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