Pembuatan Vanillin Sintetik Dari Daun Cengkeh
-
Upload
state-polytecnic-of-ujung-pandang -
Category
Science
-
view
523 -
download
2
Transcript of Pembuatan Vanillin Sintetik Dari Daun Cengkeh
TUGAS AKHIR
PEMBUATAN VANILIN SINTETIK DARI DAUN CENGKEH
(Syzygium aromaticum)
Disusun Oleh :
NURHIKMA (331 14 005)
KARTINA (331 14 016)
PROGRAM STUDI D3 TEKNIK KIMIA
JURUSAN TEKNIK KIMIA
POLITEKNIK NEGERI UJUNG PANDANG
2015
Gambar Teknik | 1
Kata Pengantar
Segala puji bagi Allah SWT yang telah memberikan berkah dan rahmat-
Nya sehingga kami dapat menyelesaikan tugas akhir ini dengan baik. Terima
kasih juga tidak lupa diberikan kepada Bapak Andi Muh.Iqbal Akbar Asfar S.ST.,
M.T yang telah memberikan tugas ini sebagai salah satu persyaratan kelulusan
dalam mata kuliah gambar teknik. Tidak lupa pula kami ucapkan terima kasih atas
bantuan teman-teman atas kerjasamanya. Karena dengan bantuannya tersebut
dapat memberikan hasil yang baik dalam pengerjaan makalah ini.
Makalah ini berjudul “Pembuatan Vanilin Sintetik Dari Daun Cengkeh
(Syzygium aromaticum)”. Dalam makalah ini membahas tentang proses
pengolahan bahan baku yang berupa daun Cengkeh yang tidak termanfaatkan
sampai menjadi vanilin sintetik yang siap digunakan. Semoga makalah ini dapat
bermanfaat dalam pengetahuan kita tentang sumber daya alam disekitar yang
dapat diolah sehingga menjadi bahan yang mempunyai nilai jual dan
meningkatkan ekonomi masyarakat.
Kami sadar dalam penulisan makalah ini masih banyak kekurangan. Oleh
karena itu kami memohon maaf atas kekurangannya dan dimohon kritik serta
sarannya yang dapat membangun penulisan makalah selanjutnya.
Makassar, 18 November 2015
Penyusun
Gambar Teknik | 2
Daftar Isi
Kata Pengantar..................................................................................................i
Daftar Isi...........................................................................................................ii
Daftar Tabel......................................................................................................iv
Daftar Gambar..................................................................................................v
BAB I PENDAHULUAN.................................................................................1
1.1.....................................................................................................................Latar
Belakang.....................................................................................................1
1.2.....................................................................................................................Rum
usan Masalah..............................................................................................3
1.3.....................................................................................................................Tujua
n..................................................................................................................3
1.4.....................................................................................................................Manf
aat................................................................................................................3
BAB II TINJAUAN PUSTAKA......................................................................4
2.1. Tanaman Cengkeh.....................................................................................4
2.2. Minyak Atsiri Daun Cengkeh....................................................................6
2.3. Metode Pengolahan Daun Cengkeh...........................................................7
2.4. Eugenol......................................................................................................16
2.5. Vanilin.......................................................................................................18
BAB III PEMBAHASAN.................................................................................20
3.1. Pengolahan Limbah Daun Cengkeh Menjadi Minyak Daun Cengkeh......20
Gambar Teknik | 3
3.2. Isolasi Eugenol Minyak Daun Cengkeh....................................................23
3.3. Pengolahan Eugenol Menjadi Vanilin.......................................................27
BAB IV PENUTUP..........................................................................................31
4.1. Kesimpulan................................................................................................31
4.2. Saran..........................................................................................................31
Daftar Pustaka...................................................................................................32
Lampiran
Gambar Teknik | 4
BAB I
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Tanaman cengkeh adalah tanaman rempah, yang mana bagian
utama cengkeh yang paling komersial adalah bunga cengkeh yang
sebagian besar digunakan dalam industri rokok. Sementara daun cengkeh
belum dimanfaatkan secara maksimal dan masih dianggap limbah yang
kurang berguna. Padahal daun cengkeh memiliki kandungan minyak atsiri
(1-4)%. Dengan keadaan tersebut memungkinkan untuk dilakukan
penyulingan minyak yang terkandung didalamnya, sehingga limbah
tersebut memiliki nilai ekonomis yang tinggi dan kesejahteraan
masyarakat semakin meningkat. Minyak atsiri merupakan salah satu
komoditi yang memiliki potensi besar di Indonesia. Minyak atsiri adalah
ekstrak alami dari jenis tumbuhan tertentu, baik berasal dari daun, bunga,
kayu, biji-bijian bahkan putik bunga. Meskipun banyak jenis minyak atsiri
yang telah diusahakan di Indonesia. Peluang pasar komoditi minyak atsiri
ini masih terbuka luas baik didalam maupum diluar negeri.
Minyak daun cengkeh merupakan salah satu komoditi ekspor
Indonesia dan memegang peranan penting dalam kehidupan social
ekonomi masyarakat produsen minyak daun cengkeh. Minyak cengkeh
mengandung beberapa komponen, tetapi komponen paling penting adalah
eugenol. Eugenol inilah yang memberikan aroma khas yang banyak
Gambar Teknik | 5
dibutuhkan oleh berbagai industri, antara lain industri kosmetik, farmasi,
dan pestisida nabati. Dari eugenol yang merupakan komponen terbesar
penyusun minyak cengkeh maupun minyak daun cengkeh yang diperoleh
dari ekstrak alami bunga atau daun cengkeh dapat di sintetis untuk
dihasilkan vanilin. Vanilin merupakan senyawa glikosida yang diperoleh
dari buah panili (vanilin alami) atau dapat dibuat secara sintetis dari
sumber lainnya (vanilin sintetik). Vanilin merupakan senyawa turunan dari
eugenol yang banyak juga digunakan pada berbagai industri (makanan dan
minuman, farmasi, dan parfum).
Di Indonesia sendiri kebutuhan vanilin sintetik sebagian besar di
impor dari Negara lain, Sedangkan cengkeh dari Indonesia di ekspor
keluar. Ini membuktikan Negara kita masih lemah dalam proses
pengolahan. Padahal harga minyak cengkeh ataupun yang sudah menjadi
eugenol jauh lebih mahal dari pada cengkeh kering.
Bercermin dari latar belakang diatas kami mencoba
mengembangkan inovasi kedepannya dengan mengkaji tentang
pengolahan limbah daun cengkeh menjadi vanilin sintetik. Hal ini
dimaksudkan untuk meningkatkan pengetahuan para petani cengkeh yang
masih sangat minim tentang pengolahan cengkeh yang padahal dengan
sedikit pengolahan dapat menampah nilai jual dari cengkeh itu sendiri
sehingga akan meningkatkan ekonomi masyarakat serta kesejahteraan para
petani cengkeh.
Gambar Teknik | 6
1.2. Rumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang di atas adapun rumusan masalah
sebagai berikut :
1. Bagaimana proses pengolahan limbah daun cengkeh menjadi minyak
daun cengkeh ?
2. Bagaimana proses isolasi eugenol ?
3. Bagaimana proses pengolahan eugenol menjadi vanilin ?
1.3. Tujuan
1. Untuk memahami proses pengolahan limbah daun cengkeh menjadi
minyak daun cengkeh
2. Untuk memahami cara isolasi eugenol
3. Untuk memahami proses pengolahan eugenol menjadi senyawa
turunannya (vanilin).
1.4. Manfaat
1. Agar pembaca dapat mengetahui prinsip kerja dari pengolahan limbah
daun cengkeh menjadi vanilin sintetik.
2. Menambah wawasan masyarakat , khususnya kalangan petani cengkeh,
dan pelaku industri tentang pengolahan limbah daun cengkeh menjadi
vanilin sintetik.
Gambar Teknik | 7
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1. Tanaman Cengkeh
Cengkeh (Syzygium aromaticum, syn. Eugenia aromaticum),
dalam bahasa Inggris disebut cloves, adalah tangkai bunga kering
beraroma dari keluarga pohon Myrtaceae. Cengkeh adalah tanaman
asli Indonesia, banyak digunakan sebagai bumbu masakan pedas di
negara-negara Eropa, dan sebagai bahan utama rokok kretek khas
Indonesia.
Pohon cengkeh merupakan tanaman tahunan yang dapat tumbuh
dengan tinggi 10-20 m. Mempunyai daun berbentuk lonjong yang
berbunga pada pucuk-pucuknya. Tangkai buah pada awalnya berwarna
hijau, dan berwarna merah jika bunga sudah mekar. Cengkeh (Syzygium
aromaticum) termasuk jenis tumbuhan perdu yang dapat memiliki batang
pohon besar dan berkayu keras cengkeh mampu bertahan hidup puluhan
bahkan sampai ratusan tahun, tingginya dapat mencapai 20 -30 meter dan
cabang-cabangnya cukup lebat.
Cabang-cabang dari tumbuhan cengkeh tersebut pada umumnya
panjang dan dipenuhi oleh ranting-ranting kecsil yang mudah patah.
Mahkota atau juga lazim disebut tajuk pohon cengkeh berbentuk
kerucut. Daun cengkeh berwarna hijau berbentuk bulat telur memanjang
dengan bagian ujung dan panggkalnya menyudut. Bunga dan buah
Gambar Teknik | 8
cengkeh akan muncul pada ujung ranting daun dengan tangkai pendek
serta bertandan.Pada saat masih muda bunga cengkeh berwarna keungu-
unguan, kemudian berubah menjadi kuning kehijau-hijauan dan berubah
lagi menjadi merah muda apabila sudah tua. Sedang bunga cengkeh kering
akan berwarna coklat kehitaman dan berasa pedas sebab mengandung
minyak atsiri. Umumnya cengkeh pertama kali berbuah pada umur 4-7
tahun. Dari sudut botanis, tanaman cengkeh adalah termasuk famili
Myrtacea dan sekerabat dengan jambu air (Eugenia jambos).
Klasifikasi Tanaman Cengkeh
Divisi : Spermatophyta
Subdivisi : Angiospermae
Kelas : Dicotyledonae
Bangsa : Myrtales
Suku : Myrtaceae
Marga : Syzygium
Jenis : Syzygium aromaticum (L.) Merr. & Perry. Eugenia
aromatica (L.) Baill. Eugenia caryophyllata Thunb.
Eugenia caryophyllus (Spreng.) Bull. & Harr.
Caryophyllus aromaticus (L.).
Gambar Teknik | 9
2.2. Minyak Atsiri Daun Cengkeh
Minyak cengkeh merupakan minyak atsiri yang diperoleh dari
tanaman cengkeh (Eugenia caryophyllata Thunb). Minyak ini dapat
diperoleh dari bunga, gagang/batang, dan daun tanaman cengkeh. Kualitas
minyaknya dievaluasi dari kandungan fenol, terutama eugenol. Kandungan
eugenol dalam minyak bunga, gagang, dan daun cengkeh dipengaruhi oleh
keadaan bahan baku, metode penyulingan minyak dan pengambilan
eugenol dari minyak. Perbandingan kadar eugenol dalam minyak cengkeh
berdasarkan asalnya dapat dilihat pada tabel berikut:
Tabel 2.4.1 Kandungan eugenol dalam minyak cengkeh
Komponen
minyak daun cengkeh
dapat dibagi menjadi dua kelompok. Yang pertama adalah senyawa fenolat dalam
minyak daun cengkeh yaitu eugenol, dan yang kedua adalah senyawa-senyawa
non fenolat, yang merupakan bagian kecil komponen minyak daun cengkeh.
Senyawa non fenolat yang terdapat dalam minyak daun cengkeh adalah β-
kariofilen, α -kububen, α-kopaen, humulen, δ-kadien, dan kadina 1,3,5-trien.
Kariofilena merupakan komponen kedua terbanyak dalam minyak daun cengkeh
dengan kadar sekitar 10%, mempunyai banyak kegunaan baik secara langsung
maupun senyawa turunannya. Kariofilena asetat digunakan sebagai bahan
Gambar Teknik | 10
Asal Minyak Kadar Eugenol
Bunga 90-95%
Gagang 83-95%
Daun 82-87%
kosmetik dan parfum, kariofilena alkohol digunakan untuk menarik atau memikat
Collops vittatus jantan, kumbang lading kapas di Arizona, tetrahidrokariofilenon
merupakan penyusun bahan kosmetik, kerangka kariofilena diduga dapat
digunakan sebagai bahan awal untuk membuat beberapa seskuerterpena trisiklik
yang merupakan bahan antibiotic Punctatin A,D,E, dan F, kariofilena minyak
cengkeh merupakan anti karsinogenik yang penting, campuran kariofilena dengan
indol efektif untuk membunuh Steptococcus mutans (bakteri penyebab karies
gigi).
2.3. Metode Pengolahan Daun Cengkeh
1. Dengan Penyulingan
Secara umum penyulingan minyak atsiri dilakukan beberapa cara
yaitu:
a. Penyulingan dengan air
Pada cara ini, bahan tanaman yang akan disuling mengalami
kontak lansung dengan air mendidih. Ciri khas cara ini yaitu
adanya kontak langsung antara bahan dan air mendidih. Oleh
karena itu, sering disebut penyulingan langsung. Penyulingan
dengan cara ini cocok untuk bunga mawar sebab seluruh bagian
bahan harus tercelup dan dapat bergerak bebas dalam air mendidih.
Meskipun dari proses pengerjaannya sangat mudah, tetapi
penyulingan dengan cara langsung ini dapat menyebabkan
banyaknya rendemen minyak yang hilang.
Gambar Teknik | 11
b. Penyulingan dengan uap
Cara ini disebut penyulingan tak langsung. Pada prinsipnya, model
ini sama dengan penyulingan langsung. Hanya saja air penghasil
uap tidak diisikan bersama-sama dalam ketel penyulingan. Uap
yang digunakan berupa uap jenuh atau uap yang kelewat panas
dengan tekanan lebih dari 1 atm. Didalam proses penyulingan
dengan uap ini, uap dialirkan melalui pipa uap yang berlingkar
yang berpori dan berada dibawah bahan tanaman yang akan
disuling. Kemudian uap akan bergerak menuju ke bagian atas
melalui bahan yang disimpan diatas saringan. Salah satu kelebihan
model ini antara lain sebuah ketel uap dapat melayani beberapa
buah ketel penyulingan yang dipasang seri sehingga proses
produksi akan berlangsung lebih cepat. Namun sayangnya proses
penyulingan dengan model ini memerlukan konstruksi ketel yang
lebih kuat dan alat-alat pengaman yang lebih baik.
c. Penyulingan dengan air dan uap
Pada penyulingan ini, bahan tanaman yang akan disuling
diletakkan diatas rak-rak atau saringan berlubang. Kemudian ketel
penyulingan di isi dengan air sampai permukaannya tidak jauh
bagian bawah saringan. Ciri khas model ini yaitu uap selalu dalam
keadaan basah, jenuh, dan tidak terlalu panas. Sebenarnya terdapat
perbedaan yang mendasar pada prinsip ke tiga model penyulingan
tersebut. Namun dalam praktek hasilnya akan berbeda bahkan
Gambar Teknik | 12
kadang-kadang perbedaannya sangat berarti karena masing-masing
metode mempunyai kekurangan atau kelebihan.
Teknologi yang digunakan dalam proses produksi pengolahan
minyak daun cengkeh ini termasuk teknologi sederhana dan
tradisional. Proses yang umum digunakan alah penyulingan dengan
uap air. Proses penyulingan dilakukan dengan memanaskan bahan
baku dan air dimasukkan dalam ketel yang kemudian dipanaskan.
Proses pemanasan dapat menggunakan bahan bakar berupa limbah
daun yang disuling sebelumnya. Uap air dan uap minyak daun
cengkeh akan mengalir melalui pipa masuk kedalam kondensor.
Kondensor tersebut dapat berupa kolam. Semakin lama uap minyak
daun cengkeh dan uap air berada dalam kolam pendinginan
semakin baik proses kondensasi yang terjadi. Biasanya para
penyuling dipedesaan menggunakan 2 kolam pendingin untuk
proses kondensasi ini. Air kolam harus terus dijaga agar tetap
berada pada suhu yang dingin. Kondensasi mengubah uap air dan
uap minyak daun cengkeh menjadi bentuk cair berupa minyak daun
cengkeh dan air yang ditampung dalam drum.
2. Ekstraksi
Ekstraksi adalah pemisahan suatu zat dari campurannya dengan
pembagian sebuah zat terlarut antara dua pelarut yang tidak dapat
tercampur untuk mengambil zat terlarut tersebut dari satu pelarut ke
pelarut yang lain. Ekstraksi bertujuan untuk melarutkan senyawa-
Gambar Teknik | 13
senyawa yang terdapat dalam jaringan tanaman ke dalam pelarut yang
dipakai untuk proses ekstraksi tersebut.
Jenis-jenis ekstraksi bahan alam yang sering dilakukan adalah :
a. Ekstraksi cara dingin
Metode ini artinya tidak ada proses pemanasan selama proses
ekstraksi berlangsung, tujuannya untuk menghindari rusaknya
senyawa yang dimaksud rusak karena pemanasan. Contohnya :
Maserasi merupakan cara penyarinan yang sederhana. Maserasi
dilakukan dengan cara merendam serbuk simplisia dalam cairan
penyari. Cairan penyari akan menembus dinding sel dan masuk
ke dalam rongga sel yang mengandung zat aktif, zat aktif akan
larut dengan karena adanya perbedaan konsentrasi antara larutan
zat aktif di dalam sel dengan yang diluar sel, maka larutan yang
terpekat didesak keluar. Peristiwa tersebut berulang sehingga
terjadi keseimbangan konsentrasi antara larutan diluar sel dan
didalam sel.
Perkolasi adalah proses penyarian simplisia dengan jalan
melewatkan pelarut yang sesuai secara lambat pada simplisia
dalam suatu percolator. Perkolasi bertujuan supaya zat
berkhasiat tertarik seluruhnya dan biasanya dilakukan untuk zat
berkhasiat yang tahan ataupun tidak tahan pemanasan. Cairan
penyari dialirkan dari atas ke bawah melalui serbuk tersebut,
cairan penyari akan melarutkan zat aktif sel-sel yang dilalui
Gambar Teknik | 14
sampai mencapai keadaan jenuh. Gerak kebawah disebabkan
oleh kekuatan gaya beratnya sendiri dan cairan di atasnya,
dikurangi dengan daya kapiler yang cenderung untuk menahan.
Kekuatan yang berperan pada perkolasi antara lain: gaya berat,
kekentalan, daya larut, tegangan permukaan, difusi, osmosa,
adesi, daya kapiler dan daya geseran (friksi).
b. Ekstraksi cara panas
Metode ini pastinya melibatkan panas dalam prosesnya. Dengan
adanya panas secara otomatis akan mempercepat proses penyarian
dibandingkan cara dingin.
Refluks merupakan salah satu metode sintesis senyawa
anorganik, metode ini digunakan apabila dalam sintesis
tersebut menggunakan pelarut yang volatil. Pada kondisi ini
jika dilakukan pemanasan biasa maka pelarut akan menguap
sebelum reaksi berjalan sampai selesai. Prinsip dari metode
refluks adalah pelarut volatil yang digunakan akan menguap
pada suhu tinggi, namun akan didinginkan dengan kondensor
sehingga pelarut yang tadinya dalam bentuk uap akan
mengembun pada kondensor dan turun lagi ke dalam wadah
reaksi sehingga pelarut akan tetap ada selama reaksi
berlangsung. Sedangkan aliran gas N2 diberikan agar tidak ada
uap air atau gas oksigen yang masuk terutama pada senyawa
Gambar Teknik | 15
organologam untuk sintesis senyawa anorganik karena sifatnya
reaktif.
Sokletasi adalah suatu metode atau proses pemisahan suatu
komponen yang terdapat dalam zat padat dengan cara
penyaringan berulang-ulang dengan menggunakan pelarut
tertentu, sehingga semua komponen yang diinginkan akan
terisolasi. Sokletasi digunakan pada pelarut organik tertentu.
Dengan cara pemanasan, sehingga uap yang timbul setelah
dingin secara kontinyu akan membasahi sampel, secara teratur
pelarut tersebut dimasukkan kembali ke dalam labu dengan
membawa senyawa kimia yang akan diisolasi tersebut. Pelarut
yang telah membawa senyawa kimia pada labu distilasi yang
diuapkan dengan mesin penguapan berputar (rotary
evaporator) sehingga pelarut tersebut dapat diangkat lagi bila
suatu campuran organik berbentuk cair atau padat ditemui pada
suatu zat padat, maka dapat diekstrak dengan menggunakan
pelarut yang diinginkan.
Faktor-faktor yang mempengaruhi proses ekstraksi :
1. Pelarut
Kelarutan zat terlarut (solute) dipengaruhi oleh sifat polar dan non
polar pelarut. Umumnya senyawa polar akan larut dalam pelarut polar
demikian juga sebaliknya. Jenis pelarut yang umum digunakan untuk
melarutkan oleoresin adalah heksana, aseton, metanol, etanol,
Gambar Teknik | 16
isopropanol dan metilen klorida. Pelarut ini harus mempunyai sifat
mudah dipisahkan dari hasil ekstraksinya. Besarnya presentase kadar
oleoresin yang dihasilkan dari proses ekstraksi sangat dipengaruhi oleh
jenis pelarut yang digunakan. Pelarut polar mudah melarutkan senyawa
resin, lemak, asam lemak, minyak, karbohidrat dan senyawa organik
lainnya. Sehingga untuk menghasilkan oleoresin banyak digunakan
pelarut polar dari pada pelarut non polar. Ekstraksi dengan pelarut non
polar akan menghasilkan oleoresin dengan kandungan lemak yang
tinggi, sedangkan ekstraksi dengan pelarut polar seperti etanol akan
menghasilkan oleoresin dengan kandungan lemak yang rendah.
2. Temperatur
Ekstraksi akan lebih mudah dilakukan dengan temperatur tinggi,
tetapi pada ekstraksi oleoresin hal ini akan menyebabkan beberapa
komponen yang terdapat rempah akan mengalami kerusakan.
3. Ukuran Bahan
Penghancuran atau pengecilan ukuran bahan dilakukan agar
permukaan bidang persentuhan bahan dengan pelarut menjadi luas,
sehingga proses ekstraksi dapat berlangsung lebih cepat. Laju ekstraksi
ditentukan oleh luas permukaan kontak antar zat terlarut dengan pelarut.
4. Waktu Kontak
Gambar Teknik | 17
Waktu pengontakan yaitu lamanya kontak antara material padatan
dengan pelarut. Bahwasanya semakin lama waktu ekstraksi, maka
peluang bersentuhnya pelarut dengan bahan juga semakin besar.
5. Distilasi
Distilasi atau penyulingan adalah suatu metode pemisahan bahan
kimia berdasarkan perbedaan kecepatan atau kemudahan menguap
(volatilitas) bahan. Dalam penyulingan, campuran zat dididihkan
sehingga menguap, dan uap ini kemudian didinginnkan kembali dalam
bentuk cairan. Zat yang memiliki titik didih lebih rendah akan menguap
lebih dulu. Metode ini termasuk sebagai unit operasi kimia jenis
perpindahan massa. Penerapan proses ini didasarkan pada teori bahwa
pada suatu larutan, masing–masing komponen akan menguap pada titik
didihnya. Ada 4 jenis distilasi yaitu : distilasi sederhana, distilasi
fraksionasi, distilasi uap, dan distilasi vakum.
a. Distilasi Sederhana
Pada distilasi sederhana, dasar pemisahannya adalah perbedaan
titik didih yang jauh dengan salah satu komponen bersifat volatile.
Jika campuran dipanaskan maka komponen yang titik didihnya
lebih rendah akan menguap lebih dulu. Selain perbedaan titk didih,
juga pebedaan kevolatilan, yaitu kecenderungan sebuah substansi
untuk menjadi gas. Distilasi ini dilakukan pada tekanan atmosfir.
Aplikasi distilasi sederhana digunakan untuk memisahkan
campuran air dan alkohol.
Gambar Teknik | 18
b. Distilasi Fraksionasi
Fungsi distilasi fraksionasi adalah memisahkan komponen-
komponen cair, dua atau lebih dari suatu larutan berdasarkan
perbedaan titik didihnya. Distilasi ini juga dapat digunakan untuk
campuran dengan perbedaan titik didih kurang dari 20ºC dan
bekerja pada tekanan atmosfer atau dengan tekanan rendah.
Aplikasi dari distilasi jenis ini digunakan pada industri minyak
mentah. Perbedaan distilasi fraksionasi dan distilasi sederhana
adalah adanya kolom fraksionasi. Di kolom ini terjadi pemanasan
secara bertahap dengan suhu yang berbeda–beda pada setiap
platnya. Pemanasan yang berbeda-beda ini bertujuan untuk
pemurnian distilasi yang lebih dari plat – plat dibawahnya.
c. Distilasi Uap
Distilasi uap digunakan pada campuran senyawa-senyawa yang
memiliki titik didih mencapai 200ºC atau lebih. Distilasi uap dapat
menguapkan senyawa-senyawa ini dengan suhu mendekati 100ºC
dalam tekanan atmosfir dengan menggunakan uap atau air
mendidih. Sifat yang fundamental dari distilasi uap adalah dapat
mendistilasi campuran senyawa dibawah titik didih dari masing-
masing senyawa campurannya. Selain itu distilasi uap dapat
digunakan untuk campuran yang tidak larut dalam air di semua
temperatur, tapi dapat didistilasi dengan air. Aplikasi dari distilasi
uap adalah untuk mengekstrak beberapa produk alam seperti
Gambar Teknik | 19
minyak eucalyptus dari eucalyptus, minyak sitrus dari lemon atau
jeruk, dan untuk ekstraksi minyak parfum dari tumbuhan.
Campuran dipanaskan melalui uap air yang dialirkan ke dalam
campuran dan mungkin ditambah juga dengan pemanasan. Uap
dari campuran akan naik ke kondensor dan akhirnya masuk ke labu
distilat.
d. Distilasi Vakum
Distilasi vakum biasanya digunakan jika senyawa yang ingin
didistilasi tidak stabil, dengan pengertian dapat terdekomposisi
sebelum atau mendekati titik didihnya atau campuran yang
memiliki titi didih di atas 150ºC. Metode distilasi ini tidak dapat
digunakan pada pelarut pada titik didih yang rendah jika
kondensornya menggunakan air dingin, karena komponen yang
menguap tidak dapat dikondensasi oleh air. Untuk mengurangi
tekanan digunakan pompa vakum atau aspirator. Aspirator
berfungsi sebagai penurun tekanan pada sistem distilasi ini.
2.4. Eugenol
Eugenol merupakan salah satu senyawa fenol yang sering terdapat
dalam minyak atsiri dari hasil ekstraksi berbagai jenis tumbuhan termasuk
daun cengkeh. Eugenol banyak digunakan di bidang farmasi, industri
makanan dan minuman, kosmetik, dan sebagai bahan baku produk- produk
bahan kimia lainnya. Kandungan eugenol dalam minyak atsiri sangat
Gambar Teknik | 20
dipengaruhi oleh bahan baku, metode penyulingan minyak dan metode
pengambilan eugenol dari minyak. Senyawa eugenol mudah diisolasi
dengan NaOH, KOH, Ca(OH)2 dan kemudian dinetralkan dengan asam
mineral. Eugenol merupakan suatu alkohol siklis monohidroksi atau fenol
sehingga dapat bereaksi dengan basa kuat.
Eugenol merupakan cairan yang tidak berwarna atau berwarna
kuning pucat, dapat larut dalam alkohol, eter, dan kloroform. Eugenol
memiliki nama IUPAC 2-metoksi-4-(2-propenil)fenol. Mempunyai rumus
molekul C10H12O2, bobot molekulnya adalah 164.20 g/mol, titik didih
267.5oC, titik leleh -10 dan spesifik gravity 1.09115/15.
Gambar 2.4.1. Struktur senyawa eugenol
Isolasi eugenol dapat dilakukan melalui beberapa jenis pemurnian
(isolasi). Di antaranya, yaitu proses ekstraksi, distilasi fraksionasi
(rektifikasi), kromatografi kolom, ekstraksi superkritik, dan distilasi
molekuler. Salah satu teknik isolasi eugenol yang paling sering dilakukan
adalah teknik isolasi dengan cara ekstraksi. Eugenol yang diperoleh dari
proses ekstraksi dengan kadar yang lebih tinggi akan digunakan dalam
berbagai macam industri seperti parfum, farmasi, penyedap rasa pada
Gambar Teknik | 21
makanan. Salah satu produk dari industri penyedap rasa makanan adalah
vanilin. Vanilin ini dapat dibuat dari bahan baku utama berupa eugenol
dengan konsentrasi tinggi.
2.5. Vanilin
Vanilin merupakan salah satu flavoring agent yang penggunaanya
cukup luas di industri pangan, farmasi dan kosmetik. Vanilin (4-hidroksi-
3-metoksibenzaldehida) berupa kristal berwarna putih atau putih
kekuningan yang banyak digunakan sebagai pewangi makanan. Vanilin
dihasilkan daribuah panili (Vanilla fragrans). Tanaman panili dapat
tumbuh dengan baik di kawasan tropis. Vanilin merupakan senyawa
aldehida aromatic dengan rumus molekul C8H8O3. Dilihat dari struktur
kimianya, vanilin merupakan senyawa fenol tersubtitusi gugus metoksi
pada posisi orto dan gugus aldehida pada posisi para, sehingga vanilin
dapat dikelompokkan sebagai sebagai senyawa antioksidan.
Gambar 2.5.1. Struktur senyawa vanilin
Selain didapat secara alami dari ekstrak buah panili, vanilin juga
dapat disintetis dengan cara oksidasi eugenol. Vanilin sintetis ini
Gambar Teknik | 22
merupakan vanilin yang biasa digunakan dan dikenal di masyarakat.
Bahan yang mengandung flavor sintetik sering dihindari karena dugaan
konsumen terhadap flavor sintetik mengandung senyawa toksik dan
berbahaya bagi kesehatan. Dengan penggunaan yang tidak berlebihan
vanilin sintetik tidak menimbulkan efek berbahaya bagi tubuh. Vanilin
alami memiliki lebih dari 250 komponen organik, semua komponen
tersebut merupakan flavor dan aroma khas yang berbeda dengan vanilin
sintetik. Tapi dengan pengolahan yang baik hasil vanilin sintetik terkadang
tidak dapat dibedakan dengan vanilin alami. Hal lain yang menyebabkan
orang lebih memiliki vanilin sintetik dikarenakan kebutuhan vanilin alami
dari ekstrak panili masih sangat terbatas dan dengan harga yang sangat
mahal.
Gambar Teknik | 23
BAB III
PEMBAHASAN
3.1. Pengolahan Limbah Daun Cengkeh Menjadi Minyak Daun Cengkeh
Daun cengkeh yang diperoleh dari perkebunan cengkeh yang tidak
termanfaatkan oleh masyarakat dikumpulkan dalam karung baik berupa
daun kering maupun daun basah. Selanjutnya bahan baku yang telah
diperoleh dibersihkan sedimikian rupa sehingga kotoran yang masih
menempel pada daun dapat hilang terbawa air. Untuk menghemat
pemakaian air pencucian dapat dilakukan disungai dengan aliran laminar.
Pencucian dilakukan sampai daun cengkeh yang diperoleh bersih dari
kotoran yang menempel. Daun cengkeh kemudian ditiriskan sampai kadar
air yang terkandung sedikit hilang.
Selanjutnya poses penyulingan dilakukan dengan prinsip penyulingan
uap dan air. Bahan tanaman yang akan disuling diletakkan diatas rak-rak
atau saringan berlubang. Kemudian ketel penyulingan di isi dengan air
sampai permukaannya tidak jauh bagian bawah saringan. Hasil uap air dan
uap minyak daun cengkeh dialirkan melalui kondensor yang akan merubah
fasa gas menjadi cair dan keluar berupa zat cair yang mengadung air dan
minyak atsiri daun cengkeh. Untuk menghemat biaya produksi bahan
bakar yang digunakan yaitu limbah dari hasil pengulingan daun cengkeh
sebelumnya. Untuk skala laboratorium dapat dilakukan dengan
memanaskan bahan baku berupa daun cengkeh yang sudah di rajang
Gambar Teknik | 24
(untuk memperkecil ukurannya sehingga permukaan bidang kontak lebih
besar) dimasukkan kedalam labu alas bulat yang dihubungkan dengan
kondensor. Berikut diagram alir proses pembuatan minyak daun cengkeh
Gambar Teknik | 25
Gambar Teknik | 26
3.2. Isolasi Eugenol Minyak Daun Cengkeh
Eugenol yang merupakan senyawa yang paling banyak terkandung
dalam minyak daun cengkeh sehingga dapat dipisahkan/diisolasi dari
komponen minyak daun cengkeh yang lainnya. Penambahan NaOH dalam
minyak daun cengkeh mengubah eugenol menjadi garam Na-eugenolat.
Dengan bentuk garam yang memiliki sifat polar, maka eugenol dalam
bentuk Na-eugenolat dapat dengan mudah terpisah dari komponen minyak
daun cengkeh lain yang bersifat non eugenol.
Perlakuan awal dengan penambahan NaOH ke dalam minyak daun
cengkeh menimbulkan panas yang berarti reaksi berjalan eksotermis yaitu
melepas panas. Reaksi ini disebut juga sebagai reaksi pergantian gugus H+
dengan Na+ yang berasal dari NaOH. Ketika penambahan NaOH tersebut
kariofilena tidak ikut bereaksi dengan NaOH karena kariofilena tidak
mengandung gugus hidroksil (OH) seperti pada eugenol. Sehingga tidak
ada gugus yang dapat diganti untuk membentuk garam. Reaksinya sebagai
berikut :
Gambar 3.2.1 Reaksi eugenol dengan NaOH
Proses ini diatur pada suhu dan tekanan tertentu dalam tangki
berpengaduk dan selanjutnya didiamkan beberapa jam sampai terbentuk
Gambar Teknik | 27
dua lapisan yaitu lapisan atas berupa kariofilena maupun komponen
penyusun lainnya yang berwarna kuning muda. Sedangkan lapisan bawah
berupa garam Na-egenolat yang berwarna coklat muda. Pengadukan
tersebut bertujuan untuk mempercepat reaksi yang terjadi. Dengan
pengadukan akan meningkatkan energi kinetik dari molekul yang bereaksi
sehingga peluang dari molekul - molekul untuk bertumbukan semakin
besar dan reaksi akan lebih mudah terjadi karena adanya kemungkinan
tumbukan efektif terjadi.
Langkah selanjutnya pencucian dengan n-heksana yang bertujuan
untuk menarik zat-zat pengotor non eugenol yang mungkin ada atau
terbawa saat pemisahan berlangsung. Pencucian ini dilakukan 3 kali
dengan perbandingan larutan Natrium-eugenolat dan n-heksana yang
digunakan 1:1.
Untuk membebaskan eugenol dari bentuk garamnya, ditambahkan
HCl 3% dalam reaktor pengaduk pada suhu ruang dengan perbandingan
larutan garam natrium eugenolat dan HCl 1:2. Hasil dari reaksi ini
membentuk dua lapisan yaitu lapisan atas berupa eugenol (coklat muda)
dan lapisan bawah berupa larutan (putih). Penambahan HCl dilakukan
sampai pH 3 dimaksudkan reaksi berlangsung dalam suasana asam
sehingga eugenol akan dengan mudah menarik gugus H+ sehingga garam
eugenolat dapat bereaksi dengan HCl membentuk eugenol. Jika suasana
pH berlangsung dibawah 3 dapat mengakibatkan kerusakan pada struktur
eugenol.
Gambar Teknik | 28
Eugenol yang telah diperoleh dilakukan pencucian dengan
aquadest pada eugenol dengan tujuan untuk menghilangkan pengotor polar
seperti sisa - sisa NaCl yang mungkin masih ada. Selanjutnya dilakukan
penambahan natrium sulfat (Na2SO4) anhidrat pada larutan eugenol yang
bertujuan untuk mengikat molekul air. Setelah itu dilakukan penyaringan
untuk memisahkan Na2SO4 dan eugenol sehingga diperoleh eugenol murni.
Berikut diagram alir isolasi eugenol dari minyak daun cengkeh.
Gambar Teknik | 29
Gambar Teknik | 30
3.3. Pengolahan Eugenol Menjadi Vanilin
Senyawa eugenol yang didapatkan dari proses isolasi minyak daun
cengkeh dijadikan sebagai bahan baku dalam pembuatan vanilin sintetik.
Senyawa eugenol yang dijadikan bahan baku dalam pembuatan vanilin
terlebih dahulu direaksikan dengan NaOH di dalam reaktor dengan
keadaan bertekanan 3.5 atm dan suhu sekitar 125oC selama 9 jam. NaOH
dijadikan sebagai reaktan untuk mengubah gugus fungsi senyawa eugenol
menjadi gugus fungsi isoeugenol dengan terjadi reaksi subtitusi antara
ikatan atom Na dengan ikatan atom H. Dalam reaksi tersebut terbentuk
senyawa isoeugenol dan air. Proses tersebut disebut proses isomerisasi.
Berikut reaksi antara senyawa eugenol dengan NaOH membentuk
isoeugenol dan air.
Gambar 3.3.1 Skema reaksi proses isomerasi
Selanjutnya proses oksidasi yang mana senyawa natrium
isoeugenol yang dihasilkan kemudian di refluks dengan keadaan proses
bertekanan 3.5 atm dan bersuhu 135oC dengan mereaksikan senyawa
natrium isoeugenol dengan nitrobenzene dalam pelarut dimetil sulfoksida
Gambar Teknik | 31
(DMSO). Proses refluks bertujuan untuk mengoksidasi natrium isoeugenol
dengan bantuan nitrobenzene. Reaksi antara senyawa tesebut membentuk
natrium vanilat, nitrobenzene, etana dan pelarut. Reaksi tersebut terjadi
penambahan gugus oksigen dalam senyawa natrium isoeugenol. Berikut
reaksi antara senyawa natrium isoeugenol dengan nitrobenzene
Gambar 3.3.2. Skema reaksi proses oksidasi
Setelah natrium vanilat dihasilkan kemudian dilakukan
pendinginan untuk menurunkan suhu sampai suhu sekitar 90oC dengan
tekanan 1 atm. Kemudian natrium vanilat yang dihasilkan dilarutkan
dalam larutan HCl sehingga garam NaCl hasil reaksi terendapkan
dan dapat dipisahkan dari komponen vanilin. Tahap ini disebut tahap
hidrolisis. Hasil akhir dari tahapan hidrolisis adalah terbentuknya dua
lapisan yaitu lapisan atas (air) yang mengandung vanilin dan lapisan
bawah yang mengandung azobenzene, etana, DMSO dan reaksi
hasil samping lainnya. Berikut reaksi antara senyawa natrium vanilat
dengan HCl.
Gambar Teknik | 32
Gambar 3.3.3. Skema reaksi pembentukan vanilin
Kemudian vanilin yang terdapat pada lapisan atas hasil
reaksi oksidasi dan hidrolisis selanjutnya diekstraksi
menggunakan dietil eter. Dietil eter digunakan untuk
memisahakan komponen vanilin dari air dan campuran lain hasil
oksidasi yang ikut tercampur, sehingga vanilin terikat dengan dietil eter.
Kemudian dilakukan destilasi atau penguapan pelarut untuk memisahkan
campuran vanilin dan pelarut dietil eter, sehingga pada akhirnya akan
didapatkan produk vanilin sintetik. Pelarut dietil eter digunakan karena
titik didihnya 34.6 oC sehingga dapat menguap dengan tanpa merusak
produk yang dihasilkan. Selanjutnya analisa dapat dilakukan untuk
mengetahui kualitas produk yang dihasilkan dengan warna, aroma, bentuk
Kristal,densitas, titik lebur dan lain-lain. Berikut skema proses keseluruhan
reaksi sintetis dari senyawa eugenol menjadi vanilin
Gambar Teknik | 33
Gambar Teknik | 34
BAB III
PENUTUP
A. Kesimpulan
Daun cengkeh merupakan tanaman yang dapat diolah menjadi minyak
daun cengkeh, eugenol atau senyawa turunannya yaitu vanilin dengan proses
penyulingan, isomerisasi, oksidasi, hidrolisis, dan ekstraksi. Sehingga nilai guna
dari daun cengkeh dapat meningkatkan ekonomi masyarakat.
B. Saran
Semoga apa yang kami implementasikan dalam bentuk tulisan ini dapat
dipraktekkan dalam dunia nyata dan menjadi salah satu alternatif dalam
pengolahan daun cengkeh.
Gambar Teknik | 35
Daftar Pustaka
Hadi S.. Pengambilan Minyak Atsiri Bunga Cengkeh (Clove Oil) Menggunakan
Pelarut n-Heksana & Benzena. JBAT [serial on the Internet]. 2 Desember 2012;
Vol.1 No.2. Available from:
http://journal.unnes.ac.id/nju/index.php/jbat/article/view/2546/2599 (3 November
2015)
Towaha J. Manfaat Eugenol Cengkeh Pada Berbagai Industri di Indonesia.
Perspektif[serial on the Internet]. Desember 2012; Vol. 11 No. 2. hal 91-101.
Available as pdf file.(3 November 2015)
Mulyono E. Perancangan Produksi Isoeugenol dan Vanilin dari Eugenol Minyak
Daun Cengkeh. Tesis Program Pascasarjana Institut Pertanian Bogor.2012.
Perry RH, Green DW. Perry’s Chemical Engineers Handbook. 7 th ed. McGraw-
Hill. New York. 1999 hal 86 & 95. Available as pdf file. (10 November 2015)
Hermawaty S., Suwarto, & Yuke Octavianty. Top 15 Tanaman Perkebunan.
Penebar Swadaya. Jakarta. 2014. hal 22-25. Available as HTML help file.
Nuryoto, Jayanudin, & Hartono R. Karakteristik Minyak Atsiri dari Limbah Daun
Cengkeh. Prosiding Seminar Nasional Teknik Kimia. Jurusan Teknik Kimia
Fakultas Teknik Universitas Sultan Ageng Tirtayasa. Banten. 2011.
Gambar Teknik | 36
Lampiran
Daun Cengkeh Kering
Daun Cengkeh Basah
Penyulingan dengan air dan uap Vanilin
Gambar Teknik | 37