Oleh A T 0 SUNARTO F 24. 0067
1 9 9 2 FAKULTAS INSTITUT
TEKNOLOGI PEHTANlAN PERTANIAN B O G O R
BOGOR
F 240067.
Ato Sunarto.
Uji Performansi Aiat Penyuling
Minyak Atsiri dengan Menggunakan Metode Uap Langsung pada Penyulingan Biji Lada dan Daun Sereh Wangi.
Dibawah bim-
bingan Atjeng M. Syarief dan Rokhani Hasbullah.
RINGKASAN
Minyak
atsiri merupakan komoditi ekspor non-migas
bagi Indonesia.
Untuk meningkatkan daya saing.di pasaran
dunia maka mutu minyak harus tinggi.
Salah satu cara
untuk meningkatkan mutu minyak yaitu dengan penyulingan menggunakan metode uap langsung. Tujuan penelitian ini adalah untuk menentukan penampilan alat penyuling tipe uap langsung untuk mengetahui performansi dan karakteristiknya. Performansi alat pada penyulingan lada kapasitas 1 0 kg adalah : a) lama penyulingan 6 jam, b) laju penyulingan rata-rata 1 0 . 4 2
kg/jam, c) konsumsi bahan bakar dan air
pendingin rata-rata 2 . 0 6
liter/jam dan 3 4 0 . 5 6
liter/jam,
d) efisiensi boiler, ketel suling, kondensor dan penyulingan total rata-rata adalah 5 6 . 9 9 %, 40.92
%.
94.63
dan
Sedangkan penyulingan lada kapasitas 15
kg
memberikan hasil : a) lama penyulingan 6 penyulingan bakar 314.32
dan
75.87
%
%,
rata-rata 1 3 . 7 6 air pendingin
liter/jam, d)
jam, b) laju
kg/jam, c)
konsumsi bahan
2.34
liter/jam dan
rata-rata
efisiensi
boiler,
ketel
suling,
kondensor dan penyulingan total rata-rata 5 6 . 9 9 %,
95.78
%,
8 4 . 0 8 % dan 4 5 . 8 7 %.
Performansi alat pada penyulingan sereh wangi kapasitas 3 5 . 5
kg adalah : a) lama penyulingan 4 jam, b) laju
penyulingan bakar 296.47
dan
rata-rata 1 3 . 0 8 air
pendingin
liter/jam,
d)
kg/jam,
rata-rata
efisiensi
c)
konsumsi
2.43
boiler,
liter/jam ketel
kondensor dan penyulingan total rata-rata 5 6 . 9 9 %,
bahan dan
suling, %,
95.08
8 0 . 5 3 % dan 4 3 . 6 3 %.
Rendemen lada tertinggi didapat pada penyulingan lada kapasitas 1 5 kg pada tekanan 2 . 0 kg/cm2 yaitu sebesar 1 . 6 7 %
(wb), sedangkan rendemen sereh tertinggi didapat pada
penyulingan
sereh kapasitas
35.5
kg/cm2 yaitu sebesar 0 . 9 8 % (wb).
kg
pada
tekanan
2.0
Penyulingan lada kapa-
sitas 1 5 kg menghasilkan rendemen yang lebih baik dibandingkan penyulingan kapasitas 1 0 kg dan penyulingan dengan bahan baku lada pada alat ini lebih ekonomis dibandingkan penyulingan dengan bahan baku sereh wangi.
UJI PERFORMANSI ALAT PENYULING MINYAK ATSIRI DENGAN MENGGUNAKAN METODE UAP LANGSUNG
PADA PENYULINGAN BIJI LADA DAN DAUN SEREH WANGI
Oleh AT0 SUNARTO F 24 0067
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Jurusan MEKANISASI PERTANIAN Fakultas Teknologi Peytanian, Institut Pertanian Bogor
FAKULTAS TEWOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR
INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN
UJI PERFORMANSI ALAT PENYULING MINYAK ATSIRI DENGAN MENGGUNAKAN METODE UAP LANGSUNG PADA PENYULINGAN BIJI LADA DAN DAUN SEREH WANGI
SKRIPSI Sebagai salah satu syarat untuk memperoleh gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN pada Jurusan MEKANISASI PERTANIAN Fakultas Teknologi Pertanian, Institut Pertanian Bogor
Oleh AT0 SUNARTO
F 24 0067
Tanggal lulus : 1 2 Mei 1 9 9 2
Ir. Atjeng M. Syarief
-
Pembimbing Utama
Pembimbing Pendamping
XATA PENGANTAR
Puji syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan Yang Maha Kuasa, karena berkat Rahmat-Nya serta Anugerah-Nya skripsi ini dapat diselesaikan dengan baik. Skripsi ini disusun berdasarkan hasil penelitian yang dilakukan selama 3 bulan di laboratorium Bengkel Mekanisasi Pertanian, jurusan Mekanisasi Pertanian. Penulis mengucapkan terima kasih kepada : 1.
Dr. Ir. Atjeng Muchlis Syarief, MSAE dan
Ir. Rokhani Hasbullah yang telah memberikan bimbingan dan pengarahan selama penyusunan skripsi ini. 2.
Ir. Endah Sri Agustina, MS., sebagai dosen penguji
3.
Sdr. Budi Mulyono beserta Kel. Oetomo Djajanegara yang telah banyak memberikan dorongan baik morii maupun material selama penyusunan skripsi ini.
4.
Sdr. Aris Racharto, Anang Ghozali, serta rekanrekan "Pattaya" dan "RBF" yang telah banyak membantu selama pelaksanaan penelitian.
6.
Semua pihak yang telah membantu selama penulisan skripsi ini. Penulis berharap semoga skripsi ini bermanfaat
bagi yang memerlukan.
Bogor,
Mei 1 9 9 2
Penulis
vi
DAFTAR IS1
Halaman
........................... vi TABEL ............................. x GAMBAR ............................. xi LAMPIRAN ........................... xii ... SIMBOL ............................. x113
KATA PENGANTAR DAFTAR DAFTAR DAFTAR DAFTAR I.
A. B. 11.
-
PENDAHULUAN
........................ TUJUAN PENELITIAN ..................... LATAR BELAKANG
1 2
TINJAUAN PUSTAKA A.
B.
SEREH WANGI 1.
Botani
2.
Produksi, Pengolahan dan Pemanfaatan
....................... LADA .................................. 1. Botani ............................ 2.
C.
D.
........................... ............................
Produksi, Pengolahan dan Pemanfaatan
3 3
6 8 8
....................... MINYAK ATSIRI ......................... PENYULINGAN MINYAK ATSIRI .............
12
............
13
....
16
............
17
1.
Penyulingan Dengan Air
2.
Penyulingan Dengan Air dan Uap
3.
Penyulingan Dengan Uap
9
10
E
.
ANALISIS PERFORMANSI ALAT PENYULING 1
2 3
. . .
.... 19
Energi yang Dihasilkan Bahan Bakar
19
Energi Untuk Menguapkan Air dalam Boiler
19
....................... ......................
Laju ALiran Uap Air dan Air Pendingin
...................... 20 4. Kehilangan Panas ................... 20 5 . Efisiensi Penyulingan ............. 23 F . ANALISIS BIAYA OPERAS1 ................. 23 I11
.
PENDEKATAN MODIFIKASI RANCANGAN A
.
FAKTOR-FAKTOR PENDEKATAN 1
.
..............
27
Pengaturan Tekanan di dalam Ketel suling
....................... 27 2 . Penambahan Boiler ................. 28 3 . Pemasangan Pipa Uap ............... 28 4. Penambahan Rak .................... 28 B
.
RANCANGAN FUNGSIONAL DAN STRUKTURAL
...
............... Ketel suling ....................... Tangki Bahan ...................... Kondensor ......................... Separator ......................... Pipa Kohobasi ...................... 7. Boiler ............................ 8 . Kompor ............................ 9 . Rak Bahan ......................... . 2. 3. 4. 5. 6. 1
Dudukan Ketel suling
29 29 30 30 31 31 32 32 33 33
IV
.
METODOLOGI PENGUJIAN A
.
. C. D. B
BAHAN DAN ALAT
.............
35
................. ....................
PARAMETER YANG DIUKUR
35
PROSEDUR PENGUJIAN
37
.
.
2
.
3
.
34
TEMPAT DAN WAKTU PENGUJIAN
1
V
........................
Perlakuan ah an Sebelum Disuling
..................
Pengukuran Parameter Selama Penyulingan
37
Analisis Mutu Minyak Hasil Penyulingan
.......................
41
.......................
42
................
HASIL DAN PEMBAHASAN
. B. A
KONSTRUKSI ALAT
...................... 1 . Kapasitas Alat .................... 2 . Penyebaran Uap Air ................ 3 . Laju Penyulingan ..................
PERFORMANSI ALAT
.
.................. 5 . Efisiensi Penyulingan .............
4
6
. D. C
.
Kehilangan Panas
Rendemen minyak
ANALISIS BIAYA
.
..................
.........................
45 51 52 56
60 64 66 69
ANALISIS MUTU MINYAK HASIL PENYULINGAN
VI
37
...........................
70
KESIMPULAN DAN SARAN
. B.
............................ SARAN ................................. DAFTAR PUSTAKA ............................ LAMPIRAN ..................................
A
KESIMPULAN
73 74 76 78
DAFTAR TABEL
Halaman Karakteristik tanaman sereh wangi tipe Mahapengiri dan Lenabatu
4
Karakteristik sereh wangi klon unggul dan lokal
5
...........
...................
Performansi alat pada penyulingan biji lada hitam kapasitas 10 kg dengan tekanan 1 . 0 , 1.2 dan 1 . 4 kg/cm2
..
46
Performansi alat pada penyulingan biji lada hitam kapasitas 1 0 kg dengan tekanan 1.6, 1.'8 dan 2.0 kg/cm2
..
47
.......
48
Performansi alat pada penyulingan biji lada hitam kapasitas 1 5 kg dengan tekanan 1.8 dan 2.0 kg/cm2
Performansi alat pada penyulingan daun sereh wangi kapasitas 3 5 . 5 kg dengan tekanan 1.0, 1.2 dan 1 . 4 kg/cm2
..
49
Performansi alat pada penyulingan daun sereh wangi kapasitas 3 5 . 5 kg dengan tekanan 1 . 6 , 1 . 8 dan 2.0 kg/cm2
..
50
Analisis mutu minyak lada hasil penyulingan
72
Analisis mutu minyak sereh wangi hasil penyulingan
72
....................... .................
DAFTAR GAMBAR
Halaman Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar Gambar
1.
2. 3.
4. 5. 6.
7. 8.
Alat penyuling minyak atsiri dengan metode air
14
Alat penyuling minyak atsiri dengan metode air dan uap
16
Alat penyuling minyak atsiri dengan metode uap
18
..................... ..............
......................
Penyebaran suhu dalam ketel suling pada waktu penyulingan lada
............
Penyebaran suhu dalam ketel suling pada waktu penyulingan sereh wangi
.....
54
Laju penyulingan lada pada berbagai tingkat tekanan
........................
57
Laju penyulingan sereh wangi pada berbagai tingkat tekanan
58
Kehilangan panas pada waktu penyulingan lada pada berbagai tingkat tekanan
62
Kehilangan panas pada waktu penyulingan sereh wangi pada berbagai tingkat tekanan
..............
63
Rendemen minyak pada penyulingan lada kapasitas 10 kg dan 15 kg pada berbagai tingkat tekanan
68
Rendemen minyak pada penyulingan sereh wangi kapasitas 35.5 kg pada berbagai tingkat tekanan
69
...............
........................
Gambar
9.
Gambar 10.
.......................
Gambar 11.
53
.........
DAFTAR LAMPIRAN
Halaman Lampiran Lampiran Lampiran Lampiran
. 2. 3.
1
4
.
........... ...................
Panas laten penguapan air
78
Sifat fisik udara
79
Proyeksi konstruksi alat penyuling tipe uap
80
Tampak samping alat penyuling tipe uap
81
..................
Lampiran
............................ 5 . Detail alat penyuling tipe uap ......
Lampiran
6
Lampiran Lampiran
. 7.
8
.
Perhitungan energi. kehilangan panas dan efisiensi alat penyuling
........
82 83
Perhitungan kapasitas alat penyuling
105
Perhitungan analisis biaya penyulingan
107
..........................
......................... Lampiran 9 . Prosedur analisis mutu ............... Lampiran 10 . Standar mutu minyak lada ............ Lampiran 11 . Standar mutu minyak sereh wangi .....
xii
131 134 135
DAFTAR SIMBOL
= Luas total permukaan dinding ketel suling, m 2 = Luas total permukaan tutup, m 2 = Bobot basah = Bobot kering = Biaya penyulingan, Rp/kg = Total biaya tetap, Rp/kg
= Total biaya tidak tetap, Rp/jam = Kapasitas penyulingan, jam/kg = Panas jenis air, kj/kgSC = Biaya penyusutan, Rp/th
= Diameter tutup ketel suling, m = Diameter pipa uap, m = Efisiensi boiler, % = Efisiensi ketel suling, = Efisiensi kondensor, % = Efisiensi penyulingan total, % = Bilangan Grashof = Koefisien konveksi udara lingkungan, w/m2-c = Panas laten penguapan air, kj/kg = Tingkat bunga modal tiap tahun, % = Biaya bunga modal, Rp/th = Total jam kerja tiap tahun, kg/jam
= Konduktivitas panas udara lingkungan, W/m"C = kadar air, %
xiii
L
= Tinggi dinding k e t e l s u l i n g , m
m
= Laju a l i r a n u a p / a i r p e n d i n g i n , l t / j a m
mt
= Jumlah pemakaian bahan b a k a r , it
mu
= Jumlah a i r yang d i u a p k a n , it
N
= Umur ekonomi a l a t , t h
Nu
= Bilangan Nusselt
P
= B i a y a pembuatan a l a t , Rp
Pr
= Bilangan Prandtl
Qa
= E n e r g i yang d i s e r a p o l e h a i r p e n d i n g i n , k j
Qb
= E n e r g i yang d i h a s i l k a d d i l e p a s k a n bahan b a k a r , k j
Qd
= Kehilangan panas m e l a l u i d i n d i n g k e t e l s u l i n g , k j
Q1 = E n e r g i yang d i l e p a s k e t i k a pengemb"nan u a p dalam kondensor, k j Q n l = E n e r g i yang masuk k e t e l s u l i n g s e t e l a h d i k u r a n g i k e h i l a n g a n panas m e l a l u i p i p a uap, k j Qn2 = E n e r g i yang masuk k o n d e n s o r d i k u r a n g i k e h i l a n g a n panas melalui dinding dan t u t u p k e t e l s u l i n g , k j Qp
= Panas yang h i l a n g m e l a l u i p i p a u a p , k j
Qt = P a n a s yang h i l a n g m e l a l u i t u t u p , k j Qu
= E n e r g i u n t u k menguapkan a i r , k j
S
= N i l a i a k h i r a l a t , Rp
t
= Lama p e n y u l i n g a n , jam
Td
= T i t i k d i d i h a i r dalam b o i l e r , ' C
Ta
= Suhu a i r a w a l . dalam b o i l e r , ' C
T
= Suhu u d a r a l i n g k u n g a n , ' C
To
= Suhu d i n d i n g l u a r p i p a ,
'C
Tod = Suhu d i n d i n g l u a r k e t e l s u l i n g ,
"C
T o t = Suhu b a g i a n l u a r t u t u p k e t e l s u l i n g ,
'C
U
= N i l a i p a n a s bahan b a k a r , k j / l t
W
= Jumlah u a p / a i r p e n d i n g i n yang d i k e l u a r k a n o l e h b o i l e r / t a n g k i a i r , it
I.
A.
PENDAHULUAN
LATAR BELAKANG Minyak a t s i r i m e r u p a k a n k o m o d i t i e k s p o r nonmigas b a g i Indonesia.
D i p e r k i r a k a n d i I n d o n e s i a t e r d a p a t 40
j e n i s tanaman p e n g h a s i l minyak a t s i r i .
Untuk b e b e r a p a
m a c a m minyak a t s i r i s e p e r t i minyak n i l a m , minyak p a l a , minyak a k a r w a n g i , nanga,
minyak d a u n c e n g k e h d a n minyak
I n d o n e s i a merupakan p r o d u s e n yang
n a n n y a bahkan u n t u k minyak k e n a n g a , kan
produsen satu-satunya
di
ke-
besar pera-
I n d o n e s i a merupa-
dunia.
Namun
demikian
e k s p o r minyak a t s i r i I n d o n e s i a t a h u n demi t a h u n c e n d e rung turun ( T j i p t a d i , 1985). Kecenderungan oleh
masalah
yang
tersebut melekat
antara
pada
s e p e r t i kontinuitas penyediaan, yang
tidak
atsiri tersebut
menentu
warna
yang
mendorong
dan
untuk
lain
usaha
disebabkan
minyak
atsiri
f l u k t u a s i h a r g a , mutu macam
beberapa
terlalu
gelap.
industri
flavor
minyak
Masalah-masalah sebagai
konsumen
m i n y a k a t s i r i m e n c a r i b a h a n p e n g g a n t i y a n g l e b i h mantap
sifatnya.
relatif bah
Akibatnya
t e t a p meskipun
penggunaan
jumlah
minyak
penduduk
atsiri
d u n i a bertam-
. Karena
hampir
seluruh
minyak
atsiri
Indonesia
u n t u k d i e k s p o r , maka u n t u k m e n i n g k a t k a n d a y a s a i n g d i p a s a r a n d u n i a mutunya h a r u s cukup t i n g g i .
Penyuling~ndengan uap mempunyai beberapa keuntungan dibandingkan dengan air atau uap dan air terutama untuk bahan baku berupa biji, akar dan kayu yang mengandung minyak yang mempunyai titik didih tinggi. Juga pada penyulingan dengan uap, tekanan dalam ketel suling bisa diatur disesuaikan dengan sifat bahan yang alran disuling, sehingga mutu minyak yang dihasilkan umumnya baik. Beberapa
penelitian
mengenai
penyulingan
daun
sereh dan biji lada telah dilakukan, terutama dikaitkan dengan perlakuan bahan sebelum disuling dan cara penyulingan untuk mendapatkan rendemen minyak
yang
optimum Menurut Guenther ( 1 9 4 9 ) ,
semakin tinggi tekanan
yang digunakan, maka akan semakin besar pula minyak atsiri yang dihasilkan. Berdasarkan masalah tersebut diatas, pada pengujian alat ini dicoba penyulingan biji lada dan daun sereh pada berbagai tingkat tekanan. B.
TUJUAN PENELITIAN Penelitian ini bertujuan untuk menentukan penampilan alat penyuling tipe uap langsung untuk mengetahui performansi dan karakteristiknya.
11.
A.
TINJAUAN PUSTAKA
SEREH WANGI 1.
Botani Tanaman sereh wangi termasuk dalam famili Graminae.
Di Indonesia sereh wangi terdiri dari
dua tipe, yaitu
Cymbopogon
nardus Rendle atau
disebut juga dengan jenis Lenabatu
(Andropogon
nardus Ceylon de jong) dan Cymbopogon winterianus jowitt, atau disebut dengan Mahapengiri (Andropogon nardus java de jong). Menurut Mansur dan Laksmanahardja (1987) sereh wangi tipe Mahapengiri mudah dibedakan dengan tipe Lenabatu, ha1 ini dapat dilihat pada Tabel 1. Klon tanaman yang memberikan hasil dan mutu baik adalah Mahapengiri yang banyak terdapat di pulau Jawa dan dianggap asli Indonesia.
Hal ini
berdasarkan kandungan geranial dan kandungan sitronellal Mahapengiri lebih besar dibandingkan dengan Lenabatu. Pada saat ini di Balai Penelitian Tanaman Rempah dan
Obat (Balittro) Bogor terdapat koleksi
lebih dari 127 klon' tanaman sereh wangi termasuk tipe Mahapengiri maupun t ipe Lenabatu.
Diantara-
nya jenis GI, G2 dan G3 yang merupakan klon unggul
T a b e l 1.
K a r a k t e r i s t i k tanaman s e r e h wangi t i p e Mah a p e n g i r i d a n L e n a b a t u ( M a n s u r d a n Laksmanah a r d j a , 1987)
Karakteristik
Mahapengiri
Lenabatu
B e n t u k rumpun
Pendek d a n k e c i l
Tinggi besar
T i n g g i rumpun
40 - 70 c m
100
b a t a n g semu ( p e l e p a h daun a. Warna
b. c.
Bentuk pangkal
-
200 c m
Kuning k e h i j a u a n campuran warna merah k e u n g u a n
H ij a u
Membesar
Ramping
Daun
1.
Warna
H ijau
H i j a u muda
2.
Tekstur
Lemas, a g a k p a t a h
Kaku, a g a k mudah patah
3.
bentuk
Lebih pendek dan lebih besar
Lebih panjang dan k e c i l
P r o d u k s i basah (ton/Ha/tahun)
30
Rendemen minyak (%u/b daun s e g a r )
0.8
Kadar g e r a n i o l t o t a l (% b/b)
80 - 97
Kadar s i t r o n e l l a l (% b/b)
30
-
40
-
-
1.0
45
0.4 - 0.6 55
-
65
yang menghasilkan minyak dengan karakteristik yang baik.
Pada tabel 2 dapat dilihat karakteristik
sereh wangi klon unggul dan lokal. Tabel 2.
Karakteristik sereh wangi klon unggul dan lokal (Rusli et al., 1985) -
Karakteristik
Kadar minyak
Klon unggul
Klon lokal
0.8-0.9
0.9-1.0
0.9-1.0
0.6-0.8
Bobot jenis 25/25"C
0.8787
0.8739
0.8785
0.8766
Indeks bias ( nZ5)
1.4592
1.4597
1.4595
1.4694
44.83
46.92
46.86
39.64
90.32
90.08
90.68
86.32
(%)
Sitronelal (%)
Total geraniol ( % )
Pertumbuhan tanaman
sereh wangi dipengaruhi
oleh kesuburan tanah, tinggi tempat di atas permukaan laut dan iklim.
Tanaman sereh dapat tumbuh
di dataran rendah sampai 1000 meter dari permukaan laut dengan tinggi optimum 250 meter dari permukaan laut.
,
Untuk pertumbuhan daun yang baik diperlukan iklim yang lembab. daun agak lambat.
Pada musim kemarau.pertumbuhan Tanaman pelindung
mempunyai
