BAB II - digilib POLBAN

 BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Biji Ganitri
Ganitri yang memiliki nama latin Elaeocarpus ganitrus merupakan tanaman
yang menghasilkan buah berbentuk bulat diameter ± 1,5-2 cm dan berwarna biru
tua dengan biji yang bergerigi dan keras seperti terlihat pada gambar 2.1 dan 2.2
dengan
komposisi kimia terdapat pada tabel 2.1.
Tabel 2.1 Komposisi Kimia Biji Ganitri
Unsur
Persentasi (%)
Karbon (C)
50,02
Hidrogen (H)
17,80
Nitrogen (N)
0,95
Oksigen (O2)
30,45
Minyak (oil) yang mengandung
5
glikosida, steroid, alkaloid, dan
<1
flavonoid
Sumber :staff.blog.ui. 2009
No.
1
2
3
4
Gambar 2.1. Buah ganitri
Sumber :www.google.com. 2012
Gambar 2.2. Biji ganitri
2.2 Minyak atsiri
Minyak Atsiri, atau dikenal juga sebagai Minyak Eteris (Aetheric Oil),
Minyak Esensial, Minyak Terbang, serta Minyak Aromatik, adalah kelompok
besar minyak nabati yang berwujud cairan kental pada suhu ruang, tetapi mudah
menguap sehingga memberikan aroma yang khas (Wikipedia/Minyak atsiri.
2012).
Aroma yang dihasilkan oleh setiap minyak atsiri akan berbeda-beda
tergantung sumber minyak yang diekstrak. Contohnya minyak atsiri dari bunga
5
Bab II Tinjauan Pustaka
6
mawar memiliki bau khas mawar, begitu pula minyak atsiri dari biji ganitri
memiliki bau khas. Bau khas dari minyak biji ganitri berbau mint. Karakteristik
dari minyak biji ganitri terdapat pada tabel 2.2.
Tabel 2.2 Karakteristik Minyak Biji Ganitri
Kelembaban
8,87
Minyak (%)
0,68
Warna minyak
Kuning pucat
Bentuk
Cair
Indeks bias
1,4650
Specific gravity
0,9300
Angka penyabunan (KOH gr/gr minyak)
176,30
IV (Intrinsic Viscosity dalam dl/gr)
72,28
Sumber: http://www.rudrakshayurveda.com
Aroma khas yang ditimbulkan oleh minyak atsiri berasal dari ester yang
terkandung di dalamnya. Salah satu contoh ester pada minyak atsiri adalah
squalene dan beta-sitosterol acetat.
2.2.1 Squalene
Squalene adalah senyawa organik alami yang terkandung dalam minyak
hewan seperti hati ikan hiu dan tanaman seperti padi, gandum dan buah zaitun.
Semua tumbuhan dan hewan menghasilkan squalene. Squalene dengan rumus
kimia C30H50 merupakan senyawa hidrokarbon alifatik unsaturated dengan 6
ikatan rangkap (Hawled, 2003).
Tabel 2.3 Struktur Kimia dan Sifat Fisik Squalene
Squalene
Properties
Molecular formula
C30H50
Molar mass
410.72 g mol−1
Appearance
Pale yellow, translucent liquid
Density
0.858 g cm-3
Melting point
-75 °C, 198 K, -103 °F
Boiling point
285 °C, 558 K, 545 °F (at 3.3 kPa)
log P
12.188
Viscosity
12 cP (at 20 °C)
Flash point
110 °C
Sumber : Wikipedia, 2012.
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
7
Struktur kimia dan sifat fisik squalene ditunjukkan pada tabel 2.3. Salah
satu manfaat dari squalene adalah sebagai zat chemopreventative atau pencegah
kanker (Wikipedia, 2012).
beta-Sitosterol Acetate
2.2.2
Salah satu kandungan kimia yang terkandung dalam minyak atsiri yaitu
beta-Sitosterol Acetate. Manfaat dari beta-Sitosterol Acetate yaitu untuk
mengobati luka terpukul, tulang patah, rematik, sakit kuning, beri-beri, disentri,
bronchitis, dan lain-lain (AgroMedia, 2008). Selain itu, beta-Sitosterol Acetate
juga berfungsi untuk mengurangi kolesterol dalam darah (Wikipedia, 2012).
Struktur kimia dari beta-Sitosterol Acetate ditunjukkan pada gambar 2.3. Adapun
karakteristik dari beta-Sitosterol Acetate dapat dilihat pada tabel 2.4.
Gambar 2.3 Struktur Kimia beta-Sitosterol Acetate
Sumber :www.chemicalbook.com. 2012
Tabel 2.4 Karakteristik beta-Sitosterol Acetate
Properties
Molecular Formula
C31H52O2
Molecular Weight
456.8 gr/mol
Melting point
136-140°C
Physical Description
Off white powder
Solubility
Soluble in chloroform
Sumber :www.wikipeida.org/wiki/beta-sitosterol. 2012
2.3 Pelarut
Pelarut adalah zat cair atau gas yang melarutkan benda padat, cair atau gas,
yang menghasilkan sebuah larutan. Jenis pelarut berkaitan dengan polaritas dari
pelarut tersebut. Hal yang perlu diperhatikan dalam proses ekstraksi adalah
senyawa yang memiliki kepolaran yang sama akan lebih mudah tertarik/terlarut
dengan pelarut yang memiliki tingkat kepolaran yang sama. Berkaitan dengan
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
8
polaritas dari pelarut, terdapat tiga golongan pelarut yaitu pelarut polar, pelarut
semipolar, dan pelarut nonpolar.
2.3.1
Pelarut polar
Pelarut polar memiliki tingkat kepolaran yang tinggi, cocok untuk
mengekstrak senyawa-senyawa yang polar dari tanaman. Pelarut polar cenderung
universal digunakan karena biasanya walaupun polar, tetap dapat mengekstraksi
senyawa-senyawa
dengan tingkat kepolaran lebih rendah. Salah satu contoh
pelarut
polar adalah metanol dan etanol.
2.3.1.1 Metanol
Metanol merupakan cairan polar yang dapat bercampur dengan air, alkohol
lain, ester, keton, eter, dan sebagian besar pelarut organik. Metanol sedikit larut
dalam lemak dan minyak. Secara fisika metanol mempunyai afinitas khusus
terhadap karbon dioksida dan hidrogen sulfida. Titik didih metanol berada pada
64,7oC dengan panas pembentukan (cairan) –239,03 kJ/mol pada suhu 25 oC.
Metanol mempunyai panas fusi 103 J/g dan panas pembakaran pada 25oC sebesar
22,662 J/g. Tegangan permukaan metanol adalah 22,1 dyne/cm, sedangkan panas
jenis uapnya pada 25oC sebesar 1,370 J/(gK) dan panas jenis cairannya pada suhu
yang sama adalah 2,533 J/(gK) (Wikipedia, 2012).
Metanol adalah senyawa kimia dengan rumus kimia CH3OH. Sebagai
alkohol alifatik yang paling sederhana, reaktifitas metanol ditentukan oleh
kelompok hidroksil fungsional. Metanol bereaksi melalui pemutusan ikatan C-O
atau O-H yang dikarakterisasi dengan penggantian gugus –H atau –OH. Pada suhu
ruang metanol berbentuk cairan yang ringan, mudah menguap, tidak berwarna,
mudah terbakar, dan beracun dengan bau yang khas (berbau lebih ringan daripada
etanol). Metanol digunakan sebagai bahan pendingin anti beku, pelarut, bahan
bakar dan sebagai bahan aditif bagi etanol industri.
2.3.1.2 Etanol
Etanol, disebut juga etil alkohol, alkohol murni, alkohol absolut, atau
alkohol saja, adalah sejenis cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, tak
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
9
berwarna, dan merupakan alkohol yang paling sering digunakan dalam kehidupan
sehari-hari. Senyawa ini merupakan obat psikoaktif dan dapat ditemukan pada
minuman beralkohol dan termometer modern.
Etanol termasuk ke dalam alkohol rantai tunggal, dengan rumus kimia
C2H5OH dan rumus empiris C2H6O. Etanol merupakan isomer konstitusional dari
dimetil eter. Etanol sering disingkat menjadi EtOH, dengan "Et" merupakan
singkatan dari gugus etil (-C2H5).
Etanol adalah cairan tak berwarna yang mudah menguap dengan aroma
yang khas. Etanol terbakar tanpa asap dengan lidah api berwarna biru yang
kadang-kadang tidak dapat terlihat pada cahaya biasa.
Sifat-sifat fisika etanol utamanya dipengaruhi oleh keberadaan gugus
hidroksil dan pendeknya rantai karbon etanol. Gugus hidroksil dapat berpartisipasi
ke dalam ikatan hidrogen sehingga membuatnya cair dan lebih sulit menguap dari
pada senyawa organik lainnya dengan massa molekul yang sama.
Etanol adalah pelarut yang serbaguna, larut dalam air dan pelarut organik
lainnya, meliputi asam asetat, aseton, benzena, karbon tetraklorida, kloroform,
dietil eter, etilena glikol, gliserol, nitrometana, piridina, dan toluena. Etanol juga
larut dalam hidrokarbon alifatik yang ringan, seperti pentana dan heksana, dan
juga larut dalam senyawa klorida. Indeks refraksi etanol adalah 1,36242 (pada
λ=589,3 nm dan 18,35 °C) (Wikipedia, 2012).
2.3.2 Pelarut semipolar
Pelarut semipolar memiliki tingkat kepolaran
yang lebih
rendah
dibandingkan dengan pelarut polar. Pelarut ini baik untuk mendapatkan senyawasenyawa semipolar dari tumbuhan. Contoh pelarut ini adalah: aseton, etil asetat,
kloroform
2.3.3 Pelarut nonpolar
Pelarut nonpolar, hampir sama sekali tidak polar. Pelarut ini baik untuk
mengekstrak senyawa-senyawa yang sama sekali tidak larut dalam pelarut polar.
Senyawa ini baik untuk mengekstrak berbagai jenis minyak. Contoh: n-Heksana.
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
10
2.3.3.1 n-Heksana
Heksana adalah sebuah senyawa hidrokarbon alkana dengan rumus kimia
C6H14 (isomer utama n-heksana memiliki rumus CH3(CH2)4CH3). Awalan heks merujuk pada enam karbon atom yang terdapat pada heksana dan akhiran –ana
berasal dari alkana, yang merujuk pada ikatan tunggal yang menghubungkan
atom-atom karbon tersebut. Seluruh isomer heksana amat tidak reaktif, dan sering
digunakan sebagai pelarut organik yang inert. Heksana juga umum terdapat pada
bensin dan lem sepatu, kulit dan tekstil. Dalam keadaan standar senyawa ini
merupakan cairan tak berwarna yang tidak larut dalam air. n-heksana diproduksi
oleh kilang minyak mentah (crude oil). Komposisi dari fraksi yang mengandung
heksana amat bergantung kepada sumber minyak, maupun keadaan kilang. Produk
industri biasanya memiliki 50% berat isomer rantai lurus, dan merupakan fraksi
yang mendidih pada 65-70 °C (Wikipedia, 2012).
Beberapa syarat-syarat pelarut yang ideal untuk ekstraksi adalah sebagai
berikut.
1.
Tidak toksik dan ramah lingkungan.
2.
Mampu mengekstrak semua senyawa dalam simplisia.
3.
Mudah untuk dihilangkan dari ekstrak.
4.
Tidak bereaksi dengan senyawa-senyawa dalam simplisia yang diekstrak.
5.
Murah/ ekonomis.
Pelarut biasanya memiliki titik didih relatif rendah dan relatif lebih mudah
menguap, meninggalkan substansi terlarut yang didapatkan. Untuk membedakan
antara pelarut dengan zat yang dilarutkan, pelarut biasanya terdapat dalam jumlah
yang lebih besar. Pada tabel 2.2 ditunjukkan beberapa jenis pelarut (Wikipedia,
2012).
Solvent
Heksana
Benzena
Toluena
Dietil eter
Kloroform
Tabel 2.5 Sifat-Sifat Pelarut Umum
Rumus kimia
Titik
didih
Pelarut Non-Polar
CH3-CH2-CH2-CH2-CH2-CH3
69 °C
C6H6
80 °C
C6H5-CH3
111 °C
CH3CH2-O-CH2-CH3
35 °C
CHCl3
61 °C
Konstanta
Dielektrik
Massa jenis
2,0
2,3
2,4
4,3
4,8
0,655 g/ml
0,879 g/ml
0,867 g/ml
0,713 g/ml
1,498 g/ml
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
11
Etil asetat
1,4-Dioksana
Tetrahidrofuran
(THF)
Diklorometana (DCM)
Asetona
Asetonitril (MeCN)
Dimetilformamida (DMF)
Dimetil sulfoksida
Asam asetat
n-Butanol
Isopropanol
(IPA)
n-Propanol
Etanol
Metanol
Asam format
Air
Sumber : Wikipedia 2011
CH3-C(=O)-O-CH2-CH3
Pelarut PolarAprotic
/-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-\
/-CH2-CH2-O-CH2-CH2-\
CH2Cl2
CH3-C(=O)-CH3
CH3-C≡N
H-C(=O)N(CH3)2
CH3-S(=O)-CH3
Pelarut Polar Protic
CH3-C(=O)OH
CH3-CH2-CH2-CH2-OH
CH3-CH(-OH)-CH3
CH3-CH2-CH2-OH
CH3-CH2-OH
CH3-OH
H-C(=O)OH
H-O-H
77 °C
6,0
0,894 g/ml
101 °C
66 °C
40 °C
56 °C
82 °C
153 °C
189 °C
2,3
7,5
9,1
21
37
38
47
1,033 g/ml
0,886 g/ml
1,326 g/ml
0,786 g/ml
0,786 g/ml
0,944 g/ml
1,092 g/ml
118 °C
118 °C
82 °C
97 °C
79 °C
65 °C
100 °C
100 °C
6,2
18
18
20
30
33
58
80
1,049 g/ml
0,810 g/ml
0,785 g/ml
0,803 g/ml
0,789 g/ml
0,791 g/ml
1,21 g/ml
1,000 g/ml
Minyak atsiri yang berasal dari tumbuh-tumbuhan dapat diperoleh melalui
tiga cara, yaitu pengempaan (expression), ekstraksi menggunakan pelarut (solvent
extraction) dan distilasi (distillation) (Santoso, 1992).
2.4 Ekstraksi
Ekstraksi adalah suatu proses pemisahan dari bahan padat maupun cair
dengan bantuan pelarut. Pelarut yang digunakan harus dapat mengekstrak
substansi yang diinginkan tanpa melarutkan material lainnya. Ekstraksi padat cair
atau leaching adalah transfer difusi komponen terlarut dari padatan inert ke dalam
pelarutnya. Proses ini merupakan proses yang bersifat fisik karena komponen
terlarut kemudian dikembalikan lagi ke keadaan semula tanpa mengalami
perubahan kimiawi. Ekstraksi dari bahan padat dapat dilakukan jika bahan yang
diinginkan dapat larut dalam pelarut pengekstraksi (Howard JL, David P. 1949).
Menurut Ahmed & Rahman (2012), ekstraksi padat-cair (SLE) adalah
penghilangan komponen terlarut (solute) (A) dari suatu padatan (C) melalui
kontak dengan pelarut (solvent) (B).
Faktor-faktor yang dapat mempengaruhi laju ekstraksi
Terdapat 4 faktor yang dapat mempengaruhi laju ekstraksi, diantaranya
adalah sebagai berikut.
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
12
1. Ukuran partikel
Semakin kecil ukuran partikel, semakin besar luas permukaan kontak
antara padatan dan cairan. Oleh karena itu, semakin tinggi laju perpindahan
bahan dan semakin kecil jarak solute yang harus berdifusi dalam padatan
(Coulson & Richardson, 2002).
Untuk leaching pada produk farmasi dari daun, batang dan akar,
pengeringan
bahan sebelum ekstraksi akan membantu memecahkan dinding sel
sehingga
pelarut dapat langsung melarutkan solute. Sebagian besar dinding sel
dari kedelai dan beberapa biji akan pecah ketika ukuran bahan diperkecil
sekitar 0,1 sampai 0,5 mm dengan penggilingan atau pengelupasan. Ukuran sel
yang lebih kecil menyebabkan solvent dapat dengan mudah mencapai minyak
dan melarutkannya (Geankoplis, 2003).
2. Pelarut
Cairan yang dipilih harus pelarut yang selektif dengan viskositas yang
cukup rendah agar dapat menyebar secara bebas. Pada awalnya, pelarut yang
digunakan relatif murni. Selama proses ekstraksi, konsentrasi solute akan
meningkat di dalam pelarut dan laju ekstraksi akan semakin menurun. Hal ini
terjadi karena gradien konsentrasi yang semakin berkurang dan larutan yang
semakin viscous (mengental).
3. Suhu
Dalam kebanyakan kasus, kelarutan dari bahan yang sedang diekstrak
dan koefisien difusi diharapkan akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu
sehingga memberikan laju ekstraksi yang lebih tinggi.
4. Agitasi cairan
Agitasi pelarut ini penting untuk dilakukan karena dapat meningkatkan
difusi eddy dan perpindahan bahan dari permukaan partikel ke larutan. Selain
itu, agitasi suspensi partikel halus ini dapat mencegah terjadinya sedimentasi
(Coulson & Richardson, 2002).
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
13
Jika solute tersebar merata dalam padatan, maka yang lebih dekat dengan
permukaan akan lebih dulu terlarut meninggalkan struktur berpori dalam residu
padatan (rafinat). Pelarut selanjutnya akan menembus lapisan terluar sebelum
mencapai
solute berikutnya dan tingkat kesulitan pada proses ekstraksi
selanjutnya akan meningkat karena kandungan solute dari sebelumnya atau laju
pelarutan/ekstraksi/peluruhan akan menurun. Secara umum proses dapat
diasumsikan dalam tiga bagian. Pertama, solute terlarut ke dalam pelarut dan
berpindah ke fasa pelarut. Kedua, solute mendifusi menembus pelarut dalam poripori padatan ke permukaan partikel. Ketiga, perpindahan solute dari
larutan/pelarut dalam kontak dengan partikel ke larutan utama keseluruhan/curah
(Coulson & Richardson, 2002).
Ada beberapa ekstraksi senyawa bahan alam yang umum digunakan antara
lain:
a. Maserasi (perendaman)
Maserasi adalah proses pengekstrakan simplisia dengan menggunakan
pelarut dengan beberapa kali pengocokan atau pengadukan pada temperatur
ruangan. Teknik maserasi digunakan terutama jika senyawa organik metabolit
sekunder ada dalam bahan tersebut cukup banyak persentasenya dan ditemukan
suatu pelarut yang dapat melarutkan senyawa tersebut tanpa dilakukan
pemanasan. Biasanya cara ini membutuhkan waktu yang cukup lama dan sulit
mencari pelarut organik yang dapat melarutkan dengan baik senyawa organik
dalam bahan tersebut. Akan tetapi, jika struktur senyawa yang akan diisolasi
sudah diketahui, maka metode perendaman ini metode praktis.
Maserasi biasanya dilakukan untuk bagian tumbuhan yang teksturnya
lunak, seperti bunga dan daun. Senyawa organik metabolit sekunder yang ada
dalam bahan alam tersebut umumnya dalam persentase yang cukup banyak,
perendaman tidak dilakukan dengan pemanasan. Hasil perendaman kemudian
disaring dan filtrat yang didapat diuapkan dengan alat rotary evaporator sampai
diperoleh ekstrak kental tumbuhan.
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
14
b. Perkolasi
Pada prinsipnya perkolasi menggunakan suatu pelarut dimana pelarut
tersebut dilewatkan secara perlahan (tetes demi tetes) pada bahan alam yang
mengandung senyawa organik tersebut. Pada teknik ini juga digunakan pelarut
yang tidak mudah menguap, tetapi melarutkan senyawa organik yang terkandung
dalam bahan alam tersebut cukup besar.
Perkolasi biasanya digunakan untuk bagian tumbuhan yang keras seperti
akar,
biji dan batang. Cara perkolasi digunakan apabila kandungan kimianya
sedikit. Filtrat yang didapat diuapkan pelarutnya dengan alat rotary evaporator.
c. Sokletasi
Sokletasi merupakan teknik ekstraksi yang digunakan terhadap bahan alam
padat yang senyawa kimianya tahan panas. Prinsipnya yaitu menggunakan suatu
pelarut yang mudah menguap secara berulang-ulang dan dapat melarutkan
senyawa organik yang terdapat pada bahan alam tersebut. Metode sokletasi
mempunyai keunggulan dari metode lainnya, karena melalui metode ini ekstraksi
dapat dilakukan beberapa kali dan pelarut yang digunakan tidak banyak (Fadhli,
Haiyul. 2011).
d. Distilasi uap
Distilasi uap adalah salah satu cara untuk mendapatkan minyak atsiri,
dengan cara mendidihkan bahan baku yang dimasukkan ke dalam ketel hingga
terdapat uap yang diperlukan atau dengan cara mengalirkan uap jenuh (saturated
or seuperheated) dari ketel pendidih air ke dalam ketel distilasi.
Dengan distilasi ini akan dipisahkan zat bertitik didih tinggi dari zat yang
tidak dapat menguap. Dengan kata lain, distilasi adalah proses pemisahan
komponen-komponen campuran dari dua atau lebih cairan berdasarkan perbedaan
tekanan uap masing-masing komponen tersebut.
Cara distilasi minyak atsiri, pertama-tama bahan baku dari tanaman yang
mengandung minyak dimasukkan ke dalam ketel pendidih, atau dimasukkan ke
dalam ketel distilasi dan dialiri uap. Adanya panas air dan uap tentu akan
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
15
mempengaruhi bahan tersebut sehingga di dalam ketel terdapat dua cairan, yaitu
air panas dan minyak atsiri. Kedua cairan tersebut dididihkan perlahan-lahan
hingga terbentuk campuran uap yang terdiri dari uap air dan uap minyak.
Campuran
uap ini akan mengalir melalui pipa-pipa pendingin, dan terjadilah
proses pengembunan sehingga uap tadi kembali mencair. Dari pipa pendingin,
cairan tersebut dialirkan ke alat pemisah yang akan memisahkan minyak atsiri dari
air berdasarkan berat jenisnya.
Distilasi itu sendiri masih dapat dibagi menjadi tiga cara, yaitu distilasi
dengan air, distilasi dengan air dan uap, dan distilasi langsung dengan uap.
• Distilasi (menyuling) dengan air
Menyuling minyak atsiri dengan air merupakan cara yang tradisional.
Prinsip kerja distilasi dengan air ditunjukkan pada gambar 2.4. Ketel distilasi
diisi air sampai volumenya hampir separuh, lalu dipanaskan. Sebelum air
mendidih, bahan baku dimasukkan ke dalam ketel distilasi. Pada kondisi
kesetimbangan, penguapan air dan minyak atsiri berlangsung secara
bersamaan. Cara distilasi seperti ini disebut distilasi langsung (direct
distillation). Bahan baku yang digunakan biasanya bunga atau daun yang
mudah bergerak di dalam air dan tidak mudah rusak oleh panas uap air.
Gambar 2.4 Alat Distilasi dengan Air
Sumber : Santoso, 1992.
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
16
Distilasi secara sederhana ini relatif mudah dilakukan. Namun, kualitas
minyak atsiri yang dihasilkan relatif rendah, kadar minyaknya relatif sedikit,
terkadang terjadi hidrolisis ester, dan produk minyaknya bercampur dengan
hasil
sampingan.
• Distilasi dengan air dan uap
Distilasi minyak atsiri dengan cara ini memang sedikit lebih maju dan
produksi
minyaknya pun relatif lebih baik. Prinsip kerja distilasi ini adalah
sebagai
berikut.
Ketel distilasi diisi air sampai pada batas saringan. Bahan baku diletakkan
di atas saringan sehingga tidak berhubungan langsung dengan air yang
mendidih, tetapi akan berhubungan dengan uap air. Air yang menguap akan
membawa partikel-partikel minyak atsiri dan dialirkan melalui pipa ke alat
pendingin sehingga terjadi pengembunan dan uap air yang bercampur minyak
atsiri akan mencair kembali. Selanjutnya dialirkan ke alat pemisah untuk
memisahkan minyak atsiri dari air seperti terlihat pada gambar 2.5.
Gambar 2.5 Alat Distilasi dengan Air dan Uap
Sumber : Santoso, 1992.
• Distilasi dengan Uap
Distilasi minyak atsiri secara langsung dengan uap memerlukan biaya
yang relatif besar, karena harus disiapkan dua buah ketel, dan sebagian
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
17
peralatan terbuat dari stainless steel (SS) atau mild steel (MS). Walaupun
memerlukan biaya yang besar, tetapi kualitas minyak atsiri yang dihasilkan
memang jauh lebih sempurna.
Prinsip kerja distilasi seperti ini hampir sama dengan cara menyuling
dengan air dan uap (indirect distillation). Namun, antara ketel uap dan ketel
distilasi harus terpisah. Ketel uap yang berisi air dipanaskan, lalu uapnya
dialirkan
ke ketel distilasi yang berisi bahan baku. Partikel-partikel minyak
pada bahan baku terbawa bersama uap dan dialirkan ke alat pendingin. Di
dalam alat pendingin itulah terjadi proses pengembunan sehingga uap air yang
bercampur minyak akan mengembun dan mencair kembali, selanjutnya,
dialirkan ke alat pemisah yang akan memisahkan minyak atsiri dari air seperti
terlihat pada gambar 2.6 (Santoso, 1992).
Gambar 2.6 Alat Distilasi dengan Uap
Sumber : Santoso, 1992.
2.5 Pemurnian
Proses pemurnian merupakan proses untuk mengurangi kadar pelarut atau
pengotor yang terdapat pada produk yang dihasilkan. Metode pemurnian yang
dilakukan adalah distilasi dan degumming.
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
18
2.5.1 Distilasi
Distilasi adalah suatu metoda untuk memisahkan beberapa komponen dari
suatu larutan cair yang tergantung pada distribusi komponen tersebut antara fasa
uap dan fasa cair. Fasa uap terbentuk dari penguapan fasa cair pada titik didihnya.
Kebutuhan dasar untuk pemisahan komponen dengan distilasi adalah komposisi
uap harus berbeda dari komposisi cairan dalam kesetimbangan pada titik didih
cairan. Distilasi dapat dilakukan apabila larutan tersebut mengandung komponen komponen yang mudah menguap, seperti larutan amoniak-air atau etanol-air,
dimana
kedua komponen tersebut akan berada pada fasa uap (Geankoplis, 2003).
Gambar 2.7. Alat distilasi sederhana
Sumber : Acep & Anida. 2011
Distilasi atau menyuling merupakan suatu proses pengubahan suatu zat dari
keadaan cair menjadi keadaan uap dengan pemanasan, kemudian diembunkan
(dikondensasikan) menjadi cair kembali dan ditampung dalam bejana yang
terpisah. Proses distilasi biasanya digunakan untuk memurnikan suatu zat,
memisahkan bagian-bagian yang bercampur dalam suatu zat yang memiliki titik
didih yang berbeda. Misalnya pada pemurnian air; air yang tidak murni
dipanaskan hingga mendidih; uap air yang terjadi dialirkan melalui pipa-pipa
pendingin (kondensor), tempat uap itu mengembun menjadi cairan lagi yang
disebut distilat, ialah air suling. Zat-zat lain yang semula terkandung dalam air itu,
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
Bab II Tinjauan Pustaka
19
yang mempunyai titik didih lebih tinggi, tertinggal dalam bejana semula (Shadilly,
1973).
Menurut Mutjaba (2004), distilasi memisahkan dua atau lebih komponen
dalam suatu campuran dengan menggunakan prinsip volatilitas relatif atau titik
didih. Semakin besar pebendaan volatilitas relatifnya, semakin mudah untuk
memisahkan campuran dengan menggunakan distilasi. Proses ini melibatkan
pembentukan uap dengan pendidihan campuran cairan dalam suatu bejana dan
menghilangkan uap tersebut dari bejana dengan kondensasi. Karena perbedaan
titik didih, komponen yang ringan (light) kaya akan uap, sedangkan komponen
yang berat kaya akan cairan.
Ukuran numerik untuk pemisahan ini yaitu volatilitas relatif αAB. Volatilitas
relatif didefinisikan sebagai rasio konsentrasi A dalam vapor ke konsentrasi A
dalam liquid yang dibagi dengan rasio konsentrasi B dalam vapor ke konsentrasi
B dalam liquid:
αAB =
௬ಲ /௫ಲ
௬ಳ /௫ಳ
=
௬ಲ /௫ಲ
ሺଵି ௬ಲ ሻሺଵି௫ಲ ሻ
(2.5-1)
Jika sistem menggunakan hukum Raoult, seperti pada sistem benzenetoluen, maka diperoleh persamaan
yA =
௉ ಲ ௫ಲ
௉
yB =
௉ಳ ௫ಳ
௉
(2.5-2)
dengan:
PA = tekanan uap komponen A murni (Pascal, Pa)
PB = tekanan uap komponen B murni (Pascal, Pa)
Dengan mensubstitusi persamaan (2.5-2) ke persamaan (2.5-1) untuk suatu sistem
ideal,
αAB =
௉ಲ
௉ಳ
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012
(2.5-3)
Bab II Tinjauan Pustaka
20
persamaan (2.5-1) dapat disusun kembali menjadi
yA =
ఈ௫ಲ
ଵାሺఈିଵሻ௫ಲ
(2.5-4)
denganα = αAB. Nilai α harus di atas 1, jika α ≤ 1, maka pemisahakan tidak dapat
dilakukan. Nilai α kemungkinan berubah seiring dengan konsentrasi yang berubah
pula (Geankoplis, 2003).
2.5.2 Degumming
Pada minyak tumbuhan terdapat bagian pengotor yang dapat menimbulkan
kerak pada mesin, yaitu gum. Untuk menghilangkan gum dilakukan proses
degumming (Pasha & Pebtiadi, 2008). Proses degumming dimaksudkan untuk
menghilangkan getah atau lendir yang terdiri atas fostatida, protein, residu,
karbohidrat dan air tetapi tidak dapat mengurangi jumlah asam lemak bebas dalam
minyak (Atmanegara, 2007).
Menurut Brien (2003) dan SBP Board of Consultant and Engineer (1998)
degumming dapat dibagi menjadi empat jenis utama yaitu water degumming, acid
degumming, dry degumming dan enzymatic degumming.
Degumming dengan asam bisa dilakukan dengan penambahan asam fosfat.
Asam fosfat akan membuat gum terhidrasi (mengendap) (Daintith, 1994). Asam
fosfat merupakan asam yang tidak beracun, anorganik, berbentuk padat pada suhu
kamar ketika berada dalam keadaan murni. Asam ini termasuk sangat polar
sehingga sangat larut dalam air. Selain asam fosfat, terdapat zat/bahan lain yang
dapat digunakan pada proses degumming, yaitu asam klorida (HCl), asam nitrat
(HNO3), asam oksalat (COOH)2 dan asam sitrat (H8C6O7).
Mekanisme degumming asam yaitu dilakukan penambahan asam fosfat 0,6
% sebanyak 2,5 % dari volume bahan baku dengan proses pengadukan selama 15
menit setelah minyak dipanaskan terlebih dahulu hingga suhu 40°C (Manurung,
2012).
Ekstraksi Minyak Atsiri dari Biji Ganitri dengan Pelarut n-Heksana dan Campuran Metanol-Etanol, Juli 2012