Metode Penyulingan Minyak Atsiri

Dalam perkembangan pengolahan minyak atsiri, dikenal tiga macam metode penyulingan.

a.      Penyulingan dengan air (Water distillation)

Metode penyulingan dengan air merupakan metode paling sederhana jika dibandingkan dua metode penyulingan lain. Pada metode ini, bahan yang akan disuling dimasukkan dalam ketel suling yang telah diisi air, dengan begitu bahan bercampur langsung dengan air. Selain metodenya sangat sederhana, bahan ketel pun relatif mudah didapatkan. Pada metode ini, perbandingan jumlah air perebus dan bahan baku dibuat seimbang, sesuai dengan kapasitas ketel. Bahan yang telah mengalami proses pendahuluan seperti perajangan dan pelayuan dimasukkan dan dipadatkan. Selanjutnya, ketel ditutup rapat agar tidak terdapat celah yang mengakibatkan uap keluar. Metode penyulingan ini baik digunakan untuk penyulingan bahan berbentuk tepung dan bunga – bungaan yang mudah membentuk gumpalan jika terkena panas tinggi. Namun, karena dicampur menjadi satu, waktu penyulingan yang dibutuhkan menjadi lama. Selain jumlah dan mutu minyak yang dihasilkan rendah, metode penyulingan ini juga tidak baik digunakan untuk bahan – bahan dari fraksi sabun dan bahan yang larut dalam air.

b.      Penyulingan dengan air dan uap (Water and steam distillation)

Metode ini disebut juga dengan sistem kukus. Pada metode pengukusan ini, bahan diletakkan di atas piringan atau plat besi berlubang seperti ayakan (saringan) yang terletak beberapa sentimeter di atas permukaan air. Pada prinsipnya, metode penyulingan ini menggunakan uap bertekanan rendah. Dibandingkan dengan cara pertama (water distillation), perbedaannya hanya terletak pada pemisahan bahan dan air. Namun, penempatan keduanya masih dalam satu ketel suling. Keuntungan dari metode ini yaitu penetrasi uap terjadi secara merata ke dalam jaringan bahan dan suhu dapat dipertahankan sampai 100^oC. Lama penyulingan relatif lebih singkat, randemen minyak lebih besar, dan mutunya lebih baik jika dibandingkan dengan minyak hasil dari sistem penyulingan dengan air.

c.       Penyulingan dengan uap (Steam distillation)

Pada sistem ini, air sebagai sumber uap panas terdapat dalam boiler  yang letaknya terpisah dari ketel penyulingan. Uap yang dihasilkan mempunyai tekanan lebih tinggi dari tekanan udara luar. Proses penyulingan dengan uap ini baik jika digunakan untuk menyuling bahan baku minyak astiri berupa kayu, kulit batang, maupun biji – bijian yang relatif keras. Penyulingan dengan uap sebaiknya dimulai dengan tekanan uap yang rendah (kurang lebih 1 atm), kemudian secara berangsur – angsur tekanan uap dinaikkan menjadi kurang lebih 3 atm. Jika permulaan penyulingan dilakukan pada tekanan tinggi, maka komponen kimia dalam minyak akan mengalami dekomposisi. Jika minyak dalam bahan dianggap sudah tersuling, maka tekanan uap perlu diperbesar lagi yang bertujuan untuk menyuling komponen kimia yang bertitik didih tinggi (Armando, 2009).

Follow me on twiter : @wtoscha_90

Read more »

Kromatografi Gas

Kromatografi berasal dari kata Chroma (warna) dan graphein (penulisan), merupakan suatu teknik pemisahan fisik karena memanfaatkan perbedaan yang kecil sifat – sifat fisik dari komponen – komponen yang akan dipisahkan. Dari segi istilah, kromatografi sudah sejak lama berkembang sesudah konsep istilah kromatografi (“penulisan warna”) mula – mula diajukan oleh seorang ahli botani Rusia, Mikhail Semenovic Tswett pada tahun 1908 (Mulja, H. M, 1994).

Dalam kromatografi gas, fase geraknya adalah gas dan zat terlarut terpisah sebagai uap. Pemisahan tercapai dengan partisi sampel antara fase gas bergerak dan fase diam berupa cairan dengan titik didih tinggi (tidak mudah menguap) yang terikat pada zat padat penunjangnnya (Khopkar, 2003). Pada sistem GCMS yang berfungsi sebagai detektor adalah spektrometer massa. Yang terdiri dari sistem analisis dan sistem ionisasi, dimana Electron Impact (EI) adalah metode yang umum digunakan (Agusta, 2000). 

Sekarang sistem GCMS sebagian digunakan sebagai peran utama untuk analisa makanan dan aroma, petroleum, petrokimia, dan zat – zat kimia di laboratorium. Kromatograsi gas merupakan kunci dari teknik analitik dalam pemisahan komponen mudah menguap, yaitu dengan mengkombinasikan secara cepat analisa sehingga pemecahan yang tinggi mengurangi pengoperasian. Keuntungan dari kromatografi gas adalah hasil kuantitatif yang bagus dan harganya lebih murah. Sedangkan kerugiannya tidak dapat memberikan identitas atau struktur untuk setiap puncak yang dihasilkan dan pada saat proses karakteristik yang didefenisikan sistem tidak bagus (Mcnair, 2009).

1. Gas Pembawa

Gas pembawa yang paling sering dipakai adalah Helium (He), Argon (Ar), Nitrogen (N₂), Hidrogen (H₂). Keuntungannya adalah karena semua gas ini tidak reaktif dan dapat dibeli dalam keadaan murni dan kering yang dikemas dalam tangki tekanan tinggi. Pemilihan gas pembawa tergantung pada detektor yang dipakai. Gas pembawa harus memenuhi sejumlah persyaratan, antara lain harus inert (tidak bereaksi dengan sampel, pelarut sampel, material dalam kolom), murni, dan mudah diperoleh (Agusta, 2000).

2.      Sistem Injeksi

Lubang injeksi didesain untuk memasukkan sampel secara cepat dan efesien. Pada dasarnya, ada 4 jenis injektor pada kromatografi gas, yaitu :

a         .         Injeksi langsung (Direct injection), yang mana sampel yang diinjeksikan akan diuapkan dalam                      injektor yang panas dan 100% masuk menuju kolom.

b         .         Injeksi terpecah (Split injection), yang mana sampel yang diinjeksikan diuapkan dalam injektor yang             panas dan selanjutnya dilakukan pemecahan.

c         .         Injeksi tanpa pemecahan (Splitness injection), yang mana hampir semua sampel diuapkan dalam                  injector yang panas dan dibawa ke dalam kolom karena katub pemecah ditutup, dan

d        .          Injeksi langsung ke kolom (On column injection), yang mana ujung semprit dimasukkan langsung ke             dalam kolom.

Teknik injeksi langsung ke dalam kolom digunakan untuk senyawa – senyawa yang mudah menguap, karena kalau penyuntikannya melalui lubang suntik, dikhawatirkan akan terjadi peruraian senyawa tersebut karena suhu yang tinggi (Rohman, 2009).

3.      Kolom

Kolom merupakan tempat terjadinya proses pemisahan karena didalamnya terdapat fase diam. Oleh karena itu, kolom merupakan komponen sentral pada kromatografi gas (Rohman, 2009). Keberhasilan suatu proses pemisahan terutama ditentukan oleh pemisahan kolom. Kolom dapat terbuat dari tembaga, bahan tahan karet, aluminium, atau gelas. Kolom dapat berbentuk lurus, melengkung, atau gulungan spiral sehingga lebih menghemat ruang (Agusta, 2000).

4.      Detektor

Detektor merupakan perangkat yang diletakkan pada ujung kolom tempat keluar fase gerak (gas pembawa) yang membawa komponen hasil pemisahan. Detektor pada kromatografi adalah suatu sensor elektronik yang berfungsi mengubah sinyal gas pembawa dan komponen – komponen di dalamnya menjadi sinyal elektronik. Sinyal elektronik detektor akan sangat berguna untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif terhadap komponen – komponen yang terpisah di antara fase diam dan fase gerak (Rohman, 2009).

Follow me on twiter : @wtoscha_90

Read more »

Dasar Teori Hidrodestilasi (Destilasi oleh Air)

Peristiwa pokok yang terjadi pada proses hidrodestilasi yaitu :

11.     Difusi minyak atsiri dan air panas melalui membran tanaman, disebut hidrodifusi.

Von Rechenberg menggambarkan proses hidrodifusi pada penyulingan tanaman, sebagai berikut : Pada suhu air mendidih, sebagian minyak atsiri akan larut dalam air yang terdapat dalam kelenjar. Campuran minyak dalam air ini berdifusi ke luar dengan peristiwa osmosis, melalui selaput membrane yang sedang mekar sampai di permukaan bahan, dan selanjutnya menguap. Jika asumsi Von Rechenberg benar, maka komponen yang bertitik didih lebih tinggi, tetapi lebih larut dalam air akan tersuling terlebih dahulu daripada komponen bertitik didih rendah dan kurang larut dalam air.

22.      Hidrolisa terhadap beberapa komponen minyak atsiri.

Hidrolisa didefenisikan sebagai reaksi kimia antara air dengan beberapa persenyawaan dalam minyak atsiri. Komponen dalam minyak sebagian besar terdiri dari ester, dan beberapa jenis minyak bahkan mengandung ester dalam jumlah besar yang merupakan ester dari asam organik dan alkohol. Dua hal penting yang memerlukan perhatian dalam mempelajari akibat reaksi hidrolisa selama penyulingan yaitu: 1) reaksi berlangsung tidak sempurna. Bila pada permulaan reaksi terdapat ester dan air panas, maka hanya sebagian besar yang akan terurai sampai keseimbangan tercapai. Sebagai hasilnya di dalam campuran tersebut terdapat ester, air, alkohol dan asam. 2) jika hanya ada alkohol dan asam pada permulaan maka keempat persenyawaan tersebut, juga terdapat pada saat keseimbangan tercapai.

33.      Dekomposisi yang biasanya disebabkan oleh panas.

Pada awal pemanasan (suhu rendah), persenyawaan dalam minyak yang bertitik didih lebih rendah akan dibebaskan akibat perajangan dan akan menguap terlebih dahulu. Jika persenyawaan minyak atsiri bertitik didih lebih tinggi jumlahnya dominan dalam uap dan jumlah uap minyak atsiri dalam fase uap mulai berkurang, maka suhu akan naik secara bertahap sampai mencapai suhu uap jenuh pada tekanan operasional. Pada umumnya persenyawaan minyak atsiri bersifat tidak stabil pada suhu tinggi. Agar diperoleh minyak yang bermutu tinggi, maka perlu diusahakan agar supaya penyulingan minyak atsiri (bahan tanaman) berlangsung pada suhu rendah, atau dapat juga pada suhu tinggi, tapi dalam waktu sesingkat mungkin (Guenther, 2006).

Read more »

Pengenalan Puncak Dalam Spektrometri Massa

Kaidah umum mengenali puncak-puncak dalam spektrometri massa EI (Electron Impact) dapat ditulis dengan memakai konsep-konsep baku kimia organik fisik : 

1. Tinggi nisbi puncak ion molekulterbesar bagi senyawa rantai lurus dan akan menurun jika derajat percabangannya bertambah.

2. Tinggi nisbi puncak ion molekul biasanya makin kecil dengan bertambahnya bobot molekul deret homolog; kecuali untuk ester lemak.

3. Pemecahan/pemutusan cenderung terjadi pada karbon tergantung gugus alkil : makin terganti gugus, makin mudah terputus. Hal ini merupakan akibat lebih mantapnya karboksasi tersier daripada sekunder yang lebih mantap daripada yang primer.

4. Adanya ikatan rangkap, struktur lingkar dan khususnya cincin aromatik (atau heteroatom) memantapkan ion molekul hingga meningkatkan pembentukannya.

5. Ikatan rangkap mendukung pemecahan adil dan menghasilkan ion karbonium alil.

6. Cincin jenuh cendrung melepas rantai, samping pada ikatan-α. Hal ini tidak lain daripada kejadian khusus percabangan. Muatan positif cendrung menyertai sibir cincin. Cincin tak jenuh dapat mengalami reaksi retro Diels-Alder.

7. Dalam senyawa aromatik terganti gugus alkil, pemecahan paling mungkin terjadi pada ikatan berloka beta terhadap cincin menghasilkan ion benzil talunan termantapkan atau ion tropilium.

8. Ikatan C – C  yang bersebelahan dengan heteroatom cenderung terpecah, meninggalkan muatan pada sibiran yang mengandung heteroatom yang elektron non ikatannya menciptakan kemantapan talunan.

9. Pemecahan sering berkaitan dengan penyingkiran molekul netral yang kecil, misalnya karbon monoksida, olefin, air, amonia, hidrogen sulfida, hidrogen sianida, merkaptan, ketena atau alkohol (Siverstein, dkk,  1986). 

Read more »

Minyak Atsiri (Essential Oil)

Minyak atsiri, minyak mudah menguap, atau minyak terbang merupakan campuran dari senyawa yang berwujud cairan atau padatan yang memiliki komposisi maupun titik didih yang beragam. Minyak atsiri dapat dibagi menjadi dua kelompok. Pertama, minyak atsiri yang dengan mudah dapat dipisahkan menjadi komponen-komponen atau penyusun murninya. Komponen-komponen ini dapat menjadi bahan dasar untuk diproses menjadi produk - produk lain. Contoh kelompok pertama ini adalah : minyak sereh minyak daun cengkeh, minyak permen, dan minyak terpentin. Biasanya komponen utama yang terdapat dalam minyak atsiri tersebut dipisahkan atau diisolasi dengan penyulingan bertingkat atau dengan proses kimia yang sederhana. Pada saat isolasi dengan penyulingan bertingkat selalu dilakukan dalam keadaan vakum. Hal ini dikerjakan untuk menghindari terjadinya isomerisasi, polimerisasi atau peruraian. Isolasi yang dapat dilakukan  berdasarkan reaksi kimia isomerisasi, polimerisasi atau peruraian. Isolasi yang dilakukan berdasarkan reaksi kimia hanya terdapat pada beberapa minyak atsiri (Sastrohamidjojo, 2004).

Komponen Kimia Minyak Atsiri

Pada dasarnya semua minyak atsiri mengandung campuran senyawa kimia dan biasanya campuran tersebut sangat kompleks. Beberapa tipe senyawa organik mungkin terkandung dalam minyak atsiri, seperti hidrokarbon, alkohol, oksida, ester, aldehida dan eter. Sangat sedikit sekali yang mengandung satu jenis komponen kimia yang persentasenya sangat tinggi. Yang menentukan aroma minyak atsiri biasanya komponen yang persentasenya tinggi. Walaupun begitu, kehilangan satu komponen yang persentasenya kecil pun dapat memungkinkan terjadinya perubahan aroma minyak atsiri tersebut (Agusta, 2000).

Minyak atsiri memiliki kandungan komponen aktif yang disebut terpenoid atau terpena. Jika tanaman ini memiliki kandungan senyawa ini, berarti tanaman tersebut berpotensi untuk dijadikan minyak atsiri. Zat inilah yang mengeluarkan aroma atau bau khas yang terdapat pada banyak tanaman, misalnya pada rempah – rempah atau yang dapat memberikan cita rasa di dalam industri makanan dan minuman. (Satuhu, 2012). 

Komponen kimia golongan hidrokarbon yang dominan menentukan bau dan sifat khas setiap jenis minyak. Sebagai contoh minyak terpentin yang mengandung monoterpen disebut pinene dan minyak jeruk mengandung 90% limonene.Persenyawaan yang mengandung ikatan tidak jenuh umumnya tersusun dari terpen. Komponen lainnya terdiri dari persenyawaan fenol, asam organik yang terikat dalam bentuk ester misalnya lakton, coumarin dan turunan furan misalnya quinine.

        Komponen minyak atsiri yang paling mudah menguap adalah senyawa yang mengandung 10 atom karbon (monoterpen) dan selanjutnya adalah seskuiterpen yang mengandung 15 atom karbon. Golongan terpen merupakan persenyawaan hidrokarbon tidak jenuh yang molekulnya tersusun dari unit isoprene (C₅H₈). Unit ini yang berkondensasi dengan cara persambungan antara kepala dengan ekor isopentenilpirofosfat dan dimetil alilpirofosfat sehingg menghasilkan geranil pirofosfat yang selanjutnya mengalami reaksi sekunder seperti hidrolisa, isomerisasi , oksidasi, reduksi maupun dehidrasi untuk menghasilkan senyawa terpen maupun senyawa terpenoid yang terdapat didalam tumbuh - tumbuhan. Didalam minyak atsiri bagian utamanya merupakan senyawa terpenoid. Zat inilah penyebab terjadinya bau wangi, harum atau bau yang khas yang terjadi pada tumbuhan - tumbuhan (Harborne, 1987). 

Read more »

Tumbuhan Andaliman (Zanthoxylum acanthopodium DC)

Andaliman merupakan famili Rutaceae, adalah tanaman yang khas dijumpai di Sumatera Utara, Indonesia. Buahnya umum digunakan sebagai bumbu masakan tradisional suku Batak. Saat ini andaliman diperhitungkan menjadi sumber senyawa aromatik dan minyak esensial. Buahnya mengandung senyawa aromatik dengan rasa pedas dan getir yang khas. Jika dimakan meninggalkan efek menggetarkan alat pengecap dan menyebabkan lidah terasa kebas.

        Secara umum andaliman belum dikenal masyarakat Indonesia. Walau telah diperdagangkan diluar daerah asalnya, namun masih hanya dikenal dan dipergunakan oleh kalangan terbatas. Padahal melihat keunikan sensorik yang dimiliki dan mungkin juga aktivitas fisiologi aktifnya, bukan mustahil rempah ini dapat menjadi salah satu rempah yang berpotensi merebut pasar ekspor. Untuk itu perlu ditunjang dengan informasi hasil penelitian yang dapat dipertanggungjawabkan, disamping teknologi penanganan yang tepat sehingga diperoleh terobosan – terobosan produk yang mempunyai nilai ekonomi lebih (Wijaya, 1999).

Deskripsi Tanaman

Andaliman adalah tumbuh liar di pegunungan dengan ketinggian 1400 m dpl pada temperatur 15-180^oC. Asal tumbuhan ini dari daerah Himalaya Subtropis. Di dunia, tumbuhan ini tersebar antara lain di India Utara, Nepal, Pakistan Timur, Myanmar, Thailand dan Cina. Di Cina, tumbuhan ini tumbuh pada ketinggian 2900 m dpl. Penelusuran taksonomi tanaman ini dengan nama Andaliman sering tertukar dengan tanaman dari famili piperaceae. Beberapa publikasi mengklasifikasikan Andaliman sebagai Piper ribesioides. Menurut penelusuran klasifikasi yang dilakukan oleh Wijaya et.al (1999) dengan menggunakan spesimen batang, daun dan buah diketahui bahwa Andaliman ini termasuk dalam famili rutaceae seperti halnya tumbuhan yang dikenal sebagai ”sansho” (japanese pepper). (Wijaya, 1999).

           Klasifikasi Andaliman hasil identifikasi tumbuhan Andaliman di laboratorium Herbarium Medanense  (MEDA) Universitas Sumatera Utara adalah sebagai berikut :

Kingdom         : Plantae

Divisi               : Spermatophyta

            Kelas               : Dicotyledoneae

            Ordo                : Rutales

            Famili              : Rutaceae

            Genus              : Zanthoxylum

            Spesies            : Zanthoxylum acanthopodium DC.

Read more »