ABSTRAK
Penelitian
ini bertujuan untuk mempelajari proses pengambilan minyak serai wangi (Citronella oil) dari daun dan batang
serai wangi dengan metode distilasi uap dan air dengan pemanasan microwave dan membandingkan hasil yang
didapatkan dengan penelitian terdahulu yaitu hydro distillation dan steam
distillation kemudian mempelajari beberapa faktor yang berpengaruh terhadap
rendemen dan mutu minyak serai wangi
yang dihasilkan seperti pengaruh kondisi bahan (segar dan layu) dari daun dan
batang serai wangi, pengaruh perlakuan bahan (utuh dan dicacah ± 2 cm), pengaruh
bagian dari serai wangi (daun dan batang) serta pengaruh suhu operasi (100 °C,
105 °C dan 110 °C). Penelitian ini dilakukan dengan menggunakan metode
distilasi uap dan air (steam and hydro
distillation) dengan pemanasan microwave.
Dalam pemanfaatan microwave akan
ditambahkan pelarut berupa air untuk mengambil minyak di dalam daun dan batang
serai wangi serta dilakukan pengambilan distilat tiap 20 menit. Kondisi operasi
untuk metode ini adalah pada massa 200 gram dan tekanan atmosferik. Dari hasil penelitian didapatkan %
rendemen minyak serai wangi yang tinggi pada variabel daun adalah pada daun
layu cacah pada suhu 110 ℃ dengan % rendemen sebesar 1,52 % dan
untuk batang adalah pada batang layu cacah pada suhu operasi 110 ℃
dengan % rendemen sebesar 1,03 %. Kandungan Citronella
yang tinggi pada daun adalah saat kondisi daun segar sebesar 67,36 % dan pada
batang saat kondisi batang layu sebesar 85,73 %. Densitas minyak serai wangi
untuk daun pada range 0,872 – 0,882
gram/cm3 dan untuk batang pada range 0,862 – 0,877 gram/cm3.
Nilai indeks bias untuk daun pada range 1,415 – 1,472 dan pada batang pada
range 1,415 – 1,438. Nilai bilangan asam untuk daun pada range 2,805 – 3,366
dan pada batang pada range 3,086 – 3,647.
Kata Kunci : Serai wangi, Cymbopogon winterianus, Citronella,
distilasi uap dan air, microwave.
BAB I
PENDAHULUAN
Kebutuhan minyak atsiri dunia semakin tahun semakin meningkat seiring
dengan meningkatnya perkembangan industri modern seperti industri parfum,
kosmetik, makanan, aroma terapi dan obat-obatan. Minyak atsiri saat ini sudah
dikembangkan dan menjadi komoditas ekspor Indonesia yang meliputi minyak atsiri
dari nilam, akar wangi, pala, cengkeh, serai wangi, kenanga, kayu putih,
cendana, lada, dan kayu manis. Menurut Richards (1944), minyak atsiri bisa
didapatkan dari bahan-bahan diatas yang meliputi pada bagian daun, bunga,
batang dan akar [1]. Dari sekian bahan atsiri diatas yang selama ini mulai
tidak dikembangkan adalah minyak atsiri dari serai wangi, karena untuk
mendapatkan minyak atsiri tersebut menggunakan hydro distillation dan steam
distillation membutuhkan waktu yang relatif lama yaitu sekitar 4 – 7 jam [2].
Tanaman serai dibagi menjadi tiga jenis yaitu serai wangi (Cymbopogon winterianus), serai dapur (Cymbopogon flexuosus) dan rumput palmarosa (Cymbopogon martini). Pada penelitian ini digunakan serai wangi
karena sudah umum digunakan oleh peneliti – peneliti terdahulu.
Serai wangi selama ini masih mendominasi dan
lebih umum diambil minyaknya dibanding golongan serai lainnya. Dalam penelitian
ini dilakukan pengambilan minyak atsiri dari bahan diatas dengan peningkatan
teknologi yang sebelumnya umum digunakan, sehingga waktu pengambilan menjadi
lebih singkat dan rendemen yang dihasilkan lebih bagus dan meningkat. Dalam hal
ini perlu ditemukan metode baru untuk mencapai target tersebut sehingga
digunakan microwave, dimana microwave efektif dalam distribusi panas
dan efisien karena waktu yang diperlukan relatif lebih singkat untuk
mendapatkan rendemen yang sama untuk cara seperti metode hydro distillation dan steam
distillation. Berdasarkan hal itu maka diperlukan penelitian mengenai
distilasi dari daun dan batang serai wangi dengan metode modifikasi dari
penelitian terdahulu yaitu steam and
hydro distillation dengan bantuan microwavedan penelitian bertujuan mempelajari pengaruhnya terhadap kualitas minyak serai
wangi yang dihasilkan untuk setiap kondisi yang telah ditentukan.
BAB II
METODOLOGI PENELITIAN
2.1 Bahan yang Digunakan Adalah
Bahan yang digunakan
adalah daun dan batang serai wangi
dengan kondisi bahan (segar dan layu) dengan ketentuan segar (mulai panen
sampai dua jam sesudah panen) dan layu (mulai dua jam sesudah panen sampai
empat hari sesudah panen) sedangkan perlakuan bahan (utuh dan dicacah ± 2 cm)
dan diperoleh dari Dusun Tukum, Desa Wonosalam, Kabupaten Jombang.
2.2 Deskripsi Peralatan Penelitian
Seperangkat peralatan yang diperlukan untuk pengambilan minyak atsiri serai wangi dengan
metode distilasi uap dan air dengan pemanasan microwave adalah
sebagai berikut :
- Satu unit microwave yang digunakan sebagai pemanas. dengan
dimensi panjang 50 cm, lebar 40 cm dan tinggi 40 cm serta daya output yang dihasilkan
sebesar 400 W dengan frekuensi 2500 MHz.
- Distiller
yang digunakan berupa labu leher tiga yang terbuat dari kaca dengan volume
1000 ml dan sebuah connector yang terbuat dari kaca yang berfungsi untuk
menghu-bungkan distiller dengan kondensor.
- Pembangkit steam yang
terdiri dari labu leher dua yang terbuat dari kaca dengan volume 1000 ml dan sebuah
heating mantle yang digunakan untuk memanaskan
air dalam labu serta sebuah connector berupa selang karet berlapis
plastik berfungsi untuk menghubungkan pembangkit steam dengan distiller.
- Kondensor
yang digunakan adalah kondensor Liebig
yang berfungsi mendinginkan uap yang terbentuk menjadi liquid.
- Corong pemisah yang digunakan untuk
memisahkan minyak serai wangi dengan air.
- Alat pengukur suhu (thermometer)
yang digunakan untuk mengukur suhu pada microwave.
Rangkaian alat pada metode distilasi uap dan air dengan pemanasan microwave dengan disajikan
secara lengkap pada Gambar 1.
 |
Gambar 1. Skema Peralatan Distilasi Uap dan Air dengan Pemanasan
Microwave
|
2.3 Prosedur
Untuk metode distilasi uap dan air dengan pemanasan
microwave prosedurnya adalah sebagai berikut, mula-mula menimbang
daun / batang serai wangi sebanyak 200 gram. Memasukkan daun / batang yang telah ditimbang tersebut pada labu distilasi
leher tiga dengan penambahan air sebagai pelarut. Kemudian memanaskan air pada labu
leher dua untuk digunakan sebagai pembangkit
steam, proses pemanasan menggunakan heating
mantle. Menyalakan pemanas microwave
dan mengatur daya microwave sesuai
dengan variabel suhu dan bersamaan dengan itu diatur putaran timernya.
Menghitung waktu distilasi mulai tetes pertama keluar dari condensor. Mengambil minyak tiap 20 menit dengan mengatur putaran
timer microwave. Lalu menghentikan
proses setelah 120 menit. Menampung distilat dalam corong pemisah dan
memisahkan minyak dari air, kemudian menampung minyak tersebut pada tabung
reaksi dan di simpan dalam freezer untuk mendapatkan minyak yang
bebas dari air. Kemudian mengambil minyak yang bebas dari kandungan air
tersebut lalu melakukan analisa terhadap minyak yang dihasilkan.
2.4 Kondisi Operasi dan Variabel
- Tekanan :
atmosferik.
- Massa
bahan :
200 gram.
- Kondisi
bahan :
segar dan layu
- Perlakuan
bahan : utuh
dan dicacah ± 2 cm
- Bagian bahan :
daun dan bahan
- Temperatur
distilasi : 100 ℃, 105 ℃, dan 110 ℃
- Waktu pengamatan : tiap 20 menit dari distilat pertama keluar sampai 120 menit
2.5 Analisa Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GC-MS)
Analisa yang
dilakukan untuk mengetahui komponen minyak dalam penelitian ini adalah analisa
GC - MS (Gas Chromatography - Mass Spectrometry).
Kandungan masing-masing senyawa dalam sampel mempunyai retention time dan luas peak
area yang berbeda-beda pada kromatogram sesuai dengan jenis senyawa yang
dianalisa. Pengukuran dilakukan pada kondisi sebagai berikut :
- Jenis kolom
HP-5MS ( Crosslinked 5% Phenyl-methyl silicone)
- Suhu Injektor :
250 oC
- Suhu MS :
290 oC
- Suhu Kolom Awal :
100 oC
- Suhu Kolom Akhir : 290 oC
- Waktu Awal :
5 menit
- Waktu Akhir :
30 menit
- Laju Kenaikan Suhu : 10 °C /
menit
Solvent Delay :
0,5 menit, Gas Carrier : Helium dan Pelarut :
Chloroform
BAB III
HASIL PENELITIAN DAN PEMBAHASAN
3.1 Pengaruh Efek Kondisi dan Perlakuan Bahan Terhadap % Rendemen Minyak
Serai Wangi
 |
Gambar 2. Grafik
hubungan waktu terhadap % rendemen untuk suhu 110 ℃ pada daun
dengan berbagai variabel
|
 |
Gambar 3. Grafik
hubungan waktu terhadap % rendemen untuk suhu 110 ℃ pada batang
dengan berbagai variabel
|
Berdasarkan Gambar 2 dan 3 terlihat bahwa terdapa kecenderungan kenaikan % rendemen minyak serai wangi
seiring kenaikan waktu distilasi dan mengenai pengaruh kondisi dan perlakuan
bahan baku yaitu pada daun dan batang serai wangi, kondisi bahan yang
menghasilkan % rendemen besar adalah saat kondisi bahan layu dibandingkan
kondisi bahan segar sedangkan untuk perlakuan bahan pada daun dan batang %
rendemen besar adalah saat perlakuan bahan dicacah dibanding perlakuan bahan
utuh. Jadi kondisi dan perlakuan bahan tersebut bisa meningkatkan % rendemen
minyak atsiri sesuai dengan literatur yang menyatakan bahwa proses pelayuan bertujuan untuk mengurangi kadar air dalam kelenjar
bahan, sehingga proses ekstraksi lebih mudah dilakukan dan
pencacahan merupakan usaha untuk memperluas area penguapan dan kontak dengan
air sehingga atsiri lebih mudah terekstraksi [3]. Dari segi metode, dapat
disimpulkan bahwa penelitian ini menghasilkan % rendemen yang besar dengan
nilai 1,52 % sedangkan untuk penelitian terdahulu yaitu hydro distillation
dan steam distillation dengan nilai masing – masing 1,14 % dan 0,942 %.
Metode ini menggunakan pemanasan microwave sehingga distribusi dari
panas lebih merata ke semua bagian dari labu dibandingkan dengan heater
yang distribusi panasnya hanya mengenai bagian terluar dari labu, sehingga
lebih efektif dalam pemanfaatan panas untuk ekstraksi minyak atsiri. Waktu yang
dibutuhkan untuk penelitian ini ± 2 jam untuk menghasilkan % rendemen yang tinggi dan ini adalah waktu yang efisien bila
dibandingkan metode terdahulu yaitu hydro distillation dan steam
distillation yang masing-masing waktunya adalah ± 6 - 7 jam dan ± 4 - 7 jam
[4],
[5], [6].
3.2 Pengaruh Efek Bagian Terhadap % Rendemen Minyak Serai Wangi
 |
Gambar 4. Diagram
pengaruh bagian serai wangi terhadap % rendemen minyak serai wangi pada
berbagai suhu
|
Dari Gambar 4 diatas dapat dilihat bahwa efek bagian yang menghasilkan %
rendemen besar pada berbagai suhu yaitu pada bagian daun dibanding pada bagian
batang. Data % rendemen pada berbagai suhu untuk efek bagian seperti berikut
yaitu pada daun untuk suhu 100 ℃ (0,53%), 105 ℃
(0,74%) dan 110 ℃ (1,05%) sedangkan pada batang untuk suhu
100 ℃ (0,42%), 105 ℃ (0,57%) dan 110 ℃
(0,75%). Hal ini sesuai literatur bahwa rendemen atsiri pada serai terbanyak ada
pada daun dibanding batang [7].
3.3 Pengaruh Efek Suhu Terhadap % Rendemen Minyak Serai Wangi
 |
Gambar 5. Grafik
pengaruh suhu terhadap % rendemen minyak serai wangi pada daun segar cacah
|
 |
Gambar 6. Grafik
pengaruh suhu terhadap % rendemen minyak serai wangi pada batang segar cacah
|
Dari Gambar 5 dan 6
terlihat bahwa % rendemen kumulatif yang besar pada bagian daun dan batang pada
berbagai variabel seperti daun segar utuh, daun segar cacah, daun layu utuh,
daun layu cacah, batang segar utuh, batang segar cacah, batang layu utuh dan
batang layu cacah adalah saat kondisi suhu operasi 110 °C, kemudian diikuti 105
°C dan 100 °C. % Rendemen meningkat seiring kenaikan suhu operasi distilasi dan
hal ini karena semakin tinggi suhu maka
pergerakan air lebih besar karena energi kinetik antar molekul meningkat dan
kenaikan suhu dalam ketel penyuling dapat mempercepat proses difusi, sehingga
dalam keadaan seperti itu seluruh minyak atsiri yang terdapat dalam jaringan
tanaman akan terekstrak dalam jumlah yang lebih besar lagi [3].
3.4 Perbandingan Kualitas Minyak Serai Wangi
Hasil analisa kualitas minyak serai wangi dengan pengaruh berbagai variabel
terhadap standar mutu (SNI) disajikan dalam Tabel 1. Pada Tabel 1 menunjukkan
bahwa sebagian besar parameter yang ada mulai warna, indeks bias, dan densitas menunjukkan
angka yang sesuai dari standar mutu (SNI) yang ada.
Tabel
1. Hasil Analisa Minyak Serai Wangi
3.5 Kandungan dan Komposisi Minyak Serai Wangi
Minyak serai wangi mengandung banyak komponen kimia dan tiga besar
komponennya yaitu Citronellal,
Citronellol dan Geraniol. Hal
ini dapat dilihat pada Tabel 2 yang menyajikan data kandungan Citronella
Oil dalam minyak serai wangi dengan
menggunakan Gas Chromatography – Mass
Spectrometry (GC – MS).
Tabel
2. Hasil Analisa Gas Chromatography –
Mass Spectrometry (GC – MS)
Dari Tabel 2 dapat
diketahui bahwa komponen terbesar yang terdapat pada minyak serai wangi dari
identifikasi melalui Gas Chromatography –
Mass Spectrometry (GC - MS) terdapat 3 komponen yang memiliki % area
terbesar adalah Citronellal, Citronellol dan Geraniol. Dari semua komponen tersebut
yang menjadi standar kualitas minyak serai wangi adalah Citronellal dan % Citronellal
untuk daun segar sebesar 67,36 %, daun layu sebesar 44,92 %, batang segar
sebesar 75,16 % dan batang layu sebesar 85,73 %. Dari data tersebut dapat
diketahui bahwa untuk variabel daun yang mempunyai kualitas bagus adalah saat
kondisi daun segar, hal ini disebabkan karena kadar air yang menutupi permukaan
jaringan tidak begitu mempengaruhi dalam proses ekstraksi karena kecilnya
ketebalan jaringan sedangkan untuk kondisi daun layu mempunyai kualitas yang
rendah karena pada daun ketebalan jaringan sangat kecil sehingga saat terjadi
proses pelayuan akan mengurangi lagi ketebalan jaringan dan atsiri banyak yang
ikut teruapkan seiring waktu pelayuan. Pada batang kualitas bagus adalah saat
kondisi batang layu, hal ini disebabkan karena ketebalan jaringan pada batang
adalah besar sehingga saat proses pelayuan sangat membantu mengurangi
ketebalan dan mengurangi kadar air yang terdapat pada kelenjar bahan sehingga
saat proses ekstraksi dilakukan banyak atsiri yang terekstrak.
Tabel
3. Perbandingan Hasil Penelitian dengan Penelitian Terdahulu
Hasil pembacaan GC – MS pada penelitian ini menghasilkan % area Citronella yang tinggi yaitu 44,92
sampai 85,73 % , hasil ini lebih tinggi
bila dibandingkan dengan metode terdahulu yaitu hydro distillation dan steam
distillation dengan masing – masing memiliki % area Citronella sebesar 30,58 % [4] dan 35,90 % [6]. Dari kedua bagian
serai wangi tersebut, % Citronella
terbesar adalah pada bagian batang dibandingkan daun. Kesimpulan yang dapat
ditarik adalah penggunaan metode steam
and hydro distillation dengan pemanasan microwave
lebih bagus dari sisi kuantitas (% rendemen lebih banyak) dan sisi kualitas (% Citronella lebih tinggi).
BAB IV
KESIMPULAN
Kesimpulan dari hasil penelitian proses pengambilan minyak atsiri
dari daun dan batang serai wangi dengan metode distilasi uap dan air menggunakan pemanasan microwave adalah
sebagai berikut :
- Pada pengambilan minyak atsiri dari daun dan batang serai wangi (Cymbopogon winterianus) menggunakan
metode distilasi uap dan air dengan
pemanasan microwave dihasilkan %
rendemen sebesar 1,52 % dan lebih tinggi
bila dibanding penelitian terdahulu yaitu hydro
distillation dan steam distillation dengan masing-masing % rendemen sebesar 1, 14
% dan 0,942 %.
- Pengaruh kondisi bahan dari daun dan batang serai wangi yang
menghasilkan % rendemen yang tinggi adalah saat kondisi bahan layu dibandingkan
segar dan kualitas tinggi pada daun adalah saat kondisi daun segar.
- Pengaruh perlakuan bahan dari daun dan batang serai wangi yang
menghasilkan % rendemen yang tinggi adalah saat kondisi bahan dicacah (±
2cm) dibandingkan utuh.
- Pengaruh bagian dari serai wangi yang menghasilkan % rendemen yang
tinggi adalah pada bagian daun sedangkan kualitas Citronella oil yang tinggi adalah pada bagian batang. % Citronella serai wangi pada daun segar
sebesar 67,36 %, daun layu sebesar 44,92 %, batang segar 75,16 % dan batang
layu 85,73 % .
- Kenaikan suhu operasi distilasi akan menyebabkan kenaikan % rendemen
yang didapatkan.
DAFTAR
PUSTAKA
[1] Richards, W. F.. Perfumer's Hand Book and Catalog Fritzsche
Brother Inc: New York (1944).
[2] Anonimous. Serai Wangi Menunggu Investor : Majalah Trubus
No. 219(1988).
[3] Guenther, Ernest. Minyak Atsiri Jilid I. Penerjemah Ketaren S. Jakarta : Universitas Indonesia Press (1987).
[4] Arswendiyumna, R. Minyak Atsiri dari Daun dan Batang Tanaman
Dua Spesies Genus Cymbopogon, Famili Gramineae Sebagai Insektisida Alami dan
Antibakteri. Surabaya : Jurusan Kimia Institut Teknologi Sepuluh Nopember (2010).
[5] Ghifary, Hilman. Analisa Proses Penyulingan Minyak Atsiri Daun Serai Wangi
(Citronella) Menggunakan Metode Uap
Langsung. Malang : Laboratorium Teknik Prosesing Hasil Pertanian Jurusan
Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Universitas Brawijaya (2007).
[6] Cassel E and Vargas R . Experiments and Modelling of the Cymbopogon Winterianus Essential Oil
Extraction By Steam Distillation, vol. 50 no. 003. Mexico : Journal of the
Mexican Chemical Society (2006).
