BAB II TINJAUAN PUSTAKA - Ekstraksi Multi Tahap Kurkumin Dari Kunyit (Curcumadomestica Valet) Menggunakan Pelarut Etanol
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1 KUNYIT
Kunyit (Gambar 2.1) termasuk ke dalam Curcuma sp, yang adalah tumbuhan asli di sekitar wilayah Asia, didapati tersebar di India, Taiwan, Thailand, seluruh wilayah Malaysia hingga Pasifik dan Australia Utara [9].
Tanaman kunyit tumbuh bercabang dengan tinggi 40-100 cm. Ciri-ciri kunyit : batangnya merupakan batang semu, tegak, bulat, membentuk rimpang dengan warna hijau kekuningan dan tersusun dari pelepah daun (agak lunak). Berdaun tunggal, bentuk bulat telur (lanset) memanjang hingga 10-40 cm, lebar 8- 12,5 cm dan pertulangan menyirip dengan warna hijau pucat. Berbunga majemuk yang berambut dan bersisik dari pucuk batang semu, panjang 10-15 cm dengan mahkota sekitar 3 cm dan lebar 1,5 cm, berwarna putih/kekuningan [10].
Menurut Gantait (2011) [11], kunyit banyak digunakan sebagai bumbu makanan, sebagai pewarna alami untuk makanan dan tekstil. Kunyit juga sudah lama dikenal di dunia obat tradisional sebagai bahan baku jamu [9], juga untuk mengobati radang, mencret, sakit perut, dan sakit kuning. Selain itu kunyit juga memiliki efek antiinflamasi, antioksidan, antiulkus, dan gastroprotektif [12].
Karena berbagai manfaatnya yang banyak, kebutuhan industri terhadap kunyit
cukup tinggi, yaitu sekitar 1,355 ton/tahun berat segar, yang menempati urutan ke
empat terbesar untuk keperluan Industri Obat Tradisional di Jawa Tengah [9].Tumbuhan kunyit disebut Curcuma domestica atau Curcuma longa dalam bahasa latin, dan turmeric dalam bahasa Inggris. Ada beberapa jenis kunyit yang paling dikenal, yakni jenis Curcuma domestica Val, Curcuma domestica Rumph, Curcuma longa Auct, Curcuma longa Linn, dan Amomumcurcuma Murs [10].
Penelitian ini menggunakan jenis kunyit Curcuma Domestica Valet, yang termasuk dalam klasifikasi sebagai berikut : Kingdom : Plantae (tumbuh-tumbuhan) Divisi : Spermatophyta (tumbuhan berbiji) Sub Divisi : Angiospermae (berbiji tertutup) Kelas : Monocotyledonae (biji berkeping satu) Genus : Curcuma Spesies : Curcuma Domestica Valet [1].
Gambar 2.1 Kunyit [12]Menurut Dhanu (2008) kandungan kimia kunyit antara lainnya adalah kurkumin (3-4%), karbohidrat (69,4%), protein (6,3%), lemak (5,1%), mineral (3,5%), dan minyak esensial (5,8%) [10].
2.2 KURKUMIN
Kurkumin[1,7-bis(4-hydroxy-3-methoxyfenil)-1,6-heptadiene-3,5-dione] adalah sebuah senyawa pewarna alami kuning-oranye [13], yang terdapat pada kunyit [5]. Kurkumin merupakan salah satu dari tiga kurkuminoid di dalam kunyit, dimana dua kurkuminoid lainnya adalah desmetoksi-kurkumin (feruloyl-p- hydroxy-cinnamoylethane) dan bis-desmetoksi-kurkumin [bis-(p- hydroxycinnamoyl)-methane] [9].
Berikut rumus bangun kurkumin :
Gambar 2.2 Rumus Bangun Kurkumin [1] adalah C21 H
20 O 6 , berat molekulnya adalah 368,91, warnanya kuning muda, dan o
titik lelehnya adalah 183 C [11] .
Mengenai kelarutannya, kurkumin dapat larut dalam alkohol dan asam asetat glacial namun sukar larut dalam air [1], serta sedikit larut dalam pelarut hidrokarbon seperti benzene, eter, dan kloroform [6]. Selain itu, kurkumin juga larut dalam eter, di dalam alkali berwarna merah kecoklatan, sedangkan dalam asam berwarna kuning muda [5].
Kurkumin, yang juga terdapat di dalam temulawak, dan famili jahe, memiliki banyak manfaat. Ia dapat digunakan sebagai pewarna, misalnya dalam masakan India dan Thailand [14].
Menurut Gantait (2011) [11], kurkumin juga memiliki banyak potensi di bidang pengobatan. Beberapa manfaat medis dari kurkumin di antaranya yaitu meningkatkan metabolisme lipid, sebagai antioksidan, anti inflamatori, meningkatkan proses neurologis serta kesehatan kardiovaskular (sistem sirkulasi tubuh) [15]. Selain itu, kurkumin juga bermanfaat sebagai antivirus, antijamur, serta antibakteri. Kurkumin memiliki potensi besar sebagai agen pencegah kanker, bahkan kini sudah digunakan dalam perawatan kanker, arthritis, diabetes, osteoporosis, penyakit Alzheimer, dan penyakit lainnya [16].
Selain itu, kurkumin juga dipakai dalam produk sehari-hari, misalnya pada produk buah dan sayuran, produk sereal, produk bakeri, produk daging dan daging, produk ikan dan ikan, produk telur dan telur, bumbu, sup, saus, dan produk protein [17].
2.3 EKSTRAKSI
Kurkumin dapat dipisahkan melalui proses ekstraksi [17].Definisi umum ekstraksi yaitu proses pemisahan dan isolasi zat dari suatu zat dengan penambahan pelarut tertentu untuk mengeluarkan komponen campuran dari zat padat atau zat cair. Dalam hal ini fraksi padat yang diinginkan bersifat larut dalam pelarut (solvent), sedangkan fraksi padat lainnya tidak dapat larut [1].
Komponen yang dipindahkan dari zat padat ke dalam pelarut disebut “solute”sedangkan padatan yang tidak terlarut dalam pelarut disebut “inert” [18]. misalnya dengan cara distilasi/penguapan [1].
Metode yang digunakan untuk ekstraksibiasanya ditentukan oleh jumlah konstituen yang akan dilarutkan,distribusi konstituen dalam solid, sifat padatan dan ukuran partikel. Mekanisme proses ekstraksipada umumnya solven ditransfer dari larutan ke permukaan solid, kemudian terdifusi kedalam solid, solut yang berada didalam solid akan larut oleh solven kemudian terdifusi menjadi campuran solut-solven ke permukaan solid dan ditransfer keluar/ kedalam larutan solven.
Ketiga tahap tersebut diatas akan mempengaruhi kecepatan ekstraksi,tetapi pada umumnya kecepatan transfer solven ke permukaan terjadi sangat cepat dan berlangsung pada saat terjadi kontak antara solid dan solven.Sedangkan kecepatan difusi campuran solut-solven ke permukaan solid seringkali merupakan tahapan yangmengontrol dalam keseluruhan proses ekstraksi. Kecepatan difusi campuran solut-solven ke permukaan solidtergantung dari beberapa faktor yaitu suhu, luas permukaan partikel, pelarut (solvent), perbandingan solut-solven,proses pencampuran atau pengadukan dan lama pengadukan [18].
Ekstraksi dapat dilakukan dengan metode satu tahap (single stage) dan operasi multi tahap (multi stage). Berikut penjelasannya : a.
Operasi satu tahap Proses ekstraksi paling sederhana yaitu sebuah kontak satu tingkat antara umpan dan solven. Umpan dan solven dicampur kemudian dipisahkan dalam dua fase seimbang. Operasi satu tahap ditampilkan pada Gambar 2.3 berikut :
Gambar 2.3 Skema Ekstraksi Satu Tahap[19].b.
Operasi multi tahap (multi stage) Komposisi dan masing-masing fase yang membentuk keseimbangan besarnya tetap selama keadaan sistem tidak berubah. Komposisi ini merupakan komposisi maksimal yang dapat dicapai pada satu tahap keseimbangan. Untuk mendapatkan hasil pemisahan dengan komposisi dicapai keseimbangan baru. Namun demikian perubahan komposisi itupun terbatas, karenanya perlu dilakukan kontak ulang (bertingkat) hingga diperoleh komposisi sesuai yang diinginkan. Cara ini disebut sebagai operasi multi tahap. Ditinjau dari arah aliran masing-masing phase yang mengadakan kontak, ekstraksi multistage dibedakan menjadi dua kategori :
- Operasi multi tahap dengan aliran silang (cross-current).
Skema operasi multi tahap dengan aliran cross-current ditampilkan pada Gambar 2.4 berikut :
Gambar 2.4 Skema EkstraksiCross-Current [19].- Operasi multi tahap (multi stage) dengan aliran lawan arah (counter- current ). Skema operasi multi tahap dengan aliran cross-current ditampilkan pada Gambar 2.5 berikut : Gambar 2.5Skema Ekstraksi Counter-Current [19].
2.3.1 Faktor-faktor yang Mempengaruhi Ekstraksi
Menurut Prasetyo (2009) [18] hal-hal yang mempengaruhi unjuk kerja ekstraksi antara lain adalah ukuran partikel, temperatur ekstraksi, jumlah pelarut, dan waktu ekstraksi.
Pada prinsipnya ekstraksi adalah melarutkan dan menarik senyawa denganmenggunakan pelarut yang tepat. Ada tiga tahapan proses, yaitu :
1. Penetrasi pelarut kedalam sel tanaman dan pengembangan sel
2. Disolusi pelarut ke dalam sel tanaman dan pengembangan sel
Proses diatas diharapkan terjadinya kesetimbangan antara linarut danpelarut. Kecepatan untuk mencapai kesetimbangan umumnya tergantung padasuhu, pH, ukuran partikel dan gerakan partikel. Prinsip yang utama adalah yangberkaitan dengan kelarutan, yaitu senyawa polar lebih mudah larut dalam pelarutpolar dan senyawa nonpolar akan mudah larut dalam pelarut nonpolar [20].
Ukuran Partikel
Memperkecil ukuran padatan perlu dilakukan untuk mencapai unjuk kerja ekstraksi yang baik [18]. Hal ini disebabkan pada ukuran butir semakin kecil akan memudahkan pelarut dalam melarutkan minyak atsiri, beserta zat warna, resin, dan zat-zat lainnya seperti protein dan waxe [5].
Suhu Ekstraksi
Temperatur yang lebih tinggi (viskositas pelarut lebih rendah, kelarutan solutelebih besar) pada umumnya menguntungkan unjuk kerja ekstraksi. Namun,temperatur ekstraksi tidak boleh melebihi titik didih pelarut karena akanmenyebabkan pelarut menguap. Biasanya temperatur ekstraksi yang palingbaik adalah sedikit di bawah titik didih pelarut [18].
Pelarut Jenis pelarut adalah faktor penting dalam ekstraksi kurkumin dari kunyit.
yang perlu diperhatikan dalam pemilihan pelarut adalah selektivitas, kemampuan mengekstrak, toksisitas, kemudahan diuapkan, dan harga pelarut [21].
Menurut Munawaroh (2010) [22]pelarut organik untuk ekstraksi sebaiknya memilikisifat-sifat berikut ini : a. Mampu melarutkan zat yang ingin diekstrak dengan sempurna
b. Selektif
c. Volatilitasnya cukup rendah
d. Tidak terlarut dalam air
e. Relatif tidak mahal
f. Tidak mudah terbakar beberapa pelarut dengan kemurnian tertentu karena hukum nasional dan internasional dalam memproses material makanan. Heksana, aseton, alkohol (etanol, metanol), isopropanol dan etil asetat digunakan dalam ekstraksi oleoresin dari bumbu-bumbu.
Juga ditemukan bahwa etanol merupakan pelarut yang menghasilkan ekstrak kurkumin yang paling tinggi dibandingan dengan pelarut lain, yakni aseton, etil asetat, metanol, dan isopropanol [6], yang terlihat pada Tabel 2.1 berikut :
Tabel 2.1 Hasil Kurkumin yang Diperoleh untuk Tiap Jenis Pelarut [6]Pelarut Berat Rendemen Teresktrak (gm) Aseton 0,24 Etil Asetat 0,23
Etanol 0,26 Metanol 0,25 Isopropanol 0,21
Dalam Dong Liu (2008) [16] dinyatakan bahwa telah dilakukan perbandingan kelarutan kurkumin di dalam etanol 95%, aseton murni, dan air. Hasilnya menunjukkan ekstrak kurkumin yang jauh lebih tinggi diberikan oleh pelarut etanol 95%, lalu pelarut aseton murni, dengan air memberikan ekstrak terendah.
Etanol
Menurut Popuri (2013) [6] etanol adalah pelarut semi polar yang mudah melarutkan senyawa non polar liposoluble seperti kurkumin. Etanol, juga aseton, melarutkan kurkumin dengan sangat baik dibandingkan air [21].
Menurut Mulyono (2010) [23], etanol disebut juga etil alkohol. Sifat-sifat kimia etanol antara lain mudah menguap, mudah terbakar, beradisi dengan asetilen membentuk etil vinil eter, bereaksi dengan asam organic dan asam anorganik membentuk ester, dapat terdehidrogenasi membentuk asetaldehida [24].
Sifat fisika etanol dapat dilihat pada Tabel 2.2 :
Sifat Fisika Etanol Rumus Molekul C H OH 2 5 Berat Molekul 46,07 o Titik Didih 78,32 C o Suhu Kritis 243,1 C
Warna Tidak Berwarna (Jernih)
2.4 PERMINTAAN KURKUMIN
Permintaan akan kurkumin selalu ada setiap tahunnya. Pada level global, penggunaannya sebagai pewarna alami pengganti pewarna sintetis serta potensinya di bidang pengobatan meningkatkan permintaan ekstrak kurkumin dunia. Hal ini tercantum pada Laporan Lengkap Permintaan Kurkumin oleh Pasar Global, yang dapat dipesan melalui Research and Market dengan harga USD 2.500. Namun ada juga data lain mengenai permintaan kurkumin, seperti dapat dilihat pada data ekspor temulawak di India pada Tabel 2.3. Pada tabel tersebut terlihat kuantitas ekspor temulawak selalu berkisar pada 30.000 metrik ton, dimana dari eskpor setiap tahunnya, sebagiannya adalah dalam bentuk ekstrak kurkumin sebagai produk turunan [25].
Tabel 2.3 Ekspor Temulawak dari India [25]Temulawak Kuantitas (metrik ton) Nilai (Lakhs) Nilai (USD 1000) 1998 28.875 8.306 19.776 1999 37.298 12.914 30.830 2000 37.776 12.352 28.553 2001 44.627 11.558 25.246 2002 35.000 8.463 17.786 2003 32.000 9.938 20.547
Di Indonesia, salah satu pemakaian kurkumin adalah sebagai pewarna alami makanan yang aman untuk dikonsumsi. Penggunaan kurkumin sebagai bahan tambahan yang dapat dikonsumsi telah diijinkan oleh Departemen Kesehatan melalui Peraturan Mentri Kesehatan RI Nomor 235/Menkes/Per/VI/75, seperti tercantum dalam eBook Pangan tahun 2009 yang ditulis oleh Sutrisno Koswara. Penelitian yang dilakukan oleh BPOM maupuk YLKI menunjukkan bahwa di pasaran telah beredar saus tomat yang tidak layak dikonsumsi. Di
methanil yellow dan Rhodamin B, juga natrium benzoate yang dapat
menyebabkan iritasi lambung. Salah satu solusi dari masalah ini adalah senyawa kurkuminoid berwarna kuning yang terdapat dalam kunyit dan temulawak [26].
Di Indonesia, tingkatkebutuhan pasar akan kunyit dari tahun ke tahun semakin meningkat dengan persentasepeningkatan 10-25% per tahunnya, dan Indonesia pun mulai mengekspor kunyit pada tahun 1987 [12]. Sejak saat itu,
kebutuhan industri terhadap kunyit cukup tinggi, yaitu sekitar 1,355 ton/tahun dalam
berat segar, yang menempati urutan ke empat terbesar untuk keperluan Industri Obat
Sementara di dunia, kebutuhan kunyit hingga saat Tradisional di Jawa Tengah [9]. ini mencapai ratusan ribu ton/tahun [12].
Dari data-data di atas dapat terlihat bahwa permintaan akan kurkumin sebagai produk turunan dari kunyit dan temulawak selalu ada dan mulai meningkat seiring banyaknya manfaat kurkumin yang ditemukan, sehingga produksi kurkumin perlu dilakukan.
2.5 ANALISIS EKONOMI
Menurut Husodo dalam Harbelebun (2005) [27] di nusantara telah didapati sekitar 150 jenis pewarna alami yang telah teridentifikasi juga digunakan luas di berbagai bidang seperti kerajinan dan batik.
Di antara pewarna alami tersebut, ada juga yang digunakan sebagai pewarna makanan. Tujuannya adalah memberikan warna dan tampilan yang menarik. Namun penggunaannya tidak populer dikarenakan antara lain tidak praktis, kestabilan warna yang kurang, serta dirasa mengganggu rasa dan aroma makanan [28].
Untuk mengatasi hal ini, dibuatlah pewarna sintetis yang lebih handal daripada pewarna alami dalam kepraktisan dan teknologi. Namun, semakin lama semakin banyak laporan yang diterima terkait masalah kesehatan berkaitan dengan penggunaan pewarna sintetis. Produsen pun kembali melirik penggunaan pewarna alami untuk makanan [29].
Salah satu zat alami yang berpotensi digunakan sebagai pewarna makanan tersebut adalah kurkumin, yang memberi warna kuning pada tanaman-tanaman memiliki potensi manfaat di bidang kesehatan [14], misalnya sebagai antioksidan, anti tumor [31], anti virus, anti bakteri, juga untuk anti jamur [32].
Salah satu cara pengambilan kurkumin adalah dengan cara ekstraksi [31]. Metode esktraksi yang baik perlu diteliti agar zat warna yang diperoleh maksimal baik dalam kuantitas juga kualitas [24].
Dengan landasan pemikiran tersebut, kami ingin melakukan kajian potensi ekonomi ekstraksi multi tahap kurkumin dari kunyit, dimana akan dibuat dalam skala yang lebih besar. Analisa Ekonomi dapat dilihat pada Tabel 2.4 berikut :
Tabel 2.4 Analisa EkonomiBiaya Tetap Harga
Rp 390.000.000 Alat Rp 186.000.000 Gaji Karyawan
Total Biaya Tetap Rp 576.000.000
Biaya VariabelRp 373.248.000 Bahan Baku Rp 74.649.600 Biaya Variabel Tambahan
Total Biaya Variabel Rp 447.897.600
Total Biaya Produksi (TBP) / tahun Rp 1.023.897.600 Biaya Produksi / kg Rp 493.777 Harga Jual / kg Rp 800.000Rp 1.658.880.000 Total Penjualan / tahun
Rp 634.982.400 Laba sebelum pajak / tahun
Rp 539.735.040 Laba setelah pajak / tahun
Adapun analisa ekonominya akan dijabarkan sebagai berikut :S
2.5.1 Biaya Tetap
A. Biaya Tanah dan Bangunan
Bangunan kerja menggunakan rumah sendiri
B. Perincian Harga Alat
Tabel 2.5 Daftar Harga AlatNo Jenis Alat Jumlah Harga Harga Total Multifunctional thermal-
1 reflux extractor and
1 US$30.000 Rp. 390.000.000 concentrator machine for home industry Total
Rp 390.000.000
Peralatan berupa satu set alat ekstraksi refluks lengkap dengan filter ampas dan peralatan distilasi untuk pemulihan pelarut.
Tabel 2.6 Daftar Gaji PegawaiGaji/Orang Total Gaji Jabatan Jumlah (Rp) (Rp) Manajer 1 5.000.000 5.000.000 Karyawan Produksi
2 2.500.000 5.000.000 Karyawan Keuangan dan Administrasi 1 3.000.000 3.000.000
Office Boy 1 2.500.000 2.500.000 Total
15.500.000
Total gaji karyawan 1 bulan = Rp 15.500.000 Total gaji karyawan 1 tahun = Rp 186.000.000 Total Biaya Tetap = Rp 390.000.000 + Rp 186.000.000 = Rp 576.000.000
2.5.2 Biaya Variabel
A. Bahan Baku
Kunyit Kebutuhan = 30 kg/ 3 jam = 10 kg/jam Harga = Rp 17.000/kg Harga 3 bulan = 72 hari x 6 jam/hari x 10 kg/jam x Rp 17.000/kg
= Rp 73.440.000 Harga 1 tahun = 293.760.000
Etanol Kebutuhan = 120 l/3 jam = 40 l/jam Asumsi etanol terbawa sebanyak 5% dari 40 l/jam pada ampas = 2 l/jam Etanol hasil recovery = 40 l/jam
- – 2 l/jam = 38 l/jam Etanol baru yang perlu ditambahkan = 2 l/jam Etanol perlu diganti setiap 12 hari sekali (dalam 72 hari berarti terjadi penggantian pelarut etanol sebanyak 6 kali). Harga Etanol = Rp 18.000/l Harga etanol penggantian = (6 x 40 l/jam x Rp. 18.000/l) = Rp. 4.320.000 Harga penambahan etanol baru = 72 hari x 6 jam/hari x 2 l/jam x Rp 18.000/l
= 15.552.000 Harga total = Harga etanol penggantian + harga penambahan etanol baru Harga 3 bulan = Rp. 19.872.000 Harga 1 tahun = Rp 79.488.000 Total biaya bahan baku selama 1 tahun = Rp. 293.760.000 + Rp 79.488.000
= Rp. 373.248.000
B. Biaya Variabel Tambahan
Diperkirakan sebesar 20 % dari biaya variabel bahan baku = 0,2 x Rp. 373.248.000 = Rp 74.649.600 Total Biaya Variabel = Rp. 373.248.000 + Rp 74.649.600 = Rp 447.897.600
2.5.3Total Biaya Produksi
Biaya Produksi = Biaya Tetap + Biaya Variabel = Rp 576.000.000 + Rp 447.897.600 = Rp 1.023.897.600/tahun
Produksi kurkumin = (2,4 gram ekstrak/20 gram kunyit) x 1000 gram/1 kg x 10 kg/jam = 1.200 gram ekstrak/jam = 1,2 kg / jam
Kapasitas Produksi = 1,2 kg/jam x 6 jam/hari x 288 hari = 2073,6 kg/tahun Biaya Produksi per unit = Rp 1.023.897.600/ 2073,6 kg = Rp. 493.777 Harga produk pewarna kurkumin = Rp 800.000/kg (dibandingkan dengan harga produk pewarna sejenis lebih murah) Total penjualan kurkumin per tahun = Rp 800.000/kg x 2073.6 kg/tahun = Rp 1.658.880.000/tahun
2.5.4Perhitungan Rugi / Laba Usaha
A. Laba Sebelum Pajak
Total Penjualan / tahun = Rp 1.658.880.000/tahun Total Biaya Produksi / tahun = Rp 1.023.897.600/tahun Laba atas penjualan = Total Penjualan
- – Total Biaya Produksi
B. Pajak Penghasilan
Berdasarkan Kep. Menkeu RI tahun 2000, pasal 17 tarif pajak penghasilan per bulan adalah : Penghasilan 0 – 50.000.000 dikenakan pajak sebesar 10 % Penghasilan 50.000.000 – 100.000.000 dikenakan pajak sebesar 15% Penghasilan diatas 100.000.000 dikenakan pajak sebesar 30 %
Laba per tahun = Rp 634.982.400 Laba per bulan = Rp 634.982.400/12 = Rp 52.915.200 Maka perincian pajak penghasilan (PPh) : = 0,15 x Rp52.915.200 = Rp 7.937.280 Maka, Laba Setelah Pajak/bulan = Laba Sebelum Pajak - PPh
= Rp 52.915.200
- – Rp 7.937.280 = Rp 44.977.920
Laba setelah pajak/tahun = Rp 539.735.040
2.5.5Analisa Aspek Ekonomi
Break Even Point (BEP)
Biaya Tetap = Total Penjualan = 1.658.880.000 Biaya Variabel = 447.897.600 BEP x 100%
- – 47,54% = 0,4754
=
BEP unit = 0,4754 x 2.073,6 kg = 985,79 kg Artinya perlu menjual 985,79kg agar terjadi break even point. Hal ini dapat total penjualan pada kapasitas produksi 985,79 kg. Grafik BEP dapat dilihat pada Gambar 2.6
Gambar 2.6 Grafik Break Even PointBEP Biaya Tetap
Biaya Variabel
Laba