234 IMPLEMENTASI KONTROLER TEKANAN PADA MESIN

Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST)
Yogyakarta, 26 November 2016
ISSN : 1979 – 911X
eISSN : 2541 – 528X
IMPLEMENTASI KONTROLER TEKANAN PADA MESIN DISTILASI TIPE BOILER
UNTUK INDUSTRI MINYAK ATSIRI
Yulianto1, Diah Meilany2, Tarmukan3
Teknik Elektro, 2Teknik Kimia, Politeknik Negeri Malang
1
[email protected], [email protected], [email protected]
1.3
INTISARI
Telah banyak dilakukan produksi minyak atsiri daun cengkih sebagai usaha alternatif
petani cengkih. Produksinya menggunakan mesin distilasi tipe kukus yaitu dalam satu tangki
berisi air dan daun cengkih dipisahkan dengan saringan. Biasanya kapasitas produksi antara
15 – 25 kg per ton bahan baku, dengan lama kukus 12 jam, berbahan bakar limbah daun
cengkih. Usaha ini tidak berkembang, disebabkan: 1) teknologi mesin yang sederhana dengan
efisiensi rendah, 2) investasi tinggi, 3) kurangnnya pengetahuan perawatan mesin, dan 4)
kualitas produksi rendah. Tujuan kegiatan ini adalah membuat prototipe mesin distilasi
menggunakan kontroler tekanan ruang evaporasi mesin jenis boiler. Untuk memberikan
peningkatan efisiensi proses dan
kualitas produk. Metoda yang digunakan adalah
mengimplementasikan kontroler tekanan menggunakan teknologi sistem apung sebagai
kontroler. Kontroler yang dirancang menyesuaikan karakteristik kandungan daun cengkih.
Kapasitas mesin 750 kg bahan baku per proses per unit dengan tekanan 1atm naik secara
eksponensial menuju 3 atm pada temperatur antara 100 oC - 140oC dalam durasi 6 jam. Dalam
pengujian beberapa kali diperlukan pengaturan level air apung dan kecepatan pelepasan air.
Dari ujicoba dan analisis dengan pengaturan level dan kecepatan aliran pelepasan air,
diperoleh hasil dengan kesalahan tekanan tidak lebih dari 5 %. Temperatur yang diperoleh
adalah antara 100oC sampai dengan 135oC dalam durasi 374 menit.
Keywords: atsiri, distilasi, produksi, tepat guna, usaha
1. PENDAHULUAN
Permintaan dunia untuk minyak atsiri daun cengkih, tiap tahunnya mencapai 5-6 ribu ton.
Pemakaian minyak cengkih ini lebih kepada industri kimia aromatik. Nilai ekspor minyak atsiri
2007 mencapai Rp 1,37 triliun, atau meningkat 8,89 % dari periode sebelumnya, tahun 2010
sebesar Rp 2,6 triliun3]. Jumlah permintaan minyak atsiri lebih tinggi dari penyediaan, sehingga
komoditi ini menjadi primadona. Ini merupakan peluang usaha dengan prospek yang jelas. Sebagai
bukti adalah data realsasi ekspor tahun 2012, yang tidak mencapai target. Telah banyak dilakukan
kemitraan antara petani dan pelaku usaha minyak atsiri. Dengan demikian prospek, peluang pasar
domestik dan internasional semakin terbuka lebar apabila atsiri Indonesia ini lebih diperhatikan
sesuai dengan kebijakan dan strategi pasar(Jayanudin, 2011).
Hingga saat ini masih banyak produk minyak atsiri daun cengkih setengah jadi (sulingan
minyak atsiri) yang berorientasi eksport. Beberapa negara khususnya Austrralia dan Singapura
menjadi tujuan utama eksport minyak atsiri setengah jadi. Tapi perkembangan minyak atsiri di
Indonesia berjalan lambat disebabkan: mutu minyak yang beragam, fluktuasi harga yang terkait
dengan kualitas, model pemasaran masih melalui pengumpul, dan persaingan sesama negara
produsen. Penyebab lainnya adalah model usaha bersifat sambilan dengan modal yang kecil dan
teknologi seadanya, srhingga berdampak memberikan hasil dengan kualitas rendah dan kuantitas
produk kurang kontinyu. Peluang dalam negeri yaitu industri dalam negeri yang berkaitan dengan
minyak atsiri dan turunannya yang semakin meningkat baik dari segi jenis minyak atsiri maupun
volumenya. Kebutuhan minyak atsiri baik untuk ekspor maupun impor diprediksi masih akan terus
meningkat sehingga peluang pengembangan minyak atsiri masih terbuka luas.
Di Jawa Timur sebagai daerah pegunungan, tanaman cengkih dapat di andalkan sebagai
penopang perekonomian masyarakatnya. Di daerah kaki gunung Bromo, Semeru, Arjuno, yang
berlokasi di kabupaten Pasuruan, di kaki gunung Wilis kabupaten Kediri, Malang dan Trenggalek,
telah banyak ditanami cengkih. Tanaman cengkih juga telah dibudidayakan di dataran yang lebih
rendah bahkan telah berhasil dengan kualitas yang baik. Hasil utama tanaman cengkih berupa
bunga cengkih. Sebagai hasil tambahan dari kebun cengkih memberikan peluang untuk mengolah
daun cengkih sebagai minyak atsiri.
234
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST)
Yogyakarta, 26 November 2016
ISSN : 1979 – 911X
eISSN : 2541 – 528X
Di Kabupaten Kediri mempunyai daerah perkebunan cengkih yang cukup luas. Cengkih
menjadi andalan masyarakatnya di wilayah tersebut. Cengkih ditanan di lereng-lereng gunung
Wilis dekat dengan jalan raya yang memudahkan untuk transportasi. Walaupun penanaman
cengkih telah lama dilakukan di Kabupaten Kediri, tapi usaha ini mengalami pasang surut baik
dalam hal harga, maupun jumlah produksi. Pada musim hujan atau siklus empat tahunan, jumlah
produksi bunga cengkih terpuruk, hanya daun cengkih yang melimpah, menyebabkan kerugian.
Pada kondisi demikian, pengolahan daun cengkih menjadi usaha alternatif. Pada kondisi cuaca
yang baik, ternyata tingginya produktivitas cengkih belum mampu mendongkrak secara merata
tingkat kesejahteraan petani setempat, kecuali pemilik lahan perkebunan cengkih tersebut.
Kemungkinan peluang peningkatan kesejahteraan dapat dilakukan dengan membuka usaha
pengolahan daun cengkih menjadi minyak atsiri. Usaha tersebut juga telah dikembangkan tapi
dengan menggunakan teknologi sederhana. Di Kediri terdapat 3 perusahaan perkebunan cengkih, di
lereng Gunung Wilis tepatnya di Desa Blimbing Kecamatan Mojo dengan luas areal ratusan hektar,
produksi cengkih bisa mencapai 109,89 ton bunga kering. Berikut ini satu ungkapan dari petani
cengkih: lemahnya teknologi pengolahan memaksa petani memilih menjual hasil cengkih dalam
kondisi mentahan, karena itu, ia pun berharap pemerintah, agar Dinas Pertanian atau Perkebunan
memberikan perhatian dalam hal olah hasil cengkih (F. Hero dan K. Purba, 2013).
Petani cengkih kadang mengalami kerugian karena tanaman cengkih tidak berbunga yang
disebabkan oleh perubahan cuaca. Pernah mengalami kerugian yang sangat besar disebabkan
terjadi musim semi dilanjutkan dengan musim semi lagi, sehingga tidak menghasilkan bunga,
kecuali daun cengkih yang melimpah, padahal petani harus memberi pupuk dan perawatan. Pada
kondisi normal masa panen bunga cengkih dilakukan antara Agustus-September, sedangkan panen
daun cengkih dapat dilakukan setiap hari dengan mengumpulkan daun cengkih yang rontok tanpa
merusak tanaman itu sendiri. Ini menjadi peluang usaha yang mempunyai prospek baik.
Masyarakat di Desa Biting, telah melakukan usaha produksi minyak atsiri. Investasi yang
dibutuhkan untuk mesin kukus saja sebesar Rp 70 juta dengan kapasitas 1 ton per proses yang
dapat memberikan hasil produk 15-25 kg, selama 12 jam proses. Untuk meningkatkan hasil produk,
usaha yang telah dilakukan adalah pengoperasian nonstop yaitu 2 kali 12 jam per hari atau dengan
menambah unit dari mesin. Hal-hal lain yang menjadi kendala adalah gudang penyimpanan bahan
baku yang tak terawat, jaringan bahan baku dan pemasaran produk yang kurang profesional.
Tenaga kerja tersedia cukup banyak dari warga disekitarnya. Bahan baku berasal dari wilayah
sekitar, juga didukung dari Malang, Pasuruan, Ponorogo, Jombang, dan Trenggalek. Usaha yang
telah dilakukan memberikan keuntungan yang besar, tapi sejak 2013 usaha ini semakin merosot,
disebabkan: 1) rusaknya satu dari dua mesin kukus yang dimiliki, 2) teknologi mesin kukus yang
sederhana, 3) investasi tinggi, 4) kurangnnya pengetahuan perawatan mesin, 5) mesin tidak efisien,
dan 6) kualitas produksi rendah. Pada tahun 2013. Permasalahannya adalah kualias produksi yang
rendah dan sangat tergantung kepada seorang pengepul. Perlu peningkatan kualitas produksi dan
peluasan pemasaran. Hambatan lain yang sangat diberatkan adalah biaya investasi mesin sangat
tinggi dengan umur masa pakai yang pendek. Hambatan ini penyebabnya sangat sederhana, yaitu
kesalahan pemilihan mesin kukus, kesalahan konstruksi tungku pembakaran, perawatan dan
pengoperasian yang tidak benar. Kelemahan yang lain adalah pada pemasaran hasil produksi dijual
kepada pengepul yang bersedia menampung berapapun jumlah dan kualitasnya. Tapi harga
penjualan ditentukan oleh pengepul yang didasarkan pada kualitas produk dan saling percaya.
Kelemahan ini menyebabkan pengusaha produksi minyak atsiri daun cengkih mulai putus asa dan
kegiatannya berangsur-angsur beralih ke usaha lain.
Memperhatikan peluang pasar minyak atisiri dan keuntungan yang dapat diraih,
kemerosotan ini sangat disayangkan. Untuk mengatasi ini perlu dikembangkan mesin kukus dengan
harga yang murah berteknologi tepat-guna yang memadai, Penerapan mesin tepat guna, penyediaan
bahan baku berkualitas, pengembangan jaringan pemasaran, dan pelatihan-pelatihan menjadi
kebutuhan bagi pelaku industri.
Tujuan dalam kegiatan ini adalah menggiatkan kembali usaha produksi minyak atsiri yang
telah lesu dengan menerapkan mesin distilasi berteknologi tepat guna, perlakuan bahan baku agar
tetap berkualitas, peningkatan nilai jual dengan perbaikan kualitas dan pengembangan jaringan
pemasaran, sehingga dapat dicapai peningkatan wirausaha yang lebih berkembang dan dapat
meningkatkab keuntungan pengelola produksi dan peningkatan pendapatan petani cengkih.
235
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST)
Yogyakarta, 26 November 2016
ISSN : 1979 – 911X
eISSN : 2541 – 528X
Daun cengkih mempunyai bermacam jenis, struktur fisik, kondisi, dan komposisi yang
berbeda yang tidak mungkin dipilah-pilah. Umumnya pada proses distilasi terpaksa mengabaikan
kondisi demikian. Tapi perlakuan ini diprediksi dapat menyebabkan kerusakan struktur minyak
atsiri yang dihasilkan, disebabkan pemilihan temperatur terlalu tinggi. Tapi pemilihan temperatur
100oC saja akan berakibat proses distilasi terlalu lama terutama untuk daun yan tebal dan substansi
dengan titik didih yang tinggi. Pemilihan temperatur tinggi tanpa kontrol tekanan akan berakibat
pada borosnya bahan bakar dan hasilnya mempunyai kadar air yang tinggi. Suatu alternatif agar
kualitas dan kuantitas yang diperoleh menjadi lebih baik maka diperlukan pemilihan temperatur
yang tepat. Suatu metoda adalah dengan mengontrol tekanan ruang evaporasi dari 1 atm sampai
dengan 3 atm sehingga temperatur berubah naik secara ekponensial dari 100oC sampai 254oC
dengan diatur dalam durasi 6 jam. Perlakuan ini diperkirakan dapat menguras habis minyak atsiri
yang terkandung dalam berbagai bentuk fisik, kondisi, dan komposisi daun cengkih tanpa merusak
struktur atsiri yang mempunyai titik uap di bawah temperatur operasional. Pada tabel 1 (Sukarsono,
Dahroni M., 2005; Yulianto, dkk, 2014), ditunjukkan komposisi minyak atsiri yang terkandung
pada daun cengkih dan titik didihnya. Jika kandungan minyak atsiri ini dilarutkan pada air akan
mempunyai titik didih yang berbeda, yaitu mendekaati titik didih pelarut. Kenaikan titik didih
larutan dapat dihitung menggunakan rumus:
∆Tb = Kb m
Keterangan:
∆Tb : kenaikan titik didih larutan
Kb : tetapan kenaikan titik didih (oC kg/mol)
m : molalitas
(1)
Sedangkan kalori yang dibutuhkan untuk menaikkan temperatur larutan dan menuapkan dapat
dihitung dengan persamaan:
Q=m.c.∆t + m.U
Keterangan
Q : kebutuhan kalor
m : massa
∆t : kenaikan temperatur
U : kalor uap air
(2)
Tentu saja dalam perancangan masih perlu dikalikan dengan efisensi mesin.
Apabila dilakukan distilasi fraksinasi terhadap minyak cengkih, yang menguap dahulu adalah
caryophyllen, diikuti oleh eugenol dan yang sebagai hasil bawah yang masih tertinggal dalam labu
adalah eugenol asetat (Vaad, 2014).
Tabel 1.Kandungan Minyak Daun Cengkih
No.
Kandungan
Densitas (g/cm3) Titik Didih (oC)
1. Eugenol
1,0652
253,2
2. Eugenyl acetate
1,0806
127,1
3. Α-caryophyllene
0,8905
123
4. Β-caryophyllene
0,973
122
5. Trans- caryophyllene
280
6. α-humulene
0,819
276,3
7. Asam olenolat,
229
8. Fenilin
1,056
285
9. Asam galotanat
127
10. Trimetoksi asetofenon
1,07
182
236
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST)
Yogyakarta, 26 November 2016
ISSN : 1979 – 911X
eISSN : 2541 – 528X
Gambar 1. Titik Didih Eugenol pada Berbagai Tekanan.
Dalam kenyataannya, air dapat berubah menjadi uap sangat tergantung dari tekanan. Jika
tekanan naik maka titik uap juga akan naik, karakteristik seperti ini ternyata juga terjadi pada
minyak atsiri daun cengkih. Pada gambar 1 ditunjukkan kurva karaktersitik titik didih eugenol pada
berbagai tekanan (Sukarsono, dkk, 2003). Walaupun demikian, kurva tersebut dibuat dengan
mengabaikan jenis, struktur fisik, kondisi, dan komposisi. Pada gambar 2 ditunjukkan kurva
rendemen pada proses distilasi bermacam-macam tekanan dan durasi(Sukarsono, Dahroni M.,
2005). Jika diperhatikan dari kurva menunjukkan bahwa kualitas akan lebih baik pada proses
dengan tekanan rendah dalam durasi yang sama, tapi kurva ini belum menunjukkan kuantitasnya,
sehingga diperlukan perhitungan ekonomis lebih lanjut.
Gambar 2. Pengaruh Tekanan Uap Terhadap % Rendemen.
Proses Produksi. Proses produksi minyak atsiri daun cengkih yang umum dijalankan adalah
model kukus, yaitu antara bahan baku dan air berada dalam satu wadah dipisahkan menggunakan
saringan. Bagian bawah wadah dipanaskan menggunakan bahan bakar limbah daun cengkih,
menghasilkan uap dengan kadar air tinggi secara langsung menyentuh daun cengkih dan
menguapkan atsiri yang ada di dalamnya. Uap yang mengandung minyak atsiri mengalir bebas
menuju ruang kondensasi pada tekanan ±1 atm atau temperatur sedikit di atas 100 oC. Kondensasor
berupa pipa alumunium berdiameter 2 dim yang ditenggelamkan dalam kolam dua tingkat. Dengan
proses demikian diperoleh minyak atsiri 20 – 25 kg dari bahan baku 1 ton berkualitas baik, atau 16
kg dari bahan baku berkualitas rendah dalam durasi 12 jam. Kualitas bahan baku sangat tergantung
dari musim. Kualitas hasil produksi diukur dari berat jenisnya, yaitu antara 1,06 – 1,08.
2. METODOLOGI
Pelaksanaan dimulai dengan pembuatan bagian-bagian mesin produksi berteknologi tepat
guna, meliputi sistem boiler, tabung evaporasi, kontroler tekanan yang juga berfungsi sebagai
pewaktu durasi proses, dilanjutkan dengan uji coba mesin untuk peningkatan strategi proses
237
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST)
Yogyakarta, 26 November 2016
ISSN : 1979 – 911X
eISSN : 2541 – 528X
produksi serta pelatihan-pelatihan operasional. Mesin yang dibuat berkapasitas 750 kg bahan baku
berupa daun cengkih kering untuk per proses per unit per 6 jam. Langkah-langkah kegiatan
meliputi urutan berikut:
a) Perancangan penggunaan sistem kontrol tekanan pada ruang evaporasi antara 0 s.d 3 atm.
b) Perancangan sistem boiler sederhana untuk mesin destilasi.
c) Perancangan ruang evaporasi pada sistem destilasi atsiri
d) Pembuatan satu unit mesin distilasi daun cengkih yang murah, efisien dan tepat guna
berkapasitas 750 kg bahan baku.
Pengambilan Data. Langkah-langkah pengambilan data pada pengoperasian mesin distilasi
adalah sebagai brikut:
a) Penentuan karakteristik distilasi daun cengkih.
b) Pengaturan kontroler pada tekanan awal 1 atm dan tekanan akhir 3 atm selama 6 jam.
c) Dilakukan proses uji mekanik operasional mesin hasil rancangan tanpa menggunakan bahan
baku.
d) Dilakukan pengukuran temperatur dan tekanan operasional untuk meyakinkan karakteristik
kerja mesin.
Bahan Baku. Dalam ujiboba mesin tidak digunakan bahan baku asli, kecuali penggunaan air
untuk mendapatkan karakteristik mesin, baik tekanan maupun temperatur. Serta untuk meyakinkan
bahwa mesin telah bekerja sesuai dengan hasil rancangan.
Gambar 3. Mesin Distilasi
Alat Penelitian. Alat yang digunakan adalah mesin distilasi hasil rancangan dan pembuatan
sendiri dengan konsep seperti ditunjukkan pada gambar 3 dan gambar 4.
Gambar 4. Kontrol Tekanan Berkarakter
238
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST)
Yogyakarta, 26 November 2016
ISSN : 1979 – 911X
eISSN : 2541 – 528X
Tempat Pelaksanaan. Pelaksanaan kegiatan di Laboratorium Kontrol dan Instrumentasi,
Jurusan Teknik Elektro, Politeknik Negeri Malang.
Pengumpulan Data. Pengambialan data dilakukan dengan pengoperasian mesin pada kondisi
sebenarnya tanpi tanpa diisi bahan baku. Mesin diatur pada durasi proses selama 6 jam dengan
tekanan naik eksponensial dari 1 atm sampai 3 atm, dilakukan pengukuran tekanan dan temperatur
pada ruang evaporasi Tekanan dan temperatur dicatat pada setiap jam. Hasil angka-angka ini
digunakan untuk menguji kapasitas produksi uap yang diperlukan dalam memperoleh kecepatan
produksi uap.
3. HASIL DAN PEMBAHASAN
3.1 Perancangan dan Pengambilan Data
Kontroler. Terbuat dari: 1) tabung dan tap pembuangan air, 2) pemberat unik, dan 3)
penopang gaya. Besarnya tekanan yang terjadi tergantung dari volume air dalam tabung. Jika level
air dalam tabung dikurangi dengan mengurangi volume air secara konstan, maka tekanan yang
terjadi tergantung merupakan fungsi kecepatan pembuanggan air. Tabung unik berbentuk silindris
yang mempunyai diameter D = 19,8 cm, tinggi T= 30 cm, dan volume V = 9,42 liter. Pemberat
unik berbentuk kerucut dengan mempunyai ukuran diameter maksimum D = 19,8 cm dan tinggi T
= 30 cm, dilengkapi penopang bawah d=2,5 cm, sehingga mempunyai volume V=3,57 liter.
Volume air variabel adalah 5,85 (≈ 6) liter. Maka debit pembuangan dibuat konstan sebesar Q=
0,28 cm3/s untuk durasi proses ≈ 6 jam. Hasil pengukuran tekanan, tekanan teoritis (dalam atm) dan
prediksi temperatur (oC) yang terjadi ditunjukkan pada tabel 2. Sedangkan pada gambar 5
ditunjukkan secara grafis nilai tekanan yang dibandingkan antara hasil pengukuran terhadap nilai
teoritis. Nilai-nilai ini sangat tergatung dari pengaturan awal, level air dan kecepatan pelepasan air
dapat diubah sesuai dengan kebutuhan.
Tabel 2. Tekanan dan Prediksi Temperatur
WAKTU
TEKANAN
TEKANAN
TEMP
(JAM) TERUKUR (atm) TEORITIS (atm) TEORITIS (oC)
0
1.100
1,000
100,0
1
2.200
2,126
123,0
2
2.900
2,764
124,9
3
3,000
2,991
134,0
4
3.100
3,094
135,0
5
3.100
3,140
135,5
6
3.100
3,147
135,6
Gambar 5. Tekanan Hasil Pengukuran dan Teoritis
239
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST)
Yogyakarta, 26 November 2016
ISSN : 1979 – 911X
eISSN : 2541 – 528X
3.2 Pembahasan
Kontroler dapat bekerja sesuai dengan perancangan awal, yaitu bekerja pada tekanan antara
1 sampai dengan 3 atmosfir berdurasi 6 jam. Kesalahan yang terjadi tidak lebih dari 2 %. Walaupun
titik didih eugenol mencapai 253oC pada tekanan 2 atmosfir, tapi jika dilarutkan dalam air nilai titik
didih ini akan tergantung dari nilai titik didih modal Kd dari air. Secara matematis dapat ditulis
pada persamaan 1. Artinya, jika melarutkan 1 mol zat nonelektrolit ke dalam 1 kg air murni
menghasilkan titik didih larutan sebesar 100,52°C. Kenaikan titik didih larutan tersebut adalah
0,52°C. Apabila 2 mol zat nonelektrolit tersebut dilarutkan ke dalam 1 kg air, maka kenaikan titik
didih larutan cersebut adalah l,04°C (= 0,52°C x 2). Dari sini dapat dihitung volume air yang
diperlukan untuk memperoleh kenaikan titik didih tertentu. Nilai 0,52°C/m disebut dengan tetapan
kenaikan titik didih molal pelarut (air) atau Kb air. Dari hasil analisis, ini menunjukkan bahwa titik
didih larutan sangat tergantung dari kadar zat terlarut, atau semakin banyak kadar terlarut akan
semakin tinggi titik didihnya atau sebaliknya, tergantung dari jenis zat terlarut. Untuk eugenol
dengan titik didih yang lebih tingi dari titik didih air dapat menaikkan titik didih larutan. Untuk
ekstrak kadar terlarut yang lebih tinggi diperlukan temperatur yang lebih tinggi pula. Untuk
memperoleh temperatur yang lebih tinggi, diperlukan kontrol tekanan yang sesuai. Juga menjadi
masalah bahwa tekanan yang dinaikkan akan diikuti oleh kenaikan titik didih larutan
Kontrol tekanan dapat mengatur tekanan yang mempunyai efek pada temperatur. Pada
tekanan ± 3 atm air mempunyai titik didih sekitar ±140oC. Temperatur ini bisa saja naik sampai
mencapai temperatur 155 oC. Jika kenaikan titik didih larutan mencapai 155-135 = 55oC, maka
dalam satu kg air terlarut minyak atsiri sekitar 40 gram. Durasi proses yang terjadi sama dengan
durasi yang diperlukan untuk mengubah 1 kg bentuk zat cair menjadi uap. Tapi dalam prakteknya,
minyak atsiri yang ada tidak terlarut sempurna di dalam air. Pelarutan terjadi ketika air sudah
menjadi uap dan menyentuh dauh cengkih melarutkan minyak atsiri yang terkandung di dalamnya.
Kondisi ini memerlukan waktu penguapan yang lebih lama. Karena itu kecepatan produksi uap
harus tepat agar diperoleh nilai yang optimal agar diperoleh nilai efisiensi terhadap bahan bakar
yang lebih tinggi.
Dari Tabel 1 terlihat bahwa eugenol mempunyai titik didih yang paling tinggi. Ini
mengindikasikan bahwa seluruh jenis zat yang terkandung dalam daun cengkih akan terekstraksi
semuanya. Jika dalam 750 kg bahan baku mengandung 15 kg minyak atsiri, maka secara kasar
diperlukan air pelarut sebesar 15000/40 = 375 kg air. Dari prediksi inilah dapat diperhitungkan
kalori yang dibutuhkan untuk menguapkan larutan menggunakan persamaan 2. Dengan
memperhitungkan faktor efisensi dan air tidak boleh habis, dirancang air yang tersedia adalah 400
kg, dengan kenaikan temperatur akhir 55oC (temperatur awal air 100oC), dan kalor jenis larutan
(mendekati kalor jenis air) adalah 4.200 Joule/kg°C, maka kalor yang dibutuhkan adalah 92.400 kJ.
Kalor uap air adalah 2.260.000 j, maka kalor yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi uap
adalah 400 x 2.260 = 904.000 kJ. Total kalori yang dibutuhkan untuk mengubah air menjadi uap
adalah 996.400 kJ. Perhitungan ini dapat dikaitkan dengan jumlah bahan bakar yang diperlukan.
Dalam kenyataannya, kalori yang terjadi juga lepas melalui dinding-dinding ruang evaporasi dan
boiler yang total nilainya cukup besar. Untuk menghindari ini, dinding evaporator dilengkapi
dengan bahan isolator panas yang terbuat dari glasswool, sedangkan boiler dibangun dengan
menutup sisi-sisinya menggunakan tanah liat.
Dari 750 kg bahan baku diperoleh 15 kg minyak atsiri dengan membutuhkan air 400 kg serta
membutuhkan kalori pembakaran sebesar 996.400 kJ dalam durasi proses 6 jam. Nilai-nilai ini
adalah nilai prediksi teoritis secara kasar yang belum mempertimbangkan efisiensi mesin, efisiensi
pembakaran, kebocoran mesin, dan kecepatan proses dianggap benar.
4. KESIMPULAN
4.1 Kesimpulan
1. Kontroler dapat bekerja secara variatif tekanan/temperatur terhadap durasi proses dengan cara
mengatur level air peubah tekanan/ temperatur dan mengatur kecepatan pelepasan air untuk
mengontrol durasi proses.
2. Dengan sedikit pengaturan, hasil pembuatan kontroler dapat bekerja dengan baik dengan
kesalahan kurang dari 2 %.
240
Prosiding Seminar Nasional Aplikasi Sains & Teknologi (SNAST)
Yogyakarta, 26 November 2016
ISSN : 1979 – 911X
eISSN : 2541 – 528X
3. Walaupun rancangan didasarkan pada titik uap air murni, akan tetap sesuai untuk larutan berupa
minyak atsiri.
4.2 Saran
Pengaturan kecepatan produksi uap harus sesuai kebutuhan. Mesin ini tidak dilengkapi dengan
indikator kelebihan produksi uap maka akan menjadi boros bahan bakar jika salah dalam
pengaturan produksi uap air, disamping juga akan menurunkan efisensi kondenser disebabkan
karena menerima energi panas yang berlebihan.
Karena mesin bekerja pada tekanan diatas tekanan atmosfir, maka perlu diperhatikan dalam
menghindari terjadinya kebocoran uap baik pada kondisi dingin maupun panas.
Ucapan Terimakasih
Penulis mengucapkan terima-kasih kepada Ristek DIKTI sebagai penyedia dana, kepada
Direktur dan UPT P2M Politeknik Negeri Malang yang telah memberi kesempatan kepada kami
sehingga terlaksananya penelitian ini.
DAFTAR PUSTAKA
F. Hero K. Purba, 2013, Perkembangan Potensi Agribisnis Minyak Atsiri dalam Pemasaran Lokal
dan Ekspor, http://heropurba.blogspot.com/ (diunduh 1 April 2014)
Jayanudin, 2011, Komposisi Kimia Minyak Atsiri Daun Cengkih dari Proses Penyulingan Uap,
Jurnal Teknik Kimia Indonesia, Vol. 10 No. 1, 37-42, Cilegon.
Sukarsono, Dahroni M., 2005, Pembuatan Alat Distilasi Fraksinasi Minyak Daun Cengkih,
Prosiding PPI – PDIPTN 2005 Puslitbang Teknologi Maju – BATAN, hal.66-75, Jogjakarta
Sukarsono, Dahroni I., Sucahyo D.H., 2003, Kajian Pemisahan Komponen-komponen Minyak
Cengkih, Prosiding Pertemuan dan Presentasi Iimiah Penelitian Dasar Iimu Pengetahuan dan
Teknologi Nuklir Puslitbang Teknologi Maju, P3TM·BATAN, hal. 257-263, Yogyakarta.
Vaad, 2014, Produktivitas Tinggi, Harga Naik Turun, Berita & Press Release, Radar Bromo,
http://perumperhutani.com/2014/02/produktivitas-tinggi-harga-naik-turun/ (diunduh tgl 28
Maret 2014)
Yulianto, D. Meilany, B. Priyadi,
2014, Designing and Implementing Exponential
Pressure/Temperature Controller Volatiler Oil Distilation Machines, International Journal of
Education and Research, Contemporary Research Center, Australia, www.ijer.com
241