Peningkatan Kadar Patchouli Alkohol pada Minyak Nilam Pogostemon

4.1. Peningkatan Kadar Patchouli Alkohol pada Minyak Nilam Pogostemon

cablin Benth. Membran yang dihasilkan pada penelitian ini telah diterapkan pada uji aplikasi terhadap peningkatan kadar Patchouli Alcohol PA dari minyak nilam Pogostemon cablin Benth. Minyak nilam terbagi menjadi dua golongan, yaitu golongan, yaitu hidrokarbon 40-45 dan oxygenated hydrocarbon 55-60. Golongan oxygenated hydrocarbon lebih bersifat polar dibanding golongan hidrokarbon karena terbentuk dari unsur Carbon C, Hidrokarbon H, dan Oksigen O. Patchouli alkohol bersifat hidrofilik karena mengandung gugus - OH. Komponen-komponen minyak nilam yang tergolong dalam oxygenated hydrocarbon adalah: patchouli alkohol, seychellena, α-patchoulena, δ-guaiena, β- patchoulena, dan α-guaiena. Komponen-komponen tersebut termasuk komponen penyusun minyak nilam yang terbesar. Komponen terbesar dikandung oleh patchouli alkohol PA sekitar 32 dari jumlah total komponen minyak nilam. Berat molekul komponen-komponen penyusun minyak nilam relatif sama, yaitu berkisar 200 Tabel 10 dan patchouli alkohol memiliki berat molekul 222,37. Peningkatan patchouli alkohol dari minyak nilam dapat dilakukan dengan menggunakan membran selulosa asetat berdasarkan sifat hidrofobisitas. Membran selulosa asetat mempunyai sisi aktif gugus hidroksi -OH dan karbonil CO yang juga bersifat polar. Breaken et al. 2005 menyatakan pemisahan komponen- komponen larutan organik yang mempunyai molekul-molekul dengan berat molekul yang hampir sama dapat dilakukan dengan membran berdasarkan sifat hidrofobisitas antara membran dengan komponen-komponen tersebut. Hasil analisis parameter mutu minyak nilam yang digunakan pada penelitian ini dan hasil filtrasi dari membran selulosa asetat terhadap peningkatan kadar patchouli alkohol dapat dilihat pada Tabel 16 dan Gambar 44. Tabel 16. Hasil analisis parameter mutu minyak nilam Parameter Minyak Nilam Warna kuning muda-coklat kemerahan Bobot jenis ,25 o C25 o C 0,965 Indeks bias , n D 20 1,515 Bilangan asam 0,50 Bilangan ester 12,65 Kelarutan dalam etanol 90,20 o C Larut jernih perbandingan volume 1:10 Patchouli Alkohol C 15 H 24 32,60 5 10 15 20 25 30 35 40 45 1.2 1.4 1.8 Transmembran bar K a da r P a tc ho ul i A lk oh ol 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Fl uk s i m iny a k ni la m L m 2 .j a m PA Fluks Lm2.jam Dapat dilihat dari Gambar 44, terjadi peningkatan kadar patchouli alkohol dari 32,60 menjadi 41,68 dengan naiknya tekanan transmembran filtrasi dari 1,2 bar sampai 1,4 bar masing-masing dengan fluks minyak nilam diperoleh sebesar 101 Lm 2 .jam dan 134 Lm 2 .jam. Sifat kimia membran dapat digambarkan dari perbedaan polaritas. Apabila suatu membran memiliki sifat kepolaran yang hampir sama dengan kepolaran umpan, maka membran akan mempunyai permeabilitas yang tinggi. Hal ini terjadi karena membran yang bersifat polar akan mudah menarik molekul umpan yang juga bersifat polar dan akan menolak molekul umpan yang non polar, demikian sebaliknya. Mekanisme pemisahan antara membran dengan komponen umpan berdasarkan sifat hidrofobisitas dilustrasikan pada Gambar 45. Gambar 44. Hubungan fluks dan kadar patchouli alkohol terhadap variasi tekanan transmembran patchouli alkohol Komponen Minyak Nilam Membran SDA Hidrofilik-polar Hidrofobik non-polar Hidrofilik polar Patchouli Alkohol Δ P Membran SDA Hidrofilik-polar Oleh karena membran selulosa asetat dan patchouli alkohol mempunyai sifat hidrofilik, maka patchouli alkohol akan ditarik oleh selulosa asetat melalui ikatan hidrogen Utmb, 2008. Gugus –OH dari patchouli alkohol akan berinteraksi dengan membran selulosa asetat yang bersifat hidrofilik serta mempunyai sisi aktif bersifat polar melalui ikatan hidrogen. Semakin tinggi tekanan transmembran berarti semakin besar energi yang diperlukan sebagai usahanya dalam memindahkan suatu komponen dari campuran umpan Wijmans et al., 1995. Ini menunjukkan bahwa peningkatan tekanan mampu menyebabkan pemutusan ikatan hidrogen yang terjadi antara patchouli alkohol dan selulosa asetat dengan lebih kuat sehingga patchouli alkohol dapat lolos sebagai permeat dan kadar patchouli alkohol menjadi meningkat. Tetapi dapat dilihat juga dari Gambar 45 bahwa pada tekanan transmembran yang lebih tinggi terjadi penurunan kadar patchouli alkohol menjadi 36,29 walaupun fluks yang dihasilkan semakin meningkat, yaitu menjadi 189 Lm 2 .jam. Peningkatan tekanan yang lebih tinggi menyebabkan komponen penyusun minyak nilam lainnya yang bersifat polar mengalami interaksi dengan membran selulosa asetat dan ikut lolos sebagai permeat. Dari hasil yang telah diperoleh tersebut dapat dikatakan bahwa peningkatan kadar patchouli alkohol dapat dilakukan dengan menggunakan membran selulosa asetat jenis ultrafiltrasi berdasarkan perbedaan hidrofobisitas dengan tekanan transmembran yang digunakan kecil mengingat ukuran pori membran yang besar. Tekanan transmembran kecil digunakan untuk mengontrol kecepatan aliran komponen patchouli alkohol yang lolos sebagai permeat. Peningkatan kadar patchouli alkohol sudah memenuhi syarat ekspor perdagangan minyak nilam 38. Peningkatan patchouli alkohol pada skala yang lebih besar akan lebih effesien apabila menggunakan modul membran yang berbentuk tube berupa hollow fiber. Hasil penelitian yang telah dilakukan oleh Yanyan et al. 2004 menggunakan distilasi fraksi pada tekanan 75 mmHg diperoleh kadar patchouli alkohol sebesar 49,9 dengan suhu titik didih distilat 80 o C -120 o C. Hasil Gambar 45. Mekanisme pemisahan berdasarkan sifat hidrofobisitas penelitian Suryatmi 2008 menunjukkan bahwa terjadi peningkatan kadar patchouli alkohol seiring dengan meningkat suhu rotavapor. Peningkatan suhu rotavapor dari 120 o C -135 o C meningkatkan kadar patchouli alkohol dari 15,22 menjadi 54,85. Umumnya proses pemisahan menggunakan suhu tinggi melibatkan perubahan fase sehingga memerlukan energi yang tinggi. Kebutuhan energi yang diperlukan berpengaruh terhadap biaya produksi. Kelemahan lain pada proses distilasi suhu tinggi yaitu mudah mengalami proses resinifikasi sehingga mengakibatkan kerusakan minyak yang dihasilkan dikenal dengan istilah distilled, atau berbau terbakar burnt serta warna yang dihasilkan menjadi keruh Ketaren, 1985. Proses pemisahan menggunakan membran tidak memerlukan perubahan fase sehingga dapat bekerja pada suhu rendah dan tidak terjadi kerusakan pada komponen minyak nilam. Warna yang dihasilkan lebih jernih serta tidak tercium bau terbakar. Mutu minyak dapat dinyatakan dalam sifat organoleptik yang meliputi warna dan aroma. Warna minyak nilam merupakan salah satu syarat mutu walaupun tidak tercantum dalam standar mutu dan sangat mempengaruhi harga. Peningkatan patchouli alkohol menggunakan membran akan memberi hasil yang lebih baik apabila didukung dengan penyedian bibitbenih yang unggul dan teknik budidaya nilam yang baik untuk menghasilkan mutu minyak nilam yang lebih baik. Dilihat dari perbandingan teknologi yang digunakan, kelebihan dari teknologi membran adalah dalam penggunaan suhu yang rendah sehingga tidak memerlukan energi yang besar dan komponen yang dihasilkan tidak mengalami kerusakan. Fane 1996 menyatakan bahwa pergantian 10 peralatan distilasi atau evaporasi konvensional dengan peralatan membran dapat menghemat 2 x 10 17 Jtahun atau setara dengan 34 x 10 6 barel minyaktahun Mew-Ita, 2008. 4.2. Pemurnian Nira Tebu Pada proses produksi gula hampir semua tahapan proses merupakan proses pemisahan, karena itu teknologi membran mempunyai potensi yang sangat besar untuk meningkatkan produktifitas dan efisiensi dalam proses produksi gula. Nira tebu merupakan salah satu bahan baku dalam proses produksi gula. Pemurnian nira diusahakan tidak terjadi kerusakan sukrosa dan gula pereduksi, karena mutu gula kristal sangat berpengaruh dari hasil pemurnian nira yang jernih. Komponen- komponen penyusun pada nira mentah secara umum dapat dilihat pada Tabel 17. Tabel 17. Kompisisi penyusun nira tebu mentah KOMPONEN KANDUNGAN Sukrosa 10,74-11,67 Gula reduksi 1,04-1,25 Abu 0,48-0,6 Anorganik bukan gula garam-garam 0,2-0,6 Organik bukan gula protein, zat warna, asam-asam organik, dll 0,05-10 Air 77-80 Dalam industri gula proses pemurnian nira bisa memanfaatkan ultrafiltrasi dengan tujuan untuk menghilangkan bahan organik dan anorganik bukan gula yang terdapat dalam nira, sehingga diperoleh nira dengan kemurnian kandungan sukrosa tinggi. Hasil pengamatan yang telah dilakukan terhadap nira hasil penggilingan batang tebu adalah berwarna coklat kehijau-hijauan. Di dalam nira mentah masih mengandung banyak pengotor dapat dilihat dari warna larutan yang masih keruh dan perlu dihilangkan untuk mendapatkan produk gula dengan kualitas yang baik. Fluks permeat dari larutan nira yang dihasilkan secara ultrafiltrasi pada 3 variasi tekanan transmembran dapat dilihat pada Gambar 46. 50 100 150 200 250 0.6 1.2 1.8 Tekanan transmembran bar Fl uk s i A ir L m 2 .j a m 50 100 150 200 250 Fl uk s i N ir a L m 2 .j a m Fluks air Lm2.jam Fluks nira Lm2.jam Gambar 49. Hubungan fluks terhadap variasi tekanan transmembran Dari Gambar 46 dapat dilihat bahwa semakin tinggi tekanan transmembran yang digunakan, fluks permeat yang dihasilkan juga semakin Wulyoadi et al. 2004 meningkat. Hal ini menunjukkan bahwa kenaikan tekanan masih mempengaruhi fluks. Fluks tertinggi didapat pada tekanan transmembran 1,8 bar, yaitu sebesar 165 Lm 2 .jam. Karakterisasi larutan nira mentah dan hasil filtrasi berupa permeat pada tekanan transmembran 1,8 bar dapat dilihat pada Tabel 18. Hasil menunjukkan bahwa terjadi perubahan karakterisasi pada larutan nira umpan menjadi permeat. Tabel 18. Karakterisasi dan Kinerja Membran Selulosa Diasetat terhadap Larutan Nira

4.2.1. pH