Teori Penyulingan Minyak Atsiri

26

1. Teori Penyulingan

Penyulingan didefinisikan sebagai pemisahan komponen-komponen suatu campuran dari dua jenis cairan atau lebih berdasarkan perbedaan tekanan uap dari masing-masing zat tersebut Mial cit Guenther, 1987. Penyulingan menggunakan air atau menggunakan uap air, merupakan tipe penyulingan dari campuran cairan yang saling tidak melarut dan selanjutnya membentuk dua fase. Penyulingan tersebut dilakukan untuk memurnikan dan memisahkan minyak asiri dengan cara penguapan, dan proses penguapan tersebut juga dimaksud untuk mengekstraksi minyak atsiri dari tanaman penghasil minyak atsiri dengan bantuan uap air Guenther, 1987. Titik didih adalah nilai suhu pada tekanan atmosfir atau pada tekanan tertentu lainnya, dimana cairan akan berubah menjadi uap, atau suhu pada saat tekanan uap dari cairan tersebut sama dengan tekanan gas atau uap yang berada disekitarnya Hackh cit Guenther, 1987. Cairan heterogen tidak saling campur memiliki titik didih yang berbeda. Dengan penguapan komponen yang bertitik didih rendah, maka titik didih cairan yang tinggal akan meningkat secara bertahap dan akhirnya mendekati komponen yang bertitik didih tertinggi Guenther, 1987. Proses penyulingan cairan heterogen berlaku menurut Hukum Dalton, yaitu : P total = o A P + o B P dimana o A P dan o B P adalah tekanan uap murni senyawa A dan tekanan uap murni senyawa B. 27 Campuran air dan minyak atsiri membentuk cairan dua fase. Cairan dua fase dalam keadaan seimbang, jumlah molekul yang terdapat dalam fase uap lebih besar daripada jumlah molekul uap cairan murni pada suhu yang sama. Oleh karena itu, tekanan yang dihasilkan oleh campuran uap akan lebih besar daripada tekanan yang dihasilkan oleh uap murni itu sendiri. Maka, apabila minyak atsiri bersama-sama dengan air di dalam alat penyulingan; tekanan dalam ruang uap akan lebih besar dari 1 atmosfir. Tetapi karena ruang uap berhubungan dengan udara luar, maka tekanan akan turun kembali mencapai tekanan atmosfir. Keadaan ini dapat berlangsung jika suhu turun secara otomatis. Dengan demikian titik didih dari setiap cairan dua fase akan selalu lebih rendah dari titik didih masing-masing cairan murni pada tekanan yang sama Guenther, 1987. Penyulingan dapat dilakukan dengan cara : a. Penyulingan dengan air water distillation. Pada metode ini, bahan yang akan disuling kontak langsung dengan air mendidih. Pada metode penyulingan air, seluruh ruang antar simplisia daun yang terisi oleh air, dapat dipenetrasi secara kontinyu. Proses pengisian simplisia daun tidak boleh terlalu penuh harus ada ruang kosong, untuk menghindari simplisia jangan sampai meluap dan masuk ke dalam kondensor. Proses pemanasan yang digunakan jangan terlalu panas. Karena akibat penguapan air dan minyak, sebagian dari tumpukan bahan tidak terendam lagi dalam air, sehingga bahan tidak dapat terlindung dari panas yang terlalu tinggi Guenther, 1987. Dalam penyulingan dengan air, kecepatan penyulingan perlu dipertahankan, karena dengan mengatur kecepatan penyulingan, maka tumpukan 28 simplisia daun dalam ketel dapat dipertahankan dalam keadaan cukup longgar, sehingga menjamin kelangsungan penetrasi uap ke dalam bahan dan dapat menguapkan minyak atsiri. Pada metode penyulingan air, seluruh bagian tumpukan simplisia daun digerakkan oleh air mendidih. Simplisia yang diisi longgar dan terendam dalam air mendidih, sehingga partikel uap dapat kontak dengan semua partikel bahan dan menguapkan minyak atsiri. Minyak atsiri akan berdifusi menuju epidermis. Penyulingan dengan air memiliki beberapa kelemahan, ekstraksi tidak dapat berlangsung dengan sempurna walaupun simplisia dirajang, selain itu beberapa jenis ester, misalnya linalil asetat akan terhidrolisis; persenyawaan yang peka seperti aldehida, mengalami polimerisasi karena pengaruh air mendidih. Selain itu, komponen minyak yang bertitik didih tinggi misalnya sinnamil alkohol, benzil alkohol dan senyawa yang bersifat larut dalam air tidak dapat menguap secara sempurna, sehingga minyak yang tersuling mengandung komponen tidak lengkap sehingga mengakibatkan kehilangan sejumlah minyak atsiri Guenther, 1987. Gambar 1. Alat penyulingan dengan air 29 b. Penyulingan dengan air dan uap water and steam distillation. Pada metode penyulingan ini, simplisia daun diletakkan di atas rak-rak atau saringan berlubang. Ketel suling diisi air sampai permukaan air berada tidak jauh dibawah saringan. Ciri khas dari metode ini, adalah uap selalu dalam keadaan basah, jenuh dan tidak terlalu panas; serta simplisia yang disuling hanya berhubungan dengan uap dan tidak dengan air panas Guenther, 1987. Keuntungan penyulingan air dan uap dibandingkan dengan penyulingan air, adalah karena simplisia yang disuling tidak dapat menjadi gosong. Timbulnya gosong dapat dicegah karena suhu tidak akan melebihi suhu uap jenuh pada tekanan 1 atmosfir, hal ini karena penyulingan dengan air dan uap merupakan metode penyulingan dengan tekanan uap jenuh yang rendah, sehingga kerusakan minyak kecil. Pada metode penyulingan dengan air dan uap, perlu diusahakan agar proses penetrasi uap merata di dalam simplisia, sehingga rendemen minyak yang dihasilkan dapat menjadi lebih tinggi. Proses penataan simplisia sangat menentukan dalam perolehan rendemen minyak yang dihasilkan, misalnya apabila simplisia daun hanya menumpuk pada satu tempat tertentu saja dan jarak antar simplisia dalam ketel menjadi renggang, hal tersebut menyebabkan terbentuknya jalur uap sehingga uap akan langsung lolos tanpa menimbulkan pengaruh pada simplisia tersebut dan sebagian besar simplisia tidak pernah kontak dengan uap. Masalah lain yang timbul, pada awal penyulingan bahan olah keadaannya masih dingin, sehingga uap yang mula-mula terbentuk akan mengembun dan membasahi simplisia yang disuling. Pembasahan ini akan berlangsung terus menerus sampai 30 suhu pada seluruh bahan sama dengan titik didih air pada tekanan tertentu Guenther, 1987. Dalam sistem penyulingan dengan air dan uap proses dekomposisi minyak lebih kecil hidrolisa ester, polimerisasi, resinifikasi, dll. Metode penyulingan dengan air dan uap lebih efisien daripada metode penyulingan dengan air karena jumlah bahan bakar yang dibutuhkan lebih kecil dan rendemen minyak yang dihasilkan lebih besar Guenther, 1987. Gambar 2. Alat penyulingan dengan air dan uap c. Penyulingan dengan uap langsung steam distillation. Pada penyulingan ini, air tidak diisikan dalam ketel bersama simplisia daun. Uap yang digunakan adalah uap jenuh atau uap kelewat panas pada tekanan lebih dari 1 atmosfir, dihasilkan dari ketel uap yang letaknya terpisah, dan kemudian dialirkan ke dalam tumpukan bahan di dalam ketel Guenther, 1987. Pada penyulingan dengan uap, dengan penurunan tekanan uap di dalam ketel dari tekanan tinggi ke tekanan rendah, maka uap tersebut cenderung berubah menjadi uap kelewat panas. Dalam hal ini terdapat dua faktor penting, 31 yaitu 1 suhu simplisia tidak tetap pada titik didih air, tetapi meningkat hingga mencapai suhu uap kelewat panas; 2 uap kelewat panas cenderung mengeringkan simplisia dan mengurangi kecepatan penguapan minyak atsiri. Minyak atsiri hanya akan menguap setelah terjadi difusi cairan minyak, dan akan berhenti sama sekali atau menurun aktifitasnya jika simplisia tersebut menjadi kering. Dalam kasus penyulingan uap langsung, jika keluarnya minyak atsiri berhenti sebelum waktunya, maka penyulingan perlu dilanjutkan dengan uap jenuh atau uap basah, sehingga keluarnya minyak atsiri berlangsung kembali. Setelah minyak keluar, maka uap kelewat panas dapat digunakan kembali Guenther, 1987. Karena tekanan uap yang tinggi dapat menyebabkan dekomposisi, maka penyulingan lebih baik dimulai pada tekanan rendah, kemudian tekanan meningkat secara bertahap sampai pada akhir proses, yaitu ketika minyak yang tertinggal dalam bahan relatif kecil, dan hanya komponen minyak yang bertitik didih tinggi saja yang masih tertinggal di dalam bahan Guenther, 1987. Gambar 3. Alat penyulingan dengan uap langsung Pada penyulingan minyak atsiri dari tanaman, uap berfungsi untuk dapat mentransmisikan panas. Berbeda dengan cairan, simplisia tanaman tidak mampu 32 untuk meneruskan panas ke seluruh bagian tanaman. Energi panas ditransmisikan melalui air mendidih kedalam simplisia dengan cara perendaman simplisia, atau dengan mengalirkan uap air panas diantara simplisia tanaman tersebut Guenther, 1987.

2. Pengujian dan Analisis Minyak Atsiri