PENINGKATAN MUTU MINYAK NILAM UMKM DI MALANG MELALUI TEKNOLOGI RAMAH LINGKUNGAN DISTILASI-REKTIFIKASI TEKANAN RENDAH
PENINGKATAN MUTU MINYAK NILAM UMKM DI
MALANG MELALUI TEKNOLOGI RAMAH LINGKUNGAN
DISTILASI-REKTIFIKASI TEKANAN RENDAH
1 2 1 Bambang Ismuyanto , Diah Mardiana , A.S. Dwi Saptati Nur Hidayati 1 PS Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Brawijaya Malang 2 Jurusan Kimia Fakultas MIPA Universitas Brawijaya Malang Kontak Person
Bambang Ismuyanto Jl.Mayjen Haryono 167 Malang, 65145 Telp. 0341-574140 Fax. 0341-574140 Email: ismubi@gmail.com/ bambang_ismuyanto@yahoo.com
Abstrak
Nilam olahan UMKM berkualitas rendah,kadar patchouli alkohol 27-29%, harga jual rendah
Rp.400.000-Rp.500.000 per kg sehingga tidak mampu bersaing di pasar global. Padahal harga bisa
mencapai Rp.1.300.000 - Rp.2.000.000 jika kemurniannya lebih besar 30% bahkan melampaui 35%.
Masalah utamanya adalah masih diterapkannya teknologi hidrodistilasi konvensional yang tidak
mampu menghasilkan produk kemurnian tinggi. Oleh karena itu penelitian ini berupaya untuk turut
aktif menyumbangkan gagasan memperbaiki mutu nilam melalui kajian penerapan teknologi ramah
lingkungan distilasi-rektifikasi tekanan rendah. Proses ini dilangsungkan di piranti operasi distilasi
dilengkapi kolom rektifikasi berisi packing gelas silinder. Penelitian dilaksanakan pada temperatur
o100 C,tekanan 475 mmHg selama 100 menit dengan volume nilam 200 mL. Piranti dilengkapi
termokopel pengendali temperatur dan instrumen pengatur tekanan rendah. Selain itu dicobakan pula
hidrodistilasi nilam sebagai pembanding. Uji mutu nilam meliputi gas kromatografi-mass
spektrometri untuk menentukan kadar patchouli alkohol dan indeks bias. Hasil penelitian
menunjukkan nilam awal dengan kadar patchouli alkohol 28.00%, indeks bias 1.5073. Distilasi
rektifikasi pada tekanan 475 mmHg diperoleh nilam dengan kadar patchouli alkohol 34,68%, indeks
bias 1,5086. Distilasi-rektifikasi ini termasuk teknologi ramah lingkungan karena minimnya
penggunaan bahan kimia, tidak perlu piranti tambahan, efisien, hemat energi dan dimungkinkan
proses sinambung.Kata kunci: patchouli alkohol, nilam, distilasi-rektifikasi, packing gelas silinder, indeks bias Pendahuluan
Indonesia termasuk salah satu negara pengekspor nilam terbesar di dunia. Komoditas ini berperan sebagai pengikat bau/fixative parfum dan kosmetik. Dua puluh empat jenis sesquiterpene terdapat di nilam sehingga potensial untuk anti kanker, anti mikroba, anti inflammatory, antibiotik, dan anti tumor [1,2]. Patchoully alcohol (PA) merupakan salah satu komponen penentu harga jual minyak nilam di pasar dunia. Makin besar kadar PA dalam minyak nilam, makin mahal harga jual komoditas ini. Standar Nasional Indonesia 2006 mensyaratkan bahwa kadar baku PA di minyak nilam minimal 30% dengan indeks bias berkisar 1,507 – 1,515[3].
Rendemen rendah, bau hangus dan warna minyak kecoklatan merupakan ciri hasil penyulingan daun dan ranting nilam produk industri kecil Indonesia; yang diduga karena piranti penyulingan beserta kelengkapannya kurang terkendali dengan baik saat proses. Hal inilah penyebab rendahnya kualitas nilam yang menyebabkan sulit bersaing di pasar global. Padahal rendemen tinggi dan kualitas baik dimungkinkan diperoleh asal dipilih proses pemisahan yang cocok dan sesuai. Distilasi paling umum digunakan untuk tujuan tersebut akan tetapi masih banyak kendala bila tanpa dibarengi inovasi/modifikasi teknologi yang tepat. Salah satu teknologi modifikasi terkini yang mampu meningkatkan rendemen dan kualitas nilam adalah distilasi-rektifikasi [4]. Piranti ini adalah gabungan dari distilasi dilengkapi dengan kolom yang berperan untuk pemisahan (rectification column). Cairan
V - 7 yang diuapkan di wadah akan terfraksinasi saat mencapai kolom yang berisi bola terbuat dari gelas. Kontak intim antara uap/gas dengan bola di kolom inilah yang mengakibatkan terpisahnya komponen lebih mudah menguap dibanding komponen lainnya. Komponen mudah menguap mengalir terus ke bagian penampung sedang komponen kurang mudah menguap akan mengalir kembali ke wadah semula. Teknik penurunan tekanan operasi proses di piranti rektifikasi ini justru akan lebih akimeningkatkan rendemen dan kualitas nilam. Teknik penurunan ini bertujuan untuk memurnikan bahan aktif nilam serta mencegah agar produk tidak mengalami kerusakan/terdegradasi akibat panas tinggi dan waktu pemisahan yang relatif lama. Penelitian ini mencoba untuk memodifikasi piranti dengan cara menggabungkan distilasi penurunan tekanan dilengkapi kolom rektifikasi jenis packed
bed dengan pertimbangan 1)luasnya bidang permukaan kolom, 2)kontak intim uap-cairan yang
efektif, 3)tidak perlu bahan kimia tambahan, 4)kolom diisi packing bentuk bola terbuat dari gelas untuk memperluas permukaan kontak.
Metode Penelitian
Distilasi kolom rektifikasi berisi packing gelas dan tanpa kolom merupakan piranti utama pemurnian (Gambar 1). Pompa vakum untuk mengkondisikan penurunan tekanan pada piranti.Termokopel untuk mempertahankan temperatur konstan. Refraktometer, kromatografi gas- spektroskopi massa untuk analisis nilam awal dan hasil distilasi.Nilam dari industri kecil Pujon, dengan bahan kimia lain grade p.a. Distilasi untuk nilam 200 mL dilangsungkan pada 100C selama 100 menit. Percobaan ini dilakukan dengan kondisi tekanan kurang dari 1 atmosfir (475 mmHg). Kondisi operasi kromatografi gas pada temperatur kolom 80-220C, injector 200C, interface 250c dan total aliran 16 mL/menit. Refraktometer untuk uji indeks bias nilam.
Distilasi Distilasi tanpa kolom packing dengan kolom packing
Hasil Penelitian dan Pembahasan Nilam sebelum rektifikasi
Nilam awal yang diperoleh dari usaha kecil perlu dikarakterisasi untuk mendapatkan informasi penting terkait dengan mutu dan kemurniannya. Hasil uji selengkapnya dicantumkan di Tabel 1.
Tabel 1. Karakter nilam awal dibandingkan standar SNI 06-2385-2006 N Jenis uji Standar SNI 06-2385- Sampel
No 2006
1 Kuning muda-coklat Warna
Coklat gelap 1 kemerahan
V - 8 SENTRA
2 Berat jenis o 0,950-0,975 0,9653 2 (25 C)
3 Indeks bias 1,507-1,515 1,5073
3
4 Bilangan asam Maksimum 8 2,70
4 Patchouli
5 alkohol Minimum 30 28,00
5 (C 15 H 26 O) %
Gambar 1. Kromatogram nilam awal sebelum didistilasi Data yang disajikan di Tabel 1 membuktikan bahwa nilam awal sudah memenuhi baku yang dipersyaratkan oleh SNI, akan tetapi kadar patchouli alkohol yang nilainya lebih rendah dari SNI menunjukkan bahwa proses distilasi campuran daun dan ranting untuk mendapatkan nilam masih belum memuaskan. Pasar menghendaki agar kadar patchouli alkohol jika bisa melampaui angka 35 bahkan mencapai 40 agar diperoleh harga jual yang lebih kompetitif. Informasi uji inilah yang menggambarkan bahwa industri kecil belum mampu meningkatkan mutu nilam seperti yang dikehendaki konsumen.
Nilam setelah rektifikasi
Salah satu parameter mutu yang dipersyaratkan SNI adalah indeks bias. Standar indeks bias sesuai SNI adalah 1,507-1,515. Ditilik dari data yang disajikan di Gambar 2 membuktikan bahwa nilam asli (tanpa distilasi) maupun yang mengalami perlakuan memiliki nilai indeks bias sesuai kisaran standar SNI. Peningkatan indeks bias tidak amat berarti yang menggambarkan bahwa
V - 9 Gambar 2. Indeks bias nilam sebelum dan setelah distilasi komponen penyusun air merupakan salah satu komponen yang tidak mudah untuk dipisahkan dari minyak nilam meskipun air mempunyai sifat sangat volatile dibanding komponen lainnya. Gambar 2 menampakkan bahwa indeks bias terbesar diperoleh ketika nilam mengalami perlakuan distilasi dengan tinggi kolom packing 20 cm. Makin tinggi kolom packing memungkinkan komponen volatile untuk melampaui hambatan packing sedang komponen yang kurang volatile justru mengalami hambatan perpindahan massa karena terbentur adanya packing tertata acak. Makin tinggi kolom packing makin besar rintangan yang dialami komponen kurang volatile sehingga kontak/benturan itu mengakibatkan komponen tersebut cenderung untuk kembali mengalir ke bawah ke wadah semula; sedangkan air akan mengalir terus ke bagian atas tanpa hambatan berarti. Dengan demikian produk di bagian bawah kaya dengan patchouli alkohol karena menguapnya sebagian air dari campuran.
Gambar 3. Kadar patchouli alkohol sebelum dan setelah distilasi Kadar patchouli alkohol (PA) dalam nilam meningkat cukup tajam jika dibandingkan antara nilam asli/tanpa distilasi dan dengan distilasi kolom packing 20 cm. Gejala ini menunjukkan bahwa kolom packing 20 cm cukup efektif untuk memisahkan komponen volatile dalam nilam. Komponen volatile yaitu air dan golongan terpen mempunyai titik didih yang rendah sehingga dengan dibebankannya sejumlah energy panas pada sistem menyebabkan komponen tersebut menguap terlebih dahulu mengalir ke bagian atas dan menembus ke kolom packing. Pada bagian kolom inilah berlangsung kontak antara packing dan uap komponen volatile. Komponen kurang volatile mengalami hambatan sehingga kembali mengalir ke bagian bawah/wadah semula. Hal ini berdampak makin meningkatnya jumlah PA yang berarti makin pekatnya kadar patchouli alkohol. Hasil kromatogram nilam hasil distilasi pada kolom dengan panjang packing 20 cm disajikan di Gambar 4.
V - 10 SENTRA
Gambar 4.Kromatografi nilam setelah didistilasi dengan kolom packing 20 cm. Distilasi rektifikasi dengan kolom bentuk silinder dari bahan gelas berpotensi untuk meningkatkan kemurnian nilam sebesar 6%. Keunggulannya adalah tidak diperlukan bahan kimia tambahan untuk memurnikan nilam seperti halnya pada proses ekstraksi. Irawan (2010) melaporkan bahwa kondisi operasi ekstraksi maksimum diperoleh jika perbandingan berat batang terhadap daun adalah 2 banding 1, waktu ekstrak 150 menit, perbandingan volume ekstraktan heksan dan bensen adalah 3 banding 1. Rendemen nilam sebesar 4,3% dengan kadar PA 32% [5]
Kesimpulan 1.
Nilam awal dengan kadar patchouli alkohol 28,00% dan indeks bias 1,5073.
2. Distilasi rektifikasi pada tekanan 475 mmHg diperoleh nilam dengan kadar patchouli alkohol 34,68% dan indeks bias 1,5086.
3. Distilasi-rektifikasi ini termasuk teknologi ramah lingkungan karena minimnya penggunaan bahan kimia, tidak perlu piranti tambahan, efisien, hemat energi dan dimungkinkan proses sinambung.
Ucapan Terima Kasih
Terimakasih disampaikan kepada Direktorat Jenderal Pendidikan Tinggi, Kementerian Pendidikan dan Kebudayaan, Rektor dan Ketua LPPM Universitas Brawijaya yang telah membiayai penelitian ini melalui DIPA Universitas Brawijaya tahun 2013-2014. Tak lupa ucapan terima kasih ditujukan kepada Prod.Dr.Ir,Chandrawati Cahyani MS yang telah banyak memberikan saran dan koreksi terhadap penelitian ini.
V - 11
Referensi:
[1] Degueery,F., Pastore,L., Wu,S., Clark,A.,Chappel,J.,Schalk,M. 2006. The diverse sequiterpene profile of patchouli, pogestemon cablin, is correlated with a limited number sesquiterpene synthesis. Archives of Biochem. Biophys, 454. 2. 123. [2] Kiyohara,H., Ichono,C., Kawamura,Y., Nagai,T., Sato, N., Yamada,H. 2012. Patchouli alcohol: in vitro direct anti-influenza virus sesquiterpene in pogestemon cablin benth ,” Journal of National Medicine, Jan,66(1),55,2011 [3] Standard Nasional Indonesia,2006., ”Minyak nilam. SNI 06-2385-2006 [4] Li-Guo,Z., Chao Z., Li-J un N., Yu-Jie Y., Chun- Ming W.,2011.,”Rectification extraction of
Chinese Herb’s volatile oils and comparison with conventional steam distilation.,”Separation & Purification Technology,77,261 [5] Irawan,B.,2010.,”Peningkatan mutu minyak nilam dengan ekstraksi dan distilasi pada berbagai
Komposisi pelarut.,”Tesis,Magister Teknik Kimia, Universitas Diponegoro,Semarang
V - 12 SENTRA