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