TUGAS KONSEP HERBAL INDONESIA

PEMBUATAN MINYAK ESENSIAL

DENGAN CARA DESTILASI

Disusun oleh

Caroline

1106027655

PROGRAM MAGISTER HERBAL

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS INDONESIA

DEPOK

2011

BAB I

PENDAHULUAN

Minyak atsiri adalah zat berbau yang terkandung dalam tanaman. Minyak ini

disebut juga minyak menguap, minyak eteris, atau minyak esensial karena pada suhu

biasa (suhu kamar) mudah menguap di udara terbuka. Istilah esensial dipakai karena

minyak atsiri mewakili bau dari tanaman asalnya. Dalam keadaan segar dan murni tanpa

pencemar, minyak atsiri umumnya tidak berwarna. Namun, pada penyimpanan lama

minyak atsiri dapat teroksidasi dan membentuk resin serta warnanya berubah menjadi

lebih tua (gelap). Untuk mencegah supaya tidak berubah warna, minyak atsiri harus

terlindungi dari pengaruh cahaya, misalnya disimpan dalam bejana gelas yang berwarna

gelap. Bejana tersebut juga diisi sepenuh mungkin sehingga tidak memungkinkan

berhubungan langsung dengan oksigen udara, ditutup rapat, serta disimpan di tempat

yang kering dan sejuk.

Secara kimia, minyak atsiri bukan senyawa tunggal, tetapi tersusun dari berbagai

macam komponen yang secara garis besar terdiri dari kelompok terpenoid dan fenil

propan. Pengelompokan tersebut juga didasarkan pada awal terjadinya minyak atsiri di

dalam tanaman. Penyusun minyak atsiri dari kelompok terpenoid dapat berupa terpena-

terpena yang tidak membentuk cincin (asiklik), bercincin satu (monosiklik), ataupun

bercincin dua (bisiklik). Masing-masing dapat memiliki percabangan gugus-gugus ester,

fenol, oksida, alkohol, aldehid, dan keton. Sementara kelompok fenil propana juga

memiliki percabangan rantai berupa gugus-gugus fenol dan eter fenol.

Minyak esensial digunakan pada berbagai produk yaitu deterjen, sabun, produk

perawatan, kosmetik, farmasi, parfum, makanan, minuman ringan, minuman beralkohol

dan insektisida. Produksi dan konsumsi dunia akan minyak esensial dan parfum

meningkat pesat. Teknologi produksi merupakan elemen penting untuk meningkatkan

hasil total dan kualitas minyak esensial. Teknologi tradisional dalam memperoleh

minyak esensial masih banyak digunakan di berbagai belahan dunia. Destilasi air,

destilasi air dan uap, destilasi uap, kohobasi, maserasi, dan enfleurage merupakan

metode yang paling tradisional dan yang paling umum digunakan. Maserasi digunakan

bila minyak yang dihasilkan dari destilasi kurang baik. Metode destilasi baik digunakan

untuk serbuk almond, kelopak mawar, dan bunga mawar. Ekstraksi dengan pelarut

sesuai untuk bahan yang mahal, rapuh dan tidak stabil secara thermal seperti melati,

tuberose, dan hyacinth. Destilasi air merupakan metode terpilih untuk memproduksi

minyak sereh.

Minyak atsiri umumnya diisolasi dengan empat metode yang lazim digunakan,

yaitu:

1. Metode destilasi terhadap bagian tanaman yang mengandung minyak.

Dasar dari metode ini adalah memanfaatkan perbedaan titik didih.

2. Metode penyarian dengan menggunakan pelarut penyari yang cocok.

Dasar dari metode ini adalah adanya perbedaan kelarutan. Minyak atsiri sangat

mudah larut dalam pelarut organik dan tidak larut dalam air.

3. Metode pengepresan atau pemerasan.

Metode ini hanya bisa dilakukan terhadap simplisia yang mengandung minyak atsiri

dalam kadar yang cukup besar. Bila tidak, nantinya hanya akan habis di dalam

proses.

4. Metode perlekatan bau dengan memanfaatkan media lilin (enfleurage).

Metode ini disebut juga metode enfleurage. Metode ini memanfaatkan aktivitas

enzim yang diyakini masih terus aktif selama sekitar 15 hari sejak bahan minyak

atsiri dipanen.

Diantara metode-metode isolasi tersebut, yang lazim digunakan adalah metode

destilasi. Pada industri parfum, mayoritas produksi minyak esensial dikerjakan dengan

ekstraksi, menggunakan pelarut yang mudah menguap seperti petroleum eter dan

heksan. Kelebihan utama dari ekstraksi dibandingkan dengan destilasi adalah suhu yang

seragam dapat dijaga selama proses (umumnya 50ºC). Sebagai hasilnya, minyak hasil

ekstraksi memiliki bau yang lebih natural yang tidak dapat dibandingkan dengan

minyak hasil destilasi, yang dapat mengalami perubahan kimia pada suhu tinggi. Hal ini

merupakan poin yang penting untuk industri parfum. Namun, metode destilasi lebih

murah dibandingkan dengan proses ekstraksi.

Gambar 1. Metode produksi minyak esensial dari tanaman

Destilasi merupakan metode yang paling populer, digunakan secara luas, dan

cost-effective untuk memproduksi minyak esensial di seluruh dunia. Destilasi tanaman

aromatik secara sederhana menggunakan penguapan atau membebaskan minyak dari

membran sel tanaman dengan adanya kelembaban, dengan menerapkan suhu yang

tinggi dan kemudian mendinginkan campuran uap untuk memisahkan minyak dari air

berdasarkan ketidakbercampuran dan densitas minyak esensial dengan air.

BAB II

DESTILASI MINYAK ESENSIAL

2.1. Prinsip destilasi

Prinsip umum dari destilasi adalah pemisahan senyawa yang memiliki

perbedaan tekanan uap pada suhu tertentu.

Istilah destilasi merujuk pada pemisahan fisik dari sebuah campuran menjadi

dua atau lebih fraksi yang memiliki titik didih yang berbeda.

Jika cairan yang terdiri dari dua bahan volatil dipanaskan, uap yang dihasilkan

akan mengandung konsentrasi yang tinggi dari bahan yang memiliki titik didih lebih

rendah daripada cairan asal. Sebaliknya, jika uap panas didinginkan, bahan yang

memiliki titik didih lebih tinggi memiliki tendensi untuk berkondensasi dalam jumlah

yang besar daripada bahan dengan titik didih yang lebih rendah.

2.2. Jenis destilasi

Terdapat empat teknik untuk destilasi minyak esensial dari tanaman yang

digunakan, yaitu:

a. Destilasi air/water distillation/hydrodistillation

b. Destilasi air dan uap (water and steam distillation)

c. Destilasi uap (direct steam distillation)

d. Destilasi dengan kohobasi (distillation with cohobation)

2.2.1. Destilasi air/water distillation/hydrodistillation

Destilasi air merupakan proses paling sederhana dan tertua untuk memperoleh

minyak esensial dari tanaman. Destilasi air berbeda dengan destilasi uap terutama pada

bahan tanaman yang hampir seluruhnya terendam air dalam penyuling. Salah satu faktor

penting dalam destilasi air adalah air dalam tangki harus selalu dalam jumlah yang

cukup selama proses destilasi untuk mencegah overheat dan rusaknya bahan tanaman.

Dalam metode ini, air dididihkan dan minyak atsiri dilewatkan pada kondensor dengan

uap yang terbentuk. Minyak hasil destilasi air berwarna lebih gelap dan memiliki still

notes yang jauh lebih kuat daripada minyak yang dihasilkan dengan metode lain.

Metode ini tergolong sederhana dalam desain dan digunakan secara ekstensif oleh

produsen minyak esensial skala kecil. Pada destilasi serbuk tanaman, perlu diperhatikan

secara khusus karena serbuk bertendensi mengendap di bawah penyuling dan dapat

terdegradasi oleh suhu. Juga, untuk bahan tanaman yang bertendensi membentuk

mucilage dan meningkatkan viskositas air. Untuk bahan tanaman yang bertendensi

mengendap menjadi massa yang teraglomerasi atau teraglutinasi menjadi massa yang

tidak dapat dipenetrasi saat uap dilewatkan (seperti kelopak mawar), destilasi air

merupakan metode terpilih untuk isolasi minyak esensial dari bahan tanaman tersebut.

Walaupun destilasi air masih digunakan, proses destilasi ini memiliki beberapa

kerugian, yaitu:

a. Karena bahan tanaman yang berada di bawah penyuling masih dapat berkontak

langsung dengan api, bahan tanaman tersebut dapat rusak dan mempengaruhi

bau minyak esensial.

b. Aksi yang lama dari air panas dapat menyebabkan hidrolisis beberapa

kandungan senyawa dari minyak esensial, misalnya ester.

c. Panas sulit diatur, yang dapat menyebabkan perbedaan laju destilasi

d. Proses lambat dan waktu yang diperlukan lebih lama dibandingkan dengan

destilasi uap.

e. Komponen teroksigenasi seperti fenol bertendensi untuk larut dalam air,

sehingga sulit dilakukan pemisahan dengan destilasi.

Gambar 2. Metode deg bhapka, metode tradisional India dalam destilasi minyak atsiri

berdasarkan destilasi air

Gambar 3. Peralatan destilasi air skala laboratorium tipe Clevenger

2.2.2. Destilasi air dan uap (water and steam distillation)

Untuk mengeliminasi kelemahan destilasi air, dibuatlah beberapa modifikasi

pada unit destilasi. Sebuah logam berlubang diletakkan dalam distillation still, untuk

meletakkan bahan tanaman dan untuk menghindari kontak langsung dengan alas yang

panas. Saat tinggi air dijaga dibawah logam berlubang, minyak esensial akan terdestilasi

oleh uap yang berasal dari air mendidih. Metode inilah yang disebut sebagai destilasi air

dan uap. Field distillation unit (FDU), juga dikenal sebagai unit destilasi tipe api

langsung, didesain berdasarkan prinsip destilasi air dan uap. Unit ini mudah dibuat dan

dapat dipasang di lahan pertanian. Oleh karena konstruksi yang sederhana, biaya rendah

dan mudah digunakan, FDU sangat populer digunakan oleh produsen minyak esensial di

negara berkembang.

Kelebihan destilasi air dan uap:

Menghasilkan minyak esensial dalam jumlah yang lebih banyak.

Komponen minyak esensial lebih sedikit kemungkinannya untuk mengalami

hidrolisis dan polimerisasi.

Kualitas minyak yang dihasilkan lebih reproducible dibandingkan dengan destilasi

air

Proses lebih cepat sehingga lebih efisien.

Kekurangan destilasi air dan uap:

Dikarenakan tekanan yang rendah dari uap yang terbentuk, minyak yang memiliki

titik didih yang tinggi memerlukan kuantitas uap yang lebih besar untuk penguapan

dan waktu destilasi yang lebih lama.

Bahan tanaman menjadi basah, sehingga memperlambat destilasi karena air harus

diuapkan untuk berkondensasi.

Gambar 3. (a) Field distillation unit (FDU) lokal di India; (b) FDU yang telah

dikembangkan oleh CIMAP (Central Institute of Medicinal and Aromatic Plants)

2.2.3. Destilasi uap (direct steam distillation)

Pada direct steam distillation, bahan tanaman didestilasi dengan uap yang

dihasilkan dari luar tangki dalam generator uap atau boiler. Seperti pada destilasi air dan

uap, bahan tanaman diletakkan di logam berlubang (perforated grid) diatas steam inlet.

Penggunaan uap bertekanan tinggi dalam unit destilasi uap modern menjadikan destilasi

minyak esensial jauh lebih cepat dan lengkap. Destilasi uap merupakan metode yang

lebih efisien dalam memperoleh minyak yang memiliki titik didih yang tinggi dan bahan

yang keras seperti akar dan kayu, misalnya cendana, cedarwood, dan nagarmotha.

Destilasi uap juga mengurangi waktu yang diperlukan untuk esktraksi minyak esensial.

Selain itu biaya bahan bakar juga lebih rendah karena efisiensi suhu yang lebih tinggi.

Gambar 4. Unit destilasi uap

Minyak atsiri umumnya diperoleh dengan cara destilasi uap dari bagian tanaman

yang mengandung minyak atsiri, dimana metode yang digunakan tergantung pada

apakah bagian tanaman yang akan diambil minyak atsirinya tersebut masih segar atau

kering. Jika bagian tanaman yang digunakan adalah yang sudah dikeringkan (contohnya

kayu manis, cengkeh) diperlukan air untuk membasahi dan kemudian uap dilewatkan

pada campuran yang dibasahi. Karena minyak atsiri dapat rusak dengan pemanasan

langsung, uap dilewatkan ke dalam container yang memuat obat. Lapisan minyak dari

destilat yang terkondensasi dipisahkan dari lapisan akuosa, dan kemudian minyak ini

dapat langsung dipasarkan dengan atau tanpa pemrosesan lebih lanjut.

Untuk bagian tanaman yang masih segar (contohnya peppermint, spearmint),

bahan dipanen dan dimasukkan langsung ke dalam distilling chamber. Karena bahan

masih segar dan memiliki kelembaban/kadar air, sehingga tidak diperlukan

pembasahan. Uap yang dilewatkan pada bahan segar membawa tetesan minyak ke

dalam condensing chamber.

Kelebihan direct steam distillation:

Jumlah uap dapat dikontrol.

Tidak ada dekomposisi thermal dari kandungan minyak esensial.

Merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk produksi minyak esensial

skala besar.

Kekurangan direct steam distillation:

Metode ini memerlukan biaya yang sangat besar dibandingkan dengan destilasi air

maupun destilasi air dan uap.

2.2.4. Destilasi dengan kohobasi (distillation with cohobation)

Kohobasi adalah teknik yang dapat digunakan untuk destilasi air atau untuk

destilasi air dan uap. Teknik ini menggunakan proses mengembalikan cairan destilat ke

dalam distillation still setelah minyak dipisahkan dari cairan tersebut sehingga dapat

dididihkan kembali. Pada dasarnya, metode ini merupakan improvisasi dari unit

destilasi uap dan air dengan api langsung untuk minyak yang memiliki solubilitas

parsial dalam air.

Walaupun mayoritas minyak esensial memiliki kelarutan yang terbatas dalam

air, beberapa minyak seperti minyak yang berasal dari mawar, lavender, dan geranium

memiliki kelarutan yang lebih tinggi. Pada ekstraksi semacam itu, hilangnya minyak

bersama dengan air destilasi dapat menjadi besar. Hal ini dapat diatasi dengan

mengembalikan air kondensat dari separator kembali ke distillation still; hal ini yang

disebut sebagai kohobasi.

Gambar 5. Unit destilasi dengan kohobasi

2.3. Parameter yang mempengaruhi hasil dan kualitas minyak esensial

Hasil dan kualitas minyak esensial dari destilasi uap dipengaruhi oleh berbagai

parameter proses. Beberapa parameter penting tersebut adalah sebagai berikut:

Metode destilasi

Teknik destilasi harus dipilih berdasarkan titik didih minyak esensial dan sifat

dari bahan tanaman, karena kandungan panas dan suhu uap dapat merubah

karakteristik destilasi. Untuk minyak esensial dengan titik didih yang tinggi,

seperti minyak esensial yang berasal dari kayu (misalnya cendana dan

cedarwood) dan akar, minyak esensial harus diekstraksi menggunakan destilasi

uap. Karena kandungan panas dan suhu uap bergantung pada tekanan uap,

perubahan tekanan uap dapat merubah karakteristik destilasi. Kandungan

minyak esensial yang memiliki titik didih yang tinggi umumnya memerlukan

uap bertekanan tinggi untuk terdestilasi.

Desain peralatan

Desain tangki, kondensor atau separator yang tidak baik dapat mengakibatkan

hilangnya minyak esensial dan investasi yang tinggi. Desain peralatan destilasi

mempengaruhi kontrol panas dari laju destilasi. Rasio tinggi tangki dengan

diameternya sangat penting. Begitu pula penggunaan kondensor dengan desain

yang tidak baik dan tanpa mengkalkulasikan area transfer panas berdasarkan

perpindahan uap akan mengakibatkan kondensasi yang tidak baik dan

kehilangan minyak esensial.

Bahan/materi peralatan

Minyak esensial yang bersifat korosif harus didestilasi dalam distillation still

yang terbuat dari bahan yang resisten, seperti aluminium, tembaga atau baja

nirkarat. Tangki dapat dibuat dari logam yang lebih murah seperti baja sedang

atau besi tergalvanisasi, dan kondensor serta separator dapat dibuat dari bahan

yang resisten seperti baja nirkarat. Karena hanya uap yang ada dalam tangki,

karat dan produk korosi lainnya tidak terbawa ke dalam minyak esensial. Hal ini

dapat memberikan penghematan dalam biaya peralatan. Minyak esensial yang

bernilai tinggi dan mahal seperti mawar, agarwood, kewda, cendana, dan

lavender harus didestilasi dalam sistem baja nirkarat.

Kondisi bahan mentah/raw material

Kondisi raw material sangat penting karena beberapa bahan seperti akar dan biji

tidak akan menghasilkan minyak esensial dengan mudah apabila didestilasi

dalam wujud alaminya. Bahan tersebut harus dihancurkan, diserbuk atau

direndam dalam air untuk mengekspos sel minyaknya. Perajangan juga akan

merubah densitas pengemasan bahan saat ditempatkan dalam distillation still.

Pengeringan dan pelayuan sebelum didestilasi juga memberikan efek pada

destilasi. Jika diperlukan, pengeringan tanaman sebelum destilasi harus

dilakukan pada tempat yang teduh dan bahan yang sudah dikeringkan tidak

boleh disimpan dengan cara ditumpuk.

Durasi waktu destilasi

Kandungan yang berbeda dari minyak esensial terdestilasi sesuai dengan titik

didihnya masing-masing. Oleh karena itu, fraksi dengan titik didih yang paling

tinggi akan terbentuk paling akhir. Jika destilasi dihentikan terlalu cepat, maka

kandungan dengan titik didih yang tinggi akan hilang. Pada banyak tanaman

aromatik, seperti vetiver, patchouli, chamomile, cendana dan agarwood, fraksi

dengan titik didih yang tinggi ini sangat bernilai karena kualitas aromanya. Oleh

karena itu durasi waktu destilasi harus ditetapkan dengan cermat.

Pemasukan raw material dan distribusi uap

Pemasukan bahan tanaman yang tidak sesuai akan menyebabkan destilasi yang

tidak lengkap. Bahan tanaman harus dimasukkan secara merata dan seragam ke

dalam tangki tanpa tersisa. Pemasukan bahan tanaman secara berlebihan juga

dapat mengakibatkan terbentuknya ‘lubang tikus’ yang dapat mengakibatkan

lolosnya uap tanpa menguapkan minyak. Untuk bahan berupa serbuk, ayakan

yang terbuat dari baja nirkarat yang sesuai atau kain muslin harus diletakkan di

bagian bawah untuk mencegah bahan tanaman jatuh ke dalam dasar tangki.

Parameter pelaksanaan

Kontrol yang baik dari laju injeksi dan tekanan pada unit destilasi diperlukan

untuk mengoptimasi suhu ekstraksi untuk hasil yang maksimal. Umumnya, uap

bertekanan tinggi tidak disarankan untuk destilasi minyak atsiri. Suhu kondensat

tidak boleh terlalu tinggi karena dapat mengakibatkan hilangnya minyak karena

penguapan.

Kondisi tangki dan peralatan

Tangki dan peralatan lainnya tidak boleh berkarat. Jika berkarat, tangki harus

dibersihkan dengan larutan soda encer. Logam berlubang tidak boleh rusak atau

memiliki lubang besar yang melewatkan bahan tanaman ke bagian bawah tangki

dan menyebabkan bau terbakar. Tangki destilasi harus teruapi dengan baik untuk

destilasi multibahan.

2.4. Purifikasi minyak esensial kasar

Minyak esensial yang diperoleh dari separator minyak adalah berupa minyak

esensial kasar. Minyak esensial kasar tersebut dapat mengandung pengotoran dan air.

Minyak esensial kasar tersebut juga dapat mengandung zat-zat yang dapat menurunkan

kualitasnya. Keberadaan air dan pengotoran mempengaruhi mutu minyak dan

mempercepat polimerisasi dan reaksi lainnya yang tidak diinginkan. Penambahan zat

pengering seperti natrium sulfat anhidrat pada minyak, didiamkan semalam dan diikuti

oleh filtrasi akan menghilangkan kadar air dan pengotoran dari minyak. Sentrifugasi

berkecepatan tinggi umum digunakan untuk mengklarifikasi minyak esensial.

Minyak esensial direktifikasi atau diredestilasi secara berulang untuk

menghilangkan zat yang tidak diinginkan. Untuk menjaga suhu redestilasi dalam batas

yang diperbolehkan, proses tersebut dilakukan dengan vakum atau dengan bantuan

destilasi uap.

BAB III

KESIMPULAN

Destilasi merupakan metode yang paling banyak digunakan untuk mengekstraksi

minyak esensial. Prinsip umum dari destilasi adalah pemisahan senyawa yang memiliki

perbedaan tekanan uap pada suhu tertentu.

Terdapat empat metode destilasi yang digunakan untuk memperoleh minyak

esensial dari tanaman, yaitu destilasi air; destilasi air dan uap; destilasi uap; dan destilasi

dengan kohobasi.

Pemilihan yang tepat terhadap teknik destilasi, desain dan peralatan, dan

parameter proses mempunyai peranan yang vital dalam menentukan kualitas dan hasil

minyak esensial.

Minyak yang dihasilkan dari proses destilasi umumnya masih berupa minyak

esensial kasar, yang dapat mengandung pengotoran dan air, yang dapat menurunkan

kualitasnya. Oleh karena itu, diperlukan proses purifikasi untuk menghilangkan kadar

air dan pengotoran dari minyak.

DAFTAR PUSTAKA

1. Agoes, G. 2007. Teknologi Bahan Alam. Bandung: Penerbit ITB.

2. Anonim. 2000. Parameter Standar Umum Ekstrak Tumbuhan Obat. Jakarta:

Direktorat Pengawasan Obat Tradisional, Direktorat Jenderal Pengawasan Obat dan

Makanan, Departemen Kesehatan RI.

3. Claus, E.P. 1961. Pharmacognosy, 4th

ed. Philadelphia: Lea & Febringer.

4. De Silva, T. 1995. A Manual on the Essential Oil Industry. Vienna: United Nations

Industrial Development Organization.

5. Gunawan, D. & S. Mulyani. 2004. Ilmu Obat Bahan Alam (Farmakognosi) Jilid 1.

Jakarta: Penebar Swadaya.

6. Handa, S.S., et al (Ed). 2008. Extraction Technologies for Medicinal and Aromatic

Plants. Trieste: United Nations Industrial Development Organization and The

International Centre for Science and High Technology.

7. Heinrich, M., et al. 2009. Farmakognosi dan Fitoterapi, terj. Jakarta: Penerbit Buku

Kedokteran EGC.

8. Holland, C.D. 1997. Fundamentals of Multicomponent Distillation. New York:

McGraw-Hill Primis Custom Publishing.