ANALISIS ENERGI PROSES PENYULINGAN MINYAK AKAR WANGI DENGAN PENINGKATAN TEKANAN DAN LAJU ALIR UAP AIR SECARA BERTAHAP
ROSNIYATI SUWARDA
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
PERNYATAAN MENGENAI TESIS DAN SUMBER INFORMASI Dengan ini saya menyatakan bahwa tesis Analisis Energi Proses Penyulingan Minyak Akar Wangi dengan Peningkatan Tekanan dan Laju Alir Uap Air Secara Bertahap adalah karya saya dengan arahan dari komisi pembimbing dan belum diajukan dalam bentuk apapun kepada perguruan tinggi manapun. Sumber informasi yang berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari penulis lain telah disebutkan
dalam teks dan
dicantumkan dalam Daftar Pustaka di bagian akhir tesis ini.
Bogor, Juli 2009
Rosniyati Suwarda NIM F051060051
ABSTRACT ROSNIYATI SUWARDA. Energy Analysis of Vetiver Oil Distillation Process with Gradual Increase of Steam Pressure and Flow Rate. Under direction of I WAYAN BUDIASTRA, MEIKA S. RUSLI and RISFAHERI. Vetiver oil is one of export commodities of Indonesia. In the world main producer of vetiver oil are Indonesia (Java), the Reunion Islands and Haiti with yearly production estimated as 140 ton. The major problems found in Indonesian vetiver oil distillation are low quality of the oil (smoky notes), long time of distillation process and high energy consumption. The experiment was aimed to analyze energy use in several distillation process design and to improve the good quality of oil recovery. Specifically, the purpose of the experiment were: 1) to determine the effect of condition and process steps on the energy use, 2) to analyze the energy use in each sub-systems, and 3) to analyze the efficiency of distillation equipments. The treatment applied in this experiment were a combination of gradual increase of steam pressures (2, 2.5, and 3 bar) and flow rates (1, 1.5, 2 l h-1 kg-1). Material used in this experiment was vetiver root (Vetiveria zizanioides Stapt), type of Pulus Wangi. Number of raw material in each distillation experiments was 3 kg of dried vetiver root. The capacity of retort used in the experiment was 90.50 liter, however it was filled only by 33 to 40 liter of the raw material with its density of 0.09 kg/liter. Distillation was done for 9 hours. The results of the experiment showed that the use of higher pressure (until 3 bars) and the use high steam flow rate caused higher energy consumption. Gradual increased of pressure and constant steam flow rate of 2 l/hr/kg of raw matrial result in high recovery rate (90.42%) with good quality of oil. This design could reduced the duration of distillation process so that decrease energy consumption. Steam flow rate had an effect on oil extraction rate and also related to energy consumption. In the process design in this experiment, the efficiency and performance of retort was quite good. This is showed by high recovery and high efficiency of retort. The effect of energy loss in the retort (wall, cover, and base) and in the connector pipe of retort - condenser was not significant on the total energy consumption as they were isolated. Condenser efficiency was influenced by steam flow rate and cooling water flow rate. Condenser efficiency was relatively lower than retort efficiency because of ability of the condenser in absorbing condensation heat of oil and steam. Specific energy was in the range of 1 783.22 – 2 455.07 MJ/kg of vetiver oil. It was lower than the average scale provided by Small to Medium Industries (SMI) which of 2 677.43 MJ/kg of vetiver oil. Distillation by gradual increased of pressure and water steam flow rate was 30 to 33% saver in energy compare to the SMI scale of vetiver oil in Garut Province. Keywords : vetiver oil, steam pressure and flow rate, energy, oil recovery
RINGKASAN ROSNIYATI SUWARDA. Analisis Energi Proses Penyulingan Minyak Akar Wangi dengan Peningkatan Tekanan dan Laju Alir Uap Air secara Bertahap. Dibimbing oleh I WAYAN BUDIASTRA, MEIKA S. RUSLI dan RISFAHERI. Minyak akar wangi adalah salah satu komoditas ekspor non migas Indonesia. Indonesia merupakan eksportir minyak akar wangi ketiga terbesar dunia setelah Haiti dan Bourbon. Masalah utama yang dijumpai pada produksi minyak akar wangi Indonesia adalah mutu rendah, waktu penyulingan yang lama dan kebutuhan bahan bakar yang tinggi. Hal ini memerlukan perbaikan disain proses distilasi yang menjamin tercapainya mutu produk yang lebih baik dan recovery minyak yang tinggi, tapi dengan konsumsi energi yang efisien. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis penggunaan energi selama proses penyulingan pada beberapa disain proses penyulingan untuk menghasilkan minyak dengan mutu yang baik. Secara khusus penelitian ini bertujuan mengetahui pengaruh kondisi dan tahapan proses terhadap penggunaan energi dan menganalisis penggunaan energi pada masing-masing sub sistem penyulingan serta menganalisis efisiensi peralatan penyulingan. Metode penyulingan yang digunakan dalam penelitian ini adalah modifikasi proses distilasi yang didasarkan pada perbedaan titik didih komponenkomponen minyak akar wangi. Uji coba yang dilakukan adalah peningkatan tekanan bertahap dengan laju alir uap air konstan dan peningkatan tekanan bertahap dengan laju alir uap air secara bertahap. Tekanan uap yang digunakan adalah 2 bar, 2.5 bar dan 3 bar, sedangkan laju alir uap air yang digunakan yaitu 1, 1.5 dan 2 l/jam/kg bahan. Bahan baku yang digunakan adalah akar wangi (Vetiveria zizanioides Stapt) jenis Pulus Wangi, jumlah bahan baku untuk setiap percobaan penyulingan adalah 3 kg akar wangi kering. Ketel suling yang digunakan memiliki volume 90.50 liter, namun pada pelaksanaan penelitian ini bahan diisi berkisar antara 33 - 40 liter dengan kepadatan bahan 0.09 kg/liter. Penyulingan dilakukan selama 9 jam. Hasil penelitian menunjukkan bahwa Penggunaan tekanan yang lebih tinggi sampai dengan 3 bar dan laju alir uap air tinggi menyebabkan makin besar konsumsi energi. Peningkatan tekanan secara bertahap dan laju alir uap air konstan 2 l/jam/kg bahan menghasilkan tingkat recovery minyak yang tinggi (90.42%) dengan mutu yang tetap baik. Disain tersebut dapat mengurangi waktu proses penyulingan sehingga mengurangi jumlah konsumsi energi. Laju alir uap air berpengaruh terhadap laju ekstraksi minyak tapi juga berhubungan dengan konsumsi energi. Pada disain proses yang direkayasa pada penelitian ini kinerja dan efisiensi ketel suling cukup baik, hal ini ditandai dengan tingkat recovery yang tinggi dan efisiensi ketel yang tinggi. Loss energi pada ketel suling (dinding, tutup, dasar) dan pipa penghubung ketel-kondensor tidak signifikan terhadap keseluruhan konsumsi energi karena telah diberi isolator. Efisiensi kondensor dipengaruhi oleh laju alir uap air dan laju alir air pendingin. Efisiensi kondensor relatif rendah dibandingkan dengan ketel suling disebabkan keterbatasan kondensor dalam menangkap panas kondensasi minyak dan uap air. Energi spesifik berkisar antara 1 783.22 – 2 455.07 MJ/kg minyak akar wangi lebih
rendah dari skala IKM rata-rata sebesar 2 677.43 MJ/kg minyak akar wangi. Penyulingan dengan peningkatan tekanan dan laju alir uap air secara bertahap lebih hemat energi 30%-33% jika dibandingkan dengan skala IKM akar wangi di Kabupaten Garut.
Kata kunci: minyak akar wangi, tekanan dan laju alir uap air, energi dan recovery minyak.
Hak cipta milik IPB, tahun 2009 Hak cipta dilindungi Undang-undang Dilarang mengutip sebagian atau seluruh karya tulis ini tanpa mencantumkan atau menyebutkan sumbernya. Pengutipan hanya untuk kepentingan pendidikan, penelitian, penulisan karya ilmiah, penyusunan laporan, penulisan kritik, atau tinjauan suatu masalah; dan pengutipan tersebut tidak merugikan kepentingan yang wajar IPB Dilarang mengumumkan dan memperbanyak sebagian atau seluruh karya tulis dalam bentuk apa pun tanpa izin IPB
ANALISIS ENERGI PROSES PENYULINGAN MINYAK AKAR WANGI DENGAN PENINGKATAN TEKANAN DAN LAJU ALIR UAP AIR SECARA BERTAHAP
ROSNIYATI SUWARDA
Tesis sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar Magister Sains pada Program Studi Teknologi Pascapanen
SEKOLAH PASCASARJANA INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR 2009
Penguji Luar Komisi pada Ujian Tesis : Prof. Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Agr.
Judul Tesis Nama NRP
: Analisis Energi Proses Penyulingan Minyak Akar Wangi dengan Peningkatan Tekanan dan Laju Alir Uap Air secara Bertahap : Rosniyati Suwarda : F051060051
Disetujui Komisi Pembimbing
Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr. Ketua
Dr. Ir. Meika S. Rusli, MSc. Anggota
Dr. Ir. Risfaheri, MSi. Anggota Diketahui
Ketua Program Studi Teknologi Pascapanen
Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr.
Tanggal Ujian : 21 Juli 2009
Dekan Sekolah Pascasarjana
Prof. Dr. Ir. Khairil A. Notodiputro, MS.
Tanggal Lulus :
PRAKATA Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Allah SWT yang telah melimpahkan rahmat dan karunia-Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan penulisan tesis yang berjudul “Analisis Energi Proses Penyulingan Minyak Akar Wangi dengan Peningkatan Tekanan dan Laju Alir Uap Air secara Bertahap” Terima kasih penulis ucapkan kepada bapak Dr. Ir. Suroso, M.Agr (alm.), bapak Dr. Ir. I Wayan Budiastra, M.Agr, bapak Dr. Ir. Meika. S. Rusli, M.Sc dan bapak Dr. Ir. Risfaheri, M.Si sebagai dosen pembimbing yang telah banyak memberikan bimbingan, arahan, saran dan masukannya dalam penulisan tesis ini. Disamping itu, penghargaan disampaikan kepada bapak Prof. Dr. Ir. Armansyah H. Tambunan, M.Agr sebagai penguji luar komisi. Terima kasih penulis sampaikan kapada kepala Balai Pengkajian Teknologi Pertanian Maluku, atas kesempatan yang diberikan untuk meneruskan pendidikan magister sains (S2). Penghargaan yang tulus disampaikan kepada bapak Dr. Ir. Meika. S. Rusli, M.Sc yang telah memberikan kepercayaan dan bantuan dalam melaksanakan penelitian melalui Proyek KKP3T T.A. 2007 (Kerja Sama Kemitraan Penelitian Pertanian dengan Perguruan Tinggi) Badan Penelitian dan Pengembangan Departemen Pertanian yang dilakukan bersama dengan Tuti Tutuarima kandidat S2 Program Studi Teknologi Industri, IPB. Terimakasih penulis sampaikan juga kepada staf Laboratorium Balai Besar Pasca Panen, Balai Tanaman Obat dan aromatik, serta Teknologi Industri Pertanian, IPB yang telah membantu selama penelitian. Ungkapan terima kasih yang tulus disampaikan kepada mama dan suami tercinta Rawiyah Sairen dan Drs. Rais Taufiq Ollong, beserta adik-adikku Diah, Ningsih, Baya, dan anak-anakku tersayang Aifan Atrah, Rahmat Ghalih, Akmal Ikhsan dan Niqmah Fatmasari, atas doa dan kasih sayangnya. Sahabatku ibu Nadiarti terima kasih atas bantuan, perhartian dan pengertiannya. Sahabat-sahabatku
di program studi Teknologi Pascapanen
angkatan 2006 Darmayanti (Almh.), Nona, Deva, Etha, Venti dan angkatan 2007 serta Tuti, Ria dan Ibu Cut Meurah dari program studi Teknologi Industri Pertanian semangat kebersamaan membuat kita menjadi saudara. Penulis berharap semoga tesis ini dapat bermanfaat. Semoga Allah SWT menerima apa yang telah penulis lakukan sebagai wujud syukur kepada-Nya. Bogor, Juli 2009 Rosniyati Suwarda
