaryani dan Sugiharti, 1999).
Minyak hasil sulingan harus segera dipisahkan setelah suhunya menyamai suhu kamar. Jika tidak, minyak akan menimbulkan bau tengik. Minyak atau lemak akan mengeluarkan bau tengik bila terjadi oksidasi, yaitu akibat bercampurnya minyak/lemak, air, dan udara. Hal ini dilakukan agar tidak menurunkan nilai ekonomis dari minyak tersebut yang mana selama ini seringkali terjadi didalam industri kecil dan menengah yang tidak tahu dengan baik cara penanganan minyak atsiri tersebut (Herlina dan Ginting, 2002).
Kandungan yang Terdapat Pada Minyak Atsiri Minyak atsiri pertama kali diisolasi pada tahun 1300 oleh Arnold de
villanova. Produksi secara modern baru dilakukan oleh Lavoiser pada tahun 17601770. Ditinjau dari segi kimianya minyak atsiri hanya mengandung dua golongan senyawa, oleoptena dan stearoptena. Oleoptena adalah bagian hidrokarbon di dalam minyak atsiri dan berwujud cairan. Umumnya senyawa golongan oleoptena terdiri atas senyawa monoterpen, sedangkan stearoptena adalah senyawa hidrokarbon teroksigenasi yang umumnya berwujud padat. Steoreptena ini umumnya terdiri atas senyawa susunan oksigen dan terpen. Hampir semua minyak atsiri mengandung campuran senyawa kimia, dan biasanya campuran tersebut sangat kompleks. Sedikit sekali yang mengandung satu jenis komponen kimia
Universitas Sumatera Utara
dengan persentase sangat tinggi, seperti minyak mustard (Brasicca alba) dengan kandungan alil isotianat 93%, danruk (Melaleuca leucaderon var latifolia) dengan kandungan metal euganol 98%, kayu manis cina (Cinnamommium Cassia) dengan kandungan sinamildehida 97%, dan cengkeh (Eugenia aromatica) dengan kandungan senyawa fenol sekitar 85%, terutama euganol (Agoes, 2007).
Berdasarkan keanekaragaman mutu cengkeh yang bervariasi yang terjadi akibat pengaruh bahan baku sampai dengan bentuk kepengusahaannya mutu minyak cengkeh dapat dibedakan menjadi empat bagian mutu, antara lain
1. Special grade Special grade merupakan mutu cengkeh yang terbaik sperti yang bersifat utuh, berseri, penuh, uniform, merata, bebas dari jamur, dan tidak lebih dari; 3% ranting, cengkeh tua dan benda asing, 2% cengkeh kokher dan 16% kadar air.
2. Mutu No 1 Mutu No 1 cengkeh merupakan mutu yang baik, bersifat utuh, cukup merata, tidak berjamur dan mengandung tidak lebih dari; 5% ranting, cengkeh tau, dan benda asing lainnya, 3% cengkeh kokher, dan 16% kadar air
3. Mutu No 2 Mutu No 2 merupakan mutu cengkeh yang bebas dari jamur dan mengandung tidak lebih dari; 5% ranting, 7%kokher, dan 16% kadar air.
Universitas Sumatera Utara
4. Mutu No 3 Mutu No 3 merupakan mutu cengkeh yang mengandung tidak lebih dari; 5% ranting, cengkeh tua, benda asing lain, 20% cengkeh kokher, dan 16% kadar air.
Diantara mutu No. 2 dan No. 3 hanya sedikit perbedaanya. Jika ditinjau dari kegiatan penyulingan maka mutu minyak No. 3 diperkirakan lebih baik karena biasanya lebih kering dan lebih keras sehingga tidak menimbulkan bahan lengket dan kerak pada alat-alat destilasi (Guenther, 1991).
Kandungan Kimia Minyak Atsiri Pada Daun Cengkeh Pada tahun 1960, S. Arctander menyatakan bahwa minyak hasil sulingan
daun cengkeh kering dan daun kayu manis mengandung unsur euganol bermutu tinggi. Sejak pertengahan tahun 60-an, clove leaf oil (minyak daun cengkeh) mendapat pasaran luas. Di Negara-negara industri, euganol yang dikandung minyak tersebut dipisahkan, digunakan untuk bahan baku obat, pewangi teknis sabun serta deterjen. Bahkan sekarang, meskipun mendapat keengganan di kalangan pemakai, clove leaf oil mulai mendapat pijakan di industri wewangian. Unsur euganol maupun phenol sangat mudah bersenyawa dengan besi. Oleh karena itu, clove oil, clove steam oil, dan clove leaf oil harus dimuat dalam kemasan botol kaca, drum alumunium, atau drum timah (Harris, 1987).
Minyak daun cengkeh mempunyai kadar eugenol minimal 78% dan betacaryophyllene min 17 % dengan rendemen minyak sebesar 2% (SNI, 2006 dalam Jayanuddin, 2011). Penelitian yang dilakukan oleh Jirovetz dkk. (2009) yang menganalisa komponen yang terkandung minyak atsiri daun cengkeh
Universitas Sumatera Utara
menggunakan penyulingan uap didapat 23 komponen dengan kadar tertinggi yaitu eugenol 76.8%, β-caryophyllene 17.4%, α-humulene (2.1%), dan eugenyl acetate 1.2%. Rendahnya kadar eugenol terjadi karena sistem pendinginan dan penampungan sampel yang tidak sempurna, sehingga banyak eugenol yang menguap (Jayanuddin, 2011). Rendemen dan Lama Penyulingan
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. Misalnya rendemen minyak sereh 0,8%, minyak kenanga 1,3%, dan nilam berkisar antara 2,5% sampai 4% untuk jenis Nilam Aceh. 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).
Universitas Sumatera Utara
METODE PENELITIAN
Tempat dan Waktu Penelitian Penelitian ini dilakukan pada bulan juni sampai September tahun 2014 di
Laboratorium Keteknikan Pertanian Fakultas Pertanian Universitas Sumatera Utara, Medan. Bahan dan Alat
Adapun bahan-bahan yang digunakan adalah : air, daun cengkeh, es batu, ember, gelas ukur, kompor, lilin mainan, pelat alumunium, pelat stainless steel, penutup/pembuka laju aliran air (kran), preassure gauge.
Adapun alat-alat yang digunakan adalah alat tulis, gergaji besi, gerinda, kalkulator, komputer, mesin las, dan palu. Metodologi Penelitian
Pada penelitian ini, pengumpulan data dilakukan dengan cara studi literatur (kepustakaan), kemudian dilakukan perancangan bentuk dan pembuatan/perangkaian komponen-komponen alat penyuling minyak atsiri tipe uap langsung. Setelah itu dilakukan pengujian alat dan pengamatan parameter. Persiapan bahan
Daun cengkeh yang akan disuling merupakan daun cengkeh yang telah kering ataupun layu dari tanaman cengkeh yang telah berbunga pada usia 4,5 tahun. Ada pun persiapan bahan yang dilakukan untuk memulai
Universitas Sumatera Utara
penyulingan minyak atsiri sehingga dihasilkan minyak dengan kualitas yang baik dimana daun cengkeh yang akan disuling telebih dahulu dijemur dengan panas matahari hingga kering, hal ini bertujuan untuk mengurangi kadar air didalam daun cengkeh.
Perancangan Alat Dalam perancangan alat ada beberapa hal yang harus diperhatikan yaitu:
Komponen Alat Alat destilasi ini mempunyai beberapa komponen yaitu : 1. Wadah air penghasil uap Wadah ini merupakan wadah air yang akan digunakan untuk menghasilkan uap air. Uap air ini nantinya akan mengalir melalui pipa menuju tempat bahan (daun cengkeh) untuk membawa kandungan minyak atsiri yang terkandung pada bahan tersebut. Wadah ini berbentuk silinder dengan penutup yang dapat terbuka dan terkunci rapat, berdiameter 30 cm dan tinggi 51 cm 2. Pipa aliran uap Pipa ini berdiameter 1,5 cm dan berfungsi sebagai tempat aliran uap air yang menghubungkan wadah air menuju wadah bahan, serta dari wadah bahan menuju pipa berlingkar dalam pada proses pendinginan. Pada bagian peutup atas wadah ini akan dipasang preassure gauge untuk pengukur tekanan agar tekanan yang dihasilkan uap air dapat diamati. 3. Wadah bahan Konstruksinya hampir sama dengan wadah air penghasil uap. Dapat terbuka dan terkunci rapat, hanya saja terdapat sedikit penambahan
Universitas Sumatera Utara
ukuran dan komponen. Berdiameter 32 cm dan tinggi 40 cm, terdapat piringan dengan diameter 32 cm berlubang-lubang kecil pada 30 cm dari sisi terbawah. Di atas piringan inilah bahan akan diletakkan kemudian uap yang berasal dari proses pemanasan akan melewati lubang kecil tersebut menuju bahan. Untuk mengontrol tekanan ini maka akan dipasang pula kran pelepasan uap pada sisi alas wadah. Uap ini akan membawa kandungan minyak yang terdapat pada bahan kemudian mengalir melalui pipa penghubung menuju pipa berlingkar yang terdapat dalam kondensor. 4. Kondensor Kondensor ini terdiri dari drum dengan diameter 30 cm dan tinggi 50 cm, pipa berlingkar dan kran. Es batu diletakkan di tengah-tengah pipa berlingkar lalu kemudian ditaburi garam. Sedangkan kran berfungsi sebagai lubang pengeluaran air dari es yang mencair. 5. Heat exchanger Heat exchanger merupakan pipa berlingkar yang berfungsi untuk mengubah fase uap menjadi fase cair didalam kondensor. 6. Botol penampung Hasil sulingan akan ditampung di dalam botol berleher panjang. Tujuannya untuk memudahkan pemisahan minyak dan air. Selain itu botol ini sebaiknya direndam dalam air dingin agar minyak yang telah ditampung tidak menguap kembali. Pemisahan minyak dan air dapat dilakukan menggunakan pipet atau dituang secara perlahan-lahan.
Universitas Sumatera Utara
7. Gelas ukur Untuk mengetahui berapa volume minyak yang dihasilkan, maka dapat digunakan gelas ukur.
Pembuatan Alat Adapun langkah-langkah dalam membuat alat penyuling minyak atsiri tipe
uap langsung yaitu : 1. Dirancang bentuk alat sesuai dengan urutan proses. 2. Digambar serta ditentukan ukuran alat. 3. Dipilih bahan yang akan digunakan sebagai bahan dasar pembuatan alat. 4. Dilakukan pengukuran terhadap bahan-bahan yang akan digunakan sesuai dengan ukuran yang telah ditentukan. 5. Dipotong bahan sesuai ukuran. 6. Dibentuk dan dilas plat bahan untuk membentuk pipa aliran uap. 7. Dibentuk dan dilas plat bahan untuk membentuk wadah air. 8. Dibentuk dan dilas plat bahan untuk membentuk wadah bahan. 9. Disiapkan drum kondensor. 10. Dibuat satu lubang pada salah satu sisi samping-bawah drum. 11. Dipasang kran pada lubang tersebut. 12. Dibentuk bahan agar sesuai dengan tempat bahan dan drum kondensor. 13. Dilas pipa aliran yang ada pada drum kondensor dengan terhadap dinding drum 14. Dihubungkan komponen bahan yang telah dibuat sesuai dengan urutan proses.
Universitas Sumatera Utara
Prosedur Penelitian 1. Dimasukkan air ke dalam wadah penghasil uap air. 2. Dimasukkan bahan ke dalam tempat bahan. 3. Dimasukkan es batu ke dalam wadah pendingin. 4. Dihidupkan api kompor. 5. Dipanaskan air pada wadah penghasil uap air sampai mendidih. 6. Diatur dan dijaga tekanan pada penghasil uap air kira-kira 1 atmosfer 7. Ditampung hasil penyulingan pada botol penampung. 8. Dilakukan pemisahan minyak dan air hasil penyulingan. 9. Dilakukan pengukuran volume minyak yang dihasilkan tiap satuan berat Bahan yang dimasukkan ke dalam wadah bahan.
10. Dilakukan pengamatan parameter. Parameter yang Diamati
1. Kapasitas Efektif Alat Kapasitas efektif alat dilakukan dengan menghitung banyaknya minyak daun cengkeh yang dihasilkan (liter) tiap satuan waktu yang dibutuhkan selama penyulingan tersebut (jam).
KA = ……………...………………………………………………… (5) dimana : KA = Kapasitas efektif alat (Liter/jam) Vol = Volume minyak daun cengkeh yang dihasilkan (Liter)
T = Waktu yang dibutuhkan selama penyulingan (jam)
Universitas Sumatera Utara
2. Rendemen
Rendemen adalah perbandingan antara minyak yang dihasilkan dengan
bahan tumbuhan yang diolah. Perhitungan rendemen dilakukan untuk
mengetahui seberapa besar rendemen yang dihasilkan oleh suatu alat
dalam memproduksi minyak daun cengkeh tiap satuan banyak bahan yang
diolah.
Rend =
×100%………………………………………………….. ...(6)
dimana :
Rend = Rendemen (%)
BN = Berat minyak daun cengkeh yang dihasilkan tiap satu satuan berat
bahan yang diolah (kg)
BB = Berat bahan olahan (kg)
3. Efisiensi alat
Efesiensi alat dapat diketahui dengan membagi kapasitas efektif yang
diperoleh alat terhadap kapasitas efektif alat secara teoritis, atau dapat
dituliskan dengan rumus :
η
alat
=
× 100%………………………………………………….(7)
dimana:
η = Efiensi penyulingan (%)
Output = Kapasitas alat (kg/jam)
Input = Kapasitas teoritis (kg/jam)
Universitas Sumatera Utara
Analisis biaya Analisis ekonomi digunakan untuk menentukan besarnya biaya yang harus
dikeluarkan saat produksi menggunakan alat ini. Dengan analisis ekonomi dapat diketahui seberapa besar biaya produksi sehingga keuntungan alat dapat diperhitungkan. Biaya variabel adalah biaya yang besarnya tergantung pada out put yang dihasilkan. Dimana semakin banyak produk yang dihasilkan maka semakin banyak bahan yang digunakan. Tak heran jika biayanya semakin besar. Sedangkan, biaya tetap adalah biaya yang tidak tergantung pada banyak sedikitnya produk yang akan dihasilkan (Soeharno, 2007).
Pengukuran Biaya produksi dilakukan dengan cara menjumlahkan biaya yang dikeluarkan yaitu biaya tetap dan biaya tidak tetap (biaya pokok). Biaya pokok = � + � ............................................................................... (8) dimana : BT = total biaya tetap (Rp/tahun) BTT = total biaya tidak tetap (Rp/jam) X = total jam kerja per tahun (jam/tahun) C = kapasitas alat (jam/satuan produksi
Biaya Tetap Menurut Darun (2002), biaya tetap terdiri dari:
1. Biaya penyusutan (metode sinking fund) Metode ini memungkinkan untuk memperkirakan penyusutan yang lebih mendekati dengan penyusutan yang aktual terjadi bagi mesin/alat pada tiap tahun umurnya. Dt = (P – S) (A/F, i%, N) (F/P, i%, t–1)....................................……... (9)
/
Universitas Sumatera Utara
dimana :
Dt = Biaya penyusutan pada tahun ke-t (Rp/tahun)
P = Nilai awal alsin (harga beli/pembuatan) alsin (Rp)
S = Nilai akhir alsin (10% dari P) (Rp)
N = perkiraan umur ekonomis (tahun)
t = tahun ke-t
i = tingkat bunga modal (% tahun)
2. Biaya bunga modal dan asuransi
I
=
( )( 2
+1) ........................................................................................(10)
dimana: i = Total persentase bunga modal dan asuransi
3. Biaya pajak di negara ini belum ada ketentuan besar pajak secara khusus
untuk mesin-mesin dan peralatan pertanian, diperkirakan bahwa biaya
pajak adalah 2% pertahun dari nilai