Suryatmi R.D., dkk.

Kajian Pemanfaatan Limbah Cakang dan Biji Muda Pala di Bandanaira

Oleh: Suryatmi R.D, Wahyu Purwanto, Bambang Haryanto, Amos Lukas

Pusat Teknoologi Agroindustri, BPPT, Jakarta;  e-mail : sur-dumadi@yahoo.co.id

Disampaikan pada “Konferensi Nasional Minyak Atsiri” di Hotel Singgasana, Surabaya 2-4 Desember, 2008, Dit Industri Kimia dan Bahan Bangunan, Ditjen IKM, Depperin

Abstrak

Cakang dan biji muda pala merupakan limbah yang tidak dimanfaatkan secara maksimal di kecamatan Bandanaira, Maluku. Kajian ini memanfaatkan limbah cangkang dan biji pala muda menjadi minyak atsiri pala. Penyulingan menggunakan alat penyulingan sistem uap air pada tekanan 1 atmosfir selama 6 jam dengan skala 2 kg pada berbagai perlakuan ratio cangkang dan biji muda (g/g) memberikan hasil yang beragam. Ratio biji/cangkang pada perlakuan 1 (0/1000) (g/g) dengan laju uap air 1250g/60menit menghasilkan 0g (rendemen 0%) minyak pala, perlakuan 2 (500/0) (g/g) dengan laju uap air 1177g/60menit menghasilkan 13,5 g (rendemen 2,7%), perlakuan 3 (500/500) (g/g) dengan laju uap air 1500g/60 menit menghasilkan 13,8056 g (rendemen 1,381%) dan perlakuan 4 (691,6/345,8) (g/g) dengan laju uap air 1500g/menit menghasilkan 25.7740  gram (rendemen 2.5744%). Penyulingan minyak pala yang terbaik adalah perlakuan 4 pada ratio biji:cangkang (2:1). Hasil penyulingan minyak biji pala asal Banda memperlihatkan nilai sabinene dan myristicin tinggi masingmasing sebesar (30,63%) dan (16,90%) namun kadar safrole juga tinggi (3,50%).

Kata Kunci :  Atsiri, penyulingan, limbah, cangkang, biji muda pala, ratio, sistem, uap air, rendemen, atmosfir, sabinene dan safrole.

1. Pendahuluan

Biji pala yang disuling adalah biji pala muda karena kadar minyak atsiriya tinggi, bagian biji dan fuli pala dapat disuling masing-masing ataupun dicampur dengan perbandingan tertentu dengan lama penyulingan 10 jam (Ketaren, 1985). Untuk menghasilkan minyak atsiri pala kwantita banyak umumnya lama penyulingan minyak pala diperpanjang hingga 20 jam. Biji dan fuli pala disuling menggunakan sistem uap air pada tekanan 1 atmosfir. Minyak biji dan minyak fuli ini memiliki mutu yang sama. Kadar minyak biji pala sekitar 7% hingga 16%, sedang minyak fuli pala sekitar 4% hingga 16%.

Penyulingan daun pala juga menghasilkan minyak pala walaupun rendemen yang dihasilkan umumnya rendah sekitar 0,41% hingga 1,42% dengan lama penyulingan 12 jam. Penyulingan daun pala umumnya menggunakan sistem air dan uap air pada tekanan 1 atmosfir, karena sistem ini menggunakan peralatan yang lebih murah dan lebih mudah dibandingkan dengan sietem uap air. Mutu minyak daun pala ini menyerupai mutu minyak biji pala dari West Indian yang banyak terdapat di Grenada.

Biji dan fuli pala kering merupakan komoditas andalan ekspor Bandanaira Maluku. Cakang dan biji muda pala merupakan limbah yang tidak dimanfaatkan secara maksimal, limbah cangkang juga masih memiliki aroma pala yang kuat. Kegiatan ini memanfaatkan limbah cangkang dan biji pala muda yang banyak terdapat di Bandanaira menjadi minyak atsiri pala.

Kajian ini bertujuan untuk mempelajari karakteristik limbah minyak pala asal Bandanaira Maluku menggunakan alat penyulingan sistem uap air pada tekanan 1 atmosfir selama 6 jam dengan skala 2 kg pada berbagai perlakuan ratio cangkang dan biji muda (g/g)

2. Metodologi

2.1. Bahan

Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah biji pala sisa hasil sortasi (reject) dan cangkang yang berasal dari Banda. Biji pala ini diperoleh dari Maluku dalam kondisi kering, hancur dan disimpan dalam suhu ruang yang bervariasi suhunya (25-30ºC). Sedang cangkang pala dalam bentuk kering. Sebelum disuling, biji dan cangkang pala dibersihkan dulu dari bahan asing (kotoran) yang tercampur dan diperkecil ukurannya dengan alat penghancur (grinder).

2.2. Alat

Alat penyulingan terdiri atas boiler, ketel penyuling, alat pendingin (condensor) dan pemisah minyak (separator). Susunan sistem penyulingan uap air yang digunakan dapat dilihat pada Gambar 1.

Gambar 1. Susunan Sistem Penyulingan Uap Air

Alat-alat lain yang digunakan untuk analisa adalah gelas ukur, erlenmeyer, neraca analitik, penangas air, dan pendingin balik, alat analisa kromatografi gas (GCMS) dll.

3. Penelitian

3.1. Prosedur Penelitian

Penelitian utama dilakukan dengan menyuling bahan berupa biji muda dan cangkang pala kering berdasarkan faktor perbandingan (ratio) berat biji dengan  cangkang dalam ketel penyuling dan laju alir uap air yang digunakan. Ratio berat biji/berat cangkang (g/g) yang digunakan, terdiri atas empat (4) variasi yaitu 0/1000, 500/0, 1/1, 2/1. Laju alir uap air yang digunakan terdiri atas empat (4) variasi, yaitu 1250g/60menit, 1177g/60 menit, 1500g/60 menit, 1500g/60 menit. Ulangan tidak dilakukan karena keterbatasan bahan baku.

Gambar 1. Susunan Sistem Penyulingan Uap Air Lama penyulingan yang digunakan berdasarkan waktu penyulingan pala yang umum digunakan pada penelitian skala laboratorium di Balai Penelitian Tanaman Rempah dan Obat (Balitro) yaitu enam (6) jam. Waktu penyulingan dihitung sejak kondensat menetes untuk pertama kalinya. Kemudian penyulingan dihentikan setelah dicapai waktu yang ditentukan. Diagram alir proses penyulingan minyak pala skala laboratorium dapat dilihat pada Gambar 2.

Gambar 2. Diagram alir proses penyulingan minyak pala skala laboratorium.

Minyak pala hasil penyulingan merupakan minyak pala kasar atau masih bercampur dengan air. Untuk memurnikan minyak pala dari campuran air maka ditambahkan kristal Natrium Sulfat Anhidrat. Selanjutnya dilakukan penyaringan dengan menggunakan kertas saring agar air dan Natrium Sulfat Anhidrat terpisah dan diperoleh minyak pala yang murni.

3.2. Analisa Minyak

Minyak yang diperoleh dari hasil penyulingan kemudian dianalisa meliputi rendemen dan analisa GC-MS, selanjutnya dibandingkan dengan kriteria mutu minyak pala pada literatur. Analisa yang dilakukan yaitu rendemen dan analisa dengan kromatografi gas (GC-MS). Perhitungan berdasarkan perkiraan konsentrasi masing-masing komponen minyak ditentukan dengan menghitung persentase luas puncak masing-masing komponen terhadap total luas puncak pada kromatogram yang dinyatakan dalam persen.

4. Hasil Kajian Penyulingan Pala

Bahan baku penelitian berupa biji pala muda kering sisa sortasi (reject) dan cangkang pala dari Bandanaira, masing-masing dipersiapkan dengan perlakuan penghancuran. Penghancuran bahan/biji sangat berpengaruh terhadap kecepatan distilasi dan jumlah minyak atsiri yang diperoleh. Distilat lebih cepat diperoleh dari bahan yang dihancurkan. Distilasi diakhiri pada jam ke 6 atau setelah distilasi selama 6 jam.

Selanjutnya dilakukan 4 perlakuan bahan baku yaitu 1.Penyulingan cangkang, 2.Penyulingan biji, 3.Penyulingan campuran biji dan cangkang I, 4.Penyulingan campuran biji dan cangkang II. Hasil penelitian diolah secara deskriptif meliputi rendemen minyak pala yang dihasilkan, laju alir (kebutuhan uap air). Hasil minyak pala dianalisa dengan alat kromatografi gas (GC-MS).

Hasil distilasi minyak atsiri pala pada berbagai perlakuan selama 6 jam, dinyatakan dalam gram minyak atsiri pala yang diperoleh dari bahan baku dalam gram (b/b) seperti ditunjukkan pada tabel 1 berikut.

Hasil distilasi seperti data pada tabel-1 dibawah, tampak bahwa tidak ada minyak atsiri (0) yang terdapat dalam bahan baku cangkang seperti yang diperlihatkan dalam perlakuan 1. Dengan demikian adanya aroma minyak pala yang diduga terdapat minyak atsiri dalam cangkang ternyata tidak terbukti. Penyulingan menggunakan bahan biji pala muda reject diperoleh rendemen minyak atsiri pala tinggi sebesar 2,7% atau sejumlah 13,5g minyak seperti yang ditunjukkan pada perlakuan 2.

Namun kelemahan menyuling bahan baku dalam bentuk serbuk dengan cara penyulingan uap air adalah kemungkinan terjadinya perlekatan diantara serbuk tadi.

Untuk itu penggunaan campuran serbuk cangkang ditujukan untuk menghindari terjadinya perlekatan serbuk biji pala. Penggunaan cangkang sebagai bahan baku campuran biji dalam penyulingan minyak pala ditujukan untuk memperluas permukaan partikel hancuran biji pala selama penyulingan. Hal ini disebabkan dalam keadaan biji hancur, luas permukaan partikel per satuan berat menjadi lebih besar dan jarak tempuh bagi uap air dari permukaan ke bagian dalam partikel menjadi lebih pendek, sehingga diharapkan kerusakan sel biji lebih cepat. Dengan penggunaan campuran serbuk cangkang, diharapkan agar distribusi uap air pada partikel biji tidak terhambat, sehingga difusi minyak atsiri maupun uap air menjadi lebih besar, akhirnya minyak pala dapat diperoleh lebih banyak.

Penggunaan bahan baku campuran biji dan cangkang dengan ratio 1/1 (g /g) seperti yang ditunjukkan pada perlakuan 3 memberikan hasil minyak pala yang lebih tinggi yaitu 13,8056 g dibanding perlakuan 2 bahan baku biji saja, walaupun nilai rendemen minyak yang dihasilkan lebih rendah yaitu 1,381%. Rendemen dihitung berdasarkan g minyak atsiri yang diperoleh setelah distilasi berlangsung selama 6 jam dibagi dengan berat bahan baku pala (g) yang di-distilasi, dikalikan 100% seperti ditunjukkan pada tabel 1. Dalam perhitungan ini jumlah bahan baku yang disuling (sebagai pembagi) perlakuan 3 lebih berat dibanding dengan perlakuan 2, dengan demikian besarnya % ase perlakuan 3 lebih kecil (1,381%) dibanding perlakuan 2 (2,7%).

Sedangkan pada perlakuan 4 penggunaan bahan baku campuran biji dan cangkang dengan ratio 2/1 (g/g) memberikan hasil minyak pala yang tertinggi sebesar 25,7740 g dibanding perlakuan yang lain.

Hal ini memperlihatkan bahwa penggunaan cangkang sebagai campuran bahan baku berperan untuk meningkatkan efisiensi hasil minyak pala seperti pada hasil perlakuan 3 dan 4. Hasil perlakuan 4 campuran bahan baku ratio biji dan cangkang 2/1 (g/g) ternyata memberikan hasil yang lebih baik dibanding perlakuan 3 campuran bahan baku ratio biji dan cangkang 1/1 (g/g). Hal ini disebabkan hasil minyak pala yang diperoleh dari perlakuan 4 lebih banyak, sedang uap air per satuan waktu yang dibutuhkan sama yaitu 1500 gram/ 60 menit. Berarti perlakuan 4 menunjukkan kebutuhan energi lebih efisien. Dengan demikian disarankan menggunakan campuran bahan baku ratio biji dan cangkang 2/1 (g/g) untuk penerapan penyulingan minyak atsiri pala di Bandanaira Maluku.

Hasil analisis menggunakan kromatografi gas (GC-MS) disajikan dalam lampiran. Data hasil analisis GC-MS memperlihatkan bahwa dalam minyak pala hasil penyulingan asal Bandanaira Maluku terdapat 35 senyawa. %-Ase tinggi adalah golongan terpinene (alpha pinene dan sabinene), beta pinene, alpha terpinene, gamma terpinene, myrcene, methyl terpineol, safrole, myristicin. %-Ase lebih kecil antara lain trans sabinene, terpinolene, cis sabinene, terpenene, alpha terpineol, alpha copaene, dan sisanya dalam jumlah sedikit.

Fraksi ringan seperti golongan Sabinene (30,63%), pinene (13,62%), terpinene (2,85%), dan terpineol (3,50%) menempati porsi sangat tinggi. Golongan fraksi berat Myristicin (16,90%) juga mempelihatkan nilai sangat tinggi. Kedua golongan fraksi ini menunjukkan bahwa minyak pala Bandanaira memiliki senyawa kimia baik fraksi ringan maupun fraksi berat yang tinggi melebihi minyak pala dari daerah Indonesia yang lain, sehingga memenuhi persyaratan kualitas yang tinggi. Namun komponen safrole (3,96%) yang diatas 2,5% merupakan kendala penjualan minyak pala ke Eropa. Hal ini sehubungan dengan perkembangan akhir-akhir ini yang menghendaki tidak adanya safrole dalam minyak pala yang dikirim ke Eropa karena diduga safrole memberikan efek karsinogenik.

Namun dengan teknik redestilasi vakum senyawa safrole yang berada dalam fraksi tengah dapat dikurangi dengan jalan memisahkan fraksi ringan yang ada di bagian depan yang banyak mengandung sabinen. Selanjutnya dipisahkan fraksi tengah yang terdapat senyawa safrole, dan diambil residunya yang banyak terdapat myristicin. Dengan demikian teknik redestilasi vakum ini dapat mengambil minyak pala dengan kadar sabinene dan myristicin tinggi dan memperkecil kadar safrole yang terdapat dalam minyak pala.

Secara keseluruhan rendemen dan kwantita senyawa minyak atsiri biji pala yang dihasilkan dalam kajian ini tidak ditemukan sesuai dengan informasi yang ada dalam pustaka, karena bahan biji yang disuling merupakan biji hasil sisa sortasi yang kualitasnya rendah (reject). Kajian ini memperlihatkan hasil rendemen yang rendah, namun senyawa penentu harga sabinen dan myristicin yang tinggi.

5. Kesimpulan

Usaha dan kendala untuk meningkatkan citra minyak atsiri pala Maluku adalah sebagai berikut :

• Hasil kajian penyulingan minyak atsiri pala selama 6 jam skala laboratorium disimpulkan bahwa penggunaan bahan baku campuran biji pala muda dengan cangkang pala ratio biji dan cangkang 2/1 (g/g) memberikan hasil minyak atsiri pala terbanyak dan membutuhkan uap air paling efisien (1500g / 60 menit).
• Hasil penyulingan minyak biji pala asal Bandanaira memperlihatkan nilai sabinene dan myristicin tinggi masing-masing sebesar (30,63%) dan (16,90%) namun kadar safrole juga tinggi (3,50%).

Daftar Pustaka

Guenther, E. The Essential Oils, V.I. Van Nostrand Reinhold Company New York – Toronto – London, 1948.

Guenther, E. Minyak Atsiri (Terjemahan oleh Ketaren), Jilid IV.B, Penerbit Universitas Indonesia, Jakarta, 1990.

Hernani dan Risfaheri. 1990. Pengaruh cara penempatan bahan pada penyulingan biji pala terhadap rendemen dan mutu minyaknya. Medkom Puslitbangtri No.5. hal. 93

Ketaren, S. 1985. Pengantar Teknologi Minyak Atsiri. PN. Balai Pustaka, Jakarta Somaatmadja, D. 1984. Penelitian dan Pengembangan Pala dan Fuli. Komunikasi No.215. BBIHP, Bogor

Sumaryono, W. 1997. Pemacuan Agroindustri Tanaman Obat Melalui Pengembangan Obat Tradisional dan Fitofarmaka. Majalah BPPT edisi No : LXXIX/PERUARI/1997. hal. 30

http://www.ristek.go.id