.. ~

,I

"

MODEL KESEIMBANGAN EKSTRAKSI MINY AK TEMULAWAKMENGGUNAKANPELARUTETANOL

Sperisa Distantina dan FadilahJurusanTeknikKimiaFT UNS

sperisa@lycos.com'"

,[,'IIAbstract: In the design or operation of mass transfer equipment, it always needs

equilibrium data. The aim of this research was to find the suitable equilibrium model ontemulawak oil extraction using ethanol 95 % weight as the solvent. The extraction wascarried out in closed erlenmeyer of room temperature and equipped by magnetic stirrerfor agitation. The extraction was run about 2 hours and the equilibrium state was attained.The concentrations gf oil were measured at various weight ratio solid-ethanol.Threemodels were propos"f:d, namely Henry model, Langmuir model, and Freunlich model.Based on experimental data and the mathematical model, the equilibrium constantswere evaluated nUf[1erically least square. The results showed that the Langmuir

equilibrium model waf fit with the experimental data.

Key words: equilibrium model, extraction.

PENDAHULUANSalah satu cara pengambilan

minyak dalam temulawak adalahekstraksi dengan pelarut yang mudahmenguap, seperti kloroform, eter,aseton, heksan atau alkohol. Alkoholdengan kadar tinggi biasanya digunakanuntuk mengekstraksi bahan kering,daun, dan batang.

Proses ekstraksi memangsudah sejak lama dilakukan perusahaanpenghasil jamu. Namun, teknologinyamasih belum maju sehingga kurangefisien dan hasilnya kurang optimal.Pada saat ini, perusahaan jamu masihdalam kontek mengejar cita-citamenemukan tanaman unggul. Salahsatu perusahaan yang mempunyaiinstalasi ekstraksi. tanaman obat adalahIndofarma.

Pelarut yang digunakan dipilihsecara selektif dengan persentasitertentu yang menjadi rahasiaperusahaan. Beberapa penelitianmenunjukkan bahwa jenis pelarut padaekstraksi rimpang temulawak akanmempengaruhi rendemen minyak atsiri.Mauzy (1992), mengatakan bahwasokletasi rimpang temulawak denganaseton merupakan cara yang palingefisien dibandingkan p.elaruteter minyaktanah etanol, dan n heksan.Pengambilan minyak atsiri dalamtemulawak menggunqkan pelarut eterminyak tanah, klorof~rm dan metanol

. secara kualitatif juga dipelajari oleh

,111'

!~

:r'

i~

'Iil,t!I

:1'

!(

:1:

~:'Hastuti ( 1992). Penelitian kadar minyakatsiri rimpang temulawak dipengaruhi

. olehtempattumbuhanwaktupanendanpengolahan telah dipelajari Rachman(1992). Sutiyani ( 1992) mempelajarisecara kualitatif yaitu petroleum eter,kloroform dan metanol dapat digunakansebagai jenis pelarut pada ekstraksitemulawak. Ternyata kloroform danmetanol memberikan esktrak yangbanyak mengandung kurkuminoid.Pengaruh suhu ekstraksi pada.ekstraksirimpang temulawak secara batchmenggunakan pelarut etanol telahdipelajari Distantina dkk (2003).

Pada proses ekstraksi padatcair, terjadi difusi minyak dari dalamrimpang temulawak ke fase cair yaitupelarut dan akan tercapai keadaankeseimbangan dimana pada keadaan iniminyak dalam temulawak tidak dapatmendifusi lagi ke pelarut. Parameterpenting dalam ekstraksi padat cairadalah koefisien transfer massa dantetapan keseimbangan. Tetapankeseimbangan menunjukan rasiominimum antara pelarut dengan padatanyang diekstraksi (Perry, 1984).

Data-data keseimbangan fasepadat cair pada ekstraksi temulawakbelum banyak tersedia. Sementara itu,untuk perancangan alat ekstraktormembutuhkan data keseimbangan. Datakeseimbangan menunjukkan rasiominimum antara pelarut yangdibutuhkan dan rimpang temulawak

"

~,I

ModeJKeseimbangan Ekstraksi Minyak Temulawak MenggunakanPelarut Etanol ( Sperisa Distantina dan Fadilah )

31

yang diekstraksi. Oleh karena itu,penelitian ini juga diharapkan dapatmenyumbangkan data ilmiah berupadata-data keseimbangan ini.

Pada penelitian ini akan ditelitipula secara kuantitatif bentukkeseimbangan proses ekstraksi ini.Pada penelitian i,ni digunakan alatekstraksi bukan soklet yaitu ekstraksisecara batch, dimana rimpangtemulawak dikontakkan secara langsungdengan pelarut di dalam suatu tempatsebagai tempat ekstrakstor.

DASAR TEORI

padatl cairXo

padat

Xs

cair

y4

a b

.

Model keseimbanganekstraksi

Pada percobaan ini, rimpangtemulawak diekstraksi dengan pelarutetanol di dalam tangki berpengaduksecarabatch. Pada proses ekstraksipadat cair, terjadi difusi minyak daridalam rimpang temulawak ke fase cairyaitu pelarut dan akan tercapai keadaankeseimbangan dimana pada keadaan in;minyak dalam temulawak tidak dapatmendifusi lagi ke pelarut. Peristiwa difusimencapai keadaan seimbangditunjukkan dengqn skema seperti yangterlihat pada gam~ar 1..f

", .

proses

padat cair padat cair

Xs Xs

Y*y*!

*

c d

Gambar 1. Skema peristiwa difusi padat-cair Gambar 1. Skema peristiwa difusipadat-cair

Keterangan gambar 1 adalah sebagaiberikut:

a Mula-mula pada saat t=O,konsentrasi minyak dalampadatan Xo dan di fase cair(pelarut) belum mengandungminyak.

b. Peristiwa ekstraksi setiap saat.c. Peristiwa ekstraksi setiap saat

lebih lama dibandingkangambar 1 b.

d. Keseimbangan dianggaptercapai bila konsentrasiminyak dalam cairan tetap samadengan Y*.

Beberapa model keseimbanganfase padat-cair yang diajukan dalampenelitian ini antara lain:

1. Keseimbangn model Henry(Treybal, 1981).Y* = H. Xs (1)

32

2. Keseimbangan model Freunlich(Foust, 1980 ).

Y* = m. Xsn (2)

3. Keseimbangan model Langmuir( Geankoplis, 1995 ).

X =kl.Xm. y*s 1+kl. y* (3)

dengan,

Y* = kadar minyak di fase cair padabatas fase padat - cair' terjadi jikaperpindahan massa netto minyak kemiridari fase padat ke fase cair samadengan no!.Xs = kadar minyak dalam rimpang.H, m, n, kl, Xm adalah konstantakeseimbangan.

Kadar minyak dalam padatan (Xs)dievaluasi deng§ln neraca massaminyak dalam tan~ki untuk setiap saat (setelah mencapai ~eadaan seimbang ) :.,

Ekuilibrium, Vo/4, No 1, fOO5.:31- 35

Xo.M = XS.M +Y*.VAtau \

Xo.M- Y*. VX = .-S M

(4)

dengan, ii~M= berat rimpang yang diekstraksi.V =berat pelarut.

. Xo=Kadar minyak dalam rimpang mula-mula.' 7Xs = kadar minyak dalam rimpangsetelah ekstraksi mencapaikeseimbangan.

METODE PENELITIANPenelitian ini akan dilaksanakan

di laboratorium Dasar Teknik KimiaFakultas Teknik UNS.Bahan yang digunakan:1. Rimpang temulawak dengan kadar

minyak 0,1441 gr minyaklgr rimpang.2. Etanol 96%.Rangkaian alat :

Keterangan gambar:1. erlenmeyer.

2.stirrer magnetic.

2

Gambar 2. Skpma rangkaian alatekstraksi.

Cara kerja :Rimpang segar diiris tipis berbentukslab dengan tebal tertentu. Ekstraksidilakukan secara ,.~.batchpada suhukamar, dimana sejQmlah tertentu slabdiekstraksi menggunakan sejumlahtertentu pelarut e(anol 96%. Alatekstraksi yang \~igunakan adalaherlenmeyer tertutup dan ekstraksidijalankan pada suhu kamar. Untukmempercepat keadaan seimbang, makaselama ekstraksi dil~kukan pengadukan.Setelah semua rimpang dan pelarutdengan perbandingan tertentudimasukkan, segera magnetic stirrerdihidupkan yang kecepatannya dijagatetap. Pada akhir ekstraksi (waktu akhirekstraksi ditentukan pada percobaanpendahuJuan dan diperoleh 2 jam),

ampas dipisahkan dari campuranpelarut minyak dengar;1cara menyaring.Kemudian minyak dipisahkan daripelarut dengan cara menguapkanpelarut. Minyak yang sudahtidakmengandung pelarut' ini selanjutnyaditimbang. Percobaan di atas diulangidengan variasi perbandingan jumlahpelarut dan rimpang. Kadar minyakdalam larutan pada akhir ekstraksiditentukan dengan cara gravimetri,dimana berat total campuran minyakpelarut sebelum diuapkan ditimbangterlebih dahulu. Berat minyak pada akhirpenguapan ini juga ditimbang. Kadarminyak dalam larutan ( Y* ) merupakanNilai Xs dievaluasi menggunakanpersamaan 4. Nilai tetapan-tetapankeseimbangan dicari menggunakanpersamaan 1, 2, dan 3. Selanjutnyaakan dibahas model keseimbanganyang sesuai dengan peristiwa ekstraksipada penelitian ini.

.1Ii

"

HASIL DAN PEMBAHASANPada penelitian ini, data yang

digunakan untuk mencari modelkeseimbangan adalah data ekstraksidengan pelarut etanol 96%.

I

A. Model Henry ( model 1 ).Konstanta H pada persamaan (1)

diperoleh dengan regresi linier.Persamaan yang diperoleh adalahsebagai berikut :

Y* = 0,0228 XsHasH linearisasi disajikan dalamgambar 3.

Gambar 3. Hubungan Y. dengan Xspada persamaan hasil regresi linier

model 1

Model Kesetimbangan Ekstraksi Minyak Temulawak MenggunakanPelarut Etanol ( Sperisa Distantina dan Fadi!ah )

33

0 003 - .0,026

/0,0022.0,0018

Y' = O,O228Xs0,0014 -

0,001

0,09 Xs 0,11 0,130,07

B. Model Fregf1lich ( model 2 ).Konstanta-konstanta dalam

persamaan Freunlich diperoleh dengandengan melinierkan persamaanFreunlich terlebih dahulu, danselanjutnya konstanta-konstanta itudicari dengan regresi linier.

Y* = m . Xsn

Persamaan ( 2) dilinierkan:Log(Y*)= log m + n. Log (Xs) (5)

HasHlinearisasi disajikan dalamgambar 4. Persamaan yang diperolehadalah :

Y*= 0,04463. XS1,2919

(2)

-2,52-1

1

1-2,56 '

-1,05 -1 -0,95 -d 9I'

-2,6

~ _? 64bO -,.Q

-2,68

-2,72i

logY. = 1,2919.1ogXs - 1,i352!.

-2,76 "pO ...n"n ._.on u_.

logXs

Gambar 4. Hubungan 10gY*denganlog Xs pada persamaan hasil

linearisasi

C. Model Langmuir ( Model 3)Konstanta-konstanta da/am

persamaan Langmuir diperoleh dengandengan meltnierkan persamaanlangmuir terlebih dahulu, danselanjutnya konstanta-konstanta itudicari dengan regresi linier.

kl.~m. Y*

><s- 1+kl. Y*(3)

Persamaan 3 dilinierkan,sehinggadiperoleh persamaan :

I 1 1 1-=--+-Xs k1.Xm Y * Xm

(6)

Hasillinearisasi disajikan pada gambar5.

Persamaan yang diperoleh adalah :

Xs = 172,0245.0,356633.Y *1+ (172,0245.Y*)

34

.

1412108

l/Xs 6

420300

~1/Xs =0,0163(1/Y.) + 2,804

600400 llY* 500

Gambar 5. Hubungan 1/Xs dengan11Y*pada persamaan hasillinearisasi

model 3.

Ketiga model tersebutdibandingkan. Model yang palingmendekati data percebaan adalah.

model yang paling sesuai denganpenelitian ekstrak~i ini. Pembandinganketiga model disajikan dalam gambar 6.

[

0,0029

0,0027

I ~ 0,0025GI0..

.E' 0,0023...os

~ 0,0021

I ;, 0,0019 I

I ~ 0,0017 i0,0015 .

0,085

I 1

0 I. I

i I

1 I

: Ii I. data

I

i

I-model 1 i-modeIZ. I

: i

-model 31 I

0,105 0,~151

I

0,095

XS,g minyak/g rimpang!

Gambar 6. Pembandingan ketigamodel k~~eimbangan

;

Gambar£3menunjukkan bahwamodel keseimbangan Langmuirmemberikan ralat relatif rerata palingkecil dibandingkan model Henrymaupun model Freunlich. Model Henrymemberikan ralat rerata 3,46% terhadapdata, model Freun/ich memberikan ralat2,56% dan model Langmuir memberikanralat rerata 1,82% terhadap datapercobaan. Oleh karena itu, modelLangmuir adalah model keseimbanganyang paling cocek dan yang palingmendekati data percobaan seperti yangditunjukkan dari gambar 6. Meskipundemikian, kedua model yang lainnyajuga memberikan ralat yang relatif kecil.

Ekuilibrium, Vol 4, No 1, 2005: 31 - 35

'"

KESIMPULANBerdasarkan analisis data

penelitian ekstraksi minyak temulawakmenggunakan pelarut etanol pada suhukamar dapat diambil beberapakesimpulan, yaitu :1. Ketiga model yang diajukan

memberikan ralat yang relatif keci!.2. Model keseimbangan yang paling

sesuai untuk ekstraksi ini adalahmodel keseimbangan Langmuir.

DAFTAR ARTI DAN LAMBANGM = berat rimpang yang diekstraksi,

gram.V = berat pelarut,gram.Xo = Kadar minyak dalam rimpang

mula-mula, gram minyak I gramrimpang.

Xs = kadar minyak dalam rimpangsetelah e~straksi mencapaikeseimbangan, gr minyak/ gramrimpang.

Y* = kadar minyak di fase cair padabatas fase padat - cair terjadi jikaperpindahan massa neUo minyakkemiri dari fase padat ke fase cairsarna dengan nol, gramminyak/gram pelarut.

H, m, n, kl, XIT). adalah konstantakeseimbangan.

DAFTAR PUSTAKADistantina, 5., dan Wulan D.HA, 2002,

"Pengaruh Suhu TerhadapEkstraksi Minyak TemulawakBerbentuk Slab MenggunakanPelarut Etanol", Ekuilibrium, Volt., Jurusan Teknik Kimia, UNS.

it

Foust, AS., 1980, Principle of UnitOperations, John Wiley andSons, New York.

Geankoplis, C.J., 1995, TransportProcess and Unit Operations, 3rded., Prentice Hall International,Inc., Singapore.

Hastuti, M.S., 1992, "Uji DayaAntibakteri Ekstrak TemulawakHasil Fraksinasi dengan EterMinyak Tanah, Kloroform danMetanol", Penelitian TanamanObat, Departemen Kesehatan RI,Jakarta.

Mauzy, AH., 1992, "Perbandinganbeberapa Cara Ekstraksi untukMengisolasi Kurkuminoid dariRimpang Temulawak danRimpang Kunyit, PenelitianTanaman Obat", DepartemenKesehatan RI, Jakarta. .

Rachman, T., 1992, "Penetatapan KadarMinyak Atsiri Rimpang Temulawakdari Berbagai Daerah", PenelitianTanaman Obat, DepartemenKesehatan RI, Jakarta.

Rukmana, R., 1995, Temulawak,Tanaman Rempah dan Obat,Cetakan I, Kanisius, Yogyakarta.

Sutiyani, Y, 1992, "Isolasi danIdentifikasi Senyawa KurkuminoidRimpang Curcuma XanthorrhizaMenggunakan Pelarut Eter MinyakTanah, Kloroform dan Metanol",Penelitian Tanaman Obat,Departemen Kesehatan RI,Jakarta.

Treyball, R.E., 1981, Mass TransferOperations, 3 ed., McGraw-Hili,International Edition, Singapore.

..

ModeJKesetimbangan Ekstraksi Minyak Temulawak MenggunakanPe/arut Elanol ( Sperisa Distantina dan Fadilah )

35