MODIFIKASI DAN UJI PERFORMANSI MESIN PENYULING MINYAK ALPUKAT (Persea americana, Mill)
Oleh : Anton Hilman F14101130
2005 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODIFIKASI DAN UJI PERFORMANSI MESIN PENYULING MINYAK ALPUKAT (Persea americana, Mill)
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknik Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor
Oleh : Anton Hilman F14101130
2005 DEPARTEMEN TEKNIK PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR
MODIFIKASI DAN UJI PERFORMANSI MESIN PENYULING MINYAK ALPUKAT (Persea americana, Mill)
Oleh : Anton Hilman F14101130
Disetujui, Bogor,
Desember 2005
Dosen Pembimbing,
Ir. Agus Sutejo, M.Si NIP. 1311878955
Mengetahui,
Dr. Ir. Wawan Hermanan, MS KetuaDepartemen Teknik Pertanian
Anton Hilman. F14101130. Modifikasi dan Uji Performansi Alat Penyuling Minyak Alpukat (Persea americana Mill). Di bawah bimbingan Ir. Agus Sutejo, M.Si.
RINGKASAN Indonesia terletak di daerah tropis, dengan iklim yang ada memungkinkan Indonesia untuk menjadi habitat berbagai macam flora dan fauna, termasuk di dalamnya alpukat. Menurut data yang dikeluarkan FAO, negara Indonesia dari kurun waktu 1961-1996 menjadi negara penghasil alpukat terbanyak untuk wilayah Asia. Alpukat banyak dikonsumsi langsung sebagai buah, padahal kandungan lemak dalam buah alpukat mencapai 6.5% (b.b) ini lebih besar dari pada kandungan pada buah durian yang kurang dari setengah kandungan lemak pada buah alpukat (3% b.b) Produk pertanian umumnya memiliki nilai ekonomi yang tinggi bila telah diolah dari bentuk produk aslinya, sejalan dengan itu dan dengan melimpahnya buah alpukat di pasar nasional maka pembuatan minyak alpukat bisa menjadi alternatif usaha untuk meningkatkan penghasilan petani. Minyak alpukat biasa dipakai sebagai bahan baku produk kosmetik seperti sabun dan shampo, cara pembuatannya bisa dengan penekana n (pressing) dan dengan melarutkannya ke dalam pelarut organik kemudian memisahkan kandungan minyak dengan pelarutnya, pelarut yang umum digunakan adalah heksan (C6 H14). Rendemen yang bisa diperoleh dari ekstraksi minyak dengan menggunakan cara pertama relatif lebih kecil dari pada cara yang kedua. Minyak alpukat tergolong ke dalam minyak atsiri atau lebih umum dikenal dengan nama essential oil , yakni minyak yang berasal dari tumbuh-tumbuhan dan mempunyai titik uap sekitar suhu kamar tanpa mengalami dekomposisi. Pada tahun 2003, Agus Sutejo telah mendesain sebuah alat yang dilengkapi dengan pengatur suhu otomatis untuk memproduksi minyak dari jeruk limo, teknik pembuatannya adalah dengan menyimpan bahan yang akan diambil minyaknya di atas air yang didihkan, sehingga uap air akan langsung membawa minyak dalam bahan sehingga minyak dan air akan bercampur dan kemudian dikondensasikan. Teknik pengambilan kandungan minyak dalam bahan yang dipakai dalam percobaan ini adalah dengan jalan melarutkan (ekstraksi) alpukat dengan heksan dalam suhu 450C selama 30 menit, campuran minyak dan heksan (misela) kemudian dipisahkan (destilasi) dengan cara memanaskannya pada suhu yang lebih dari atau sama dengan titik didih heksan (68.740C) selama 2 jam, suhu bahan di dalam chamber selama proses destilasi di atur pada suhu 750 C uap heksan lalu dikondensasikan agar berubah menjadi bentuk cairan untuk kemudian bisa dipergunakan lagi (daur ulang). Hal yang paling mendasar yang menjadi perbedaan antara teknik pembuatan minyak limo de ngan teknik yang digunakan dalam percobaan ini adalah tentang kontak langsung bahan dengan air. Bila pada proses pembuatan minyak jeruk limo antara bahan dan uap air berkontak langsung, maka pada percobaan kali ini justru dihindari. Kontak langsung terjadi antara bahan dengan heksan, oleh karena itu perlu dilakukan suatu modifikasi untuk menyesuaikan hal ini. Modifikasi
dilakukan pada ruang penyimpanan bahan, bila dulu ruang penyimpanan bahan berbentuk lembaran bulat yang berlubang-lubang maka sekarang bentuk ruang (chamber) didesain menyerupai panci. Chamber terbuat dari bahan stainless steel dengan tebal 1 mm dan berdiameter 200 mm serta tinggi 193 mm, disimpan dalam ruangan yang dikelilingi air. Air berfungsi sebagai pemanas bahan di dalam chamber sementara panas air berasal dari heater yang dihubungkan langsung ke sumber listrik PLN. Chamber dilengkapi dengan pegangan dan pengunci agar tidak terapung oleh air. Tiap kegiatan produksi minyak alpukat dilakukan sebanyak tiga kali, dari tiga kali pengulangan itu diperoleh data bahwa energi listrik yang diperlukan pada percobaan I untuk proses ekstraksi sebesar 0.473 kWH dan untuk proses destilasi sebesar 1.501 kWH, pada percobaan II sebesar 0.442 kWH untuk proses ekstraksi dan 1.518 kWH untuk proses destilasi, sementara pada percobaan III untuk proses ekstraksi diperlukan energi sebesar 0.409 kWH dan 1.428 kWH untuk proses destilasi. Energi ini dipakai untuk memanaskan air sebanyak 12.45 kg. Besarnya energi yang digunakan untuk menaikkan suhu air pemanas pada percobaan I sebesar 1 096.49 kJ (0.304 kWH) untuk proses ekstraksi dan 1 889.19 kJ (0.525 kWH) untuk proses destilasi, untuk proses ekstraksi dan destilasi pada percobaan II masing-masing sebesar 1 049.72 kJ (0.291 kWH) dan 1 873.92 kJ (0.521 kWH) , sementara pada percobaan III sebesar 1 049.72 kJ (0.291 kWH) untuk proses ekstraksi dan untuk proses destilasi sebesar 2 056.62 kJ (0.571 kWH). Energi sebesar ini kemudian dirambatkan lagi melalui panas air yang merambat ke dinding chamber dan memanaskan bahan di dalam chamber. Energi yang dipakai untuk memanaskan bahan di dalam chamber masing-masing sebesar 54.08 kJ (0.015 kWH) untuk proses ekstraksi dan 273.26 kJ (0.076 kWH) untuk proses destilasi pada percobaan I, 56.26 kJ (0.016 kWH) dan 280.32 kJ (0.078 kWH) energi yang diperlukan pada proses ekstraksi dan destilasi percobaan II, serta untuk percobaan III sebesar 56.54 kJ (0.016 kWH) untuk proses ekstraksi dan 249.87 kJ (0.069 kWH) untuk proses destilasi. Selama proses berlangsung pada permukaan luar alat terjadi panas, panas yang timbul ini menandakan terjadinya in-effisiensi. Energi terukur yang terbuang akibat pindah panas dari permukaan luar alat pada percobaan I untuk proses ekstraksi sebesar 0.767 kJ (0.0002 kWH) dan 56.209 kJ (0.016 kWH) untuk poses de stilasi, pada percobaan II sebesar 3.081 kJ (0.0008 kWH) untuk proses ekstraksi dan 54.91 kJ (0.015 kWH) untuk proses destilasi, sedangkan pada percobaan III untuk proses ekstraksi dan destilasi masing-masing sebesar 2.415 kJ (0.0007 kWH) dan 55.75 kJ (0.015 kWH). Dari serangkaian percobaan produksi minyak alpukat juga diperoleh data bahwa rendemen masing-masing percobaan I, II dan III adalah 35%, 42.7% dan 31.75% bila dihitung dari input alpukat kering, sedangkan nilai rendemen bila mengacu pada bahan awal buah alpukat segar rata-rata sebesar 1.36 % dengan nilai effisiensi kondensor masing-masing sebesar 54.48%, 100.09% dan 93.40%.
Sebuah persembahan sederhana bagi bapak, mamah, dan adik-adikku di rumah. (terimakasih untuk semuanya…)
RIWAYAT HIDUP
Anton Hilman , dilahirkan di Rangkasbitung pada tanggal 10 Feb- ruari 1983. Anak pertama dari tiga bersaudara pasangan H. Akhmad Hidayat dan Hj. Anah Nurhasanah.
Pada tahun 2001 penulis menamatkan pendidikan tingkat atas di SMU Negeri 1 Rangkasbitung, pada tahun yang sama melalui Ujian Masuk Perguruan Tinggi Negeri (UMPTN) terdaftar sebagai mahasiswa IPB pada Departemen Teknik Pertanian, Fakultas Teknologi Pertanian, dan pada tahun 2003 penulis memilih Lab. Ergonomika pada Sub Program Studi Teknik Mesin Pertanian. Selama menjadi mahasiswa di IPB penulis pernah ikut dalam kepengurusan HIMATETA tahun 2002 pada Divisi Profesi, juga pernah menjadi asisten praktikum pada mata kuliah Menggambar Teknik untuk mahasiswa D3 MAMP, Ilmu Ukur Wilayah untuk mahasiswa S1 TEP, serta Motor Bakar dan Tenaga Pertanian untuk mahasiswa S1 TEP. Pada tahun 2004 penulis melaksanakan praktek lapang di Pabrik Gula Sindang Laut, Cirebon, dengan judul Mempelajari Cara Pengolahan dan Pemerahan Nira di PT. PG. Sindanglaut, Kabupaten Cirebon, dan pada tahun 2005 memilih judul Modifikasi dan Uji Performansi Alat Penyuling Minyak Alpukat (Persea americana Mill) untuk bahan skripsi di bawah bimbingan Bapak Ir. Agus Sutejo, M.Si.
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur penulis panjatkan kehadirat Allah SWT yang telah memberikan rahmat dan karunia -Nya kepada penulis dalam menyelesaikan penelitian dan penyusunan skripsi yang berjudul Desain dan Uji Performansi Alat Penyuling Minyak Alpukat (Persea Americana Mill). Dalam skripsi ini dijelaskan alasan pemilihan ukuran dan bahan untuk ruang ekstraksi dan destilasi alpukat serta performansi alat. Skripsi ini disusun berdasarkan penelitian yang dilakukan mulai bulan Juni 2005 – Agustus 2005 yang bertempat di Bengkel Cibeureum milik Bapak Agus Sutejo, AP4, dan Metatron, Leuwikopo. Skripsi ini tersusun berkat kerja sama dan bimbingan orang-orang yang telah membantu penulis. Kepada Ir. Agus Sutejo, M.Si, sela ku dosen pembimbing atas semua arahan dan bimbingan selama penelitian hingga penyusunan skripsi, Ir. Mad Yamin, M.T dan Dr. Ir. Dyah Wulandani, M.Sc yang telah menyempatkan diri untuk menjadi dosen penguji untuk segala arahan dan bimbingannya hingga karya ini bisa menjadi skripsi yang baik, ayah dan ibu tercinta serta adik-adik atas do’a restu, dukungan, kepercayaan dan kasih sayang, kru Bengkel Cibeureum untuk pelajaran dan arahan membengkel, Bapak Ir. Murtono dan Mas Joyamto untuk kerja sama dan bantuannya, Bapak Harto dan Bapak Ahmad selaku teknisi Lab. EEP dan LBP yang banyak membantu dalam penyediaan dan penyiapan alat, kru Metatron (Bapak Andi, Bapak Parma, Bapak Karjio, dan Mbak Ina) untuk kerja sama dan hiburannya, serta teman-teman penulis semua ata s dukungan dan bantuannya, penulis mengucapkan terima kasih. Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, baik isi maupun redaksionalnya namun semoga skripsi ini bisa menjadi tambahan pustaka yang berarti bagi yang membutuhkan.
Bogor, September 2005
Penulis DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ............................................................................... viii ix DAFTAR ISI .............................................................................................. x DAFTAR TABEL .................................................................................... ............................................................................... xi DAFTAR GAMBAR ........................................................................... xiii DAFTAR LAMPIRAN I.
...........................................................................
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG B. TUJUAN II.
..................................................................
1
........................................................................................
2
...................................................................
3
...............................................................
3
................................................................................
6
TINJAUAN PUSTAKA A. TANAMAN ALPUKAT B. EKSTRAKSI
C. MINYAK ALPUKAT
....................................................................
D. PERANCANGAN (DESAIN)
9
........................................................
13
.....................................................
15
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN
.....................................
15
....................................................
15
.................................................
15
D. DESKRIPSI ALAT PENYULINGAN MINYAK ALPUKAT ......
17
E. TAHAPAN PERCOBAAN
...........................................................
19
.......................................................................
21
G. ANALISIS DATA ..........................................................................
22
........................................................
26
B. METODOLOGI PENELITIAN C. PARAMETER YANG DIUKUR
F. ANALISIS TEKNIK
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. MODIFIKASI RUANG EKSTR AKSI
........................................
27
...............................................
29
.....................................................................
31
........................................................
47
...........................................................................
47
.........................................................................................
50
B. PENANGANAN BAHAN BAKU C. PENGUJIAN ALAT V.
1
KESIMPULAN DAN SARAN A. KESIMPULAN B. SARAN
DAFTAR PUSTAKA LAMPIRAN-LAMPIRAN
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Total produksi alpukat di beberapa negara Asia
.............................
3
..........................
5
.......................
6
Tabel 2. Kandungan Lemak dalam beberapa buah-buahan Tabel 3. Komposisi koimia per 100 gram buah alpukat segar Tabel 4. Sifat fisik 3 buah jenis alpukat
......................................................... 11
Tabel 5. Matrik keputusan untuk wadah ekstraksi dan destilasi
.................... 28
Tabel 6. Data hasil proses ekstraksi dan destilasi dalam setiap percobaan Tabel 7. Data hasil penyulingan pada percobaan I sampai percobaan III
DAFTAR GAMBAR
... 30 ...... 46
Gambar 1.
Buah Alpukat Segar
..............................................................
Gambar 2.
Diagram Alir Proses Pembuatan Minyak Alpukat
Gambar 3.
Grafik Rendemen Alpukat pada Beberapa
.............
10
....................
12
........................
13
Jenis Alpukat dan Suhu Pengeringan Berbeda Gambar 4.
5
Grafik Rendemen Alpukat pada Beberapa Cara Ekstraksi dan Tebal Rajangan Berbeda
Gambar 5.
Diagram Alir Proses Perancangan
......................................... 14
Gambar 6.
Bagian-Bagian Alat Penyulingan Minyak Alpukat
Gambar 7.
Foto Alat Penyuling Minyak Atsiri
Gambar 8.
Perlakuan Terhadap Alpukat
Gambar 9.
Rak dan Ruang Ekstraksi Minyak Jeruk Limo
Gambar 10.
Wadah Ekstraksi dan Destilasi
..............
17
...................................... 18
................................................
19
....................
27
..............................................
29
Gambar 11. Minyak Alpukat Hasil Penyulingan
...................................... 31
Gambar 12.
Pengukuran Kebutuhan Energi Listrik
................................
Gambar 13.
Grafik Pemakaian Daya Listrik pada Percobaan I
...............
32
Gambar 14. Grafik Pemakaian Daya Listrik pada Percobaan II
...............
32
Gambar 15. Grafik Pemakaian Daya Listrik pada Percobaan III
31
............. 33
Gambar 16. Hasil Perhitungan Total Pemakaian Daya Listrik (kJ) untuk Setiap Jenis Kegiatan dalam Tiap Percobaan Gambar 17.
......... 33
Energi yang Dipakai untuk Menaikkan Suhu Air Pemanas dalam Setiap Percobaan
.........................
34
Gambar 18. Energi yang Dipakai untuk Menaikkan Suhu Bahan di Dalam Chamber (kJ) dalam Setiap Percobaan Gambar 19.
Grafik Neraca Energi Selama Proses Ekstraksi
Gambar 20.
Grafik Neraca Energi pada Proses Destilasi
Gambar 21.
Pengambilan Data Panas Dinding Luar Alat dan Salah Satu Contoh Pemasangan Termokopel
...........
35
.................... 36 ........................ 37
.................
38
................................
39
Gambar 22. Grafik Pindah Panas pada Pemukaan Alat pada Proses Ekstraksi Percobaan I
Gambar 23. Grafik Pindah Panas pada Permukaan Alat pada Proses Ekstraksi Percobaan II
............................... 40
Gambar 24. Grafik Pindah Panas pada Permukaan Alat pada Proses Ekstraksi Percobaan III
.............................
41
....................................
43
..................................
44
.................................
45
Gambar 25. Grafik Pindah Panas dari Permukaan Luar Alat pada Percobaan Destilasi I Gambar 26. Grafik Pindah Panas dari Permukaan Luar Alat pada Percobaan Destilasi II Gambar 27. Grafik Pindah Panas dari Permukaan Luar Alat pada Percobaan Destilasi III
DAFTAR LAMPIRAN
Lampiran 1.
Gambar Teknik Chamber Ekstraksi dan Destilasi
..............
53
Lampiran 2.
Gambar Teknik Alat Penyuling Minyak Alpukat
................
54
Lampiran 3.
Gambar Teknik Ketel dan Kondensor
..................................
55
Lampiran 4.
Produksi dan luas lahan alpukat secara regional dan dunia
Lampiran 5.
Data percobaan I
.................................................................
57
Lampiran 6.
Data percobaan II
.................................................................
59
Lampiran 7.
Data percobaan III
...............................................................
61
Lampiran 8.
Penghitungan nilai energi listrik terpakai
Lampiran 9.
Penghitungan energi terpakai untuk menaikkan suhu air pemanas
Lampiran 10.
........................... 63
.....................................
65
Penghiutngan energi terpakai untuk menaikkan suhu bahan di dalam Chamber
.........................
Lampiran 11.
Penghitungan pindah panas pada permukaan luar alat
Lampiran 12.
Penghitungan jumlah energi
Lampiran 13.
. 56
65
........
66
terbuang dari permukaan luar alat
.......................................
72
Penghitungan effisiensi kondensor
.....................................
73
I.
PENDAHULUAN
A. LATAR BELAKANG Indonesia adalah negara yang kaya akan potensi sumber daya alam, baik sumber daya alam hayati maupun karunia alam lainnya. Tanaman dan buahbuahan seperti alpukat termasuk ke dalam sumber daya alam hayati yang berlimpah.
Iklim Indonesia dan kondisi tanah yang banyak mengandung
humus memungkinkan tanaman alpukat tersebar di banyak daerah di Indonesia. Karena penyebaran tanaman ini sangat luas maka daerah terpencil sukar menjual hasilnya dalam keadaan baik. Minyak alpukat merupakan salah satu alternatif pengolahan buah alpukat, bisa dipakai untuk menaikkan umur simpan dan nilai ekonomis produk. Minyak alpukat bisa digunakan sebagai bahan baku kosmetik. Harga minyak alpukat lebih tinggi dari alpukat segar, minyak alpukat (avocado oil) termasuk ke dalam minyak atsiri (essential oil, volatile oil). Di pasar dunia minyak atsiri merupakan komoditi yang mempunyai nilai ekonomis tinggi. Permintaan pasar dunia akan minyak atsiri yang cenderung meningkat menjadi salah satu alasan penting untuk memproduksi minyak alpukat. Sebagian besar teknologi pembuatan minyak atsiri di Indonesia tampak masih tetap menggunakan cara tradisional sehingga keadaan tersebut berpengaruh terhadap kuantitas dan kualitas produk minyak yang dihasilkan. Petani- petani pengusaha minyak atsiri cenderung masih menerapkan cara pembuatan minyak dengan teknologi yang diajarkan oleh penjajah lebih dari seabad yang lalu. Perkembangan teknologi yang semakin canggih lebih menuntut masyarakat mengetahui sesuatu yang berhubungan dengan teknologi, terutama untuk menghasilkan produksi yang tinggi dengan hasil yang berkualitas. Penggunaan teknologi yang dilakukan oleh berbagai negara dalam berbagai bidang telah membuat pertumbuhan ekonomi dan kesejahteraan penduduk yang semakin meningkat. Terdapat keterkaitan antara teknologi yang diterapkan dengan data di BPS pada tahun 1992 tentang kontribusi nilai ekspor minyak atsiri terhadap nilai ekspor non-migas. Sepanjang tahun 1985-1990 kontribusi nilai ekspor minyak atsiri tidak lebih dari 0.75 % dari nilai ekspor non-migas. Padahal bila
dilihat dari segi kekayaan alam, Indonesia kaya akan tanaman yang menjadi bahan baku pembuatan minyak atsiri. Dari 70 jenis minyak yang diperdagangkan di pasar dunia pada tahun 1994, 40 jenis di antaranya bisa diproduksi di Indonesia. Maka selain faktor budidaya tanaman, faktor teknologi proses pembuatan dan pengola han minyak atsiri perlu dikembangkan dengan harapan bisa meningkatkan kuantitas dan kualitas minyak atsiri domestik. Pada tahun 2003 Agus Sutejo telah membuat alat untuk membuat minyak dari buah jeruk limo dengan metoda uap langsung pada suhu yang terkontrol dengan memanfaatkan energi listrik sebagai sumber energi. Dengan merubah bentuk ruang ekstraksi, alat ini bisa digunakan untuk membuat minyak atsiri dengan metode pelarutan oleh pelarut organik, sehingga alat bisa lebih luas pemanfaatannya dan potensi sumber daya alam yang tersedia bisa lebih dimanfaatkan.
B. TUJUAN Penelitian ini bertujuan untuk : 1.
Mendesain dan membuat chamber ekstraksi dan destilasi pembuat minyak alpukat dengan teknik penyulingan menggunakan pelarut heksan (C6 H14).
2.
Menguji kinerja alat dan menghitung nilai effisiensi alat pada kapasitas laboratorium.
3.
Menghasilkan minyak alpukat tanpa menguji mutu minyak lebih lanjut.
II.
A. TANAMAN ALPUKAT
TINJAUAN PUSTAKA
Total produksi alpukat dunia dari tahun ke tahun menurut data dari FAO yang dikeluarkan pada tahun 2001 selalu menunjukkan peningkatan. Pada tahun 1961 total produksi dunia mencapai 697 900 ton dengan luas total areal tanam 76 800 ha, angka ini meningkat menjadi 2 303 400 ton total produksi dan 339 100 ha total luas tanam pada tahun 1996 dengan rata-rata peningkatan total produksi sebesar 19% dan rata-rata perluasan lahan sebesar 24%. Pada kurun waktu yang sama rata-rata peningkatan total produksi Asia dan rata -rata perluasan lahan di Asia adalah 37% dan 35%, ini bisa dilihat pada Lampiran 1. Jumlah produksi alpukat Indonesia dari kurun waktu 1961 – 1996 menjadi nomor satu di Asia. Pada tahun 1996 produksi buah alpukat Indonesia mencapai 143 200 ton atau lebih dari 45% total produksi Asia, sedangkan produksi Israel yang merupakan negara ke dua penghasil terbesar di Asia pada tahun yang sama mencapai 75 900 ton atau kurang dari 60% total produksi Indonesia. Pada tahun yang sama jumlah produksi Asia menyumbang sekitar 14 % dari total produksi dunia. Tabel 1. Total produksi alpukat di beberapa negara di Asia (FAOSTAT, 2001) Negara
Total produksi selama kurun waktu 1961-1996 (‘000 t) 1961
1966
1971
1976
1981
1986
1991
1996
-
-
-
-
-
-
-
45.0
Siprus
0.04
0.05
0.06
0.06
0.06
0.5
0.83
1.4
Indonesia
30.0
50.0
28.0
44.0
72.2
71.1
91.4
143.2
Israel
0.8
2.3
7.6
18.5
8.0
68.0
52.7
75.9
Filipina
13.3
15.9
15.2
24.0
25.3
21.9
22.0
45.8
-
-
-
-
-
-
0.1
0.2
Cina
Turki
Alpukat berasal dari bagian tropis benua Amerika dan telah menyebar ke seluruh bagian tropis dan sub-tropis bumi di abad ke -19. Di antara buahbuahan, rasa alpukat unik. Rasanya bukan manis atau masam, tetapi rasanya seperti kacang-kacangan. Rasa ini berasal dari daging buah yang konsistensinya menyerupai mentega. Alpukat dapat ditanam di dataran rendah sampai dataran tinggi dengan bentangan elevasi 0-1000 dpl dan dapat ditanam di hampir semua iklim dari
daerah beriklim A1 sampai dengan daerah berikim C, dengan syarat ketersediaan air tanah ada di antara 50-200 cm (Baga, 1999) Buah alpukat bentuknya bulat sampai lonjong, beratnya dari 300 gr sampai 800 gr perbuah dan berbiji tunggal. Daging buah terlepas dari biji, hanya dilapisi oleh selaput kulit biji yang tebal, setelah buah alpukat tua benar atau matang pohon, apabila digoyang akan mengeluarkan suara (kopla k), selaput bijinya akan berubah menjadi coklat keabu-abuan atau mudah terlepas dari bijinya. Warna buah ada yang hijau-ungu sampai merah kehitaman. Daun alpukat bisa dipakai sebagai obat sakit pinggang dan batang pohonnya baik untuk bahan bangunan namun mempunyai energi yang rendah bila dipakai sebagai kayu bakar. (Soenarjono, 1998) Masih menurut Soenarjono, sentra produksi buah alpukat tersebar di tiga pulau,
yakni Pulau Jawa (Jawa Barat dan Jawa Timur), Pulau Sumatera
(Sumatera Barat dan Sumatera Utara) dan Nusa Tenggara. Cikajang, Garut, Bandung dan Lembang menjadi sentra produksi buah alpukat untuk daerah Jawa Barat; untuk daerah Jawa Timur sentra produksi alpukat terdapat di Lodoyo, Pacitan, Sukowono, Waru, Magetan, Pasuruan dan Ngawi; untuk derah Sumatera terletak di Pariaman (Sumatera Barat) dan Kerinci (Sumatera Utara); sedangkan untuk wilayah Nusa Tenggara terdapat di daerah Timor Tengah (Nusa Tenggara Timur) Kadar lemak akan bertambah dengan cepat pada masa pertumbuhan buah alpukat sebelum matang, tetapi pada waktu tahap matang pertambahan kadar lemak menjadi lambat dan berhenti. Biji buah alpukat menghasilkan cairan seperti susu yang baunya seperti almond. Cairan ini akan berubah warnanya menjadi hitam-merah dan pada waktu bangsa Spanyol menaklukkan Amerika Selatan digunakan sebagai tinta yang tak dapat dimakan. Alpukat mampu menurunkan resiko terkena stroke dan serangan jantung, karena alpukat merupakan satu-satunya buah yang kaya lemak, bahkan kadarnya lebih dari dua kali kandungan lemak dalam durian. Lemak alpukat termasuk lemak sehat, karena didominasi asam lemak tak jenuh tunggal oleat yang bersifat antioksidan kuat. Lemak alpukat membantu menurunkan kadar
"kolesterol jahat" LDL sambil menaikkan "kolesterol baik" HDL, sehingga secara nyata menekan resiko terkena stroke dan serangan jantung. Tabel 2. Kandungan lemak dalam beberapa buah-buahan (Gayo, 1994) Buah
Kadar lemak (% bb)
Mangga
0.2
Pisang
0.2
Cempedak
0.4
Manggis
0.6
Durian
3.0
Alpukat
6.5
Berbeda dari buah-buahan lain, alpukat hampir tidak mengandung pati, sedikit mengandung gula buah, tapi berlimpah serat selulose. Faktor ini menjadikan
alpukat
dianjurkan
sebagai
bagian
dari
menu
untuk
mengendalikan diabetes.
Gambar 1. Buah Alpukat Segar. Zat besi dan zat tembaga yang berlimpah membuat alpukat penting dalam pembentukan sel darah merah dan pencegahan anemia gizi. Paduan antara vitamin C, vitamin E, zat besi, kalium dan mangannya menjadikan alpukat baik untuk menjaga kesehatan kulit dan rambut. Dengan adanya asam folat dan vitamin B, serta vitamin-vitamin B lainnya, alpukat ideal untuk merangsang pembentukan jaringan kolagen. Komposisi kimia buah alpukat dapat dilihat pada Tabel 3.
Tabel 3. Komposisi kimia per 100 gram buah alpukat segar (Knight, 2001 dan Setyaningsih, 1997) Komponen
Kadar Watt dan Merril Setyaningsih 1975 (1997)
Air (gr)
73.6
81.9
171.0
-
2.2
2.3
17.0
6.6
Karbohidrat (g)
6.0
7.4
Serat (g)
1.5
1.1
Kalsium
10.0
-
Phosfor
42.0
-
Zat besi
0.6
-
Sodium
4.0
-
604.0
-
290.0
-
Thiamin
0.1
-
Riboflavin
0.2
-
Niasin
1.6
-
Energi (kcal) Protein (g) Lemak
Mineral (mg) :
Potasium Vitamin (iµ untuk A lainnya mg) : A
B. EKSTRAKSI Menurut S. Ketaren (1986), ekstraksi adalah suatu cara untuk mendapatkan minyak atau lemak dari
bahan yang diduga mengandung
minyak atau lemak. Adapun cara ekstraksi ini bermacam-macam, yaitu rendering (dry rendering dan wet rendering), mechanical expression dan solvent extraction.
1. Rendering
Pada semua cara rendering, penggunaan panas adalah suatu hal yang spesifik, yang bertujuan untuk menggumpalkan protein pada dinding sel bahan dan untuk memecahkan dinding sel tersebut sehingga mudah ditembus oleh minyak atau lemak yang terkandung di dalamnya. a. Wet Rendering Wet rendering adalah proses rendering dengan penambahan sejumlah air selama berlangsungnya proses tersebut. Cara ini dikerjakan pada ketel yang terbuka atau tertutup dengan menggunakan temperatur yang tinggi serta tekanan 40 sampai 60 pound tekanan uap (40 – 60 psi). Penggunaan temperatur rendah dalam proses wet rendering dilakukan jika diinginkan flavor netral dari minyak atau lemak. Bahan yang akan diekstraksi ditempatkan pada ketel yang dilengkapi dengan pengaduk, kemudian air ditambahkan dan campuran tersebut dipanaskan perlahan-lahan sampai suhu 50oC sambil diaduk. Minyak yang terekstraksi akan naik dan kemudian dipisahkan. Proses wet rendering dengan menggunakan temperatur rendah kurang begitu populer, sedangkan proses wet rendering dengan menggunaka n temperatur
yang
tinggi
disertai
uap
air
dipergunakan
untuk
memperoleh minyak atau lemak dengan jumlah yang besar. Peralatan yang digunakan adalah autoclave atau digester. Air dan bahan yang akan diekstraksi dimasukkan ke dalam digester dengan tekanan uap air sekitar 40 sampai 60 pound selama 4 – 6 jam. b. Dry Rendering Dry rendering adalah cara rendering tanpa penambahan air selama proses berlangsung. Dry rendering dilakukan dalam ketel yang terbuka dan diperlengkapi dengan steam jacket serta alat pengaduk (agitator). Bahan yang diperkirakan mengandung minyak atau lemak dimasukkan ke dalam ketel tanpa penambahan air. Bahan tadi dipanasi sambil diaduk. Pemanasan dilakukan pada suhu 1050C – 1100C. Ampas bahan yang telah diambil minyaknya akan diendapkan pada dasar ketel. Minyak atau lemak yang dihasilkan dipisahkan dari ampas yang telah mengendap dan pengambilan minyak dilakukan dari bagian atas ketel.
2. Pengepresan Mekanis (Mechanical Expression) Pengepresan mekanis merupakan suatu cara ekstraksi minyak atau lemak terutama untuk bahan yang berasal dari biji-bijian, cara ini dilakukan untuk memisahkan minyak dari bahan yang berkadar minyak tinggi (30% - 70%). Pada pengepresan mekanis diperlukan perlakuan pendahuluan sebelum lemak atau minyak dipisahkan dari bijinya. Perlakuan pendahuluan tersebut mencakup pembuatan serpih, perajangan, dan penggilingan serta tempering atau pemasakan. a. Pengepresan Hidraulik (Hydraulic Pressing) Pada cara hydraulic pressing bahan ditekan dengan tekanan sekitar 140.6 kg/cm2 atau setara dengan 136 atm. Banyaknya lemak atau minyak yang dapat diekstraksi tergantung dari lamanya pengepresan, tekanan yang dipergunakan, serta kandungan minyak dalam bahan asal. Sedangkan banyaknya minyak yang tersisa pada bungkil bervariasi sekitar 4 sampai 6 persen, tergantung lamanya bungkil ditekan di bawah tekanan hidraulik. b. Pengepresan Berulir (Expeller Pressing) Cara expeller pressing memerlukan perlakuan pendahuluan yang terdiri dari proses tempering atau pemasakan. Proses pemasakan berlangsung pada temperatur 115.50 C dengan tekanan sekitar 15-20 ton/inch2 , kadar air minyak atau lemak yang dihasilkan sekitar 2.5% 3.5%, sedangkan minyak tersisa pada bungkil sekitar 4% -5%. 3. Ekstraksi dengan Pelarut (Solvent Extraction) Prinsip dari proses ini adalah ekstra ksi dengan melarutkan minyak dalam pelarut minyak dan lemak. Pada cara ini dihasilkan bungkil dengan kadar minyak yang rendah yaitu sekitar 1 persen atau lebih rendah, dan mutu minyak kasar yang dihasilkan cenderung meyerupai hasil dengan cara expeller pre ssing karena sebagian fraksi bukan minyak akan ikut terekstraksi. Pelarut minyak atau lemak yang biasa dipergunakan dalam proses ekstraksi dengan pelarut menguap adalah petroleum eter, gasoline karbon disulfida, karbon tetraklorida, benzena dan n-heksan.
Pelarut yang umum digunakan adalah pelarut heksan. Heksan adalah senyawa hidrokarbon gugus alkana. Alkana adalah senyawa nonpolar, akibatnya gaya tarik menarik antar molekul lemah. Alkana rantai lurus sampai dengan butana adalah gas pada suhu kamar, sementara alkana C5 sampai dengan C17 berbentuk cairan, sedangkan alkana rantai lurus dengan 18 atau lebih atom C adalah padat. (Fessenden dan Fessenden, 1982). Heksan (C6 H14) berwujud cair, tidak berwarna dan berbau, mempunyai berat jenis kurang dari 0.66 kg/l dan mendidih pada suhu 68.9o C. C. MINYAK ALPUKAT Minyak alpukat termasuk ke dalam minyak atsiri atau lebih sering dikenal dengan nama essential oil , yakni minyak yang berasal dari tumbuhtumbuhan dengan titik uap pada suhu kamar, tanpa mengalami dekomposisi. Minyak alpukat tidak larut dalam air tetapi larut dalam pelarut organik (S. Ketaren, 1990). Minyak alpukat mudah dicerna dan tidak banyak mengandung asam lemak jenuh. Perbandingan antara kadar asam lemak jenuh dan asam lemak tak jenuh adalah 22 : 78 (Rismunandar, 1986). Minyak ini dapat digunakan pada industri kosmetika sebagai komponen pelembab dalam pembuatan sabun, shampo, dan juga krim wajah. Namun, sebelum digunakan sebaiknya minyak alpukat kasar dimurnikan terlebih dahulu. Berdasarkan penelitian Tri Ariani Retnasari pada tahun 2000, ada dua metode yang dapat digunakan untuk memproduksi minyak alpukat dari daging buah alpukat. Cara tersebut adalah ekstraksi dengan menggunakan pelarut dengan sebelumnya dilakukan pengeringan terhadap daging buah alpukat segar terlebih dahulu dan ekstraksi secara mekanis dengan menggunakan pres hidraulik. Skema pembuatan minyak alpukat dengan dua metode di atas bisa dilihat pada Gambar 2. Buah alpukat
Daging buah
Pengupasan
Perajangan
Kulit & biji
Gambar 2. Diagram Alir Proses Pembuatan Minyak Alpukat (Retnasari, 2000 ).
1. Pengaruh Bahan Baku dan Suhu Pengeringan terhadap Rendemen Minyak Alpukat Jenis alpukat yang dipakai, komposisi kandungan zat dalam daging buah dan suhu pengeringan mempengaruhi rendemen dan mutu minyak alpukat yang dihasilkan. Jenis alpukat yang paling banyak ditemukan di pasar adalah alpukat jenis hijau panjang, hijau lonjong dan hijau bulat. Pada tahun 2000 Malau melakukan penelitian untuk mengetahui hubungan antara jenis alpukat dengan mutu dan rendemen yang diperoleh. Jenis alpukat yang dipakai adalah alpukat hijau panjang, hijau lonjong dan hijau bulat, alasan pemilihan ketiga jenis alpukat ini karena ketiga jenis alpukat ini mudah dijumpai di pasar. Alpukat diperoleh dari daerah Garut. Sifat fisik ketiga jenis alpukat bisa dilihat pada Tabel 4. Tabel 4. Sifat fisik 3 buah jenis alpukat (Malau, 2000) Parameter
Hijau Panjang
Jenis alpukat Hijau Bulat
Hijau Lonjong
Buah Segar Bobot (gr) Panjang (cm) Bentuk buah
Warna kulit
Kulit Bobot (gr) Tebal (mm) Daging buah Bobot (gr) Tebal (cm) Warna Biji Bobot (gr) Diameter (cm)
215.0 13.5 Ujung bulat, pangkal agak mengecil.
272.3 9.2 Ujung bulat, pangkal tumpul.
294.8 12.0 Ujung tumpul, pangkal mengecil, leher pendek. Hijau tua
Hijau tua dan agak merah tua di pangkal buah.
Kuning berbintik coklat, kasar.
25.0 1.0
32.9 1.0
32.3 1.5
161.0 1.1 Kuning kehijauan
169.7 1.1 Kuning
209.1 1.4 Kuning kehijauan
29.0 4.5 x 3.5
69.7 4.5 x 4.0
53.4 4.0 x 4.0
Dari ketiga jenis alpukat di atas, alp ukat hijau panjang merupakan jenis alpukat yang mempunyai bobot daging buah per berat keselurahan tertinggi, yakni sekitar 75% kemudian alpukat hijau lonjong sebesar 71% dan yang terakhir alpukat jenis hijau bulat dengan rasio berat daging buah per berat keseluruhannya sebesar 62%. Hubungan antara bahan baku dan suhu pengeringan, masing-masing dalam sekali percobaan disajikan pada Gambar 3.
Rendemen (% bb)
16 14 12 10 8 6 4 2
13.7 12.7112.68
13.45 11.7 10.34 7.852 7.9 6.71
Gambar 3. Grafik Rendemen Minyak Alpukat pada Beberapa Jenis Alpukat dan Suhu Pengeringan Berbeda (Malau, 2000). Pada gambar di atas bisa dilihat bahwa pada suhu pengeringan 600C rendemen ketiga jenis alpukat mempunyai nilai yang tinggi dari pada rendeman pada suhu pengeringan 650C dan 700 C. Rata-rata nilai rendemen tertinggi diperoleh dari alpukat jenis hijau panjang, kemudian hijau lonjong dan yang terakhir hijau bulat. Rendemen minyak alpukat yang diperoleh berbanding lurus dengan rasio antara bobot daging buah dan bobot buah secara keseluruhan. 2. Pengaruh Cara Ekstraksi dan Tebal Rajangan terhadap Rendemen Minyak Alpukat Metode
pengambilan
minyak
dari
buah
alpukat
kering
mempengaruhi banyaknya rendeman yang ada. Cara pengambilan minyak dari daging buah alpukat menurut Retnasari pada tahun 2000 ada dua cara, yang pertama adalah pengambilan dengan cara pengepresan hidrolik dan dengan melarutkannya dengan pelarut organik, pelarut organik yang dipakai adalah heksan. Pengambilan minyak dengan pelarut heksan dilakukan pada suhu 500C selama 30 menit, sedangkan dengan pres hidrolik dilakukan dengan memberikan tekanan sebesar 150-200 bar selama 2-3 menit. Pengaruh cara ekstraksi dan tebal rajangan terhadap rendemen minyak alpukat disajikan pada Gambar 4. Dari gambar di bawah diperoleh informasi bahwa cara ekstraksi dengan
menggunakan pelarut heksan rata -rata mempunyai rendemen
yang lebih tinggi dari pada cara ekstraksi dengan menggunakan pres hidrolik. Rendemen tertinggi diperoleh dengan kombinasi ekstraksi
Rendemen (%bb)
dengan pelut dan tebal rajangan 4-6 mm, yakni sebesar 14.75% bb. 16 14 12 10 8
14.75
13.82
7.65
6 4 2 0
4.87
4.5
3.38 1.97
Bubur
1-3 mm
4-6 mm
2.44
7-9 mm
Tebal Rajangan Pelarut Heksan
Hydroulic Presser
Gambar 4. Grafik Rendemen Minyak Alpukat pada Beberapa Cara Ekstraksi dan Tebal Rajangan Berbeda (Retnasari, 2000). Cara ekstraksi dengan menggunakan pelarut menguap tergantung kepada jenis pelarut dan lama suhu pada saat proses berlangsung, sedangkan pada ekstraksi dengan pres hidrolik tergantung pada lama dan besarnya tekanan yang diberikan selama proses. D. PERANCANGAN (DESAIN) Menurut Harsokoesoemo (1999) perancangan adalah kegiatan awal dari usaha merealisasikan suatu produk yang keberadaannya dibutuhkan oleh masyarakat untuk meringankan hidupnya. Perancangan itu sendiri berlangsung melalui serangkaian kegiatan yang berurutan. Kegiatan-kegiatan dalam proses perancangan dinamakan fase. Fase–fase proses perancangan tersebut dapat digambarkan pada suatu diagram alir perancangan seperti yang terlihat pada Gambar 5.
Identifikasi kebutuhan
Analisis masalah, spesifikasi produk dan perancangan proyek Perancangan konsep produk
Gambar 5. Diagram Alir Proses Perancangan (Harsokoesoemo, 1999). Pada saat merancang, ide atau desain hasil perancangan disesuaikan dengan teknik pabrikasi yang ada. Pemilihan bahan dan biaya pabrikasi perlu diperhatikan agar desain bisa optimal pada tingkat pilihan bahan dan biaya pabrikasi yang ada.
III. METODOLOGI PENELITIAN
A. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Pencarian bahan dan pembuatan ruang ekstraksi serta destilasi minyak alpukat dengan pelarut heksan dilakukan pada akhir bulan Juni 2005. Pembuatan dilakukan di bengkel milik Bapak Agus Sutejo, di Cibeureum. Percobaan pembuatan minyak alpukat dan pengambilan data di lakukan pada bulan Juli-Agustus 2005 di Laboratorium AP4 dan Metatron, Leuwi Kopo. B. METODOLOGI PENELITIAN Bahan yang digunakan dalam penelitian ini adalah plat baja setebal 1 mm dan panci stainless steel, varietas alpukat hijau lonjong dalam keadaan hampir matang dan heksan yang diperoleh dari pasar. Sedangkan peralatan yang digunakan, antara lain : las listrik, las karbit serta peralatan perbengkelan lainnya, pengering tipe rak, destilator minyak jeruk limo, thermocouple, recorder digital, gelas ukur dan timbangan digital. C. PARAMETER YANG DIUKUR 1. Massa Bahan Pengukuran massa bahan meliputi massa awal sebelum pengeringan, massa selama periode pengeringan, massa akhir pengeringan, massa awal ekstraksi, massa akhir ekstraksi, massa awal destilasi dan massa akhir destilasi. Pengukuran dilakukan dengan menggunakan timbangan pegas berkapasitas 5 kg dan timbangan digital. 2. Kadar Air Pengukuran kadar air bahan dalam proses pengeringan meliputi kadar air awal dan kadar air akhir. Pengukuran kadar air awal menggunakan metode oven. Pengeringan dihentikan apabila rata-rata kadar air bahan sudah mencapai 10-15 % bb.
3. Suhu
Pengukuran suhu meliputi suhu udara lingkungan, suhu bagian bawah ketel, suhu lapisan film bagian bawah ketel, suhu dinding ketel, suhu lapisan film dinding ketel, suhu tutup ketel, suhu lapisan film tutup ketel, suhu air pemanas, suhu uap masuk kondensor, suhu air pendingin masuk, suhu air pendingin keluar, dan suhu destilat. Untuk masing-masing pengukuran suhu dilakukan setiap 3 menit sekali untuk proses ekstraksi dan destilasi. Pengukuran dilakukan menggunakan thermocouple tembaga dan recorder digital. Untuk mengukur suhu permukaan luar alat, thermocouple ditempelkan langsung ke permukaan yang bersangkutan dan untuk mengukur suhu udara di sekitar permukaan (film), thermocouple dipasang menggantung sejauh ± 2 cm dari permukaan yang bersangkutan. 4. Pengukuran Waktu Pengukuran waktu meliputi waktu pengeringan bahan dari kadar air awal sampai kadar air yang diinginkan, waktu yang diperlukan selama proses ekstraksi dan waktu
yang diperlukan selama proses destilasi. Waktu
ekstraksi dan waktu destilasai dihitung dengan mencatat waktu pada saat dimulai dan dihentikannya proses. 5. Volume Air Pemanas Volume air pemanas dicari dengan menggunakan takaran. Volume air diperlukan untuk mengetahui massa air pemanas yang diperlukan. 6. Kebutuhan Energi Listrik Kebutuhan energi listrik dilakukan setiap 3 menit sekali pada proses ekstraksi dan proses destilasi. 7. Kebutuhan Air Pendingin Kebutuhan air pendingin untuk mengkondensasi uap heksan dihitung berdasarkan banyaknya air yang digunakan selama proses destilasi dengan cara menghitung debit air keluar kondensor selama proses destilasi.
D. DESKRIPSI ALAT PENYULING MINYAK ATSIRI
Secara garis besar mesin terdiri dari ruang ekstraksi sekaligus ruang penyulingan, ruang pemanas air, kontrol panel dan heater electric, pipa uap dan kondensor.
5
1
6 2 4 3
Gambar 6. Bagian-Bagian Alat Penyuling Minyak Alpukat 1. Wadah (Chamber) Ekstraksi dan Destilasi Wadah ini berfungsi sebagai ruang atau ruang untuk mengambil (ekstraksi) minyak dalam alpukat dengan menggunakan pelarut heksan dan penyulingan (destilasi) heksan dari misela. Wadah terbuat dari lembaran steinless steel yang dibuat berbentuk panci, diameter dalam 200 mm dengan tebal bahan 1 mm dan tinggi 193 mm. 2. Ketel Berfungsi sebagai wadah tempat air pemanas pada proses ektraksi dan destilasi. Berbentuk
silinder sepanjang 440 mm dan alas berbentuk
setengah bola dengan diameter 243 mm. Ruang ini terbuat dari bahan stainless steel setebal 5 mm. 3. Kontrol Panel Terdiri dari kontaktor, thermocouple dan kontrol suhu, bel serta kontrol waktu. Kontrol suhu menjaga agar suhu di ruang ekstraksi dan destilasi terjaga sesuai dengan suhu yang diinginkan. Bila suhu ruang berada di atas suhu yang diinginkan kontaktor akan mematikan pemanas
dan sebaliknya. Kontrol waktu berfungsi sebagai pengatur waktu keluarnya bunyi dari bel sebagai pengingat. 4. Pemanas Elektrik (Heater) Pemanas berfungsi sebagai penghasil panas. Panas dari heater digunakan untuk memanaskan air yang kemudian dikonduksikan ke wadah (chamber) ekstraksi dan destilasi yang akan diteruskan untuk memanaskan campuran alpukat dan heksan pada proses ekstraksi dan misela pada proses destilasi. Pemanas menggunakan sumber tegangan AC dengan tegangan 220 V. 5. Pipa Uap Terpasang di antara tutup ketel dan kondensor. Terbuat dari bahan stinless steel, mempunyai panjang 465 mm dengan diameter luar 21.6 mm, di bagian ujung yang menuju kondensor dipasangi keran dan mur penyambung atau pemutus pipa dari ruang air pemanas ke kondensor. 6. Kondensor Berfungsi sebagai pengembun uap heksan selama proses destilasi berlangsung. Aliran uap dan aliran air pendingin saling berlawanan.
Gambar 7. Foto Alat Penyuling Minyak Atsiri.
E. TAHAPAN PERCOBAAN
1. Desain dan Pembuatan Wadah Ekstraksi dan Destilasi Mesin penyuling jeruk limo didesain untuk mengambil minyak dari bahan yang diduga mengandung minyak dengan cara penguapan langsung dengan uap air, minyak dari bahan dibawa langsung oleh uap air pemanas. Tahap pertama dilakukan desain dan pembuatan wadah ekstraksi dan destilasi minyak alpukat. Wadah dibuat dari bahan yang mudah menghantarkan panas dan tidak berkarat. 2. Perlakuan terhadap Alpukat Alpukat yang digunakan dalam percobaan adalah alpukat hijau lonjong sebanyak 9 kg buah segar. Sebelum diekstrak alpukat diiris-iris telebih dahulu dengan ketebalan 2-4 mm, ini dimaksudkan agar waktu pengeringan bisa berlangsung cepat. Adapun proses pengolahan terhadap alpukat bisa dilihat pada bagan di bawah ini.
Buah Daging buah
Pengupasan
Kulit & biji
Pengirisan Pengeringan Penghancuran
Ekstraksi Misela
Penyaringan
Destilasi
Ampas Heksan
Minyak alpukat
Gambar 8. Perlakuan terhadap Alpukat.
a. Pengeringan
Daging buah alpukat yang telah dikupas dan dipisahkan bijinya dikeringkan dengan menggunakan pengering tipe rak berbahan bakar LPG dengan suhu 600 C. Pengeringan dilakukan di AP4. b. Penghancuran Penghancuran dilakukan dengan menggunakan blender. Dilakukan sebelum alpukat diekstrak, bertujuan untuk memperluas permukaan alpukat yang akan bersentuhan langsung dengan pelarut agar pelepasan minyak terkandung dalam alpukat bisa optimal. c. Ekstraksi Ekstraksi dilakukan dengan mencampurkan alpukat dengan pelarut heksan (C6 H14), pemilihan heksan sebagai bahan pelarut didukung oleh titik didih heksan yang tinggi bila dibandingkan dengan pelarut lainnya, sehingga pada waktu proses ekstraksi chamber bisa dipanaskan secara optimal dan juga karena heksan tergolong murah dan mudah didapatkan bila dibandingkan dengan jenis pelarut lainnya. Proses ekstraksi berlangsung selama 30 menit dengan bahan terekstrak dikontrol pada suhu 45 0C. Selama proses ekstraksi berlangsung kegiatan pengikatan molekul minyak dalam buah oleh heksan, karena ikatan antar molekul heksan lemah maka molekul heksan aka n mengikat molekul minyak. d. Penyaringan Penyaringan dilakukan setelah proses ekstraksi selesai, dilakukan untuk mengambil misela (campuran heksan dan minyak alpukat) dari campuran pada ekstraksi. Dari hasil penyaringan diperoleh ampas, ampas dipisahkan dari misela dengan ca ra diperas secara manual. e. Destilasi Tahap terakhir dari proses pengambilan minyak alpukat adalah destilasi. Pemanasan dilakukan untuk memisahkan minyak alpukat kasar dari pelarut heksan dalam misela. Agar heksan sepenuhnya bisa menguap dengan tekanan yang tidak dimodifikasi (1 atm) maka misela harus dipanaskan di atas titik didih heksan, sehingga minyak akan tertinggal di dalam chamber sedangkan heksan menguap dan kemudian
dikondensasikan oleh kondensor.
Misela hasil ekstraksi yang masih
mengandung pelarut heksan dipanaskan pada suhu 750 C
F. ANALISIS TEKNIK Analisis teknik dilakukan untuk menentukan bahan, bentuk, dan biaya pabrikasi wadah ekstraksi dan destilasi. Wadah akan disimpan di dalam tabung pemanas air, sebagai tempat proses ekstraksi dan destilasi. Dengan menjadikan air pemanas sebagai sumber panas dan dinding serta alas wadah sebagai penghantar panas ke bahan, penghantaran panas dari air pemanas ke bahan di dalam wadah terjadi secara konduksi,. Persamaan konduksi secara umum seperti terlihat pada Persamaan 1. T − T2 Q = k A 1 ............................................................................................ (1) L dimana : Q
= laju aliran energi panas (W)
K
= angka konduksi (W/mK)
A
= luas penampang (m2)
T1 -T 2
= perbedaan temperatur antara dua ujung batang (K)
L
= tebal atau panjang (m) Tahapan berikutnya adalah analisis tentang cara me nyimpan wadah di
dalam tabung yang terisi air. Agar keliling dinding luar wadah bisa tertutup air, maka wadah disimpan dengan cara memberikan tekanan paksaan untuk menyeimbangkan tekanan dari permukaan air yang berpindah ke sekeliling dinding wadah. Gaya reaksi ini besarnya tidak boleh kurang dari gaya tekan ke atas oleh air, atau dengan kata lain : P2
P1
P1 P1
P2 ≥ P1
(
)
m xg π ro − ri Lo g F P2 ≥ ≥ air 2 ≥ x ρ .........................................................(2) 2 A πri πri 2
2
dimana : P2 = tekanan reaksi (N/m2) P1 = tekanan aksi (N/m2) F = gaya tahanan air (N) A = luas alas wadah yang menekan air (m2 ) mair= massa air berpindah ke sekeliling dinding wadah (kg) g = percepatan grafitasi (9.8 m/s 2) ri = jari-jari chamber (m) ro = jari-jari ketel (m) Lo = tinggi air di sekeliling luar wadah dari dasar wadah (m) ñ = massa jenis air (kg/m3)
G. ANALISIS DATA Analisis data dilakukan dengan menganalisis persamaan-persamaan yang digunakan dalam memperhitungkan hasil uji teknis dari sistem pada saat ekstraksi dan destilasi. 1. Kadar Air Dalam memperhitungkan kadar air awal dan akhir bahan dilakukan dengan menggunakan persa maan : m=
Wa × 100 % ...............................................................................(3) W p + Wa
Dimana : m
= kadar air basis basah (% bb)
Wa = berat air (gr) Wp = berat padatan (gr)
2. Kehilangan Energi pada Permukaan Alat Kehilangan energi berupa energi panas dari mesin penyuling yang dikonveksikan ke udara bebas. Dengan menggunakan persamaan konveksi bebas : q = hA(T0 − T )............................................................................................(4) Dimana : q
= panas yang hilang, Kj
h
= koeffisien konfeksi udara lingkungan, W/m2 oC
A
= luas permukaan mesin, m2
To
= suhu dinding luar, oC
T
= suhu udara lingkungan, oC
Untuk menganalisis energi panas terbuang oleh permukaan ul ar, mesin dibagi ke dalam 4 bagian. Masing-masing bagian dianalisis energi panas yang hilangnya dengan Persamaan 4. bagian-bagian tersebut adalah : 1. Bagian pipa penyaluran uap K h = N u ........................................................................................(5) d Menggunakan persamaan dari Churchill dan Chu (Holman, 1997) Nu didapatkan dengan persamaan: 1 Gr Pr N u 2 = 0 .60 + 0.387 0.559 1 + Pr
(
16 9 9 16
1 6
)
...................................(6)
Untuk 10-5
persamaan
dari
Churchill
(Holman,
1997)
Nu
didapatkan dengan persamaan: Nu = 2 +
0.589 (Gr Pr )
(
)
0 .469 1 + Pr
1
4
9 16
4
............................................................(7) 9
Untuk Pr
0.5 dan Gr Pr <10 11
3. Bagian dinding ketel K h = N u ........................................................................................(5) d Menggunakan persamaan dari Churchill dan Chu (Holman, 1997) nilai Nu diperoleh dengan persamaan: Nu
1
2
= 0.825 +
0 .387 (Gr Pr )
(
)
1 6
0 .492 9 16 1 + Pr
8
.................................................(8) 27
Untuk 10-1< Gr Pr <1012 4. Bagian alas ketel K h = N u ........................................................................................(5) d Menggunakan
persamaan
dari
Churchill
(Holman,
1997)
Nu
didapatkan dengan persamaan: 1 0.589 (Gr Pr ) 4 Nu = 2 + ............................................................(7) 4 0 .469 916 9 1 + Pr Untuk Pr 0.5 dan Gr Pr <10 11
(
)
3. Pemakaian Air Pendingin m = ñ d t ………………………………………………………………...(9) Dimana : m = massa air pendingin (kg) ñ
= massa jenis air (1000 kg/l)
d
= debit air pendingin (l/s)
t
= waktu pendinginan (s)
4. Energi untuk Menaikkan Suhu Air Energi yang dipakai untuk menaikkan suhu air pemanas diperoleh melalui persamaan : q = m C ∆T ............................................................................................(10)
Dimana : q
= Energi yang digunakan untuk menaikkan suhu air
m
= massa air (kg)
C
= kalor jenis air
ÄT
= perubahan suhu (0C)
5. Energi untuk Menaikkan Suhu Campuran Alpukat dan Heksan Q total = Qa + q a. Energi yang diperlukan untuk memanaskan alpukat kering Cpp = 0.837 + 0.034 (W 0) …………………………………………..(11) Qa = ma Cpp (T max-T0 ) …………………………………………….(12) Dimana : Cpp = kalor jenis alpukat kering (kJ/kg 0C) W0
= kadar air alpukat kering (b.b)
Qa
= energi untuk menaikkan suhu alpukat kering (kJ)
ma
= massa buah alpukat (kg)
Tmax = suhu tertingi selama pengeringan ( 0C) T0
= suhu awal alpukat kering
b. Energi yang dipakai untuk menaikkan suhu heksan q = m C ∆T ......................................................................................(10) Dimana : q
= Energi yang digunakan untuk menaikkan suhu air (kJ)
m
= massa air (kg)
C
= kalor jenis air (kJ/kg 0 C)
ÄT = perubahan suhu ( 0C)
6. Energi untuk Memanaskan dan Menguapakan Heksan dari Misela q = m C ∆ T + m H ..................................................................................(13)
Dimana : Q
= energi untuk memanaskan dan menguapkan heksan (kJ)
M
= massa heksan (l)
C
= kalor jenis heksan (kJ/kg 0 C)
H
= kalor laten penguapan heksan (kJ/kg)
7. Pemakaian Daya Listrik Energi listrik diperoleh dengan mengukur tegangan dan arus yang mengalir ke pemanas (heater). Pw = VI ……………………………………………………...…………(14) Dimana : Pw
= daya listrik terpakai (watt)
I
= arus AC (ampere)
V
= tegangan AC (volt)
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN
A. MODIFIKASI RUANG EKSTRAKSI Modifikasi dilakukan pada bentuk dan letak wadah ekstraksi, karena cara ekstraksi minyak dari bahan pangan terdahulu (jeruk limo) dengan cara pengambilan minyak dari alpukat kali ini berbeda. Pengambilan minyak limo dilakukan dengan cara ekstraksi langsung oleh uap, caranya bahan pangan disimpan di rak yang berlubang yang ditempatkan di atas air yang mendidih, sedangkan cara pengambilan minyak alpukat didesain agar antara bahan pangan dan uap air tidak ada kontak langsung. Alpukat dicampurkan dengan heksan, campuran ini kemudian dipanaskan pada suhu 450C untuk ekstraksi dan 750 C untuk destilasi.
Gambar 9. Rak dan Ruang Ekstraksi Minyak Jeruk Limo. Wadah untuk menyimpan campuran alpukat dan heksan pada saat ekstraksi dan misela pada saat destilasi adalah sama, satu wadah. Pemilihan bahan dan peletakan wadah ditentukan dari matrik keputusan yang dibuat sebelum wadah dibuat. Matrik keputusan untuk wadah ekstraksi dan destilasi bisa dilihat pada Tabel 5.
Tabel 5. Matrik keputusan untuk wadah ekstraksi dan destilasi Kriteria
Nilai
Mudah dipasang Mudah dilepas Aman sewaktu dipasang Aman sewaktu dilepas Anti karat Mudah perawatan Ta han lama Tidak berat Murah Tidak bereaksi dengan heksan
7 7 8 8 8 6 6 5 6 9
Untuk memenuhi kedua syarat paling atas dari tabel 5, chamber dilengkapi dengan pegangan pengangkat dan disimpan dengan jarak 75 mm dari bagian tutup, untuk memasang chamber ke ketel agar tidak terapung oleh air chamber (wadah) dikaitkan ke bagian penahan yang disobek sedalam 5 mm. Agar tidak berkarat, Chamber terbuat dari bahan stainless steel. Pemilihan bahan ini juga didasari oleh nilai konduktifitas bahan, stainless steel mempunyai nilai konduktifitas 17.3 W/mK. Pemilihan bahan ini juga didukung oleh sifatnya yang tidak bisa bereaksi dengan asam, karena heksan bersifat asam (pH < 7) maka dipilih bahan yang tidak bisa bereaksi dengan asam. Dikaitkan dengan biaya pabrikasi antara pemilihan barang jadi di pasar dan pembuatan bahan sendiri, biaya relatif lebih murah dengan cara membeli barang jadi di pasar yang memenuhi syarat. Barang jadi tersebut disesuaikan agar berbentuk seperti yang telah didesain. Wadah berbentuk panci berdiameter da lam 200 mm dan diameter luar (bagian untuk memasangkannya ke dinding bagian dalam ruang air pemanas) 218 mm serta dalam 193 mm. Dilengkapi pegangan setinggi 50 mm dari bahan steinless steel berbentuk silinder dengan diameter 4 mm untuk memudahkan pada saat memasang dan melepas wadah dari ruang pemanas. Pada bagian dalam dinding pemanas dipasangkan semacam pengait untuk melawan gaya tekan ke atas akibat bagian wadah yang tenggelam agar dinding bagian luar wadah bisa tetap terendam oleh air pemanas (Persamaan 2).
Dengan menggunakan Persamaan 2 dapat diperoleh data bahwa tekanan permukaan air ke chamber (P 1) sebesar 268 N/m2, untuk menahan tekanan ini dipasangkan pengait dengan kedalaman kaitan 5 mm yang dipasangkan ke dinding dalam ketel dengan menggunakan las. Kaitan dipasang sebanyak 3 buah dengan alasan kemudahan pemasangan dan estetika.
(a) (b) Gambar 10. Wadah Ekstraksi dan Destilasi (a) serta Pengait (Garis Putus Putus) pada Dinding Pemanas Bagian Dalam (b). B. PENANGANAN BAHAN BAKU Untuk menghasilkan minyak alpukat pada percobaan ini digunakan 9 kg buah alpukat segar. Setelah dikupas dan dipisahkan dari bijinya serta diiris diperoleh 7.5 kg alpukat irisan. Dari pengujian diperoleh data bahwa kandungan air awal alpukat sebesar 88 % (bb). Untuk menghasilkan alpukat kering dengan kadar air
15 % bb, alpukat
irisan tadi dikeringkan dengan menggunakan pengering tipe rak yang dilengkapi kipas, sumber panasnya berasal dari api berbahan bakar LPG dengan suhu pengeringan 600 C selama sekitar 14 jam. Setelah dilakukan pengeringan selama sekitar 14 jam diperoleh 1 kg alpukat kering berkadar air 10 % (b.b). Alpukat kering kemudian dihancurkan dengan menggunakan blender , sehingga diperoleh alpukat kering serbuk. Setiap 40 gram alpukat kering serbuk dic ampurkan dengan 250 ml heksan, setiap percobaan digunakan campuran 240 gram alpukat serbuk dengan 1.5 liter heksan untuk ekstraksi, sedangkan untuk destilasi tergantung dari penyaringan ampas. Penyaringan
dilakukan secara manual dengan menggunakan kain. Data bahan hasil ekstraksi dan destilasi bisa dilihat pada Tabel 6. Tabel 6. Data hasil proses ekstraksi dan destilasi dalam setiap percobaan Misela (mL) Percobaan I Percobaan II Percobaan III Rata-rata
1 200 1 300 1 150 1 216.67
Ampas (gram) 410 420 400 410
Destilat (mL) 1 000 1 000 900 966.67
Minyak mL Gram 92.5 85.6 111 102.5 82.5 76.2 95.33 88.1
Pada masing-masing percobaan diperoleh data bahwa berat ampas selalu lebih berat dari berat alpukat serbuk mula-mula (240 gram) karena di dalam ampas terkandung larutan minyak dan heksan. Pada bagian akhir destilasi diperoleh data penambahan volume minyak dengan destilat selalu kurang dari volume misela, ini menunjukan ada heksan yang terbuang. Kehilangan heksan ini bisa terjadi karena : 1. uap heksan masih tersimpan di chamber destilasi, belum sampai ke pipa uap, 2. uap heksan masih tertinggal di pipa uap dan mencair di bagian penyambung pipa, 3. heksan menguap ke udara lewat lubang yang dipakai untuk meneruskan thermocoupel ke air di bagian bawah chamber. Heksan yang terbuang ini rata -rata sebanyak 154.67 mL atau sekitar 12.7 % dari volume misela awal, bila dibandingkan dengan berat serbuk alpukat yang 240 gram untuk tiap percobaan, maka besarnya rendemen pada percobaan I, II dan III masing-masing adalah 35%, 42.7% dan 31.75%. Minyak yang dihasilkan dari proses destilasi rata-rata sebesar 7.84% dari volume misela. Minyak berwarna hijau tua kecoklatan dengan rata-rata massa jenis 0.924 gr/mL dan masih mengandung endapan alpukat serbuk berwarna coklat, hal ini bisa terjadi karena pada waktu penyaringan, serbuk alpukat ada yang tidak ikut tersaring.
Gambar 11. Minyak Alpukat Hasil Penyulingan. C. PENGUJIAN ALAT 1. Kebutuhan Energi Listrik
Gambar 12. Pengukuran Kebutuhan Energi Listrik. Listrik digunakan sebagai sumber energi untuk memanaskan heater. Kebutuhan energi listrik dibagi ke dalam dua kebutuhan, pertama kebutuhan energi listrik untuk ekstraksi dan yang kedua untuk destilasi. Masing-masing kebutuhan dihitung berdasarkan besarnya tegangan dan kua t arus yang digunakan selama ke dua proses berlangsung. Dari hasil pengukuran dengan menggunakan Clamp Meter pada setiap kali percobaan berlangsung, diperoleh data bahwa tegangan listrik mempunyai nilai yang tetap yaitu sebesar 220 V setiap kali heater dalam keadaan on, sedangkan arus listrik yang mengalir mempunyai nilai yang tidak tetap atau berubah-ubah. Besarnya daya terpakai dihitung dengan mengalikan nilai tegangan dengan arus. Daya terpakai pada setiap
percobaan dalam rentang waktu tiga menit sekali bisa dilihat pada Gambar 13-15. 2500
Daya Listrik Dipakai (Watt)
2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Waktu (3 menit ke- ) Ekstraksi
Destilasi
Gambar 13. Grafik Pemakaian Daya Listrik pada Percobaan I. 2500
Daya Listrik Dipakai (Watt)
2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0 0
2 4
6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Waktu (3 menit ke- ) Esktraksi
Destilasi
Gambar 14. Grafik Pemakaian Daya Listrik pada Percobaan II.
2500 Daya Listrik Terpakai (Watt)
2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0 0
2 4
6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Waktu (3 menit ke- ) Ekstraksi
Destilasi
Gambar 15. Grafik Pemakaian Daya Listrik pada Percobaan III. Dari grafik-grafik di atas dapat dihitung total energi listrik yang dipakai pada masing-masing percobaan, seperti yang diperlihatkan pada Gambar 16. 6000
5464.8
5403.42
5142.06
5000
Energi (kJ)
4000
3000
2000
1702.8
1589.94
1471.14
1000
0 Percobaan I
Percobaan II Ekstraksi
Percobaan III
Destilasi
Gambar 16. Hasil Perhitungan Total Pemakaian Daya Listrik (kJ) Untuk Setiap Jenis Kegiatan dalam Tiap Percobaan
Dari tiga kali percobaan, daya listrik yang diperlukan untuk mengekstraksi minyak alpukat dalam waktu 30 menit dengan suhu di dalam chamber 450C diperlukan rata -rata 1 587.96 kJ
atau 0.4411
kWH dan 5 336.76 kJ atau 1.482 kWH daya listrik yang diperlukan untuk memisahkan minyak alpukat dari misela denga n suhu di dalam chamber 750 C selama 2 jam. Sensor suhu diletakkan tenggelam dalam bahan di chamber. Kontrol yang digunakan untuk mengatur keluaran daya listrik adalah kontrol onoff, sehingga bisa terlihat pada gambar bahwa sekali heater dalam keadaan on daya yang terpakai langsung besar dan langsung bernilai 0 pada saat heater dalam keadaan off. 2. Energi Terpakai untuk Menaikkan Suhu Air Pemanas Energi listrik dipakai untuk menaikkan suhu air pemanas, air pemanas digunakan sebagai sumber panas untuk memanaskan campuran alpukat dan heksan serta misela di dalam chamber proses pindah panas terjadi secara konduksi melalui dinding chamber. Dari tiga kali percobaan, masing-masing percobaan memakai air dengan volume 12 450 mL , diperoleh data pemakaian energi untuk menaikan suhu air pemanas seperti terlihat pada Gambar 17. 2500 2055.62
Energi (kJ)
2000
1889.09
1873.92
1500 1096.49
1049.72
1049.72
1000 500 0 Percobaan I
Percobaan II Ekstraksi
Percobaan III
Destilasi
Gambar 17. Energi yang Dipakai untuk Menaikan Suhu Air Pemanas (kJ) dalam Setiap Percobaan
Air yang digunakan untuk proses destilasi adalah sama dengan air yang dipakai saat ekstraksi. Rasio antara pemakaian energi untuk menaikkan air pemanas selama proses destilasi dengan konsumsi energi listrik sewaktu proses destilasi lebih kecil dari pada rasio perbandingan hal yang sama pada waktu proses ekstraksi, rata-rata sebesar 67.1 % untuk proses ekstraksi dan untuk proses destilasi sebesar 36.4 %. 3. Energi Terpakai untuk Menaikkan Suhu Bahan di Dalam Chamber Bahan di dalam chamber yang dimaksud adalah campuran antara alpukat dan heksan untuk proses ekstraksi serta misela untuk proses destilasi. Energi yang digunakan untuk meng-ekstrak minyak alpukat dengan penambahan pelarut heksan dan pemisahan heksan dari campuran misela berasal dari rambatan panas air pemanas pada dinding chamber. Banyaknya misela yang dihasilkan dari proses ektraksi dan heksan hasil sulingan pada masing-masing percobaan tidak sama, karena pengaruh faktor banyak misela terlarut dalam ampas dan kebocoran uap heksan sewaktu menyaring dan selama proses berlangsung. Secara umum konsumsi energi untuk meng-ekstrak minyak dari alpukat kering dan memisahkan heksan dari misela seperti yang tercantum pada Gambar 18. 300
280.32
273.26
249.87
Energi (kJ)
250
200
150 100 54.08
56.26
56.54
Percobaan II
Percobaan III
50
0 Percobaan I
Ekstraksi
Destilasi
Gambar 18. Energi yang Dipakai untuk Menaikan Suhu Bahan di Dalam Chamber (kJ) dalam Setiap Percobaan.
Dari tabel di atas rata-rata konsumsi energi untuk mengambil kandungan minyak dalam alpukat kering dengan menggunakan pelarut heksan yang dipanaskan pada suhu 500 C selama 30 menit sebesar 56.63 kJ, sedangkan energi yang dipakai untuk memisahkan heksan dari misela rata-rata lebih dari empat kali konsumsi energi pada proses ekstraksi, atau sebesar 267.82 kJ rata -rata untuk memperoleh 0.97 liter heksan dari 1.22 liter misela. Konsumsi energi pada kedua proses di atas, lebih kecil dari energi yang terjadi karena kenaikan suhu air pemanas, yakni rata-rata mengkonsumsi 5.3% untuk proses ekstraksi dan 13.81% pada proses destilasi dari energi yang dilepas pada waktu proses kenaikan suhu air pemanas. 4. Effisiensi Alat Effisiensi alat dihitung berdasarkan neraca energi dari energi listrik input PLN, energi terpakai untuk menaikkan suhu air pemanas dan energi terpakai untuk menaikkan suhu bahan di dalam chamber, dari hasil pembahasan sebelumnya bisa dibuat grafik seperti pada Gambar 19 dan 20. 100%
80%
60%
40%
20%
0% Percobaan I
Percobaan II
Menaikkan Suhu Air Pemanas
Percobaan III Hilang tak terhitung
Keterangan : input listrik PLN = 100%
Gambar 19. Grafik Neraca Energi Selama Proses Ekstraksi
100% 90% 80% 70% 60% 50% 40% 30% 20% 10% 0% Percobaan I
Percobaan II
Menaikkan Suhu Air Pemanas
Percobaan III
Hilang
Keterangan : input listrik PLN = 100%
Gambar 20. Grafik Neraca Energi pada Proses Destilasi Dari gambar 19 terlihat bahwa in-effisiensi atau kehilangan energi total untuk proses ekstraksi tercatat sebesar 35.61% atau 606.31 kJ untuk percobaan I, 33.98% atau 540.22 kJ untuk percobaan II dan untuk percobaan III sebesar 28.6% atau 421.42 kJ, sedangkan besarnya energi yang hilang terhitung dengan menggunakan pendekatan pada penelitian ini sebesar 0.781 kJ, 3.081 kJ dan 2.415 kJ masing-masing untuk ekstraksi I, II dan III. Hal ini bisa terjadi karena titik pengambilan data temperatur pada percobaan terlalu sedikit dan kurang mewakili luas permukaan alat yang sesungguhnya. Sedangkan pada proses destilasi in-effisiensi untuk percobaan I sebesar 65.04% atau 3 514 kJ, 65.71% atau 3 590 kJ dan 60.02% atau 3 086 kJ masing-masing untuk percobaan II dan III. Seperti halnya pada proses ekstraksi, energi yang hilang yang didapat dengan menggunakan pendekatan sebesar 56.209 kJ untuk percobaan I, 54.914 kJ untuk percobaan II dan untuk percobaan III sebesar 55.75 kJ. In-effisiensi ini bisa terjadi karena ada panas yang keluar dari permukaan alat yang tidak dimanfaatkan, terlihat rata -rata nilai in-effisiensi pada proses destilasi lebih besar dari pada proses ekstraksi hal ini bisa disebabkan oleh
berkurangnya massa bahan yang dipanaskan pada waktu proses destilasi tetapi terjadi penambahan waktu berlangsungnya proses. 5. Energi Terbuang dari Permukaan Alat Panas
dari heater
tidak
secara
keseluruhan
dipakai
untuk
memanaskan sistem tetapi ada juga panas yang ke luar dari sistem. Panas yang keluar diukur dengan menggunakan pengukur panas dan sebuah recorder digital. Pada empat bagian alat yang dominan yakni di permukaan luar dinding ketel, di bagian bawah (alas) dan bagian tutup ketel, serta di bagian pipa uap, masing-masing dipasangi dua buah thermocouple , satu untuk mengukur suhu permukaan alat
dan yang
lainnya untuk mengukur suhu lingkungan (film) di sekitar permukaan alat. Panas yang terbuang menjadi input data untuk menghitung banyaknya energi yang terbuang dari permukaan alat. Penghitungan energi dilakukan dengan mengasumsikan perpindahan panas dari permukaan alat ke lingkungan terjadi secara konveksi alami atau konveksi bebas.
Gambar 21. Pengambilan Data Panas Dinding Luar Alat dan Salah Satu Contoh Pemasangan Termokopel. Pengukuran dilakukan untuk setiap kali percobaan dengan selang waktu 3 menit sekali, baik untuk proses ekstraksi maupun untuk proses destilasi. Data hasil pengukuran bisa dilihat pada lampiran. Sedangkan grafik hasil olahan data bisa dilihat pada Gambar 22-24 untuk hasil penghitungan energi terbuang selama proses ekstraksi dan Gambar 25-27 untuk hasil penghitungan energi terbuang selama proses destilasi.
0.02
1 0.015 0.8 0.01
0.6 0.4
0.005
0.2 0 0 0
1
2
3
4
5
6
7
-0.2
8
9
Daya Terbuang dari Alas (Watt)
Daya Terbuang dari Dinding (Watt)
1.2
10 -0.005
Waktu (3 menit ke- ) Dinding I
Alas I
Gambar 22. Grafik Pindah Panas dari Permukaan Alat pada proses Ekstraksi Percobaan I. Terlihat bahwa pada menit-menit awal belum terjadi perpindahan panas dari permukaan luar alat ke udara sekitarnya. Bagian paling pertama yang menghantarkan panas ke udara adalah bagian dinding, di awal menit ke-6 terjadi perpindahan panas sekitar 0.085 Watt dari permukaan luar dinding ke udara dan 9 menit kemudian baru bagian alas menghantarkan panas ke udara sekitar 0.008 Watt. Besarnya nilai pindah panas masingmasing bagian ini mempunyai nilai yang berfluktuasi, tidak memiliki korelasi linear terhadap waktu, padahal suhu permukaan luar alat cenderung naik (data bisa dilihat pada lampiran 5-7). Nilai yang berfluktuasi ini disebabkan oleh suhu udara di sekitar alat yang tidak konstan sehingga menimbulkan perbedaan suhu antara permukaan luar alat dengan udara sekitar yang juga berfluktuasi. Naiknya suhu udara di sekitar permukaan luar alat bisa disebabkan oleh pancaran sinar matahari atau benda lain yang menghantarkan panas. Daya dari panas yang keluar pada permukaan alas paling tinggi terjadi di menit ke -21, 27 dan 30 yakni sebesar 0.018 Watt sedangkan daya dari panas yang keluar pada per mukaan dinding paling besar terjadi pada
menit ke-24 yakni sebesar 1.062 Watt. Besarnya energi yang terbuang selama 30 menit proses ekstraksi berlangsung dari permukaan luar alat untuk percobaan I adalah, 0.767 kJ pada bagian dinding dan 0.014 kJ pada bagian alas atau 1.74% dari total kehilangan panas pada permukaan luar alat. Grafik pindah panas dari permukaan alat pada percobaan II bisa dilihat pada Gambar 23. 0.009 0.008 2
0.007 0.006
1.5
0.005 0.004
1
0.003 0.002
0.5
0.001 0
0
Daya Terbuanag Dari Alas (Watt)
Daya Terbuang dari Dinding (Watt)
2.5
-0.001 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Waktu (3 menit ke- ) Dinding II
Alas II
Gambar 23. Grafik Pindah Panas dari Permukaan Alat pada proses Ekstraksi Percobaan II. Seperti halnya pada percobaan I bagian permukaan luar alat yang mula-mula menghantarkan panas ke udara adalah bagian dinding, tercatat pada awal-awal pemanasan sudah terjadi pindah sebesar 0.036 Watt ke udara, hal ini bisa te rjadi karena terdapat selisih hanya 0.10 C antara suhu permukaan luar dinding dengan udara sekitar dan puncak nilai pindah panas yang paling tinggi tercatat pada awal menit ke-21 yakni sebesar 2.347 Watt. Sedangkan pada bagian alas pindah panas baru tercatat pada awal menit ke 27, yakni sebesar 0.008 Watt.
Besarnya energi yang terbuang dari permukaan luar dinding dan alas pada 30 menit proses ekstraksi adalah 3.079 kJ pada dinding, atau 99.923% dari total kehilangan panas pada permukaan luar alat dan 0.002 kJ pada bagian alas. Dari grafik diperoleh data bahwa daya yang keluar akibat pindah panas yang terjadi tidak berkorelasi linear terhadap waktu, hal ini terjadi karena besar daya dipengaruhi oleh perbedaan suhu permukaan dan udara di sekitarnya. Sedangkan penyebab temperatur udara di sekitar permukaan bisa diakibatkan oleh faktor datangnya rambatan panas dari sumber panas atau aliran udara yang ada di ruangan pengambilan data. Panas yang hilang pada proses yang sama untuk percobaan III seperti terlihat pada Gambar 24. 0.45
Daya Terbuang dari Dinding (Watt)
3.5
0.4
3
0.35
2.5
0.3
2
0.25
1.5
0.2
1
0.15
0.5
0.1
0 -0.5
0.05 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Daya Terbuang dari Alas (Watt)
4
0
Waktu (3 menit ke- ) Dinding III
Alas III
Gambar 24. Grafik Pindah Panas dari Permukaan Alat pada proses Ekstraksi Percobaan III. Pada awal dimulainya proses ekstraksi pada bagian alas sudah terjadi pindah panas ke udara, hal ini bisa diseba bkan oleh penerimaan panas di permukaan luar alas yang tiba-tiba dari pancaran sinar matahari atau bisa juga disebabkan oleh ada nya aliran udara yang lebih dingin di sekitar alas. Puncak nilai pindah panas yang terjadi pada bagian ini terjadi pada awal proses yakni sebesar 0.418 Watt dan cenderung menurun pada menit-
menit berikutnya. Pada bagian dinding sampai dengan awal menit ke -3 belum terjadi perpindahan panas ke udara sekitarnya, perpindahan panas baru tercatat pada awal menit ke-6 yakni sebesar 0.141 Watt dan mencapai puncaknya pada awal menit ke -15 yakni sebesar 3.494 Watt dan terus menurun hingga akhir proses ekstraksi. Total energi yang terbuang dari bagian dinding ke udara sekitarnya adalah 2.058 kJ atau 85.20% dari total pindah panas yang terjadi pada permukaan luar alat, sedangkan pindah panas yang terjadi pada bagian alas tercatat 14.80% dari total pindah panas dari permukaan luar alat atau 0.357 kJ. Dari ketiga percobaan untuk proses ekstraksi, pindah panas terjadi pada bagian luar dinding dan alas ruang pemanas air. Energi terbuang yang disebabkan oleh pindah panas yang tidak diinginkan ini paling besar terjadi di bagian dinding yakni lebih dari 94% dari total energi yang terbuang yang dihitung, hal ini bisa terjadi karena bagian dinding mempunyai luas permukaan yang lebih besar dari pada bagian alas sehingga bisa menerima lebih banyak hantaran energi dari air pemanas dari pada bagian alas. Sedangkan pada bagian tutup dan pipa uap tidak terjadi perpindahan panas akibat panas permukaan luarnya lebih kecil dari pada panas udara di sekitarnya dan hal ini bisa terjadi karena pada proses ekstraksi suhu bahan di dalam chamber diatur pada nilai di bawah titik didih heksan, sehingga tidak ada uap heksan yang bisa meghantarkan panas ke bagian tutup dan pipa uap. Seperti halnya pada proses ekstraksi, pada proses berikutnya yakni destilasi juga terdapat kebocoran energi yang diidentifikasikan oleh lebih tingginya suhu permukaan alat dari pada suhu udara di sekitarnya. Kebocoran energi ini disajikan dalam bentuk grafik.
1
12
0.9
Daya (Watt)
0.7 8
0.6 0.5
6
0.4 0.3
4
0.2 0.1
Daya dari Dinding (Watt)
10
0.8
2
0 -0.1 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 0 Waktu (3 menit ke- ) Pipa I
Tutup I
Alas I
Dinding I
Gambar 25. Grafik Pindah Panas dari Permukaan Luar Alat pada Percobaan Destilasi I. Air yang dipakai untuk proses destilasi adalah air yang sama dengan air yang dipakai pada proses ekstraks i, hal ini menyebabkan suhu awal permukaan alat dan air pada proses destilasi lebih tinggi dari pada proses ekstraksi. Pemakaian air yang sama ini disengaja mengikuti proses pembuatan minyak alpukat sebenarnya bila menggunakan alat ini, karena tidak ada pe ngurangan volume air pemanas bisa menghemat pemakaian air. Pada proses destilasi percobaan I bisa dilihat bahwa untuk awal-awal pemanasan, pada bagian pipa dan tutup belum terjadi pertukaran panas ke udara sekitarnya sedangkan pada bagian dinding dan alas tidak demikian, baru pada awal menit ke-3 untuk bagian tutup dan awal menit ke-12 untuk bagian pipa baru terjadi perpindahan panas ke udara sekitar, hal ini bisa disebabkan oleh perbadaan panas antara permukaan luar alat dengan udara sekitar pada proses destilasi dipengaruhi oleh keadaan pada akhir proses ekstraksi, sedangkan panas pada bagian tutup bisa disebabkan oleh rambatan panas dari udara yang ikut terpanaskan di bagian dalam chamber (pada awal menit ke-3 suhu heksan 450C) dan panas pada bagian pipa bisa
disebabkan dari panas pada bagian tutup yang merambat ke bagian pipa dan rambatan panas oleh uap heksan (pada awal ke -12 suhu heksan 57 0C). Pindah panas paling banyak terjadi pada bagian dinding, diikuti oleh bagian tutup, pipa uap dan alas. Total kebocoran energi panas dari permukaan alat ke udara disekitarnya adalah 56.209 kJ. 88.07% terjadi pada bagian dinding, 4.72% pada bagian tutup, 3.36% pada bagian alas dan 3.85% terjadi pada bagian pipa. 18 16
1
14 Daya (Watt)
0.8
12
0.6
10
0.4
8 6
0.2
4 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 -0.2
2
Daya Terbuang dari Dinding (Watt)
1.2
0 Waktu (3 menit ke- ) Pipa II
Tutup II
Alas II
Dinding II
Gambar 26. Grafik Pindah Panas dari Permukaan Luar Alat pada Percobaan Destilasi II. Seperti terlihat pada grafik di atas, pindah panas terbesar terjadi pada bagian dinding (sama seperti pada percobaan I). Untuk urutan ke -2 sampai ke-4 bagian yang mempunyai nilai kebocoran yang tinggi terdapat perbedaan antara percobaan I dengan percobaan II, bila pada percobaan I yang mempunyai nilai kebocoran tertinggi setelah dinding adalah tutup sedangkan pada percobaan II yang mempunyai nilai kebocoran tertinggi adalah alas. Hal ini bisa disebabkan oleh panas dari heater yang dirambatkan oleh air ke alas lebih dominan dari pada panas yang diperoleh tutup melalui perantara uap heksan, penyebab lainnya bisa saja berasal dari aliran udara yang mengalir pada bagian atas permukaan alas dan tutup yang menyebabkan perbedaan suhu antara permukaan luar alas dengan
udara sekitar lebih tinggi dari pada perbedaan suhu permukaan luar tutup dengan udara sekitar. Panas yang merambat ke bagian tutup disebabkan oleh rambatan panas dari uap heksan sedangkan panas di bagian pipa disebabkan oleh rambatan panas dari uap heksan dan rambatan panas dari tutup. Hal inilah yang menyebabkan pindah panas dari pipa dimulai belakangan setelah terjadinya pindah panas pada tutup, dan diakhir -akhir proses nilai pindah panas dari pipa lebih besar dari pada nilai pindah panas pada bagian tutup. Total kebocoran energi pada proses destilasi pada percobaan II ini adalah 54.91 kJ dan 90.10% berasal dari bagian dinding sisanya 4.95% berasal dari bagian alas, 1.01% berasal dari bagian tutup serta 3.94% 1
12
0.8
10
0.6
8
0.4
6
0.2
4
0
Daya dari Dinding (Watt)
Daya (Watt)
sisanya berasal dari bagian pipa.
2 0 2
4 6
8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40
-0.2
0 Waktu (3 menit ke- ) Pipa III
Tutup III
Alas III
Dinding III
Gambar 27. Grafik Kebocoran Energi dari Permukaan Luar Alat pada Percobaan Destilasi III. Pola kebocoran energi pada percobaan III ini sama dengan pola kebocoran energi pada percobaan I. Setelah bagian dinding, kebocoran terbesar terjadi pada bagian tutup, lalu bagian pipa dan yang terakhir bagian alas. Dari total 55.75 kJ energi terbuang oleh permukaan luar alat 87.69% berasal dari bagian dinding dan 4.86% berasal dari bagian tutup
sedangkan sisanya berasal dari bagian pipa (3.89%) serta bagian alas (3.56).
6. Effisiensi Kondensor Tabel 7. Data hasil penyulingan pada percobaan I sampai percobaan III Massa Destilat (Kg) Percobaan I Percobaan II Percobaan III
0.66 0.66 0.59
Delta T (Tuap heksan masuk – Tdestilat ), 0C 37.44 36.99 37.14
Massa Air Pendingin (Kg) 284.43 157.04 146.22
Delta T (T air masuk – T air keluar), 0 C 0.44 0.43 0.45
Terlihat dari Tabel 7 bahwa selisih suhu uap heksan masuk dan suhu destilat (heksan mencair) lebih dari 350 C, suhu destilat yang dipakai adalah suhu maksimal selama proses destilasi, dengan anggapan bahwa suhu yang maksimal ini menunjukkan suhu destilat nyata yang baru keluar, karena thermocouple disimpan di dasar wadah penampung destilat, maka suhu destilat yang terukur mempunyai kecenderungan akan menurun dengan adanya penambahan massa destilat. Sedangkan untuk suhu air masuk dan suhu air keluar pada kondensor digunakan pendekataan rataan. Dari Tabel 7 diatas dapat dicari rasio energi yang dilepas uap heksan dengan energi yang diserap air bisa dihitung. Nilai perbandingan ini biasa disebut sebagai effisiensi kondensor. Nilai effisiensi kondensor untuk percobaan I adalah 54.48%, percobaan II 100.09%, dan 93.40% untuk percobaan III. Cara penghitungan bisa dilihat pada Lampiran 10. Pada percobaan I mempunyai nilai effisiensi yang paling kecil, karena volume air pendingin berlebih dari pada yang diperlukan. Pada percobaan II nilai effisiensi yang ter hitung lebih besar dari 100%, angka yang lebih dari 100% ini menunjukan bahwa penyediaan debit air untuk mendinginkan uap heksan di dalam kondensor kurang dari yang diperlukan atau dengan kata lain energi yang dipakai untuk merubah fase heksan dari uap menjadi cairan yang diasumsikan semuanya itu disediakan oleh air pendingin ternyata kurang dari energi yang yang dilepaskan oleh
perubahan fase uap heksan menjadi cairan, meskipun demikian uap heksan masih bisa mengembun hal ini bisa disebabkan karena perbedaan suhu antara uap heksan dengan dinding kompresor serta oleh karena kompresor telah terisi dan dalam keadaan penuh terisi air sehingga energi laten air telah tersedia. Nilai effis iensi kondensor percobaan III adalah 93.40%, hal ini menunjukkan bahwa energi yang diperlukan untuk menguapkan heksan disediakan berlebih oleh debit air, namun tidak berlebih seperti pada percobaan I.
V.
KESIMPULAN DAN SARAN
A. KESIMPULAN 1. Modifikasi alat dilakukan hanya pada bagian tempat menyimpan bahan, bila dahulu tempat menyimpan bahan berbentuk lempengan plat dengan banyak lubang di bagian bawahnya maka kali ini chamber berbentuk seperti panci. 2. Chamber ekstraksi dan destilasi terbuat dari bahan jadi di pasar yang ditambahi dengan kelengkapan pegangan pengguna dan pengunci ke bagian dinding dalam ketel. 3. Chamber terbuat dari bahan stainless steel dengan ukuran diameter dalam 200 mm dan diameter luar 218 mm dengan panjang 193 mm setebal 1 mm. 4. Pada waktu proses ekstraksi dan destillasi, chamber terendam sedalam 80 mm, sehingga besar gaya tekan ke atas oleh permukaan air sebesar 268 N/m2. 5. Buah alpukat yang dipakai pada penelitian ini mempunyai kadar air awal 88% (b.b), dengan pengeringan buatan selama sekitar 14 jam dan suhu pengeringan 600 C bisa menurunkan kadar air hingga kadar air akhir bahan 10% (b.b). 6. Bila mengacu pada bahan awal 240 gr alpukat kering pada masing-masing percobaan, maka besarnya rendemen pada percobaan I, II dan III masingmasing adalah 35%, 42.7% dan 31.75%. 7. Rata-rata rendemen minyak alpukat yang diperoleh dari bahan baku 9 kg buah alpukat segar adalah 1.36 %. 8. Proses ekstraksi berlangsung selama 30 menit dengan suhu di dalam chamber dipasang pada nilai 450C dan untuk mendestilasi bahan dari bahan baku alpukat bermassa 240 gr dengan penambahan heksan 1. 5 l diperlukan waktu 2 jam. 9. Konsumsi energi listrik untuk keseluruhan proses pembuatan alpukat pada percobaan I sebesar 7 106.22 kJ, percobaan II sebesar 7 054.74 kJ dan untuk percobaan III sebesar 6 613.2 kJ, atau setara dengan 1.974 kWH
untuk percobaan I, 1.960 kWH untuk percobaan II dan 1.837 kWH untuk percobaan III. Dengan kata lain untuk memperoleh 88.1 gr minyak dari pencampuran 240 gr alpukat kering dengan 1.5 l heksan diperlukan energi listrik sebesar 1.926 kWH; 0.441 kWH untuk proses ekstraksi dan 1.485 kWH untuk proses destilasi. 10. Konsumsi energi untuk memanaskan air sebanyak 12.45 l pada keseluruhan proses ekstraksi dan destilasi untuk percobaan I sebesar 2 985.58 kJ, percobaan II sebesar 2 923.64 kJ dan percobaan III sebesar 3 105.34 kJ, atau setara dengan 0.829 kWH, 0.812 kWH dan 0.863 kWH masing-masing untuk percobaan I, II, dan III. 11. Konsumsi energi untuk memanaskan bahan di dalam chamber pada keseluruhan proses ekstraksi dan destilasi untuk percobaan I sebesar 328.24 kJ, percobaan II sebesar 337.48 kJ dan percobaan III sebesar 307.35 kJ, atau setara dengan 0.091 kWH, 0.0094 kWH, dan 0.085 kWH masing-masing untuk percobaan I, II dan III. 12. In-effisiensi yang terjadi selama proses ekstraksi sebasar 32.43% untuk percobaan I, 30.40% untuk percobaan II dan untuk percobaan III sebesar 24.8%. Sedangkan pada proses destilasi in-effisiensi untuk percobaan I sebesar 60%, 60.60% dan 55.20% masing-masing untuk percobaan II dan III 13. Analisa perpindahan panas dari permukaan luar alat ke udara dilakukan dengan menggunakan persamaan-persamaan yang terjadi pada konveksi bebas. 14. Rata-rata kebocoran energi pada permukaan luar alat paling besar terjadi pada bagian dinding dan yang paling kecil pada bagian alas, hal ini bisa disebabkan karena meskipun masing-masing bagian ini menerima panas secara langsung dari air yang terendam selama proses berlangsung tetapi luas permukaannya berbeda, luas permukaan dinding 3.6 kali lebih besar dari pada bagian alas. 15. Kebocoran dari luar permukaan luar alat pada percobaan I sebesar
0.781
kJ untuk proses ekstraksi dan 56.209 kJ untuk proses destilasi, pada percobaan II sebesar 3.081 kJ untuk proses ekstraksi dan 54.91 kJ untuk
proses destilasi serta pada percobaan III sebesar 2.415 kJ untuk proses ekstraksi dan 55.75 kJ untuk proses destilasi. 16. Effisiensi kondensor untuk percobaan I sebesar 54.48%, untuk percobaan II sebesar 100.09% dan 93.40% untuk percobaan III.
B. SARAN 1. Untuk mengurangi besarnya energi yang keluar dari luar permukaan alat perlu diperhatikan pembuatan ketel yang terbuat dari bahan yang dilengkapi dengan bahan penahan panas, seperti glasswool. 2. Perlu dilakukan penelitian lanjutan tentang mutu minyak alpukat dan renedemen minyak alpukat untuk massa bahan baku yang berbeda. 3. Untuk mengurangi minyak dan heksan yang terlarut dalam ampas diperlukan penyaringan dengan menggunakan mesin atau pengempa. 4. Perbedaan hasil minyak alpukat yang diperoleh dari percobaan dengan yang dijual oleh Dragoco Oil, Jerman, bisa disebabkan oleh suhu pemanasan yang berlebih, maka tekanan pada chamber perlu dikurangi.
DAFTAR PUSTAKA
Pery. 1995. Chemical Engineer’s Handbook 5th edition. McGraw Hill Inc. Tokyo, Japan. Chandra, Real. 2002. Perekayasaan Stasiun Uji Proses Penyulingan Minyak Atsiri. Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor. Fessenden dan Fessenden. 1999. Kimia Organik edisi ke-3. Erlangga, Jakarta. Guenther, Ernest. 1947. Minyak Atsiri. Diterjemahkan oleh Semangat Ketaren. 1988. Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi. Departemen Pendidikan dan Kebudayaan. Harsokoesoemo,
H.
Dharmawan.
1999.
Pengantar
Perancangan
Teknik.
Direktorat Jendral Pendidikan Tinggi. Departemen Pendidikan Nasional. Holman, J.P. 1997. Heat Transfer 9nd edition. McGraw Hill Inc. Tokyo, Japan. Kalie, Moehd. Baga. 1999. Mengatasi Buah Rontok, Busuk dan Berulat. Penebar Swadaya, Jakarta. Ketaren, Semangat. 1985. Minyak Atsiri. Teknologi Industri Pertanian. Fakultas Teknologi Pertanian, IPB, Bogor. Lutoni, Toni L. dan Rahmayati, Y. 1999. Produksi dan Perdagangan Minyak Atsiri. Penebar Swadaya, Jakarta. Malau, Nevi Rodearni. 2000. Mempelajari Pengaruh Jenis Alpukat (Persea americana, Mill) dan Suhu Pengeringan Terhadap Rendemen dan Mutu Minyak Alpukat. Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, Institut Pertanian Bogor.
Retnasari, T.A. 2000. Pengaruh Tebal Rajangan Daging Buah Alpukat (Persea americana Mill) dan Cara Ekstraksi terhadap Rendemen dan Mutu Minyak Alpukat yang Dihasilkan. Skripsi. Jurusan Teknologi Industri Pertanian, IPB, Bogor. Rismunandar. 1986. Memperbaiki Lingkungan dengan Bercocock Tanam Jambu Mede dan Advokat. Sinar Baru, Bandung. Ruslan, Harris. 1993. Tanaman Minyak Atsiri. Penebar Swadaya, Jakarta. Ullwan, David G. 1992. The Mechanical Design Process. McGraw Hill Inc. New York, USA. Whiley, A.W., Schaffer, B., Walstenholme, B.N. 2002. The Avocado: Botany, Production, and Uses. CABI Publishing. Wallingford, UK.
Lampiran 1. Gambar teknik chamber ekstraksi dan destilasi
Lampiran 2. Gambar teknik alat penyuling minyak alpukat
Lampiran 3.Gambar teknik ketel dan kondensor
Lampiran 4. Produksi dan luas lahan alpukat secara regional dan dunia (FAOSTAT, 2001).
Region Dunia Afrika Asia Amerika Tengah dan Kepulauan Karibia Eropa
1961 697.9 (76.8) 44.9 (10.8) 44.2 (9.7) 349.1 (15.9)
Produkdi di regional yang berbeda dan di dunia 1961-1996 ('000 t) 1966 1971 1976 1981 1986 1991 1996 869.0 1075.3 1269.8 1532.9 1949.6 2125.4 2303.4 (91.7) (115.1) (152.0) (200.2) (264.0) (308.2) (339.1) 52.8 68.7 101.9 125.0 155.4 187.8 198.6 (12.7) (16.2) (20.5) (24.4) (26.6) (30.3) (31.4) 68.2 50.8 86.5 105.6 161.5 177.1 311.5 (11.6) (10.2) (17.6) (25.9) (31.2) (40.0) (68.2) 415.6 (21.6)
501.4 (33.3)
580.7 (47.6)
764.1 (67.4)
937.9 (106.2)
1097.2 (12 2.8)
1148.8 (128.3)
0.3 0.5 (0.035) (0.052) Amerika Utara 51.3 55.7 (10.5) (9.7) Oseania 2.1 2.7 (0.04) (0.06) Amerika Selatan 206.0 273.5 (29.8) (36.0) Angka di dalam kurung dalam ribuan ha
0.9 (0.054) 78.2 (9.9) 3.4 (0.08) 371.9 (45.3)
3.2 (0.485) 128.5 (15.5) 3.2 (0.15) 365.8 (49.9)
10.5 (1.65) 165.8 (29.5) 5.3 (0.42) 356.2 (50.9)
30.8 (4.52) 274.9 (34.9) 13.7 (4.6) 375.4 (55.0)
74.3 (18.6) 167.8 (33.4) 17.1 (4.6) 404.1 (58.4)
66.8 (17.9) 173.0 (26.6) 21.9 (5.9) 382.8 (60.7)
Lampiran 5. Data percobaan I (data suhu dalam satuan 0C, kecuali untuk kuat arus dan daya) ü
Ekstraksi
3 menit keAir Pemanas Heksan Pipa Lap. Film Pipa Alas Lap. Film Alas Tutup Lap. Film Tutup Dinding Lap. Film Dinding Kuat Arus (ampere) Daya (Watt)
0 28.1 28 32.1 32.4 30 30.1 28.7 29 32.5
1 31.8 29 32.3 32.5 31 31.2 28.9 29.2 32.5
2 36.5 31 32.3 32.5 32.5 32.7 29.3 29.6 34.5
3 40.6 35 32.3 32.5 32.5 32.6 29.6 30 37.3
4 45.1 40 32.3 32.5 32.6 32.6 29.9 30.3 39.2
5 49.2 46 32.5 32.7 32.8 32.7 30.3 30.8 43.7
6 48.7 48 32.6 32.8 33.1 33 30.9 31.4 44.2
7 48.3 49 32.5 32.7 33.2 33 31.5 32 43.7
8 48.2 50 32.5 32.7 33.3 33.2 32.1 32.5 43.4
9 48 50 32.5 32.7 33.6 33.4 32.8 33.1 43.6
10 47.8 50 32.4 32.7 33.6 33.4 33.1 33.3 43.6
32.6
32.7
34.3
36.2
38
43.3
43.4
43.4
41.9
42.4
42.8
10.4 2288
10.8 2376
10.8 2376
10.8 2376
10.8 2376
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
0 0
ü Destilasi 3 menit
Destil at
Air
Heksa n
ke-
Air Pendingin Masu Kelu k ar
Pip a
Lap. Film
Ala s
Pipa
Lap. Film
Tutu p
Alas
Lap. Film
Dindin g
Lap. Film Dindin g
Tutup
I
Pw
0
27.9
46
43
28.6
29
33
33.3
37
36.7
34.1
34.2
44.5
43
1
28
53
45
28.7
29
33
33.3
37
36.9
34.5
34.2
46.8
43.2
2
28
55
50
28.8
29
33
33.3
37
37
34.5
34.2
48.4
45.6
3
28.1
59
52
28.8
29
33
33.4
38
37.2
34.6
34
52.2
48.3
4
29.1
64
57
28.9
29
34
33.6
38
37.6
35
34.6
54.9
50
5
29.4
67
60
29.1
29.1
38
35.9
38
38.3
42.5
37.5
57.6
52
6
30.6
71
62
29
30.7
47
42.5
39
39.1
48.6
46
60.1
54.5
7
31.2
74
63
29.1
30.8
47
42.6
41
40.4
48.6
45.7
63.5
57.5
8
31.3
78
64
29.1
31
47
42.9
43
42.8
49.2
47.2
65.9
56.9
9. 4 9. 6 9. 6 9. 4 9. 3 9. 3 9. 4 9. 3 9. 3
9
31.1
79
65
29.1
30.7
47
43.2
45
44.8
49
46.9
67.4
60.7
10
10
30.6
80
66
28.9
29.8
47
43.2
49
48.4
50.5
48.5
67.7
61.3
10
11
30.4
81
71
28.9
29.6
47
43
49
49
50.8
48.4
68.2
60.8
10
12
30.3
82
72
29.1
29.7
47
43.1
53
52.7
52.6
49.9
69.9
61.9
10
206 8 211 2 211 2 206 8 204 6 204 6 206 8 204 6 204 6 228 8 222 2 224 4 228 8
13
30.1
81
82
29.2
29.6
46
43.4
55
52.9
52.9
48.7
69.7
61.5
0
0
14
30.2
81
84
29.3
29.6
46
43.4
55
53.8
53.7
51.6
69.6
61.6
0
0
15
29.8
80
85
29.3
29.5
45
41.9
56
53.8
54.4
50.1
68.5
60.2
0
0
16
29.8
80
85
29.3
29.5
45
41.3
57
54
54.4
52.1
68.1
60
0
0
17
29.9
79
85
29.2
29.6
44
41.4
56
53.8
54.5
51.5
67.6
60.9
0
0
18
29.9
79
85
29.2
29.6
44
41
57
54
54.5
51.1
67.4
61.6
0
0
19
29.9
78
84
29.2
29.5
43
40.2
57
53.8
54.3
51.6
67
60.4
0
0
20
30
78
83
29.5
29.6
43
39.8
56
53.8
54.2
51.4
66.1
59
0
0
21
30
77
83
29.4
29.8
42
39.7
56
53
54.1
51.6
66.5
61.3
0
0
22
30
76
82
29.5
29.7
42
39
56
53.1
54
51.6
65.8
58
0
0
23
29.9
76
82
29.4
29.8
41
38.7
56
53
53.7
51.6
65.1
58.6
0
0
24
29.8
75
81
29.3
29.6
41
38.4
55
52.8
53
50.1
65.3
59.1
0
0
25
29.8
75
79
29.7
29.7
40
37.9
55
52.8
52.5
50
64.3
58.4
0
0
26
29.8
74
77
29.6
30
39
37.4
54
51.9
51.6
49
63.7
56.7
0
0
27
29.8
73
74
29.6
30
39
37.2
54
51.9
51.2
49.1
63.1
55.2
0
0
28
29.8
73
76
29.8
30
39
37.4
54
51.7
51.5
49.3
63.2
56.7
0
29
29.9
76
75
29.8
30
40
37.4
55
52.8
51.6
49.8
64.7
57
10
30
30
80
74
29.8
30
40
38
56
54.7
52.4
50
68
61.6
10
31
30.4
80
75
29.9
30.2
41
38.4
59
56.9
54
51.8
68.5
62.8
10
0 228 8 226 6 226 6
32
30.3
79
77
29.8
30
40
38.3
59
56.3
54.5
51.2
68
61.5
0
0
33
30.3
78
78
29.8
30.2
40
38.2
60
56.5
54.7
52.4
67.3
60
0
0
34
30.3
78
78
29.7
30
40
38
60
56.4
54.6
51.7
67.2
59.6
0
0
35
30.4
77
78
29.8
30.1
40
38
59
56.1
54.5
51.7
66.7
57.9
0
0
36
30.5
77
78
29.9
30.2
39
38
58
55.5
54.9
52.6
66.6
59.6
0
0
37
30.5
76
78
29.8
30.2
39
37.8
58
55.3
54.9
52.9
66.2
60.2
0
0
38
30.4
76
77
30.2
30.1
39
37.6
58
55.1
54.2
51.5
65.5
57.8
0
0
39
30.3
75
77
30
30.3
39
37.8
57
54.9
54.2
52.5
64.9
57.7
0
0
40 Ratarata
30.2
75 74. 3
76
30
30.3
37.6
54
52.4
65.1
58.9
0
0
29.4
29.8
57 51. 9
54.6
73.1
39 41. 1
50.1
50.4
48.1
64.1
57.5
30.0
38.9
Lampiran 6. Data percobaan II (data suhu dalam satuan 0C, kecuali untuk kuat arus dan daya) ü Ekstraksi 3 menit keAir Pemanas Heksan Pipa Lap. Film Pipa Alas Lap. Film Alas Tutup Lap . Film Tutup Dinding Lap. Film Dinding Kuat Arus (ampere) Daya (Watt)
0 28.8 27 30.2 30.3 28.8 28.8 30.1 30.4 29.6 29.5
1 33.7 30 30.2 30.3 29.1 29.1 30.2 30.3 32.7 31.7
2 37.6 31 30.2 30.3 29.2 29.2 30.2 30.5 36.1 34.8
3 42.3 35 30.3 30.4 29.5 29.5 30.4 30.7 39.7 37.6
4 43.3 38 30.5 30.5 29.7 30.1 30.6 30.8 40.2 38.6
5 44.2 42 30.6 30.8 30.2 30.4 31.1 31.3 42.3 39.6
6 46.2 44 30.7 31 30.6 30.7 31.4 31.5 43.2 40.5
7 49 46 31 31.1 31.1 31.2 31.7 31.9 44.9 42.1
8 48.6 48 31.1 31.3 31.7 31.7 32.1 32.3 44.9 42.3
9 48.4 50 31.3 31.4 32.4 32.3 32.4 32.7 44.9 42.3
10 48.4 50 31.3 32.7 32.4 32.3 32.4 32.7 45.4 42.6
10.1 2222
10.1 2222
10 2200
10 2200
10 2200
10 2200
10 2200
0 0
0 0
0 0
0 0
ü Destilasi 3 menit
Destil at
Air
Heksa n
ke-
Air Pendingin Masu Kelu k ar
Pip a
Lap. Film
Ala s
Pipa
Lap. Film
Tutu p
Alas
Lap. Film
Dindin g
Lap. Film Dindin g
Tutup
I
Pw
0
27.95
45.6
41.7
28.8
29
31.9
32.6
35.9
36.1
33.2
32.9
42.4
40.2
9.6
1
28.75
51.3
44.1
28.8
29
32.2
32.7
36.5
36.4
33.6
33.3
45.5
43.1
9.6
2
28.4
54.1
49.4
28.8
29
32.2
32.8
36.7
36.7
33.8
33.6
47.8
45.3
9.6
3
28.3
59
51.8
28.8
29
32.3
33
36.8
36.8
33.9
33.8
52
47.5
9.6
4
29.85
62.3
56.7
29
29
32.6
33.2
37
36.8
34.3
34.1
53.6
49.2
9.6
5
30.2
65.2
58.6
29.1
29.1
36.4
35.7
38.1
37.2
37.3
36.1
56.2
51.8
9.6
6
30.6
70.7
61.4
29.1
30.6
45.9
41.6
39.3
38.2
45.4
45.1
60.3
53.6
9.6
7
31.45
74
62.6
29.1
30.7
46.3
42
40.2
39.8
46.2
45.2
63.2
56.9
9.6
8
31.75
77.3
63.8
29.1
30.9
46.4
42.7
43.4
42.2
47.8
46.5
65.2
57.5
9
31.4
78.7
64.8
29.1
30.7
46.5
42.7
44.4
44.3
46.5
46.4
67
60.2
10
30.65
79.8
65.8
29.1
29.8
46.5
42.7
49.1
47.9
48.6
48
67.8
60.8
11
30.4
81
71
29.1
29.6
46.7
43.5
49.6
49.6
49
48.6
68.4
61.4
12
30.5
81.6
72.1
29.1
29.7
46.8
43.6
52.8
52.3
49.1
48.8
69.7
61.5
9.6 10. 1 10. 1 10. 2 10. 4
211 2 211 2 211 2 211 2 211 2 211 2 211 2 211 2 211 2 222 2 222 2 224 4 228 8
13
30.15
81.3
82.5
29.2
29.6
46.9
43.8
54.6
53.1
49.4
49.1
69.8
61.9
0
0
14
30.3
81
84.2
29.3
29.6
46.5
43.4
55.4
53.3
50.1
49.7
69.6
61.6
0
0
15
29.9
80.4
85
29.3
29.5
45
43.3
55.9
53.3
51.1
50.2
68.5
61.6
0
0
16
29.85
79.9
85.1
29.3
29.5
44.9
42.6
56.6
53.3
51.5
51.2
68.2
61.3
0
0
17
29.95
79.2
85.1
29.2
29.5
44.4
41.4
56.6
53
51.5
51.2
67.7
60.9
0
0
18
30
78.6
85
29.2
29.6
44
41.2
56.5
52.8
51.6
51.6
67.4
60.7
0
0
19
30
77.9
84
29.2
29.6
43
40.3
56.5
52.8
51.7
51.6
67
60.5
0
0
20
29.9
77.9
83.4
29.3
29.6
43
40.1
55.8
52.8
52.6
51.6
66.5
60.4
0
0
21
30.3
76.4
82.6
29.4
29.8
41.7
40
55.7
52.4
52.8
51.8
66.1
59.1
0
0
22
30.1
76.4
82
29.5
29.7
41.5
38.7
55.5
52.4
52
51.8
65.8
59
0
0
23
29.9
76.1
82.2
29.4
29.8
41.2
38.7
55.3
52.3
51.6
51.2
65.3
58.6
0
0
24
30
75.1
80.8
29.3
29.6
40.5
37.9
55.1
52.1
51
50
65.1
58.4
0
0
25
29.9
74.7
79
29.5
29.7
40.1
37.7
55
52
50.6
49.9
64.3
58.4
0
0
26
29.85
73.7
77.1
29.5
30
39.3
37.5
54.5
52
50
49.4
63.8
56.8
27
29.75
73.6
74.4
29.6
30
40.2
38.5
57.8
55.2
52.3
50
68.8
56.7
28
29.9
72.8
74.6
29.6
30
42.3
39.7
58.6
56.2
54.6
51.2
68.2
55.4
29
29.9
76.1
74.9
29.7
30
44.9
40.1
59.7
56.8
55
52.6
68
56.9
0 10. 4 10. 4 10. 4
0 228 8 228 8 228 8
30
30.1
80.2
75
29.8
30
40.3
38.4
59.8
56.7
53
52.6
67.4
61.7
0
0
31
30.35
80.1
75.3
29.9
30.2
40.3
39.7
59.6
56.4
52.7
52.5
67.2
62.7
0
0
32
30.3
79.3
77.2
29.8
30
40.1
38.6
59.4
55.3
52.7
52.4
66.9
61.6
0
0
33
30.35
78.4
78.1
29.8
30.2
39.9
38.4
59
55.1
52.6
52.2
66.6
60.2
0
0
34
30.4
77.8
78.2
29.8
30
39.8
38.4
58.4
55
52.3
52.1
66.2
60.2
0
0
35
30.4
77.6
78
29.8
30.1
39.6
38.3
58
54.8
52.3
52
65.7
59.6
0
0
36
30.6
76.8
78
29.8
30.2
39.3
38.1
57.7
54
52
51.9
65.1
59.4
0
0
37
30.6
76.3
78
29.8
30.2
39.2
37.9
57.4
53.4
51.9
51.6
64.9
58.9
0
0
38
30.4
75.9
77.2
30.1
30.1
39
37.6
56.8
52.7
51.8
51.7
63.4
57.8
0
0
39
30.3
75.5
77.2
30
30.3
39
36.5
56.2
50.8
51.8
51.7
63.2
57.8
0
0
40
30.4
74.7
75.8
30
30.3
38.6
36.4
55.1
50.4
51.6
51.4
64.9
57.7
0
0
30.1
74. 3
73.0
29.4
29.8
41. 2
39.1
52. 0
49.6
48.6
48.0
63.9
57.4
Ratarata
Lampiran 7. Data percobaan III (data suhu dalam satuan 0C, kecuali untuk kuat arus dan daya) ü
Ekstraksi
3 menit keAir Pemanas Heksan Pipa Lap. Film Pipa Alas Lap. Film Alas Tutup Lap. Film Tutup Dinding Lap. Film Dinding Kuat Arus (ampere) Daya (Watt)
0 28 27.2 28.8 28.8 32.8 30.1 29.3 29.3 32 32.1
1 32.2 30.5 28.8 28.9 32.1 29.9 29.1 29.3 32.5 32.7
2 35.8 31.8 28.9 30 31.9 29.5 29.1 29.5 33.5 33.2
3 42.1 34.9 28.9 30 32.2 31 29.6 29.8 35.6 34.2
4 43 38.2 28.9 30.1 32.9 32 30 30.2 37.4 34.2
5 43.9 41.8 30 30.1 34.8 33 30.5 30.7 40.2 36.4
6 46.7 43.8 30.1 30.3 34.6 33.2 31.6 31.6 42.4 40.3
7 49.1 46.2 30.2 31.4 34.6 34.1 31.8 32.2 43.7 42.4
8 48.8 47.8 30.3 30.6 36.2 34.1 33.3 34 43.4 42.4
9 48.6 49.8 30.3 30.7 34.8 34 33.5 34.5 43.6 42.8
10 48.4 50 30.5 30.7 34.4 33.9 33.2 34.1 43.6 42.8
10.2 2244
9.6 2112
8.8 1936
9.1 2002
9.1 2002
9.1 2002
9.1 2002
0 0
0 0
0 0
0 0
ü Destilasi 3 menit
Destil at
Air
Heksa n
ke-
Air Pendingin Masu Kelu k ar
Pip a
Lap. Film
Ala s
Pipa
Lap. Film
Tutu p
Alas
Lap. Film
Dindin g
Lap. Film Dindin g
Tutup
I
Pw
0
27.7
45.6
42.5
28.5
28.8
32.6
32.8
36.9
35.9
33.5
34.0
42.1
40.8
9.4
1
27.2
51.8
44.4
28.5
28.2
32.4
33.0
36.4
36.3
34.0
33.4
46.0
43.3
9.5
2
27.4
54.1
49.8
28.0
28.4
32.6
33.1
36.7
36.5
34.2
33.6
47.8
45.9
9.5
3
27.6
58.7
51.2
28.2
28.5
32.9
33.4
37.0
36.9
34.4
33.5
51.7
47.4
9.5
4
28.8
63.3
56.4
28.4
28.7
33.3
33.7
37.5
37.4
35.0
34.3
54.6
49.2
9.5
5
29.2
66.4
59.5
28.8
28.9
37.6
36.2
38.3
38.2
42.6
37.3
57.4
51.4
9.6
6
30.6
70.5
61.7
28.8
30.7
46.5
41.6
39.2
39.2
48.9
46.0
60.1
54.0
9.6
7
31.3
74.4
62.8
29.1
30.9
46.8
41.8
40.7
39.5
47.7
45.8
63.6
57.2
9.6
8
31.6
78.3
64.0
29.2
31.3
46.9
42.3
43.2
41.9
48.4
47.5
66.2
56.7
9.6
9
30.2
78.2
65.1
29.4
29.8
45.8
42.7
44.5
42.8
48.4
46.0
66.5
60.7
9.6
10
29.8
78.9
66.3
28.0
29.0
45.9
42.9
48.2
47.8
50.0
47.7
66.9
61.4
9.6
11
29.8
80.2
70.1
28.1
29.0
46.1
42.8
48.8
48.5
50.5
47.8
67.6
61.1
9.6
12
29.8
81.3
71.2
28.5
29.2
46.2
43.1
52.5
52.4
52.4
49.4
69.4
61.3
9.6
206 8 209 0 209 0 209 0 209 0 211 2 211 2 211 2 211 2 211 2 211 2 211 2 211 2
13
29.8
80.9
81.4
28.7
29.3
46.1
43.5
54.2
52.7
52.9
48.4
69.4
61.0
0.0
0
14
30.0
80.8
83.5
29.0
29.4
46.1
43.7
55.2
53.8
53.8
51.4
69.4
61.3
0.0
0
15
29.8
80.4
84.7
29.1
29.5
45.0
41.3
55.9
53.9
54.7
50.1
68.5
60.0
0.0
0
16
29.9
79.9
84.8
29.3
29.6
44.9
40.8
56.6
54.3
53.8
52.2
68.2
60.0
0.0
0
17
30.2
79.4
85.0
29.3
29.9
44.6
41.1
56.7
53.2
54.0
51.8
67.9
61.0
0.0
0
18
29.3
78.0
85.1
29.5
29.0
43.4
40.8
56.0
53.5
54.2
50.5
66.8
61.9
0.0
0
19
29.4
77.4
84.3
28.6
29.0
42.5
40.2
56.0
53.5
54.1
51.1
66.5
59.5
0.0
0
20
29.7
77.2
82.4
29.0
29.3
42.3
39.9
56.1
53.6
54.2
51.1
65.8
58.2
0.0
0
21
29.8
76.6
82.5
29.1
29.6
41.9
40.0
55.7
53.0
54.2
51.4
66.3
60.7
0.0
0
22
30.0
76.4
81.7
29.3
29.7
41.5
38.1
55.7
53.2
54.3
51.6
65.8
57.5
0.0
0
23
30.0
76.0
81.8
29.4
29.9
41.1
37.9
55.7
53.3
52.8
51.7
65.2
58.3
0.0
0
24
30.1
75.6
81.0
29.4
29.9
41.0
37.8
55.6
51.9
52.2
50.4
65.6
58.9
0.0
0
25
28.9
73.8
79.1
30.0
28.8
39.2
37.4
54.1
52.0
51.9
49.1
63.4
58.4
0.0
0
26
29.0
72.8
77.3
28.7
29.2
38.4
37.1
53.6
51.3
51.1
48.2
62.9
56.8
27
29.2
72.7
73.1
28.8
29.4
38.2
37.0
53.5
51.4
50.9
48.5
62.5
55.5
28
29.3
72.3
74.4
29.2
29.5
38.7
37.4
53.6
51.4
51.3
48.8
62.7
56.1
0.0 10. 1 10. 1
0 222 2 222 2
29
29.6
75.6
75.0
29.3
29.7
39.3
37.5
54.6
52.6
51.6
49.5
64.4
56.5
0.0
0
30
29.8
80.0
75.6
29.5
29.8
39.9
38.3
56.0
54.7
52.5
49.8
67.8
61.3
0.0
0
31
30.4
79.8
76.2
29.7
30.2
40.5
37.8
59.4
57.0
54.3
51.8
68.5
62.6
0.0
0
32
30.4
79.2
76.8
29.8
30.1
40.2
37.8
59.3
56.6
53.9
51.3
68.1
61.5
0.0
0
33
30.6
78.6
78.0
29.9
30.5
40.3
37.9
59.8
55.9
54.2
52.7
67.6
60.1
0.0
0
34
29.7
77.2
78.1
30.0
29.4
39.0
37.8
59.2
55.9
54.3
51.1
66.6
59.9
0.0
0
35
29.9
76.9
78.3
29.2
29.6
39.1
38.0
58.3
55.8
54.3
51.2
66.2
57.9
0.0
0
36
30.2
76.5
77.4
29.4
29.9
39.0
38.1
58.1
55.3
54.9
52.3
66.3
59.7
0.0
0
37
30.3
76.1
77.5
29.5
30.0
39.0
38.1
57.8
55.3
55.0
52.7
66.0
60.5
0.0
0
38
30.4
75.7
76.7
30.0
30.1
38.8
37.6
57.5
55.2
54.5
51.5
65.5
57.6
0.0
0
39
30.4
75.4
76.8
30.0
30.4
38.9
37.9
57.3
55.2
54.2
52.6
65.0
57.7
0.0
0
40
30.5
75.2
76.0
30.1
30.6
39.1
37.9
57.3
54.6
54.1
52.7
65.4
59.0
0.0
0
29.7
74. 1
72.9
29.1
29.6
40. 8
38.7
51. 7
49.8
50.2
47.8
63.7
57.3
Ratarata
Lampiran 8. Penghitungan nilai energi listrik terpakai. ü Nilai daya di awal menit diperoleh dengan mengalikan nilai kuat arus dengan tegangan 220 V 2500
Daya Listrik Dipakai (Watt)
2250 2000 1750 1500 1250 1000 750 500 250 0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 Waktu (3 menit ke- ) Ekstraksi
Destilasi
ü Penghitungan nilai energi selama proses dilakukan dengan menggunakan pendekatan luas trapesium. Luas dibawah kurva = ((y1+y2)/2 x s) + ((y2 +y3)/2 x s) + … + ((yn-1+yn )/2 x s) … ü Contoh penghitungan untuk percobaan I ü
§
Ekstraksi x
y 0
2288
3
2376
6
2376
9
2376
12
2376
=(((2288+2376)/2)x3)+((( 2376+2376)/2)x3)+((( 2376+2376)/2)x3)+ ((( 2376+2376)/2)x3) = (6996 + 7128 + 7128 + 7128) = 28 380 Wm = 28380*(60/1000) = 1 702.80 kJ = 0.473 kWH
§
Destilasi Luas x
y
Luas y
Luas
bagian
x
bagian
x
y
bagian
-
42
0
0
84
0
0
0
2068
3
2112
6270
45
0
0
87
2288
0
6
2112
6336
48
0
0
90
2266
6831
9
2068
6270
51
0
0
93
2266
6798
12
2046
6171
54
0
0
96
0
0
15
2046
6138
57
0
0
99
0
0
18
2068
6171
60
0
0
102
0
0
21
2046
6171
63
0
0
105
0
0
24
2046
6138
66
0
0
108
0
0
27
2288
6501
69
0
0
111
0
0
30
2222
6765
72
0
0
114
0
0
33
2244
6699
75
0
0
117
0
0
36
2288
6798
78
0
0
120
0
0
39
0
0
81
0
0
Total
76428
Dengan menggunakan persamaan yang sama seperti yang digunakan untuk menghitung energi pada proses ekstraksi, diperoleh hasil energi yang diperlukan selama proses destilasi sebesar 76 428 Wm (1.274 kWH) atau sama dengan 4 585.68 kJ.
Lampiran 9. Penghitungan energi terpakai untuk menaikkan suhu air pemanas Contoh penghitungan untuk percobaan I Q= m x c x ÄT §
Ekstraksi Diketahui : m = 12.45 kg; c = 4.174 kJ/kg. 0C; T0 = 28.10C; Tmax = 49.20C Maka, Q = (12.45) x (4.174) x (49.2-28.1) = 1 096.49 kJ
§
Destilasi Diketahui : m = 12.45 kg; c = 4.18 kJ/kg. 0C; T0 = 45.50 C; Tmax = 81.80C Maka q = (12.45) x (4.18) x (81. 8-45.5) = 1 889.09 kJ
Lampiran 10. Penghitungan energi terpakai untuk menaikkan suhu bahan di dalam chamber Contoh penghitungan untuk percobaan I §
Ekstraksi Qtot = Qalpukat + Qheksan Qtot =(m x cp x ÄT) + (m x c x ÄT) Diketahui: kadar air alpukat kering = 10 % (b.b) m alpukat = 240 gr = 0.24 kg cp alpukat = 0.837 x 0.032 (10) =0.268 kJ/kg. 0 C T0 alpukat = 270 C; Tmax alpukat = 500 C m heksan = 0.989 kg; c =2.511 kJ/kg0C; T0 = 270 C; Tmax = 500 C maka, Q tot = ((0.24) x (0.268) x (50-27)) + ((0.989) x (2.511) x (50-27)) = 56.54 kJ
§
Destilasi Qtot = (m x c x ÄT) + (m x Hv) Diketahui : m misela = 0.791 kg; cp = 2.511 kJ/kg0C; T didih =68.740 C; T0 = 430C m destilat = 0.659 kg; Hv= 336.873 kJ/kg maka Qtot = ((0.791) x ( 2.511) x (68.74-43)) + ((0.659) x (336.873)) = 273.26 kJ
Lampiran 11. Penghitungan pindah panas pada permukaan luar alat Contoh penghitungan untuk percobaan I §
Bagian alas (ekstraksi pada awal menit ke-15)
Diketahui : T w = 32.80 C; T = 32.70 C; Tf = (32.8+32.7/2) = 32.750 C = 305.75 K L = d = 0.243 m Dengan melihat tabel, diperoleh : â = 1/305.75 = 0.00327; õ = 1.627x10-5m2/s k = 0.02667 W/m0C; maka : GrPr =
Pr = 0.707; g = 9.8 m2/s
g x β x ∆T x L3 9.8 x 0.00327 x (32.8 - 32.7) x 0.243 3 (Pr) = (0.707) ν2 (1.627 x 10 -5 ) 2
=1.23 x 10-5 Nu = 2 +
0 .589 (Gr Pr)
(
0.469 1 + Pr
)
9
1
1
4
16
4
9
0.589(1.23 x 10 -5 ) 4 .=2+ 4 9 0.469 1 + 0.707
(
)
= 7.795
H
q §
K 0.02667 = N u = 7 .795 d 0.243 4η 0 .243 2 = hA(T0 − T ) = 0.856 x 2
(
= 0.856W/m2. 0C
) x (32.8 - 32.7 ) 2
= 0.08 W
Bagian dinding (ekstraksi pada awal menit ke-6)
Dike tahui : T w = 34.50 C; T = 34.30 C; Tf = (34.5+34.3/2) = 34.40C = 307.4 K L = d = 0.243 m Dengan melihat tabel diperoleh : â = 1/307.4 = 0.00325;
õ = 1.644x10-5 m2 /s
k = 0.02680 W/m0C;
Pr = 0.706
maka : GrPr =
g x β x ∆T x L3 9 .8 x0.00325 x(34 .5 − 34 .3 )x0 .243 3 (0.706 ) (Pr) = 2 ν2 1.644 x10 −5
(
)
=2.391 x 10-5 Nu
1
2
= 0.825 +
0 .387 (Gr Pr)
(
0.492 1 + Pr
)
9
1
16
6
8
= 0.825 + 27
(
0.387 2.391 x10 −5
(
0 .492 1 + 0.706
)
9
)
16
1
6 8
27
= 3.376
§
H
K 0 .02680 = N u = 11 .4 d 0.243
q
= hA(T0 − T ) = 1 .260 x0 .336 (34.5 - 34.3 )
= 1.260 W/m2. 0C = 0.085 W
Bagian tutup (destilasi menit ke-6)
Diketahui : T w = 34.50 C; T = 34.2C; Tf = (34.5+34.2/2) = 34.350C = 307.35 K L = d = 0.243 m Dengan melihat tabel diperoleh : â = 1/307.35 = 0.00325; õ = 1.644x10- 5 m2 /s k = 0.02680 W/m0C; maka: GrPr =
Pr = 0.706
g x β x ∆T x L3 9.8 x 0.00325 x (34.5 - 34.2) x 0.243 3 (Pr) = (0.706) ν2 (1.644 x 10 -5 ) 2
=3.589 x 10-5 Nu = 2 +
0 .589 (Gr Pr)
(
0.469 1 + Pr
)
9
1
1
4
16
4
9
0.589(3.58 9 x 10 -5 ) 4 .=2+ 4 0 .469 9 1 + 0 .706
(
)
= 9.577125 H
K = Nu d
0.02680 = 9 .577125 = 1.056 W/m2. 0C 0 .243
(
4η 0 .243 2 = hA(T0 − T ) = 1.056 x 2
q §
) x (34.5 - 34.2) 2
= 0.029 W
Bagian pipa (destilasi menit ke -15)
Diketahui : T w = 37.80 C; T = 35.90 C; Tf = (37.8+35.9/2) = 36.850 C = 309.85 K L = d = 0.0216 m Dengan melihat tabel diperoleh : â = 1/309.85 = 0.00323; õ = 1.669x10-5 m2/s k = 0.02699 W/m0C;
Pr = 0.706
maka : GrPr =
g x β x ∆T x L3 9.8 x 0.00323 x (37.8 - 35.9) x 0.0216 3 (Pr) = (0.706) ν2 (1 .669 x 10 -5 ) 2
= 1.535 x 103
Nu
1
2
Gr Pr = 0.60 + 0.387 16 0 .559 9 16 9 1 + Pr = 1.8766
(
)
1
6
1.535 x 10 3 = 0.60 + 0.387 16 9 9 0 .559 16 1 + 0 .706
(
H
K 0 .02699 = N u = 3.52151 = 1.260 W/m2. 0C d 0 . 0216
q
= hA(T0 − T ) = 1 .260 x (ηx0 .0216 x0 .645 ) x (34.5 - 34.3) = 0.243W
)
1
6
Hasil penghitungan lengkap untuk tiap percobaan seperti terkihat pada tabel di bawah ini, ü Percobaan I §
Ekstraksi 3 menit ke0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pindah Panas (Watt) Dinding Alas 0 0 0 0 0.084599 0 0.722682 0 0.804865 0 0.199689 0.007933 0.478325 0.007932 0.139123 0.018095 1.062304 0.007932 0.799998 0.018093 0.478693 0.018093
§
Destilasi 3 menit ke0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Pipa 0 0 0 0 0 0.243426 0.603169 0.621703 0.547938 0.511702 0.511702 0.547898 0.529739 0.423507 0.406276 0.441331 0.512398 0.406831 0.424211 0.390036 0.390147 0.323058 0.339775 0.306878 0.306942 0.290798 0.227638 0.19719 0.227638 0.2909 0.274699 0.274624 0.227503 0.227518 0.197089 0.197089 0.153042 0.167512 0.138876 0.11127 0.138876
Pindah Panas (Watt) Tutup Dinding 0 1.060704 0.029373 3.227723 0.029373 2.335864 0.067542 3.548488 0.041467 4.735373 0.881396 5.598888 0.395784 5.580127 0.452002 6.069322 0.287691 10.18769 0.305271 6.957777 0.287521 6.558108 0.358712 7.896754 0.413566 8.710197 0.708114 8.993401 0.304631 8.713481 0.728167 9.148606 0.340093 8.870625 0.469682 6.956028 0.546951 5.782558 0.413245 6.828221 0.431943 7.507972 0.376384 5.033219 0.358192 8.475553 0.304631 6.711934 0.451024 6.315454 0.376655 5.93379 0.395207 7.395408 0.304963 8.646298 0.322636 6.728469 0.252909 8.348101 0.358448 6.555655 0.322282 5.647453 0.527433 6.687 357 0.340049 7.768794 0.45069 8.182433 0.431885 9.886745 0.34002 7.367722 0.286981 6.048472 0.413263 8.339368 0.235732 7.655946 0.21906 6.317064
Alas 0.041435 0.029347 0.029346 0.029344 0.018073 0.007927 0 0.007925 0.007924 0 0.067178 0.041284 0.029239 0.219018 0.218943 0.304354 0.375996 0.394359 0.394326 0.412846 0.394359 0.450427 0.394477 0.394494 0.376188 0.322146 0.376335 0.322269 0.358177 0.304478 0.202431 0.375553 0.449792 0.468657 0.545646 0.412449 0.449942 0.412585 0.357665 0.339697 0.357738
ü Percobaan II §
Ekstraksi 3 menit ke0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pindah Panas (Watt) Dinding Alas 0.035807 0 0.644715 0 0.894974 0 1.638802 0 1.158351 0 2.249513 0 2.246531 0 2.347486 0 2.135606 0 2.135606 0.007933 2.345795 0.007933
§
Destilasi 3 menit ke0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Pipa 0 0 0 0 0 0.072302 0.659675 0.659476 0.548016 0.566258 0.566258 0.458341 0.45831 0.440754 0.440874 0.211527 0.306081 0.424091 0.389764 0.373014 0.407204 0.211947 0.390455 0.339847 0.356772 0.323511 0.227623 0.212147 0.356315 0.756127 0.243013 0.059902 0.18211 0.182132 0.167451 0.153015 0.138835 0.153052 0.167533 0.340387 0.291106
Pindah Panas (Watt) Tutup Dinding 0.029387 1.732037 0.029382 1.926671 0.018092 2.023103 0.007931 4.263069 0.018089 4.132897 0.155799 4.118289 0.029282 7.022477 0.12446 6.463908 0.170801 8.342634 0.007922 7.09494 0.067186 7.356522 0.041288 7.350977 0.029259 8.993401 0.029257 8.571577 0.041277 8.713481 0.1094 7.215532 0.029246 7.218241 0.029246 7.088677 0 6.957777 0.007922 6.695743 0.124167 6.175719 0.124159 7.372432 0.01803 7.105789 0.041263 6.976385 0.124236 6.97818 0.080829 5.93379 0.067158 7.394438 0.340406 14.8656 0.546925 15.99915 0.358037 13.313 0.041251 5.655094 0.018029 4.179487 0.02924 5.154966 0.041255 6.567169 0.01803 6.048472 0.029242 6.181954 0.007922 5.671373 0.029244 6.058432 0.007922 5.556163 0.007922 5.304486 0.018031 7.655946
Alas 0 0.007928 0 0 0.018077 0.109976 0.140086 0.04139 0.155335 0.007923 0.154959 0 0.053908 0.202549 0.304416 0.394443 0.526921 0.585792 0.605694 0.605694 0.469405 0.527138 0.48857 0.46951 0.469553 0.469574 0.376318 0.394128 0.357507 0.449699 0.487657 0.506896 0.685457 0.645061 0.545977 0.507244 0.605359 0.665755 0.686285 0.960603 0.811323
ü Percobaan III §
Ekstraksi 3 menit ke0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Pindah Panas (Watt) Dinding Alas 0 0.418283 0 0.326138 0.140856 0.362616 0.984089 0.156241 2.816175 0.110265 3.493634 0.255101 1.632332 0.188071 0.885403 0.054231 0.635081 0.307387 0.478693 0.095547 0.478693 0.054236
§
Destilasi
3 menit ke0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Pipa 0 0 0 0 0 0.17501 0.774677 0.794025 0.71636 0.432381 0.432336 0.467365 0.449715 0.347056 0.330446 0.548595 0.62254 0.512492 0.347679 0.314746 0.3148 0.250592 0.495689 0.460197 0.46025 0.219943 0.16033 0.131919 0.1603 0.219929 0.204593 0.373696 0.323488 0.323476 0.131857 0.131846 0.09135 0.104541 0.13888 0.111264 0.138855
Pindah Panas (Watt) Tutup Dinding 0 0.930897 0.06756 2.237462 0.067556 1.426337 0.110178 4.083647 0.081321 5.30256 0.946405 6.184351 0.451944 6.162172 0.261914 6.658629 0.116887 10.84486 0.359135 5.789396 0.340766 5.405452 0.41399 6.69112 0.470146 8.926333 0.770299 9.209581 0.358224 8.926333 0.790494 9.362419 0.210819 9.08127 0.331195 7.154306 0.606375 4.663094 0.469769 7.436324 0.488875 8.128484 0.431943 5.599244 0.413254 9.110134 0.131693 7.313334 0.261385 6.907406 0.432417 4.805566 0.451435 6.204216 0.358704 7.407619 0.376864 6.93302 0.304915 8.56174 0.413586 6.75512 0.37636 5.838967 0.385592 6.885163 0.210782 7.971937 0.508106 6.965257 0.48884 9.246999 0.394623 6.768327 0.340006 5.474615 0.469693 8.549375 0.210786 7.86047 0.194443 6.511735
Alas 0.124983 0.012832 0.012832 0.012831 0.003497 0.007927 0 0.155532 0.171154 0.236741 0.047561 0.023535 0.012807 0.19444 0.194365 0.278198 0.348767 0.566028 0.366968 0.385231 0.366952 0.422302 0.367014 0.367006 0.605965 0.29581 0.349212 0.295885 0.331252 0.278343 0.17822 0.348385 0.421662 0.644845 0.516645 0.384863 0.421878 0.384941 0.330723 0.312993 0.412 714
Lampiran 12. Penghitungan jumlah energi terbuang dari permukaan luar alat ü Penghitungan nilai energi selama proses dilakukan dengan menggunakan
ü
pendekatan luas trapesium. s Luas dibawah kurva = [( F + L ) + 4 E + 2 R ] 3 Keterangan: s = jarak antar absis (sumbu x) (F+L) = jumlah ordinat pertama dan terakhir E
= jumlah ordinat genap
ü Contoh penghitungan untuk percobaan ekstraksi I nilai x ke1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
x 0 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30
Maka, A =
y 0 0 0.0846 0.7227 0.8049 0.1997 0.4783 0.1391 1.0623 0.7999 0.4787
§
F + L = 0 + 0.478693 = 0.478693
§
E
= (0+0.7227+0.1997+0.1391+0.7999) = 1.8614
§
R
= (0.0846+0.8049+0.4783+1.0623) = 2.4301
3 [(0.4787 ) + (4 x1.8614 ) + (2 x2.4301)] =12.7845 Wm = 0.767 kJ 3
Penghitungan lengkap untuk tiap pecobaan, Proses Ekstraksi I Destilasi I
Ekstraksi II Destilasi II
Ekstraksi III Destilasi III
Dinding Alas Pipa Tutup Dinding Alas Dinding Alas Pipa Tutup Dinding Alas
0.47869 0.01809 0.13888 0.21906 7.37777 0.39917 2.38160 0.00793 0.29111 0.04742 9.38798 0.81132
7.44597 0.17648 23.89310 30.58391 547.62384 20.99664 36.06449 0.03173 23.75133 6.45198 550.16845 30.20522
4.86019 0.03173 12.03757 13.39187 270.05883 10.09207 12.87092 0.00000 12.01258 2.77623 264.99975 14.26297
Energi Wattmenit Kj 12.78485 0.76709 0.22630 0.01358 36.06954 2.16417 44.19483 2.65169 825.06044 49.50363 31.48788 1.88927 51.31701 3.07902 0.03967 0.00238 36.05501 2.16330 9.27563 0.55654 824.55619 49.47337 45.27951 2.71677
Dinding Alas Pipa Tutup Dinding Alas
0.47869 0.47252 0.13886 0.19444 7.44263 0.53770
23.36728 3.54903 23.67628 31.22954 539.55090 22.43467
10.44889 1.93668 12.31058 13.73490 267.88984 10.09495
34.29486 5.95823 36.12572 45.15889 814.88336 33.06731
Bagian
F+L
4E
2R
2.05769 0.35749 2.16754 2.70953 48.89300 1.98404
Lampiran 13. Penghitungan effisiensi kondensor Contoh penghitungan pada percobaan I Diketahui : debit air rata -rata = 2.37 l/menit, maka massa air = 284.43 l ÄT(air pendingin) = 0.440C massa destilat = 0.66 kg; ÄT(uap-destilat) = 37.440C; Cheksan = 2.511 kJ/kg0C; Hvheksan = 336.873 kJ/kg energi yang dilepas oleh uap heksan pada waktu mengembun dalam kondensor q = (md x c x ÄT(uap-destilat)) + (md x L) q = (0. 66 x 2.511 x 37.44) + (0.66 x 336.873) = 284.11 kJ
energi yang diserap air pendingin q = ma x c x ÄT(air pendingin) = 284.43 x 4.176 x 0.44 = 521.4598 kJ maka effisiensi kondensor ( ) =
284 .11 = 54.48% x100 % 521 .4598
Hasil penghitungan lengkap untuk tiap percobaan sepeti terlihat pada tabel di bawah, Air pendingin Massa (kg) ÄT Percobaan I Percobaan II Percobaan III
Q diserap air (kJ)
Destilat Massa (kg)
ÄT
Q dilepas uap (kJ)
Effisiensi(%)
284.43
0.44
521.4598304
0.66
0.22
284.112537
54.48
157.04
0.43
283.1144269
0.66
0.23
283.3674818
100.09
146.22
0.45
273.281048
0.59
0.15
255.2542502
93.40
