Omit Sumitra dan Soesarsono Wijandi (ed.)

MEMPRODUKSI MINYAK ATSIRI BIJI PALA

Penyusun : Omit Sumitra, Editor : Ir. Soesarsono Wijandi M.Sc

DIREKTORAT PENDIDIKAN MENENGAH KEJURUAN, DIREKTORAT JENDERAL PENDIDIKAN DASAR DAN MENENGAH, DEPARTEMEN PENDIDIKAN NASIONAL, 2003

SENARAI

• Disk mill : Mesin penghancur/pengecil ukuran yang bekerja dengan sistim gesekan
• Ekstraksi : Pemisahan dan pengambilan minyak atsiri dari bahan mentahnya
• Flavoring agent : Penguat aroma
• Florentine flask : Alat penampung kondensat yang dapat memisahkan antara minyak dan air
• Home industri : Industri rumahan
• Komoditas curai : Komoditas yang curai seperti kedelai, kacang tanah dan beras
• Kondensat : Hasil kondensasi berupa air dan minyak
• Kondensor : Alat yang berbentuk bak yang didalamnya terdapat pipa spiral yang berfungsi mengubah uap menjadi cair
• Lamporan : Lantai jemur terbuat dari tembok semen
• Logsheet : Lembar uraian
• Minyak atsiri : Minyak eteris/minyak terbang yang dihasilkan oleh tanaman terdapat dalam sel glanular dan terbentuk dalam pembuluh resin.
• Pressing : Pemberiann tekanan pada bahan sehingga cairan akan terpisah dari bahan
• S N I : Standar Nasional Indonesia
• Spesifik : Bersifat khusus tentang (volume, bobot, ukuran)
• Steam distillation : Penyulingan dengan menggunakan uap panas
• Volatile oil : Minyak yang mudah menguap
• Water & steam distillation : Penyulingan dengan menggunakan air dan uap
• Water distilation : Destilasi dengan menggunakan air
• Working table : Meja untuk tempat melaksanakan pekerjaan (meja kerja)
  

PENDAHULUAN

Salah satu komoditas yang dianggap mempunyai nilai ekonomi tinggi dan tidak rowa serta mudah diusahakan adalah tanaman penghasil minyak atsiri antara lain sereh wangi, akar wangi, nilam, cengkeh, dan pala. Ditinjau dari segi pengolahan minyaknya maka hanya dengan menggunakan peralatan sederhana dan murah serta tidak memerlukan keahlian mendalam, pengolahan minyak tersebut dapat dilakukan oleh semua kalangan.

Penerapan kegiatan pengolahan minyak atsiri diharapkan dapat meningkatkan pemanfaatan lahan kosong, menyerap tenaga kerja, meningkatkan nilai jual komoditas penghasil minyak atsiri yang sekaligus dapat meningkatkan pendapatan.

Minyak atsiri dari tanaman dapat berasal dari batang misalnya kulit cendana, masoi; dari daun misalnya cengkeh, sereh wangi, nilam; dari akar misalnya akar wangi; dari bunga misalnya cengkeh, kenanga dan dari buah misalnya pala. Minyak atsiri pada umumnya diektraksi dengan 4 macam, yaitu metode penyulingan, pressing, ekstraksi dengan pelarut menguap dan ekstraksi dengan lemak padat Untuk minyak atsiri yang berasal dari daun, akar dan kuli batang baik diekstraksi dengan cara penyulingan (distillation). Metode penyulingan dapat dilakukan dengan tiga sistem penyulingan yaitu dengan penyulingan air (water distillation), penyulingan dengan air dan uap (water and steam distillation) dan penyulingan dengan uap (steam distillation).

Isi modul ini menjelaskan tentang penyulingan dengan uap air. Cara ini cukup baik, karena membutuhkan peralatan sederhana, biaya pembuatannya cukup rendah dan dapat dipergunakan secara luas untuk mengektraksi minyak daun cengkeh, bunga cengkeh, akar wangi, daun nilam, daun sereh, daun kayu putih, buah pala serta daun pala. Penyulingan sistem air dan uap dapat diterapkan dan dikembangkan, baik dalam skala rumahan (home industry) maupun dalam skala industri besar. Penerapan dalam skala kecil dapat dilakukan di sekolah dengan biaya rendah dan peralatan sederhana. Modul ini diharapkan meningkatkan pengetahuan teknis dan ketrampilan praktis bagi peserta diklat dalam hal pengusahaan minyak atsiri skala kecil dan nantinya dapat dikembangkan dalam penerapan sistem industri skala yang lebih besar Peserta diklat setelah selesai mempelajari modul ini akan mempunyai kompetensi pengetahuan dan penanganan bahan baku, peralatan ekstraksi, terampil melakukan ekstraksi penyulingan menggunakan sistem uap air untuk minyak atsiri khususnya biji pala.

MENGENAL DAN MENANGANI KOMODITAS PENGHASIL MINYAK ATSIRI

Minyak atsiri dikenal juga dengan nama minyak eteris atau minyak terbang ( essential oil, volatil oil ) dihasilkan oleh tanaman. Minyak tersebut mudah menguap pada suhu kamar tanpa mengalami dekomposisi, mempunyai rasa getir ( pungent taste ), berbau wangi sesuai dengan bau tanamannya, umumnya larut dalam pelarut organik dan tidak larut dalam air.

Dalam tanaman, minyak atsiri mempunyai 3 fungsi, yaitu :

• Membantu proses penyerbukan dengan menarik beberapa jenis serangga atau hewan
  
• Mencegah kerusakan tanaman oleh serangga atau hewan
  
• Sebagai cadangan makanan dalam tanaman .
  

Minyak atsiri dalam industri digunakan untuk pembuatan kosmetik, parfum, antiseptik, obat-obatan, “flavoring agent” dalam bahan pangan atau minuman dan sebagai pencampur rokok kretek. Minyak atsiri merupakan salah satu hasil sisa dari proses metabolisme dalam tanaman yang terbentuk karena reaksi antara berbagai persenyawaan kimia dengan adanya air. Minyak atsiri disintesa dalam sel glanular pada jaringan tanaman dan ada juga yang terbentuk dalam pembuluh resin (resin duct), misalnya minyak terpentin dari pohon pinus.

Tanaman penghasil minyak atsiri diperkirakan berjumlah 150 – 200 spesies tanaman yang termasuk famili Pinaceae, Labiateae, Compositae, Lauraceae, Myrtaceae, dan Umbelliferaceae. Minyak atsiri dapat bersumber pada setiap bagian tanaman yaitu dari daun, bunga, buah, biji, batang atau kulit dan akar atau rhizome.

Mengenal Komoditas Penghasil Minyak Atsiri Unggulan

Minyak atsiri dikenal juga dengan nama minyak eteris atau minyak terbang (essential oil, volatil oil). Diperoleh dari akar, batang, daun, bunga tanaman dengan cara mengekstraksi. Minyak atsiri mempunyai sifat-sifat mudah menguap pada suhu kamar tanpa mengalami dekomposisi, mempunyai rasa getir, berbau wangi sesuai tanaman penghasilnya, umumnya larut dalam pelarut organik dan tidak larut dalam air.Dalam modul ini disajikan profil komoditas minyak atsiri unggulan yang memungkinan dapat dikembangkan di sekolah

1. Cengkeh ( Eugenia aromatica )

cengkeh

Tanaman cengkeh merupakan salah satu penghasil minyak atsiri yang dapat diperoleh dari seluruh bagian tanamannya terutama dari daun segar, daun gugur dan bunga. Kadar minyak dari daun gugur berkisar antara 1%, sedangkan dalam bunga 15-16%. Selain bunga kering sebagai hasil utama, maka daun gugur dapat dimanfaatkan untuk dijadikan minyak dengan cara penyulingan.

2. Akar Wangi (Vetivera zizonioides)

akar wangi

Tanaman akar wangi merupakan tanaman penghasil minyak akar wangi (vitiver oil )yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Tanaman ini dapat tumbuh dengan baik pada tanah dengan ketingginan antara 1000 – 2000 meter dari permukaan laut dengan produksi 15 – 30 ton per tahun. Kadar minyak dalam akar wangi berkisar 1 – 1,5 % sehingga jumlah prduksi minyak akar wangi 150kg – 300 kg per hektar per tahun. Perlu diketahui bahwa jika ditinjau dari segi agronomi, sosial ekonomi dan teknis, maka pertanaman akar wangi mudah diusahakan oleh masyarakat sekitar, dengan umur panen 9 – 12 bulan.

3. Nilam (Pogostemon cablin)

nilam

Tanaman nilam merupakan tanaman penghasil minyak nilam yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Tanaman ini tumbuh dengan baik pada ketinggian tanah antara 0 – 1000 m dengan produksi 10 – 20 ton daun layu per hektar per tahun dengan periode 3 – 4 persen per tahun. Tanaman ini perlu diperbaharui setiap 5 – 7 tahun sekali. Minyak yang dihasilkan berkisar antara 100 – 200 kg minyak per hektar per tahun

4. Sereh Wangi (Cymbopogon nardus)

sereh wangi

Tanaman sereh wangi merupakan tanaman penghasil minyak sereh wangi. Minyaknya dapat diperoleh dari bagian daun dengan rendemen 0,8 – 1 persen dari daun basah. Tanaman ini tumbuh baik dari dataran rendah sampai 1000 meter dari permukaan laut, tetapi daerah optimum adalah 250 meter di atas permukaan laut. Pertumbuhan sereh wangi kurang baik pada tanah yang berat (liat) dan tanah berkapur. Disamping itu keadaan air tanah yang dekat ke permukaan tanah tidak dikehendaki, sehingga perlu adanya drainase yang baik, berupa parit – parit atau saluran pembuangan air. Produksi tanaman berkisar antara 15 – 20 ton per hektar pertahun dengan kadar minyak 0,8 – 1 persen dan pemanenan dapat dimulai setelah berumur 6 bulan dan periode panen selanjutnya berkisar antara 70 – 75 hari sekali dalam musim hujan dan tiap 80 – 90 hari pada musim kemarau.

Pala ( Myristica fragans )

pala

Dari seluruh bagian tanaman pala yang mempunyai nilai ekonomis adalah buahnya. Buah pala terdiri dari 4 bagian yaitu daging, fuli, tempurung dan biji. Biji pala dapat dimanfaatkan secara langsung sebagai rempah-rempah dan minyaknya diperoleh melalui penyulingan dan dapat dimanfaatkan untuk pengobatan dan kosmetika. Biji pala dapat menghasilkan rata-rata 12% minyak atsiri dan dari fuli berkisar antara 7-18%.

Ekstraksi Minyak Atsiri

Minyak atsiri adalah zat cair yang mudah menguap bercampur dengan persenyawaan padat yang berbeda dalam hal komposisi dan titik cairnya, larut dalam pelarut organik dan tidak larurt dalam air. Berdasarkan sifat tersebut, maka minyak atsiri dapat diekstraksi dengan 4 macam cara, yaitu :

1) Penyulingan (Distillation)

Proses pemisahan komponen yang berupa cairan atau padatan dari 2 macam campuran atau lebih berdasarkan perbedaan titik uapnya, dan proses ini dilakukan terhadap minyak atsiri yang tidak larut dalam air. Jumlah air yang menguyap bersama-sama dengan uapair ditentukan oleh 3 faktor, yaitu besarnya tekanan uap yang digunakan, berat molekul dari masing-masing komponen dalam minyak, dan kecepatan minyak keluar dari bahan yang mengandung minyak.

Pada permulaan penyulingan, hasil sulingan sebagian besar terdiri dari komponen minyak yang bertitik didih rendah, selanjutnya disusul dengan komponen yang bertitik didih lebih tinggi dan pada saat mendekati akhir penyulingan jumlah minyak dalam hasil sulingan akan bertambah kecil. Proses penyulingan minyak dapat dipercepat dengan menaikkan suhu dan tekanan atau menggunakan sistim “superheated steam”.

Akan tetapi hal ini hanya dapat dilakukan terhadap minyak atsiri yang sukar mengalami dekomposisi pada suhu yang lebih tinggi. Ekstraksi minyak atsiri dengan cara penyulingan mempunyai beberapa kelemahan, yaitu :

• Tidak baik digunakan terhadap beberapa jenis minyak yang mengalami kerusakan oleh adanya panas dan air.
  
• Minyak atsiri yang mengandung fraksi ester akan terhidrolisa karena adanya air dan panas.
  
• Komponen minyak yang larut dalam air tidak dapat diekstrak.
• Komponen minyak yang bertitik didih tinggi yang menentukan bau wangi dan mempunyai daya fiksasi terhadap bau sebagian tidak ikut tersuling dan tetap tertinggal dalam bahan.
• Bau wangi minyak yang dihasilkan sedikit berubah dari bau wangi alamiah.
  

Dalam perkembangan pengolahan minyak atsiri telah dikenal 3 macam sistim penyulingan.

a) Penyulingan dengan Air (Water distillation)

Pada sistim penyulingan dengan air, bahan yang akan disuling langsung kontak dengan air mendidih. Suatu keuntungan dari penggunaan sistim penyulingan ini adalah karena baik digunakan untuk menyuling bahan yang berbentuk tepung dan bunga-bungaan yang mudah membentuk gumpalan jika kena panas. Kelemahan dari cara penyulingan tersebut adalah karena tidak baik digunakan untuk bahan-bahan yang fraksi sabun, bahan yang larut dalam air dan bahan yang sedang disuling dapat hangus jika suhu tidak diawasi.

b) Penyulingan dengan Air dan Uap (Water and Steam Distillation)

Pada sistim penyulingan ini, bahan diletakkan di atas piring yang berupa ayakan yang terletak beberapa sentimeter di atas permukaan air dalam ketel penyuling. Kecepatan difusi uap melalui bahan dan keluarnya minyak dari sel kelenjar minyak ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu :

• Kepadatan bahan dalam ketel penyulingan
• Tekanan uap
• Berat jenis dan kadar air bahan
• Berat molekul dari komponen kimia dalam minyak.

Keuntungan dengan menggunakan sistim penyulingan tersebut adalah karena uap berpenetrasi secara merata kedalam jaringan bahan dan susu dapat dipertahankan sampai 100°C. Lama penyulingan relatif lebih singkat, rendemen minyak lebih besar dan mutunya lebih baik jika dibandingkan dengan minyak hasil dari sistim penyulingan dengan air.

c) Penyulingan dengan Uap (Steam Distillation)

Pada sistim 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. Penyulingan dengan uap sebaiknya dimulai dengan tekanan uap yang rendah (kurang lebih 1 atmosfir), kemudian secara berangsur-angsur tekanan uap dinaikkan menjadi kurang lebih 3 atmosfir. Jika permulaan penyulingan dilakukan pada tekanan tinggi,  maka komponen kimia dalam minyak akan mengalami dekomposisi. Jika minyak dalam bahan di anggap sudah habis tersuling, maka tekanan uap perlu diperbesar lagi yang bertujuan untuk menyuling komponen kimia yang bertitik didih tinggi.

Sistim penyulingan ini baik digunakan untuk mengekstraksi minyak dari biji-bijian, akar dan kayu-kayuan pada umnumnya mengandung komponen minyak yang bertitik didih tinggi, misalnya minyak cengkeh, kayu manis, akar wangi, “coriander”, sereh ,dan minyak “boise de rose”, “sassafras”, “cumin”, “Cedar wood”, kamfer, kayu putih, “pimento”, “eucalyptus” dan jenis minyak lainnya yang bertitik didih tinggi.

Sistim penyulingan ini tidak baik dilakukan terhadap bahan yang mengandung minyak atsriri yang mudah rusak oleh pemanasan dan air. Minyak yang dihasilkan dengan cara penyulingan, baunya akan sedikit berubah dari bau asli alamiah, terutama minyak atsiri yang berasal dari bunga-bungaan.

2) Pressing

Ekstraksi minyak atsiri dengan cara pengepressan umumnya dilakukan terhadap bahan berupa biji, buah atau kulit luar yang dihasilkan dari tanaman yang termasuk famili citrus, karena minyak dari famili tanaman tersebut akan mengalami kerusakan jika diekstraksi dengan cara penyulingan. Karena tekanan pengepressan maka sel-sel yang mengandung minyak akan pecah dan minyak akan mengalir ke permukaan bahan. Beberapa jenis minyak yang dapat diekstrasi dengan cara pengepressan adalah minyak “almon”, “apricot”, “lemon”, minyak kulit jeruk, “mandarin”, “grape fruit”, dan beberapa jenis minyak lainnya.

3) Ekstraksi dengan Pelarut Menguap (Solvent Extraction)

Prinsip dari ekstraksi ini adalah melarutkan minyak atsiri dalam bahan dengan pelarut organik yang mudah menguap. Proses ekstraksi biasanya dilakukan dalam suatu wadah (ketel) disebut “extractor”. Berbagai tipe extractor yang telah dikenal adalah “bonotto extractor”,”Kennedy extractor”,”Bollmann extractor”,“ De Smet extractor”, “Hilderbrandt extractor”, dan “ Carrousal exrtractor”.Ekstraksi dengan pelarut organik umumnya digunakan untuk mengekstraksi minyak atsiri yang mudah rusak oleh pemanasan uap dan air, seperti untuk mengekstrak minyak dari bunga-bungaan misalnya bunga cempaka, melati, mawar, “hyacinth”, “tuberose”, “narcissus”, “gardenis”, “lavender”, “lily”, “minose”, kenanga, “labdanum”,violet flower”, dan “geranium”.

Bunga-bungaan yang masih segar dimasukan ke dalam “extractor” dan selanjutnya pelarut menguap yang murni dipompakan ke dalam “extractor”. Berbagai pelarut yang biasa digunakan adalah petroleum ether, carbon tetra chlorida, chloroform, dan pelarut lainnya yang bertitik didih rendah. Pelarut organik akan berpenetrasi ke dalam jaringan bunga-bungaan dan akan melarutkan minyak serta bahan “non volatile” yang berupa resin, lilin dan beberapa macam zat warna.

Komponen “non volatile” tersebut merupakan kotoran dalam minyak atsiri, dan kotoran tersebut dapat dipisahkan dengan cara penyulingan pada suhu rendah dan tekanan vakum. Dengan cara penyulingan ini maka pelarut beserta minyak atsiri akan menguap dan selanjutnya uap tersebut dikondensasikan, sedangkan komponen “non volatile” tetap tertinggal dalam ketel penyuling. Hasil kondensasi yang merupakan campuran dari pelarut dan minyak atsiri, disebut “concrete”. Jika “concrete” tersebut dilarutkan dalam alkohol, maka minyak atsiri akan larut sempurna, sedangkan fraksi lilin tidak dapat larut dan akan membentuk endapan keruh.

4) Ekstraksi dengan Lemak Padat

Proses ekstraksi ini digunakan khusus untuk mengekstraksi minyak bunga-bungaan, dalam rangka mendapatkan mutu dan rendemen minyak yang tinggi. Pada umumnya bunga setelah dipetik akan tetap hidup secara fisiologis. Daun bunga terus menjalankan proses hidupnya dan tetap memproduksi minyak atsiri dan minyak ytang terbentuk dalam bunga akan menguap dalam waktu singkat.

Kegiatan bunga dalam memproduksi minyak akan terhenti dan mati jika kena panas, kontak atau terendam dalam pelarut organik. Dengan demikian pelarut hanya dapat mengekstraksi minyak yang terdapat dalam sel bunga yang terbentuk pada saat bahan tersebut kontak dengan pelarut, sedangkan minyak atsiri yang teebentuk sebelumnya sebagian besar telah menguap. Dengan demikian ekstraksi menggunakamn pelarut menguap menghasilkan rendemen minyak yang rendah.

Untuk mendapatkan rendemen minyak yang lebih tinggi dan mutu yang baik, maka selama proses ekstraksi berlangsung perlu dijaga agar proses fisiologi dalam bunga tetap berlangsung dalam waktu selama mungkin, sehingga bunga tetap dapat memproduksi minyak atsiri. Hal ini dapat dilakukan dengan cara mengekstraksi minyak bunga menggunakan lemak hewani atau nabati.

Menangani Perlakuan Pendahuluan

Sebelum bahan dilakukan ekstraksi terlebih dahulu mengalami perlakuan sebagai berikut pengeringan, pengecilan volume bahan, fermentasi, pelayuan, serta pemotongan.

1). Pengeringan

Perlakuan pendahuluan dengan cara pengeringan bahan akan mempercepat proses ekstraksi dan memperbaiki mutu minyak, tetapi selama pengeringan kemungkinan sebagian minyak akan hilang karena penguapan dan oksidasi oleh oksigen udara. Bagian pala yang dikeringkan adalah fuli dan biji pala. Fuli yang semula mengandung 55 % air setelah dijemur mengandung air 10 – 12 %. Sedangkan biji pala dikeringkan sampai kadar air 14 %. Sebelum dilakukan ekstraksi biji pala biasanya dihancurkan dahulu menggunakan disk mill

2. Pengecilan Ukuran

Bahan yang mengandung minyak bersifat permiable (mudah ditembus zat cair atau uap), misalnya bahan berupa daun, ranting akar, rumput – rumputan, bunga – bungaan dan tunas kadang – kadang dilakukan pengecilan ukuran bahan dan pengeringan dengan tujuan agar minyak dapat diekstraksi dalam waktu yang lebih singkat.

3). Fermentasi

Proses fermentasi sebelum ekstraksi minyak, baik dilakukan pada daun nilam yang bertujuan untuk memecahkan sel – sel minyak. Pada bahan yang berupa biji – bijian atau buah – buahan misalnya bitter almond dan buah persik. Proses fermentasi oleh enzim bertujuan untuk menambah bau wangi dari minyak.

Pengecilan ukuran

Fermentasi

4). Pelayuan

Sebelum daun disuling, kadang – kadang dilakukan proses pelayuan yang diikuti dengan proses pemotongan. Proses pelayuan daun dilakukan untuk menurunkan kadar air pada daun, baik air yang menempel pada permukaan, maupun air sel yang terdapat di dalam daun. Pelayuan dilakukan sampai kadar air tertentu yaitu sampai daun mempunyai nilai elastisitas tertinggi, namun tanpa menjadi kering. Pelayuan dapat dilakukan baik dengan menjemur daun selama waktu tertentu atau dengan mempergunakan uap panas untuk mempersingkat waktu pelayuan.

5). Pemotongan

Pemotongan daun dilakukan agar jumlah daun yang dimasukkan ke dalam alat penyuling lebih banyak oleh karena berkurangnya ruangan kosong di antara daun – daun. Pada umumnya ukuran daun setelah pemotongan berkisar 10 – 15 cm. Proses pemotongan dapat dilakukan sebelum atau sesudah proses pelayuan. Akan tetapi sebaiknya proses pelayuan dilakukan sebelum proses pemotongan, untuk mencegah beban yang terlalu berat bagi alat pemotong dan untuk mencegah berkaratnya alat pemotong.

Pelayuan

Pemotongan

RANGKUMAN

1. Minyak atsiri dikenal juga dengan nama minyak eteris atau minyak terbang (essential oil, volatil oil). Diperoleh dari akar, batang, daun, bunga tanaman dengan cara mengekstraksi.
2. Minyak atsiri mempunyai sifat-sifat mudah menguap pada suhu kamar tanpa mengalami dekomposisi, mempunyai rasa getir, berbau wangi sesuai tanaman penghasilnya, umumnya larut dalam pelarut organik dan tidak larut dalam air
3. Tanaman cengkeh merupakan salah satu penghasil minyak atsiri yang dapat diperoleh dari seluruh bagian tanamannya terutama dari daun segar, daun gugur dan bunga. Kadar minyak dari daun gugur berkisar antara 1%, sedangkan dalam bunga 15-16%.
4. Kadar minyak dalam akar wangi berkisar 1 – 1,5 %.
5. Tanaman nilam merupakan tanaman penghasil minyak nilam yang mempunyai nilai ekonomi tinggi. Minyak yang dihasilkan berkisar antara 100 – 200 kg minyak per hektar per tahun
6. Minyak sereh wangi dapat diperoleh dari bagian daun dengan rendemen 0,8 – 1 persen dari daun basah.
7. Seluruh bagian Buah pala dapat diambil minyaknya tetapi yang banyak mengandung minyak yaiut biji pala dapat menghasilkan rata-rata 12% minyak atsiri dan dari fuli berkisar antara 7-18%.
8. Sebelum bahan dilakukan ekstraksi terlebih dahulu mengalami perlakuan pendahuluan sebagai berikut pengecilan bahan , pengeringan, fementasi, pelayuan dan pemotongan.
9. Pengecilan ukuran dan pengeringan tujuannya agar minyak dapat diekstraksi dalam waktu yang lebih singkat. Pengeringan bahan akan mempercepat proses ekstraksi dan memperbaiki mutu minyak, tetapi selama pengeringan kemungkinan sebagian minyak akan hilang karena penguapan dan oksidasi oleh oksigen udara.
10. Fermentasi sebelum ekstraksi minyak, bertujuan untuk memecahkan sel – sel minyak dan menambah bau wangi dari minyak pada bahan yang berupa buah dan biji– bijian.
11. Proses pelayuan daun dilakukan untuk menurunkan kadar air pada daun. Pemotongan daun dilakukan agar jumlah daun yang dimasukkan ke dalam alat penyuling lebih banyak oleh karena berkurangnya ruangan kosong diantara daun – daun.

PERLAKUAN PENDAHULUAN BIJI PALA SEBELUM DIEKSTRAKSI

Berikut adalah langkah kerja yang harus diikuti untuk perlakuan pendahuluan biji pala sebelum diekstraksi.

1. Persiapan Alat dan Bahan

Peralatan yang dibutuhkan adalah timbangan kapasitas 50 kg, keranjang plastik, pisau, telenan, nyiru, terpal plastik, oven, skop. Bahan baku adalah buah pala muda berwarna kuning sebanyak 250 kg.

2. Langkah Kerja

a. Buah pala dibelah dengan pisau dan dipisahkan biji pala bersama fulinya dari daging buah. Kumpulkan daging buah dan biji pala yang ada fulinya dalam wadah yang bebeda. Segera jemur daging buah di lamporan.

b. Cungkil dengan ujung mata pisau untuk memisahkan biji dengan daging buah. Lakukan dengan hati-hati dan cepat, pada waktu pencungkilan jangan sampai biji tergores atau ikut terbelah. Fuli melekat kuat di biji pala, untuk memudahkan pemisahannya dapat direndam dalam air. Buah pala yang tua fulinya berwarna merah dan biji palanya merah kehitaman. Sedangkan buah pala yang muda fulinya berwarna putih dan biji palanya putih.

a

b

c. Lepaskan fuli dari biji pala dengan menggunakan tangan. Usahakan bentuk tetap utuh. Tempatkan pada nyiru atau terpal plastik. Hamparkan setipis mungkin dan pipihkan. Penjemuran dilakukan selama 2-3 hari bila cuaca cerah. Ingat! Fuli akan membusuk dan berwarna hitam apabila penjemuran tidak benar

d. Fuli sebelum dijemur mengandung air kurang lebih 55% dan setelah dijemur kadar airnya tinggal 10-12%. Penjemuran dapat dilakukan secara alami atau pengeringan buatan menggunakan oven. Fuli yang kering sudah siap untuk dijual atau dilakukan penyulingan.

Keringkan biji pala yang telah dipisahkan dari fulinya. Pengeringan dapat dilakukan dengan menjemur, diangin-anginkan atau dengan pengasapan. Selama penjemuran dengan matahari perhatikan suhu agar kualitas biji tidak menurun. Lemak biji pala dapat mencair pada suhu 45°C.

Keringkan juga biji pala dengan cara pengasapan. Caranya biji ditempatkan dalam wadah bambu dan hamparkan setebal 20 cm lalu ditempatkan di parapara dan sumber panas dari perapian. Suhu diatur tidak melebihi 35-37°C . Bila pala yang telah kering dicirikan biji dalam tempurung kedengarannya bergemercak. Pala yang kering kadar airnya ratarata14%.

Persentase berat dari bagian buah pala basah dan setelah dikeringkan dengan mengangin – anginkan untuk daging 77,8% menjadi 9,93%; fuli 4% menjadi 2,09%, dan biji 13,1% menjadi 8,4%. Perbandingan berat biji kering dengan fuli kering rata-rata 4:1Lakukan penimbangan untuk mengetahui berat fuli kering dan biji pala kering. Biji pala kering kemudian dihancurkan dengan disk mill untuk mengecilkan ukuran. Biji pala yang kasar siap untuk dimasukan dalam alat penyuling.

MELAKUKAN PENYULINGAN SISTEM AIR DAN UAP

a. Konstruksi Alat

Sistem alat penyulingan ini adalah sistem air dan uap (water and steam destlilation) terbuat dari bahan stainless steel sehingga tahan lama dan diharapkan dapat menghasilkan minyak atsiri dengan rendemen dan mutu baik.

Alat penyulingan ini konstruksinya cukup sederhana, dan mudah diterapkan. Bagian – bagian alat ini terdiri dari katel penyuling, alat pendingin (kondensor), alat pemisah minyak (oil separator), dan dilengkapi dengan kompor pemanas bertekanan menggunakan bahan bakar minyak tanah . Tangki penyuling dilengkapi dengan tutup dan pipa penyalur ke pendingin. Tutup tangki dapat dijepit dengan“clamp”. Untuk penyulingan air dan uap, maka air yang dididihkan dan bahan yang disuling tidak ada hubungan langsung

Secara terperinci, konstruksi alat penyuling tersebut serta bagian – bagian lainnya dapat dilihat pada gambar berikut :
1. Ketel penyuling beserta kaki penyangga
2. Pipa pendingin (kondensor)
3. Tabung pemisah minyak (Florentine flask/oil separator)
4. Kompor semawar minyak tanah (terpisah dari unit alat penyuling)

1. Ketel Penyuling

Ketel ini terbuat dari bahan stainless steel. Skema dari ketel beserta ukuran – ukuran dan kapasitasnya dapat dilihat pada gambar dan keterangan di bawah ini.

a. Ketel Penyulingan

• Tinggi = 120 cm
• Diameter = 50 cm
• Tebal dinding = 5 mm
• Bagian – bagian ketel terdiri dari :
  

b. Tutup ketel

• Tinggi = 6 cm
• Tebal = 5mm
• Jumlah pengikat tutup (clem) = 8 buah
• Lubang pengeluaran uap ( c ), diameter = 5 cm
• Saringan ( d ), tinggi dari dasar ketel = 40 cm
• Kaki penyangga ketel tinggi = 40 cm
  

2. Tabung Pendingin (Kondensor)

Pendingin terdiri dari pipa berbentuk lurus dan spiral . Kecepatan air yang mengalir yang dipakai  sebagai pendingin sudah cukup bila air keluar dari pendingin suhu 80 °C dan destilat yang keluar dari pendingin mencapai suhu 25 °C – 30 °C. Seluruh bagian tabung ini terbuat dari stainless steel, dilengkapi dengan pipa pendingin spriral 250 cm.

Campuran uap (air + minyak) yang masuk ke pipa – pipa kondensor, akan didinginkan oleh air pendingin yang mengalir di antara pipa – pipa pendingin. Akibatnya uap diembunkan menjadi zat cair berupa campuran (air + minyak) yang keluar melalui pipa pada bagian ujung tabung pendingin.

Ketel Penyuling

Tabung Pendingin (Kondensor)

3. Tabung Pemisah Minyak (Florentine flask)

Tabung ini berfungsi untuk menampung kondensat (air + minyak) dan sekaligus memisahkan campuran antara air dan minyak. Tabung pemisah minyak ini dapat memisahkan campuran antara minyak dan air secara otomatis dan kontinyu. Untuk mengisi air dalam tabung pemisah minyak, harus digunakan air jernih, tidak mengandung kotoran dan dianjurkan air destilasi. Tabung tersebut terbuat dari gelas yang sering disebut florentine flask bentuknya seperti pada gambar.

Pipa pendingin spiral

Tabung Pemisah Minyak (Florentine flask)

b. Kondisi Penyulingan

Kondisi optimum yang harus terjadi selama penyulingan sebagai berikut :

• Debit air pendingin yang masuk dan keluar : 3-4 liter/menit
• Suhu air pendingin yang masuk : 25- 30 ºC
• Suhu air pendingin yang keluar : 30-40 ºC
• Suhu dalam ketel : 90-100 ºC
• Debit kondensat yang keluar dari tabung pendingin : 20-25ml/menit
• Suhu kondensat : 25 – 30 ºC
• Jumlah air yang diisikan dalam ketel :15-20 liter
  

Kapasitas ketel

• Berupa daun : 30-40 kg
• Berupa kulit : 35-45kg
• Berupa buah/biji : 40-50kg
• Berupa akar : 35-45 kg

c. Teknik Proses

1. Penyulingan dengan Air (Water Distillation)

Pada sistem penyulingan dengan air, bahan yang akan disuling langsung kontak dengan air mendidih. Suatu keuntungan dari penggunaan sistem penyulingan ini adalah karena baik digunakan untuk menyuling bahan yang berbentuk tepung dan bunga – bungaan yang mudah membentuk gumpalan jika kena panas.

Untuk bahan – bahan yang berupa cairan, misalnya menyuling getah pinus, perlu ditambahkan air secara berkala dengan tujuan supaya sisa penyulingan jangan sampai hangus. Tejadinya kehangusan dapat juga dikurangi dengan menggunakan ketel penyuling yang dilengkapi dengan mantel uap (steam jacket). Kelemahan dari cara penyulingan tersebut adalah karena tidak baik digunakan untuk bahan – bahan yang fraksi sabun, bahan yang larut dalam air dan bahan yang sedang disuling dapat hangus jika suhu tidak diawasi.

2. Penyulingan dengan Uap

Pada sistem ini, air sebagai sumber uap panas terdapat dalam boiler yang letaknya terpisah dari ketel penyuling. Uap yang dihasilkan mempunyai tekanan lebih tinggi dari tekanan udara luar. Penyulingan dengan uap sebaiknya dimulai dengan tekanan uap yang rendah (± 1 atm), kemudian secara berangsur – angsur tekanan uap dinaikkan menjadi kurang lebih 3 atmosfer.

Jika permulaan penyulingan dilakukan pada tekanan tinggi, maka komponen kimia dalam minyak akan mengalami dekomposisi. Jika minyak dalam bahan dianggap sudah habis tersuling, maka tekanan uap perlu diperbesar lagi yang bertujuan untuk menyuling komponen kimia yang bertitik didih tinggi.

Selama proses penyulingan berlangsung, suhu ketel diawasi agar supaya jangan melampui suhu superheated steam. Hal ini bertujuan untuk mendapatkan rendemen minyak yang lebih besar dan mennghindarkan pengeringan bahan yang disuling. Penyulingan pada tekanan dan suhu yang terlalu tinggi akan menguraikan komponen kimia minyak dan dapat mengakibatkan proses resinifikasi minyak.

Sistem penyulingan ini baik digunakan untuk mengekstraksi minyak dari biji – bijian, akar dan kayu – kayuan yang umumnya mengandung komponen minyak yang bertitik didih tinggi, misalnya minyak cengkeh, kayu manis, akar wangi, coriander, sereh, minyak boise de rose, sassafras, cumin, cadar wood, kamfer, kayu putih, piment dan eucaliptus dan jenis minyak lainnya yang bertitik didih tinggi. Sistem penyulingan ini tidak baik dilakukan tehadap bahan yang mengandung minyak atsiri yang mudah rusak oleh pemanasan dan air.3. Penyulingan Air dan Uap

Teknik penyulingan air dan uap, bahan diletakkan dalam ayakan yang berada di atas dasar ketel yang berisi air mendidih. Air ini tidak menyinggung ayakan dan uap air hasil pendidihan akan naik ke atas membawa minyak bersama-sama keluar Uap air dilewatkan dalam pipa berbentuk spiral dan didinginkan oleh air dikondensor dan terjadi kondensasi . Hasil kondensasi (kondensat) ditampung dalam florentine flask Kecepatan difusi uap melalui bahan dan keluarnya minyak dari sel kelenjar minyak ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu kepadatan bahan dalam ketel penyuling, tekanan uap, BJ (Bobot Jenis) dan kadar air bahan.

Keuntungan cara ini adalah uap air yang dihasilkan dalam keadaan jenuh basah. Uap yang dihasilkan bertekanan rendah dan naik melalui bahan, cara ini suhu dapat dipertahankan sampai 100°C dan bahan tidak berhubungan langsung dengan air yang mendidih.

d. Akhir Proses

Akhir proses penyulingan ditandai atau berpedoman pada berhentinya minyak menetes dari tabung pemisah minyak. Dalam prakteknya, penghentian proses penyulingan juga didasarkan penggunaan bahan bakar. Jumlah minyak yang dihasilkan jika penyulingan dilanjutkan, apakah dapat menutupi biaya bahan bakar yang digunakan. Bahan bakar yang digunakan rata-rata 1 liter untuk 2 jam . Penyulingan biji pala bubuk kering 50 kg membutuhkan waktu 24 jam dan minyak fuli tuntas tersuling 48 jam.Daun sereh membutuhkan waktu penyulingan 5- 8 jam..

e. Rendemen

Rendemen dan mutu minyak yang dihasilkan dari proses penyulingan menggunakan alat penyuling tersebut sebagai berikut :

RANGKUMAN

1. Bagian – bagian alat destilasi terdiri dari :
   • Ketel penyuling beserta kaki penyangga
   • Pipa pendingin (kondensor)
   • Tabung pemisah minyak (Florentine flask/oil separator)
   • Kompor semawar minyak tanah (terpisah dari unit alat penyuling)
     
2. Teknik penyulingan air dan uap prinsip kerjanya dari pendidikan keluar uap air yang dilewatkan dalam pipa berbentuk spiral dan didinginkan oleh air di kondensor dan terjadi kondensasi . Hasil kondensasi (kondensat) ditampung dalam florentine flask
   
3. Kecepatan difusi uap melalui bahan dan keluarnya minyak dari sel kelenjar minyak ditentukan oleh beberapa faktor, yaitu kepadatan bahan dalam ketel penyuling, tekanan uap, BJ dan kadar air bahan.
   
4. Keuntungan cara penyulingan air dan uap adalah uap air yang dihasilkan dalam keadaan jenuh basah. Uap yang dihasilkan bertekanan rendah dan naik melalui bahan. Cara ini suhu dapat dipertahankan sampai 100° C dan bahan tidak berhubungan langsung dengan air yang mendidih.
   
5. Penyulingan biji pala bubuk kering 50 kg membutuhkan waktu 24 jam dan minyak fuli tuntas tersuling 48 jam. Daun sereh membutuhkan waktu penyulingan 5 – 8 jam.
   
6. Untuk bahan – bahan yang berupa cairan, misalnya menyuling getah pinus, perlu ditambahkan air secara berkala dengan tujuan supaya sisa penyulingan jangan sampai hangus. Tejadinya kehangusan dapat juga dikurangi dengan menggunakan ketel penyuling yang dilengkapi dengan mantel uap (steam jacket).
   
7. Akhir proses penyulingan ditandai atau berpedoman pada berhentinya minyak menetes dari tabung pemisah minyak.
   
8. Bahan bakar yang digunakan rata-rata 1 liter untuk 2 jam
   
9. Tabung Pemisah Minyak (Florentine flask) Tabung ini berfungsi untuk menampung kondensat (air + minyak) dan sekaligus memisahkan campuran antara air dan minyak. Kecepatan air yang mengalir yang dipakai sebagai pendingin sudah cukup bila air keluar dari pendingin suhu 80°C dan destilat yang keluar dari pendingin mencapai suhu 25°C – 30 °C.
   

STANDARD OPERATING PROCEDURE (SOP) MEMPRODUKSI MINYAK ATSIRI DARI BIJI PALA

A. Penyiapan Alat

Siapkan peralatan destilasi unit dan kondisikan alat tersebut siap untuk dioperasionalkan. Jangan gunakan peralatan dari besi atau tembaga untuk penyulingan, karena komponen minyak dapat bereaksi dengan logam yang menyebabkan warna minyak berubah.

Persiapan yang harus dilakukan antara lain:

• Membersihkan ketel perebusan dengan air.
• Pastikan air pendingin mengalir untuk mendinginkan kondensor.
  
• Tabung minyak diisi minyak tanah sesuai kapasitas dan dipompa pada tekanan batas aman.
  
• Cek pengapian dari burner, gunakan cucukan kawat apabila nozel buntu. Pastikan pengapian berwarna merah kebiruan.
  
• Pasang florentine flask menggunakan statip dan pastikan krannya tidak bocor.
  
• Siapkan botol penampung minyak atsiri yang bersih dan kering.

Ketel perebus diisi air sampai batas tanda tera yang terdapat dalam alat atau hampir rata dengan saringan penyekat. Pasang saringan penyekat sampai betul – betul tepat posisinya

B.Penyiapan Bahan

Timbang biji pala kering yang telah dihancurkan dengan diskmill, kemudian masukkan dalam kantong kain blacu. Usahakan volume bahan yang dikemas dalam kain blacu tidak melebihi lubang pengeluaran uap, jangan terlalu padat dan melebihi kapasitas penampungan bahan baku dalam ketel perebus.

C. Prosedur Kerja

• Masukkan bahan dalam ketel perebus kemudian lakukan pengecekan agar bahan tidak menutupi lubang pengeluaran uap, tidak terlalu padat dan melebihi kapasitas penampung
  
• Alirkan air dalam bak pendingin dan pastikan air mengalir terus menerus. Apabila tidak tersedia air yang mengalir, gunakan pompa air. Masukkan air pendingin dalam drum dan sirkulasikan air tersebut untuk mendinginkan kondensor.
  
• Tutup ketel dan kunci dengan rapat. Caranya tempatkan posisi penutup rata dengan bibir ketel perebus, pasang skrup pengaman kemudian putar kanan dan kiri bersamaan sampai betul – betul rapat.Ingat ! pemasangan skrup pengaman tidak benar, uap akan keluar lewat celah – celah penutup. Lubang pengeluaran uap yang tertutup bahan dan tidak terkontrol akan sangat membahayakan karena tutup ketel bisa lepas dan terjadi semburan liar uap panas dan minyak atsiri akan banyak terbuang.

Hidupkan kompor minyak tanah bertekanan dan usahakan api menyala normal berwarna merah kebiruan. Setelah air mendidih dari pipa kondensor akan menetes cairan minyak dan air, usahakan air pendingin dalam tabung kondensor tetap dingin agar proses kondensasi sempurna. Kondensasi yang tidak sempurna menyebabkan air banyak terbawa di dalam minyak atau uap yang tidak terkondensasi, sehingga mengurangi rendemen minyak. Air dan minyak yang menetes dalam florentine flask pisahkan dengan membuka kran alat dan minyak atsiri yang dapat ditampung dalam botol. Pertahankan suhu di alat penampung antara 20°C- 25°C untuk mencegah penguapan dan kehilangan minyak. Minyak pala BJ-nya lebih lebih kecil dari 1 (lebih kecil dari Bj air), maka minyak mengapung di atas lapisan air. Gunakan corong pemisah apabila di sekolah tidak tersedia florentine flask untuk memisahkan minyak. Destilasi dihentikan apabila sudah tidak terdapat tetesan minyak dan ditandai tetesan cairan dalam florentine flask berwarna keruh keputihan. Perhatikan minyak yang diperoleh, apakah masi terdapat sisa-sisa air yang tercampur? Lakukan pemisahan segera dengan labu pemisah untuk menghilangkan air tersebut. Catat rendemen minyak yang didapat.

DAFTAR PUSTAKA

1. Ani Sjahazman .1970. Penyulingan Minyak Sereh. Dep. THP, Fateta-IPB, Bogor.

2. Bambang Djatmiko, dan S. Kataren.1980. Analisa Fisiko Minyak Atsiri. Fateta-IPB, Bogor.

3. Bambang Djatmiko, Goutara dan S. Ketaren. 1977. Penyuluhan Minyak Atsiri dan Pengembangannya di Kabupaten Paniai Irian Jaya. Dep. THP, Fateta-IPB, Bogor.

4. Hardjono.1971. Pengaruh Pengecilan Bahan dan Lama Penyulingan terhadap Rendemen dan Mutu Minyak Akar Wangi. Dep. THP, Fateta-IPB, Bogor.

5. Helmi, Safarul .1976. Pengaruh Umur Panen, Tempat dan Lama Penyimpanan Terhadap Rendemen dan Mutu Minyak Jahe. Dep. THP, Fateta-IPB, Bogor.

6. Iyus Elias .1995. Profil Komoditas Pala. Pendidikan Guru Kejuruan Pertanian Fateta IPB Bogor.

7. S. Ketaren.1975, Minyak Atsiri. Dep. Teknologi Hasil Pertanian, Fatemeta-IPB, Bogor.

8. Tri S. dan Zein N. 1978. Pengolahan Bahan Hasil Pertanian 2. Dikmenjur. Depdikbud