voLUME 32,NO. 2, MEI 2012 PengembanganMetode Deteksi Minyak Kedelai dalam Campuran Minyak Kelapa Murni dengan Spektroskopi Infra Merah dan Kemometrika Analytical MethodDevelopmentfor Analysisof SoybeanOil in theMixture with Wrgin CoconutOil UsingInfrared and Chemometrics Spectroscopy Abdul Rohman,YaakobB. Che Man
lll
Mekanisme dan Kinetika Quenching Oksigen Singlet dari SenyawaFenolik Daun Cengkeh terhadap Fotoksidasi yang Disensitasioleh Eritrosin Mechanism and Kinetics of Singlet Orygen Quenching of Phenolie Compoundfrom Clove Leave (Eugenia CaryiophyllataThumb)on PhotooxidationSensitiziedby Erythrosine Edi Suryanto,JohnlyA. Rorong,Dewa GedeKatja
ll7
Analisis Keberlanjutan Kawasan Usaha Perkebunan Kopi (Kupk) Rakyat Di Desa Sidomulyo Kabupaten Jember SustainabilityAnalysisof SmallholderCoffeePlantation at SidomulyoWllage,JemberDistrict Elida Novita, I.B.Suryaningrat,IdahAndriyani, SukrisnoWidyotomo
126
Mitigasi Pelindian Nitrat pada Tanah Inceptisol Melalui PemanfaatanBahan Nitrat InhibitorAlami Mitigation of Nitrate Leachingin Inceptisol Soil Throughthe Useof Natural Nitrate Inhibitor Joko Pramono,Djoko Prajitno,Tohari,Dja'far Shiddieq
136
Application Of Neuro-Fuzzy Controller To Autonomous Agricultural Vehicle Operating On Unstructured Changing Terrain -Control Software DevelopmentLilik Sutiarso,TomohiroTakigawa
144
Ilidrolisis Minyak Kelapa oleh Enzim Lipase dari Kentos Kelapa Hydrolysisof CoconutOil by LipaseEnzymefrom CoconutHoustorium Moh. Su'i
149
Optimasi Jumlah Inokulum dan Laju Aliran terhadap PersentagePenurunan Deterjen, Lipid, Bod dan Cod pada Sistem Biofilter Kerikil Horizontal Optimationof Inoculum Concentrationand Influent Rate on DecreasingPercentaseof Detergent,Lipid, BOD and COD on Horizontal Gravel Biofilter Nur Hidayat, Sri Kumalaningsih,Noorhamdani,dan SusinggihWijana
154
PenerapanAnalisis Dimensi dalam Rancang Bangun Mesin Pembelah Biji Kedelai (Glycine nrax L.) Sistem Gesek Putar Application of DimensionalAnalysisIn TheDesign of Spin Friction Typeof SoybeanSlicing Machine Rofarsyam,BambangPurwantana,Nursigit Bintoro
16l
Aktivitas Antioksidan Ekstrak Gambir yang Dipurifikasi Menggunakan Kromatografi Kolom SephadexLIJ-20 AntioxidantActivity of Purified Gambir Extract Using SephadexLH-20 ColumnChromatography RusdinRauf, Umar Santoso,Suparmo PrognosaBanjir Sub DAD Konto Menggunakan Simodas Flood Pragnosa Using SIMODAS in Sub-watershedKonto RuslanWirosoedarmo,AlexanderTunggul SutanHaji, Kuswadi
r67
TIJ
Mikroemulsi Minyak dalam Air (O/W) SebagaiPembawa a-Tokoferol untuk Menghambat Sunlight Flavor pad,a Susu Fzl/ Cream Akibat Fotooksidasi Oil-in-WaterMicroemulsionContaininga-Tbcopherolto Inhibit SunlightFlavor Formation in Photo-OxidizedFull CreamMilk Sih Yuwanti, Sri Raharjo,Pudji Hastuti, Supriyadi
r79
Validasi Model Kesetimbangan Air Beken dan Byloos untuk Prediksi Volumetrik Hasil Air Daerah Aliran Sungai Talidation of Beken and Byloos's WaterBalance Model to Predict Volumetric Water held In Watershed Siti Nur Faridah
186
Daya HambatAsap Cair Tempurung Kelapa terhadap Pertumbuhan Jamur pada Kopra selamaPenjemuran dan Kualitas Minyak yang Dihasilkan TheEffect of CoconutShellLiquid Smokeon the Growth of Fungi during Copra Drying and The Oil Quality Resulted SuharyaniAmperawati,PurnamaDarmadji,Umar Santoso
191
Kandungan Katekin dan Kuafitas (Warna Air Seduhan,Flavo4 Kenampakan) Enam Klon Teh (Camellia sinensis (L.) O. Kuntze) di Ketinggian yang Berbeda CatechinsContentand Quality (ColouaFlavot Appearance)of SixTeaClones(Camelliasinensis(L.) O. Kuntze)at Dffirent Altitude Growings SuyadiMitrowihardjo, WoerjonoMangoendidjojo,Hari Hartiko, PraptoYudon
199
Teknologi Pervaporasi untuk Peningkatan Kadar Patchouli Alkohol Minyak Nilam Menggunakan Membran SelulosaAsetat PervaporationTechnologltto IncreasePatchouliAlcohol Contentin Patchouli Oil Using CelluloseAcetateMembrane YulianiAisyah, P. Hastuti,H. Sastrohamidjojo,C. Hidayat
207
AGRITECH JURNAL TEKNOLOGI PERTANIAN
DITERBITKAN OLEH Fakultas Teknologi pertanian Universitas Gadjah Mada PerhimpunanAhli Teknologi pangan Indonesiacabing yogyakarta Perhimpunan Teknik pertanian Cabangyogy aiarti KETUA REDAKSI Yudi Pranoto DEWAN REDAKSI Atris Suyantohadi Hermantoro Kuncoro Harto Widodo Nursigit Bintoro Rudiati Evi Masithoh Sardjono Suharwadji PRODUKSI DAN DISTRIBUSI AgustinaAsih Tri Utami ALAMAT REDAKSI Kantor RedaksiAgritech Fakultas Teknologi pertanian Universitas Gadjah Mada Jalan Flora, Bulaksumur,yogyakarta 552g1 Telp.085712601130;Fax.(0274) 589797 E-mail :agritech@ gadjahmada.edu Web: http ://j urnal-agritech.tp.ugm.ac.id,I PERCETAKAN Hanggar Kreator, Yogyakarta Isi di luar tanggungjawabpercetakan
Harga langgananper tahun (4 nomor) Rp. (Perorangan),Rp 150.000,00(Instansi)belum _100.000,00 termasuk ongkos kirlm Pembayarandilakukan melalui transfer fe fabungan Mandiri Cab. UGM No. Rekening 1370005025716 atas nama Muhammad Nur Cahyanto/Rudiatf pvi Masithoh. Konfirmasi transfer dapat dilakul
AGRITECH, Vol. 32, No. 2, MEI 2012
TEKNOLOGI PERVAPORASI UNTUKPENINGKATAN KADARPATCFIOULI ALKOHOL MINYAK NILAM MENGGUNAKAN MEMBRAN SELULOSA ASETAT Pervaporation Technology to Increase P#houliAlcohol Content in Patchouli OilUsing Cellulose Acetate Membrane YulianiAisyahl,2, P.Hastutir, H.Sastrohamidjojo3, C.Hidayatl 'FakultasTeknologiPertanian,UniversitasGadjahMada"Jl. Flora, BulaksumuqYogyakarta55281 2FakultasPertanian,UniversitasSyiah Kuala, KampusIINSYIAH, Jl. Tgk. HasanKrueng Kalee No.3, Darussalam, BandaAceh23111 rFakultasMatematikadan llmu Pengetahuan AIam, UniversitasGadjahMada, Sekip Utara,Bulaksumur,yogyakarta 55281 ABSTRAK Telah dilakukanpenelitianyang bertujuanuntuk meningkatkankadar patchoulialkohol di dalam minyak nilam. Pembuatanmembrandilakukandenganmenggunakanmetodainversifasa.Pervaporasiminyak nilam dilakukandengan menggunakan suhu30 "C,40 oC,50 oC,60oCdanwaktupervaporasi1,2,3 dan4jarn.Analisiskadarpatchoulialkohol dilakukan menggunakankromatografigas,sedangkankinerja membrandinyatakansebagaipermeabilitas(fluks) dan selektivitas.Hasil penelitianmenunjukkanbahwasuhu dan waktu pervaporasiberpengaruhsignifikan terhadapkadar patchoulialkohol,fluks dan selektivitas.Prosespervaporasiminyak nilam dapatmeningkatkankadarpatchoulialkohol I,89 kali dari kadarpatchoulialkohol sebelumdilakukanpervaporasi,yaitu denganmenggunakansuhupervaporasi60 oC danwaktupervaporasi 4 jam. Nilai fluks 0,163kg/m, hr danselektivitas2,TT. .. Kata kunci: Patchoulialkohol, selulosaasetat,pervaporasi,fluks, selektivitas ABSTRACT An attemptto increasepatchoulialcohol contentin patchoulioil usingmembranepervaporationhasbeencarriedout in this study.The preparationof celluloseacetatemembranein this study by was doneusing phaseinversionmethod.The pervaporationprocessof patchoulioil was carried out at 30 "C, 40 oC, 50 oC, 60 "C and pervaporationtime of l, 2, 3 and 4 houn. Analysisofpatchouli oil was carriedout usinggaschromatography, the separationperformancemembrane were expressedas a permeability(flux) and selectivity.There are significanteffect of pervaporationtemperatureand time on patchouli alcohol content,flux and selectivity. The pervaporationprocessof patchouli oil using cellulose acetatemembraneshowedthat the patchouli alcohol content increased1.89 times of the initial contentof patchouli alcohol beforepervaporation,by using pervaporationtemperatureof60 "C and pervaporationtime of4 hours. The highestvalueof flux 0,163 kglm2hr and selectivity2,77. Keywords: patchoulialcohol,cellulose acetate,pervaporation, flux, selectivif
207
AGRITECH, Vol. 32, No. 2, MEI 2012
PENDAHULUAN Tanaman nilam termasuk famili Labiatae, bangsa Lamiales dalam klas Angiospermae.Minyak nilam pada umumnyadiproduksidengancarapenyulinganuap,meskipun dapatjuga digunakanmetodaekstraksimenggunakanpelarut dan superkritikCO, (Doneliandkk., 2009). Kadar patchouli alkohol (PA) merupakan salah satu parameter yang menentukan mutu minyak nilam. Kadar patchouli alkohol menentukanhargaminyak nilam. Menurut SNI 06-2385-2006,kadar patchouli alkohol dalam minyak nilam minimal 37 o/o,dan minimal 38 %omenurutEssential Oil Association(1975) untuk standarmutu minyak nilam dalampasareksporinternasional.Di Indonesia,masihbanyak ditemui minyak nilam mempunyaikadar patchoulialkohol dibawah30 % (Yunus,2006;Hidayat,2A06;Nuryanto,2005; Suadi, 2005; Prakoso,2004). Hal ini akan mengakibatkan rendahnya mutu/ kualitas, harga dan tidak memenuhi persyaratanyang ditentukanoleh pasardunia. Proses distilasi fraksinasi merupakan metoda yang umumnya digunakan untuk peningkatan kadar patchouli alkohol dalam minyak nilam. Namun, kelemahandari metodaini adalahmemerlukankonsumsienergiyang tinggi sehinggadianggapmahal. Menurut Yuliani dkk. (2008), peningkatan kadar patchouli dapat dilakukan dengan menggunakanmembran selulosa asetat melalui proses nanofiltrasisehinggamampumemenuhisyaratminimalkadar patchouli alkohol. Sementaraitu, dalam teknologi membran, telah dikembangkansuatu teknologi membran yang dapat diaplikasikan melalui proses pervaporasi,yaitu proses pemisahan yang menggunakan membran rapat, dimana umpanberupacampuranbahanorganikyang mempunyaititik didih yang hampir sama pada tekanan atmosfir. Pemisahan denganprosesini didasarkanpadakelarutanumpanterhadap membran,bukanoleh ukuranmolekul umpan.Oleh karenaitu membranyang digunakanpadapervaporasiadalahmembran rapat yang selektif terhadap salah satu komponen umpan. Aplikasi pervaporasiuntuk ekstraksidan pemisahanminyak atsiri, terutama untuk pemisahankomponen aroma volatil sudah sering dilakukan, antara lain ekstraksi minyak atsiri Bergamot menggunakanpervaporasi (Figoli dkk., (2006), pemisahan multi komponen aroma volatil menggunakan pervaporasi(Raisi dkk., 2008). Pemisahancampuranetanolair menggunakanpervaporasi(Kalyani dkk., 2008),pengaruh hidropobisitasdan ukuranmolekul padapemisahanpestisida aromatik(Kiso dkk., 2001).Namun, untuk peningkatankadar patchoulialkohol dalamminyak nilam belum pernahditeliti. Unjuk kerja pervaporasidapatdinyatakandenganfluks massa(kg/m2jam), koefisien permeabilitas,dan selektivitas pemisahan.Laju permeasiataufluks adalahlaju perpindahan
208
massaper satuanluaspermukaanmembranper satuanwaktu. Pernyataantersebutdirumuskandalam persamaan: .
l l dm\
'= ol* J
................(r)
dimana, m = massapenneat (gram), A : luas permukaan membran(m'), t: waktu pengambilansampel(iam), dm/dt : slope kurva massapermeat terhadapwaktu. Selektivitas menyatakan kemampuan membran melewatkan suatu komponenrelatif terhadapkomponen lain. Selektivitasjuga menyatakanseberapa banyakretentatyang ikut lolos bersama permeat.Secaramatematis,selektivitasdirumuskanmenjadi: (w,lwr],n-*, & : -7---j---\\wll w2rnpqn
.....\2)
dimana,cr: selektivitasmembran,(w,)0"*, : berat permeat setelah pervaporasi (gram), (rr)*_", : berat permeat sebelumpervaporasi(gram), (*,)u.o- : berat umpan setelah pervaporasi (gram), (*r)u.o- = berat permeat sebelum pervaporasi(gram). Pervaporasimelibatkan perubahan fasa cair umpan menjadifasauap di permeat.Hal ini dimungkinkankarena tekanandi bagianpermeatdikondisikanserendahmungkin sehinggamelewati tekananjenuh komponen yang lebih mudahmelewatimembran.Kondisi ini diatur menggunakan pompavakum ataugaspembawa.Gaya dorong dalam proses pervaporasi adalah perbedaanpotensial kimia komponen yang lebih mudahmelewatimembranpadasisi umpandan sisi permeat,baik melalui gradien konsentrasi,gradien tekanan, atau gradien suhu. Perubahandari fasa cair ke fasa uap mengindikasikanadanyapanasyang harus disediakanuntuk penguapanpermeat.Panasyang diberikanmelalui pengaturan suhu prosespervaporasi,mempengaruhikemampuanproses adsorpsidan desorpsikomponenmelewati membran. Tujuan penelitian ini adalah untuk mengevaluasi pengaruh suhu dan waktu proses pervaporasi terhadap peningkatankadar patchouli alkohol dalam minyak nilam guna menentukankondisi pervaporasiyang tepat.
METODA PENf,LITIAN Bahan dan Alat Penelitian B4banbakuyangdigunakandalampenelitianini adalah minyak nilam yang diperoleh dari hasil penyulingan petani nilam (Pogostemoncablin Benth) dan Kabupaten Aceh Selatan,NanggroeAceh Darussalam.Penyulingantanaman nilam dilakukan denganmetoda penyulingan uap, dengan kapasitasalat penyulingan20 kg tanaman nilam selama 6 jam. Minyak nilam yang diperoleh disimpan di dalam botol berwama, ditutup dan diletakkan di dalam ruang dingin
AGRITECH, Vol. 32, No. 2, MEI 2012 dengansuhu4 "C sampaidengandigunakanuntukpenelitian. Bahanyang digunakanuntukpembuatanmembrandan percobaanpervaporasiadalahpolimer selulosaasetat(CA) merk Aldrich dengankadar asetil 39,9 %, asetonteknis, nitrogencair,etanolteknis, Peralatanyang digunakanpada percobaanmeliputi gelas kimia, labu erlenmeyer,labu bundarberleher,penga_ duk magnetik,pelat kaca, batangsilinder,neracaanalitik, rangkaianalat pervaporasidengandiametermodul 5 cm, Fourier Transform Infra-Red Spectroscopy (FTIR) IR Prestige-21, dankromatografigasShimadzuGC-148. Metode Penelitian Penelitianini terdiri dari dua tahap,yaitu tahap I dan tahap II. Percobaantahap I terdiri atas karakterisasiumpan (minyak nilam), pembuatanmembran dan karakterisasi membran.Karakterisasiumpanterutamapenentuankompo_ sisi umpanditentukan menggunakan alat kromatografigas. Pembuatan membrandilakukandenganmetodainversefasa melalui teknik penguapanpelarut Karakterisasimembran dilakukanuntuk mengetahuikestabilanmembranyang akan digunakan.Percobaantahap II adalahpervaporasiminyak nilam yangbertujuanuntukmengevaluasi peningkatankadar patchoulialkoholdalamminvaknilam.
denganmodifikasipadaprosespengeringan. Membrandibuat menggunakan metodainversifasamelaluiteknik penguapan pelarut.Aseton dicampurdenganselulosaasetatl5 % (b/b) dan diaduk perlahan sehingga dihasilkan dope selulosa asetat.Dope diaduk denganpengadukmagnetikselama24 jam sampaihomogen,didiamkandi dalam lemaripendingin l0 "C selama 24 jam untuk menghilangkangelembung (debubbling). Selanjutnya dope dikeluarkan dari lemari pendinginagarsuhu dopekembalike suhukamar.Campuran dope dicetak pada pelat kaca sehinggadiperoleh membran tipis, dibiarkanpadasuhukamaruntukmelarutkanpelarutnya. Selanjutnyamembran dikeringkan dengan menggunakan ovenpadasuhu50 oC selamaI - 3 jam. Sebelumdigunakan membranditempatkandi dalamdesikatoruntuk menghindari penyerapan air ke dalammembran.Membranyangdigunakan berbentukbulat dengandiameter5 cm, sesuaidenqanmodul yangada. Karakterisasi membran. a.
Persenpenyusutan Penentuanpersenpenyusutanbidangdapatditentukan denganmengukur panjang bidang membran sebelumdan sesudahproses pengeringan.persen penyusutandihitung denganpersamaan:
RancanganPenelitian Percobaan dilakukandenganmenggunakan rancangan acaklengkappola faktorialdengantiga kali ulangan.Faktor perlakuanyang dipetajariadalaharassuhupervaporasidan waktu pervaporasi.Parameteryang diamati dan dihitung adalahkadarpatchoulialkohol,fluks dan selektivitasmem_ bran. Untuk mengetahuipengaruhsetiap perlakuan,dilaku_ kan analisadatadenganmenggunakan analisissidik ragam. Bagi perlakuanyang berpengaruhnyata dan sangat nyata, dilakukanuji bedarataanmenggunakanuji Duncanpadataraf 5 o/odanI % (SteeldanTorrie,1980). ProsedurPenelitian Karakterisasiumpan. Karakterisasi umpandilakukan untuk mengetahuikomposisi umpan, dilakukan dengan menggunakanalat kromatografigas. Kromatografi gasjuga digunakanuntuk analisiskomposisipermeatyang dihasilkan. Kondisi kromatografi gas yang digunakansebagaiberikut: kolom Carbowax20 m, suhu kolom 120 oC, suhu injektor: 150'C, suhu detektor180 oC,gas pembawa:nitrogen,laju gas pembawa l8 ml/menit, tekanangas nitrogen 60 kpa, jumlahsampel0,1 pL. Pembuatan membran. pembuatanmembran perva_ porasi selulosa asetat menurut metoda permata (200g),
penyusuran :
Lo-- L, Lo
x r00%o .....................( l)
L,,: panjangmembransebelumprosespengeringan L, : panjangmembransetelahprosespengeringan b.
Ikatan hidrogen Penenfuan spektrum IR senyawa selulosa asetat menggunakancara pembuatanpellet KBr. Sebanyakl"mg sampeldigerusdengan50 - 100 mg serbukKBr, kemudian dicetak peletnya dengan menggunakan pompa tekanan hidrolik sehinggadidapatkanpelet yang transparan.pelet kemudiandiukur menggunakanalat FTIR lR-prestige_2l. Sedangkan untuk membran selulosa asetat, penentuan spectrumIR dapatdilakukansecaralangsungtanpaperlakuan awaf, yaitu denganmenempatkanmembran padaholder dan identifikasipuncakdapatdilakukan. Pervaporasi. pervaporasidilakukan mengikuti tahap_ tahap sebagaiberikut: pemeriksaansistem peralatanapakah mengalami kebocoran pada saat dilakukan pemvakuman, umpan dialirkan pada modul membran, pervaporasi dilakukan di dalam rangkaian alat yang disusun sesuai Gambar 1, permeat berupa fasa uap di tampung di dalam coldlrap untuk dibekukan, sampel permeat diambil setiap rentangwaktu tertentu(l jam, 2 jam,3 jam,dan 4 jam), setiap
209
AGRITECH, Vol. 32, No. 2, MEI 2012
sampelperrneatyangdiambil di cairkan kembali dengancara dibiarkanpadasuhukamar,setiapsampelpermeatyangtelah dicairkandi timbangdan di analisiskomposisinyadengan kromatografigas.
Gambar 2.
Suhu: 30' c , 40' c , 500c,60"c 4
MS), dengan komponen-komponenyang mempunyai persentaseterbesar adalah patchouli alkohol (32,60 yo), 6-guaiena(23,07%), o-guaiena(15,91o/o),seychellena (6,95 %o),dana-patchoulena (5,47%\. Tekanan
if
Thngkiumpan Termometer Pengadukmagnet Hot Plate Pompasirkulasi Modul pervaporasi
Gambar l.
Persenpenyusutan Pengaruh proses pengeringan terhadap kinerja membrandilakukandenganpengukuranpersenpenyusutan membran dan pengukuran fluks. Pengukuran persen penyusutan membrandimaksudkan untukmelihatkeefektifan prosespengeringanyang berpengaruhterhadapukuran pori membran. a.
7) Kerangan 8) Pengukurtekananvakum 9) Tabungdewar l0) Cold trap ll) Tabungpengaman 12) Pompavakum
Skemaalat percobaanpervaporasi
HASILDAN PEMBAHASAN Karakteristik Umpan (Minyak Nilam) Hasil analisisminyak nilam menggunakankromatografi gas menunjukkan bahwa kadar patchouli alkohol dalam minyak nilam yang digunakan pada penelitian ini adalah 30,08yo,denganwaktu retensi9,988 menit (Gambar2). Dengan demikian berarti kadar patchouli alkohol dalam minyak nilam yang digunakan dalam penelitian ini sudah memenuhi standar mutu SM 06-2385-2006 untuk minyak nilam, namun belum memenuhi syarat untuk kadar patchouli alkohol menurutEssentialOil Association(EOA), oleh karena itu kadar patchouli alkohol masih perlu untuk ditingkatkan agar dapat memperluasjangkauan pasarnya. Menurut Yuliani dkk. (2008), terdapat 15 komponenkimia penyusun minyak nilam yang dapat teridentifikasi dengan menggunakankromatografi gas spektrometri massa (GC-
210
Karakteristik Membran
200mbar
Keterangangambar: l) 2) 3) 4) 5) 6)
Kromatogramminyak nilam menggunakankromatografi gas
s6 8+ o
b2 0 L234 waktu pengeringan (am) Gambar 3.
Persen penyusutanlinier rata-rata membran terhadap waktu pengeringan
PadaGambar3 menunjukkanbahwapersenpenyusutan linier rata-rata naik dengan naiknya waktu pengeringan sampai3jam, danhampirmencapai konstanpadapengeringan denganwaktu 4 jam. Hal ini disebabkanmakin banyaknya molekul air yang teruapkan, sehingga menaikkan persen penyusutanukuranmembran.
Vol. 32, No. 2, MEI2012
g
karenate{adinya penyusutanmembran yang mengakibatkan menyempitnya pori. Menurut Sourijan (19?6), penyusutan yang dihasilkan oleh proses pengeringan dapat mengubah tebal total membran yang berpengurut t"*uAup kinerja membran. Fluks membran berbanaing terbalik dengan tebal total membran,hal ini sesuai O"ngu-nhukum Fick atau Poisseulle.
o.4s
-P o.3o Jl 5
t
0.1s
b.
7 23 a
waktu pengeringan(iam) Gambar4.
pengaruhwakfu pengenngan terhadapfluks rata-ratamembran
Pada Gambar 4 dapat dilihat bahwa makin lama waktu yang dibutuhkan untuk proses pengeringan,fluks rata-ratayang dihasilkan makin kecit. Hal ini dapat terjadi
Ikatan hidrogen Aseton merupakan pelarut yang digunakan dalam _ pembuatan membran selulosa ur"tut. er"tJn dapat mem_ leltu-t ikatan hidrogen dengan selulosa asetat sehingga serbuk selulosa asetatakan membentuk sol. pelarut aseton akan terbebaskan dari membran selulosa asetat setelah prosespenguapanpada suhu karnar.Hirangnya aseton dan formamida dari membran selulosa asetat japat dibuktikan dengananalisisspektrumIR (Gambar 5).
SpektrumIR selulosaasetat(a), membran selulosaasetat(b)
211
AGRITECH, Vol. 32, No. 2, MEI 2012
Pada Gambar 5 menunjukkan bahwa spektrum yang dihasilkanantaraserbukselulosaasetatdanmembranselulosa asetat adalah sama. Dari spektrum IR dapat dilihat tidak adanyapuncakgugus-OH yang melebar pada daerah3400 cm-' - 2500 cm-r yang merupakanciri khas untuk senyawa yang mempunyai ikatan hidrogen. Hal ini sejalan dengan yangdikemukakan olehMarlina(1998).Hal ini menunjukkan bahwa aseton tidak membentuk ikatan hidrogen dengan selulosaasetatpadamembranyang dihasilkan,sehinggatidak akanmempengaruhiprosespemisahan. Kinerja Membran Kadar patchouli alkohol. Kadar patchouli alkohol umpan sebesar30,08 %. Kadar patchouli alkohol setelah prosespervaporasimembranselulosaasetatdengansuhu 30, 40,50,60oC,danwaktupervaporasi 1,2,3,4 jamditunjukkan padaGambar5.
F
Sso
-+300c +400c -f500c .+60oC
i40
30
i i*
r234
memenuhi syarat ekspor perdaganganminyak nilam yaitu minimal 38 % (minimal38 o/o).Kecenderungan peningkatan patchouli alkohol dengan naiknya suhu pervaporasi dapat dimengerti dengan memperhatikan interaksi yang terjadi antara penetran(patchouli alkohol) dan membran (selulosa asetat) pada daerah atas membran yang telah mencapai kesetimbanganantarafasa umpan denganlapisan membran. Menurut Marlina (1998), selamatahapkesetimbanganantara penetrandanmembranterjadi,makaikatanintermolekulantar penetranpada fasaumpan akan mengalamipelepasanuntuk membentuk ikatan antar molekul dengan lapisan membran, kemudianpenetranakanberdifusi ke dalam membran,untuk selanjutnyakeluarsebagaipermeat. Padapemisahanpatchouli alkohol dan komponen non patchouli alkohol terjadi interaksi antara patchouli alkohol dengan selulosa asetat melalui ikatan kimia. Ikatan yang terjadi akibat interaksi tersebut adalah ikatan hidrogen. Ikatan hidrogen ini juga dimiliki oleh sesama patchouli alkohol karena mempunyai gugus -OH. Jika ikatan antar penetranini lebih lemahdari padaikatan penetran-membran, maka pemutusanikatan antar penetranlebih mudah terjadi, dan penetranakan lebih mudah berikatan denganmembran dan selanjutnya berdifusi ke dalam membran. Sedangkan komponen non patchouli alkohol tidak mampu berikatan hidrogen dengansesamanyakarenatidak memiliki gugus OH, karenaitu laju difirsi patchouli alkohol dalam membran selulosa asetat lebih besar dibandingkan komponen non patchoulialkohol.
Wrktu proses0am) Gambar6.
Kadar patchouli alkohol setelah proses pervaporasimembran selulosa asetatpada suhu dan waktu pervaporasi berbeda
Pada Gambar 6 dapat dilihat bahwa kenaikan suhu pervaporasi akan meningkatkan kadar patchouli alkohol. Makin tinggi suhupeningkatankadar patchouli alkohol yang dihasilkan makin besar. Hasil sidik ragam menunjukkan bahwasuhudanwaktu pervaporasiberpengaruhsangatnyata terhadapkadarpatchoulialkohol.Terdapatinteraksipengaruh suhudanwaktupervaporasiterhadapkadarpatchoulialkohol. Prosesmembrandengansuhu 60 oC dan waktu pervaporasi 4 jam menghasilkankadar patchouli alkohol yang terbesar yaitu 56,87 o/o,tetapi tidak signifikan jika dibandingkan denganfluks pada suhu 60 "C denganwaktu pervaporasi3 jam yaitu 55,87Yo. Peningkatanyang dicapai dalampenelitianini 1,89kali dari kadarawal patchoulialkohol yaitu 30,08 7o.Pervaporasi potensialsudahmemenuhisyarateksporperdagangan minyak nilam digunakanuntuk meningkatkankadarpatchoulialkohol dalam minyak nilam. Pada penelitian ini kadar patchouli alkohol dapatditingkatkansehinggadengandemikian sudah
212
Nilai fluks. Fluks danselektivitasmembranpervaporasi sangatditentukanoleh struktur morfologi membrantersebut dan kondisi operasi pervaporasi.Pada umumnya kenaikan suhu akan menaikkan fluks. Pengaruh suhu dan waktu pervaporasiterhadapnilai fluks dapatdilihat padaGambar7.
I 0.t .?
0.6
-+-30oc +4t)oc
u
0.4
-+50oC
j I
-F60oC
o.z i 0
I'E i
.-
_
.*
..
*...
......-...
1234 Wrktuprrrc(am)
Gambar 7.
Nilai fluks setelahpervaporasimembran selulosa asetat pada suhu dan waktu pervaporasi berbeda
AGRITECH, VoL 32, No. 2, MEI 2012
Hasil sidik ragam menunjukkanbahwa suhu dan waktu pervaporasiberpengaruhsangatnyata terhadapfluks membran. Terdapat interaksi pengaruh suhu dan waktu pervaporasiterhadap fluks. Prosesmembran dengan suhu operasi60 oC dan waktu pervaporasi4 jam menghasilkan fluks tertinggiyaitu 0,163 kglmrjam, tetapitidak signifikan jika dibandingkandenganfluks pada suhu 50 oC dtngan waktu pervaporasi 3 jam yaitu 0,159 k{m2 jam. Pada pengamatannilai fluks membran diperoleh bahwa nilai fluks meningkat dengan bertambahnyawaktu pervaporasidansuhu.Peningkatansampai40 oCmenunjukkan peningkatan fluksyanglebihtinggi dibandingkan dengasuhu yang lain. Makin besarsuhu,fluks permeatyang dihasilkan makin besar.Kecenderungan di atasdapatdimengertidengan memperhatikaninteraksi yang terjadi antara penetran dan membran pada daerahatas membran yang telah mencapai kesetimbanganantarafasaumpandenganlapisanmembran. Menurut Marlina (1998),peningkatanfluks membran seiringdengankenaikansuhujuga dapatdisebabkankarena adanyapeningkatanenergikinetik molekul seiring dengan kenaikansuhuumpan.Makin tinggi energikinetik molekul, makin mudah pula molekul tersebut melalui membran sehingganilai fluks meningkat. Padamembrandenseyangterbuatdari materialpolimer, permeat mampu melewati membran dengan mekanisme solution-diffusior.Mekanisme solution digambarkansebagai teradsorpsinya penetran melewati permukaan membran menuju struktur dalam membran.Mekanismeini ditentukan oleh afinitas dari masing-masingkomponen campuran terhadapmaterialmembranitu sendiri.Dffision merupakan mekanismebergeraknya penetransecaramolekulerdi dalam membran yang ditentukanoleh konsentrasisebagaidriving force. Selektivitas membran. Nilai selektivitasmembran setelahprosespervaporasimembranselulosaasetatdengan perlakuanberbagaisuhu dan waktu pervaporasiditunjukkan padaGambar8. Hasil sidik ragammenunjukkanbahwasuhu dan waktu pervaporasiberpengaruhsignifikanterhadapnilai selektivitasmembran.Terdapatinteraksipengaruhkecepatan dan waktu sentrifugasiterhadapnilai seletivitas.peningkatan suhu menyebabkan selektivitaslebih tinggi. Hal ini seiring dengan peningkatankadar patchouli alkohol. peningkatan suhudari 30 oCsampai40 oCmenghasilkan peningkatan nilai selektivitasyang lebih tinggi dibandingkansuhu yang lain. Peningkatanwaktu pervaporasisampai3 jam menunjukkan nilai selektivitasyang meningkat,namun pada waktu 4 jam peningkatanselektivitassudahmulai menurun.
3 2.5 2
a
+300c
1.5
-.F{0.c
I
+500c -.rF600c
0.5 i 0 *.*..-_.-*.-_ I
2t4 Waktu proses(iam)
Gambar 8.
Nilai selektivitassetelahprosespervaporasimembran selulosa asetatpada suhu dan waktu pervaporasiberbeda
Peningkatanselektivitasseiring dengan peningkatan kadarpatchoulialkohol.Makin meningkatselektivitasmaka makin meningkat persentasepenolakan terhadap senyawa non patchouli alkohol sampai mencapai keseimbangan Kecenderunganini dapat disebabkan karena terjadinya interaksi antara penetran dan membran pada daerah atas membranyangtelahmencapaikeseimbangan. Selain hubungan dengan suhu, dapat dikemukakan pula bahwa selektivitasjuga berbandingterbalik dengan fluks. Hal ini dapat dijelaskandenganfenomenakenaikan energi kinetik molekul akibat kenaikan suhu. peningkatan suhumenyebabkan energikinetik molekul patchoulialkohol maupunnon patchoulialkoholmeningkatsehinggamempermudah difusi dari molekul-molekul tersebut. Akibatnya jumlah molekulyang melewatimembranmakin banyak,jika itu terjadiselektivitasnya akanberkurangkarenamolekulnon patchoulialkoholpun menjadilebih mudahberdifusimelalui membran.
KESIMPULAN Peningkatankadar patchouli alkohol dalam minyak nilam pada penelitianini sudahmampu memenuhisyarat standar ekspor perdaganganinternasional untuk minyak nilam. Penggunaanmembranselulosaasetatmerupakansatu metoda alternatif dan layak digunakan untuk peningkatan kadarpatchoulialkohol dalamminyak nilam. Suhudan waktu pervaporasiberpengaruhsignifikan terhadapnilai fluks dan selektivitas membran Dalam penelitian ini kadar patchouli alkohol dalam minyak nilam dapatmeningkatsebesarl,g9 kali dari kadar patchouli alkohol awal yaitu dari 30,0g % menjadi 56,87 o/o setelah proses pervaporasi. Nilai fluks tertinggi diperoleh sebesar0,163 kglm2jam dan selektivitas 2,77.
213
AGRITECH, Vol. 32, No. 2, MEI 2012 DAFTAR PUSTAKA Donelian,A., Carlson,L.H.C., Lopes, T.J. dan Machado. R.A.F.(2009).Comparisonof extractionof patchouli (Pogostemoncablin) essential oil with supercritical CO, and by steam distillation. J. SupercriticatFtuids 2: 15- 20. EssentialOilAssociationof USA. (1975).EOA Spesifcations and Standard.EOA, New york. Figoli, A., Donato,L., Carnevale,R., Tundis,R., Statti,G.A., Menichini,F. danDrioli, E. (2006).Bergamotessential oil extractionby pervaporation.Desalination 193:160_ 165. Hidayat, Y., (2006). pengaruh VolumeBahan Baku pada Destilqsi Uap Minyak Atsiri dari Nilan. Tesis UGM. Yogyakarta. Kalyani, S., Biduru, S., SundergopaldanAbburi, K. (200g). Pervaporationseparation of ethanol*rvater mixtures throughsodiumalginatemembranes. Desalinafion229; 68- 8t .
Permata,A. A. (2008). Aplikasi Membran SelulosaAsetat/ Zeolit untukpemisahanCampuranAlkohol-Air. Skripsi ITB, Bandung. Prakoso, W. (2004). pengaruh Daerah Asal Bahan Baku krhadap Rendemendan Kadar patchouli Atkohol pada PenyulinganMinyak Nilam. TesisUGM, yogyakarta. Raisi, A., Abdolreza, A. dan Tahereh, K. (2003). Multicomponent pervaporation process for volatile aroma compoundsrecovery from pomegranatejuice. Journal of MembraneScience32g:22-30. Soerijan,L. (1966). preparation and performance of High_ Flw Cellulose Acetqte Desalination Membranes. The MIT Press,England. StandarNasional Indonesia.(2006). Standar Minvak l{ilam. No. 06-2385-2006.I akarta. Steel, R.G.D. dan Torrie, J.H. (19S0). principles and Proceduresof Statistics.McGraw Hill, New york. Suadi (2005). Lama pelal.aan Bahan dan penganthnya Tbrhadap Kadar Air, Rendemendan Kadar patchouli Alkohol Daun Nilam. TesisUGM, yogyakarta.
Katarzynski,D. dan Staudt-Bickel,S. (2006). Separation of multi component aromaticl aliphatic mixtures by pervaporationwith copolyimide membranes.I Desalination189: 8 l-86.
Yunus (2006). Pengaruh Jenis Kondensor Destilasi ILap Tbrhadap Rendemen Minyak Nilam. Tesis UGM, Yogyakarta.
Kiso, Y., Sugiura.,y., Kitao., T. dan NishimuraoK. (2001). Effects of hydrophobicity and molecular size on rejection of aromatic pesticides with nanofiltration membranes. J. MembraneScience192 l_10.
Yuliani,A., Pudji, H., Hardjono,S. dan Chusnul,H. (2003). Komposisi kimia dan sifat antibakteriminyak nilam (Pogostemon cablin Benth). Majalah Farmasi Indonesial9 (3): l5l-156.
Marlina (1998).PembuatanMembran Rapat SelulosaAsetat dan Aplikasinya pada pemisahan MTBE dan Etanol Melalui Pervaporasi.TesisITB, Bandung. Nuryanto (2005). Optimasi proses penyulingan Nilam Menggunakan Variasi Jumlah Lubang Angsang pada Model pery,alingan dengan Uap. Tesis UGM. Yogyakarta.
214
Yuliani,A., Pudji, H., Hardjono,S. dan Chusnul,H. (2010). Peningkatan kadar patchouli alkohol minyak nilam (Pogostemon cablin Benth) dengan menggunakan membranselulosaasetat.Agritec,h30(3): I g4_I 9 I .
