25
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
3.1 Waktu dan Tempat
Penelitian ini akan dilakukan pada bulan Februari 2018 hingga bulan
Desember 2018 di
1. Laboratorium Pasca Panen dan Teknologi Proses Fakultas Teknologi
Industri Pertanian Universitas Padjadjaran, untuk melakukan proses
ekstraksi, melakukan proses penyaringan, melakukan proses pemisahan
pelarut dengan ekstrak daun pandan wangi, serta melakukan pengujian
bobot jenis, warna, bilangan asam dan kadar sisa pelarut.
2. Laboratorium Keteknikan Pengolahan Pangan Fakultas Teknologi Industri
Pertanian Universitas Padjadjaran, untuk melakukan uji indeks bias.
3.2 Alat dan Bahan
3.2.1 Alat
Peralatan yang akan digunakan pada penelitian ini beserta dengan
kegunaannya, disajikan dalam Tabel 5.
Tabel 5. Alat yang akan Digunakan pada Penelitian
No Nama Alat Kegunaan Spesifikasi
1 Timbangan
teknis
Menimbang massa daun pandan
wangi, pelarut, filtrat, concrete dan
minyak atsiri
Boeco r-300
Ketelitian 0,01 g
2 Timbangan
analitik
Menimbang massa minyak atsiri
pada pengujian bobot jenis dan
bilangan asam
Adventure Pro
Ohaus
Ketelitian
0,0001
3 Kertas saring Membantu memisahkan ekstrak
dengan ampas
Whatman No.
42
4 Beaker Glass Sebagai wadah untuk
mencampurkan daun pandan wangi
dan pelarut
Pyrex, 500 ml
5 Gelas Ukur Mengukur volume pelarut Pyrex, 100 ml
26
Tabel 5. Alat yang akan Digunakan pada Penelitian (Lanjutan)
No Nama Alat Kegunaan Spesifikasi
6 Ultrasonic
Processor
Mengekstrak daun pandan wangi Qsonica – Q500,
500 W, 20 kHz
7 Rotary
Evaporator
Vacuum
Memisahkan ekstrak dari pelarut Heidolph p/n
562-01300-00
8 Piknometer Menganalisis bobot jenis minyak
atsiri daun pandan wangi
Pyrex, 1 ml
9 Digital Laser
Point Infrared
Thermometer
Mengukur suhu bahan GM300 (-50oC –
380oC)
10 Chromameter Menganalisis warna minyak atsiri
daun pandan wangi
ColorFlex EZ
11 Refraktometer
ABBE
Menganalisis indeks bias minyak
atsiri daun pandan wangi
Atago NAR-IT
Liquid
12 Corong kaca Untuk membantu memindahkan
ekstrak
Herma 100 mm
13 Botol vial Untuk menyimpan minyak atsiri
daun pandan wangi
2 ml
14 Botol vial Untuk menganalisis nilai bilangan
asam minyak atsiri daun pandan
wangi
5 ml
15 Buret Menganalisis nilai bilangan asam
minyak atsiri daun pandan wangi
Pyrex iwaki 50
ml
3.2.2 Bahan
Bahan penelitian yang digunakan sebagai bahan baku adalah daun pandan
wangi yang diperoleh dari Subang, Jawa Barat yang dipanen pada sore hari pukul
16.00 WIB. Daun pandan wangi didistribusikan dari tempat pemanenan ke tempat
persiapan bahan baku selama ±20 jam. Daun pandan wangi yang digunakan dalam
kondisi layu dengan panjang ±40 cm dan kadar air ±60%. Bahan tambahan yang
digunakan adalah n-heksan dan etanol 96% sebagai pelarut. Sedangkan, bahan yang
digunakan untuk analisis mutu minyak atsiri daun pandan wangi adalah aquades,
KOH 0,1 N, dan Fenolftalein (pp), dan etanol 95%.
27
3.3 Metode Penelitian
Metode penelitian yang digunakan adalah metode eksperimen laboratorium
dengan menggunakan analisis deskriptif. Perlakuan pada penelitian ini adalah
variasi rasio bahan dengan pelarut yang digunakan pada proses ekstraksi UAE
dengan ultrasonic processor Q-sonica – Q500 (20 kHz, 500W), yaitu 1:20, 1:25,
1:30, 1:35 dan 1:40 (b/v). Masing-masing perlakuan tersebut dilakukan tiga kali
ulangan.
Variabel yang akan diamati pada penelitian ini adalah kenaikan suhu bahan
selama proses ekstraksi. Sedangkan parameter yang akan dihitung terdiri dari
rendemen parsial yaitu rendemen pada setiap tahapan dan rendemen total yang
merupakan perbandingan minyak atsiri daun pandan wangi yang dihasilkan dengan
bahan baku daun pandan wangi yang digunakan. Adapun parameter mutu minyak
atsiri daun pandan wangi yang akan dianalisis terdiri dari warna, bobot jenis, indeks
bias, bilangan asam dan kadar sisa pelarut.
3.4 Prosedur Penelitian
Penelitian terdiri dari 2 tahapan, yaitu penelitian pendahuluan dan penelitian
utama. Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mendapatkan informasi penunjang
yang akan digunakan pada penelitian utama. Penelitian utama terbagi menjadi 4
tahapan yaitu persiapan bahan baku, proses ekstraksi, analisis mutu minyak atsiri
daun pandan wangi hasil ekstraksi, dan analisis data.
3.4.1 Penelitian Pendahuluan
Penelitian pendahuluan dilakukan untuk mendapatkan informasi penunjang
berupa pelarut dan amplitudo yang akan digunakan pada penelitian utama. Diagram
proses penelitian pendahuluan tersaji pada Gambar 4.
28
Gambar 4. Diagram Proses Tahapan Penelitian Pendahuluan
Daun pandan wangi
Sortasi daun pandan wangi
Ekstraksi bahan dengan UAE menggunakan 2
pelarut yaitu n-heksan dan etil asetat
Concrete
Re-ekstraksi menggunakan pelarut Etanol 96%
Pemotongan daun pandan wangi layu (5 mm)
Pelayuan daun pandan wangi selama 2 hari pada suhu ruang
Sortasi daun pandan wangi layu
Ekstrak 1
Penyaringan menggunakan kertas Whatman No. 42
Ekstrak 1 (filtrat)
Penguapan pelarut dengan alat rotary evaporator vacuum
T = 35oC, P = - 23 bar, RPM = 60
Penyaringan menggunakan kertas Whatman No. 42
Ekstrak 2
A
29
Gambar 4. Diagram Proses Tahapan Penelitian Pendahuluan (Lanjutan)
Penelitian pendahuluan dimulai dari pengukuran kadar air daun pandan
wangi segar dan layu dengan hasil masing-masing 80,64% dan 64,22%. Daun
pandan wangi yang digunakan adalah daun pandan wangi yang sudah dilayukan
selama 2 hari pada suhu ruang dan memiliki kadar air ±60%. Daun pandan wangi
layu dipotong dengan ukuran 5 mm. Kemudian bahan yang sudah siap diekstraksi
menggunakan pelarut n-heksan dan etil asetat. Sedangkan, amplitudo yang
digunakan adalah 50% dan 75%.
Bahan yang digunakan pada penelitian utama adalah 10 gram. Sedangkan,
untuk rasio bahan dengan pelarut yang digunakan adalah 1:20, 1:25, 1:30, 1:35 dan
1:40 (b/v). Hasil dari penelitian pendahuluan menunjukkan bahwa rendemen total
pada penggunaan pelarut n-heksan menghasilkan persentase yang lebih tinggi.
Selain itu, pada penggunaan pelarut etil asetat hasil minyak atsiri berwarna hijau
pekat karena komponen warna ikut terekstrak. Sehingga, pelarut yang akan
digunakan pada penelitian utama adalah n-heksan. Sedangkan, untuk amplitudo
yang digunakan adalah 50%. Hal ini dikarenakan suhu selama proses ekstraksi
dengan menggunakan amplitudo 75% cukup tinggi, sehingga dikhawatirkan akan
merusak bahan. Suhu pada penggunaan amplitudo 50% paling tinggi ±50oC,
sedangkan pada penggunaan amplitudo 75% paling tinggi ±60oC.
Ekstrak 2 (filtrat)
A
Absolute
Penguapan pelarut dengan alat rotary evaporator vacuum
T = 40oC, P = - 23 bar, RPM = 60
30
3.4.2 Penelitian Utama
Penelitian ini terbagi menjadi 4 tahapan yaitu persiapan bahan baku, proses
ekstraksi, analisis mutu minyak atsiri daun pandan wangi hasil ekstraksi, dan
analisis data. Diagram proses tahapan penelitian utama disajikan pada Gambar 5.
Tahap 1
Persiapan Bahan Baku
Tahap 2
Proses Ekstraksi
Gambar 5. Diagram Proses Tahapan Penelitian Utama
Mulai
Sortasi daun pandan wangi
Daun pandan wangi segar
Pelayuan daun pandan wangi selama 2 hari pada suhu ruang (kadar air ±60%)
Pemotongan daun pandan wangi (5 mm)
Daun pandan wangi layu ukuran 5 mm
Ekstraksi daun pandan wangi dengan metode UAE
Ekstrak 2 (filtrat)
Sortasi daun pandan wangi layu
A
31
Tahap 3
Analisis Mutu
Minyak Atsiri
Daun Pandan Wangi
Tahap 4
Analisis Data
Gambar 5. Diagram Proses Tahapan Penelitian Utama
1. Persiapan Bahan Baku
Sebelum dilakukan ekstraksi daun pandan wangi, perlu dilakukan persiapan
terlebih dahulu dengan tahapan sebagai berikut:
a. Melakukan sortasi untuk memisahkan daun pandan wangi yang masih segar
dan tidak rusak.
b. Menyimpan daun pandan wangi selama 2 hari pada suhu ruang.
c. Memotong daun pandan wangi dengan ukuran 5 mm.
2. Ektraksi Daun Pandan Wangi
Proses ekstraksi daun pandan wangi dilakukan dengan metode Ultrasound-
Assisted Extraction (UAE). Penelitian ini menggunakan 5 perlakuan variasi rasio
bahan dengan pelarut yaitu 1:20, 1:25, 1:30, 1:35 dan 1:40 (b/v). Masing-masing
perlakuan dilakukan 5×running dan pengulangan sebanyak 3 kali. Proses ekstraksi
daun pandan wangi dengan metode Ultrasound-Assisted Extraction (UAE) dapat
dilihat pada Gambar 6.
Pengujian Mutu:
1. Warna
2. Bobot Jenis
3. Indeks Bias
4. Bilangan Asam
5. Kadar Sisa Pelarut
Analisis Data Menggunakan
Metode Deskriptif
A
32
Gambar 6. Diagram Alir Tahapan Ekstraksi Daun Pandan Wangi dengan
Ultrasound-Assisted Extraction
Mulai
Penambahan pelarut n-heksan dengan rasio bahan
dengan pelarut 1:20, 1:25, 1:30, 1:35 dan 1:40 (b/v)
Daun pandan wangi layu ditimbang 10 gram sebanyak 5×running (50 gram)
Ekstraksi dengan alat Ultrasonic processor frekuensi
20 kHz, 500 W, amplitudo 50% selama 40 menit
Penyaringan menggunakan kertas Whatman No. 42
Ekstrak 2 (Filtrat)
Penguapan pelarut dengan alat rotary evaporator vacuum
T = 35oC, P = - 23 bar, RPM = 60
Concrete
Re-ekstraksi dengan etanol 96% 1:8 (b/b)
Ekstrak 2
Penyaringan menggunakan kertas Whatman No. 42
Ekstrak 1 (Filtrat)
Ekstrak 1
33
Tahapan proses ekstraksi daun pandan wangi dengan metode Ultrasound-
Assisted Extraction (UAE) secara rinci adalah sebagai berikut:
1. Menyiapkan wadah berupa beaker glass ukuran 500 ml. Wadah harus dalam
kondisi kering dan bersih karena akan digunakan untuk proses ekstraksi
menggunakan pelarut etil asetat.
2. Menimbang daun pandan wangi layu yang telah disiapkan sebanyak 10
gram dengan menggunakan timbangan teknis sebanyak 5×running (50
gram).
3. Memasukkan daun pandan wangi layu dan pelarut n-heksan dengan masing-
masing rasio bahan dengan perlarut 1:20, 1:25, 1:30, 1:35 dan 1:40 (b/v) ke
dalam wadah sebanyak 5×running.
4. Memasukkan wadah ke dalam alat sonikasi selama 40 menit sebanyak
5×running.
5. Ekstrak yang dihasilkan dari proses ekstraksi disaring menggunakan kertas
Whatman No. 42 sehingga filtrat dan ampas dapat dipisahkan sebanyak
5×running.
6. Filtrat selanjutnya dipisahkan dari pelarut menggunakan rotary evaporator
vacuum pada suhu 35oC sehingga terbentuk concrete daun pandan wangi.
7. Concrete dilarutkan dalam etanol 96% dengan perbandingan 1:8 (b/b) dan
didiamkan selama 30 menit setelah itu dilakukan penyaringan menggunakan
kertas Whatman No. 42.
3.4.3 Analisis Mutu Hasil Ekstraksi
1. Rendemen Ekstrak Daun Pandan Wangi
a. Rendemen Parsial
Perhitungan rendemen parsial dilakukan pada setiap tahapan proses
ekstraksi, mulai dari sortasi, pelayuan, ekstraksi, penyaringan dan penguapan.
Rendemen parsial dihitung menggunakan persamaan berikut:
Rendemen Parsial (%) =massa hasil setiap proses
massa bahan awal sebelum proses× 100% ..........................(1)
34
b. Rendemen Total
Rendemen total merupakan perbandingan massa minyak daun pandan
wangi yang dihasilkan dengan massa bahan baku (daun pandan wangi layu) yang
diekstraksi. Rendemen total dinyatakan dalam satuan persen, dihitung
menggunakan persamaan berikut:
Rendemen Total (%) =massa minyak atsiri daun pandan wangi
massa daun pandan wangi layu× 100% ..............(2)
2. Warna
Penentuan warna minyak atsiri daun pandan wangi menggunakan colorflex
dengan membaca notasi L*, a*, b*, C dan H. Prosedur penentuan warna minyak
atsiri daun pandan wangi adalah sebagai berikut:
a. Mengaktifkan stabilizer dengan menekan tombol power.
b. Mengaktifkan komputer dengan menekan tombol power pada CPU.
c. Mengaktifkan alat colorflex dengan menekan tombol On/Off.
d. Membuka program Spektra Magic NX pada dekstop.
e. Memilih instrument setting lalu memilih jenis pengukuran “Liquid” sesuai
karakteristik sampel.
f. Mengalibrasi alat pada awal pengujian sampel dengan memilih Calibration
pada menu bar instrument.
g. Melakukan zero calibration dan white calibration sesuai perintah program
yang muncul pada dekstop.
h. Menyiapkan sampel minyak atsiri daun pandan wangi ke dalam kuvet
sebanyak 2 ml.
i. Memilih measure sample pada menu bar instrument untuk mengukur nilai L*,
a*, b*, C dan H sampel minyak atsiri daun pandan wangi.
j. Menghitung nilai Chroma (C) dan derajat Jue (H) dengan menggunakan
persamaan berikut ini:
C = [(a∗)2 + (b∗)2]1/2 ..................................................................................(3)
Hue = tan−1 (b∗
a∗) ..........................................................................................(4)
35
k. Menyesuaikan nilai derajat Hue (H) dengan kisaran warna kromatisitas pada
Tabel 6.
Tabel 6. Nilai Hue dan Daerah Kisaran Warna Kromatisitas
Nilai Hue Daerah Kisaran Warna Kromatisitas
342 – 18 Red Purple (RP)
18 – 54 Red (R)
54 – 90 Yellow Red (YR)
90 – 126 Yellow (Y)
126 – 162 Yellow Green (YG)
162 – 198 Green (G)
198 – 234 Blue Green (BG)
234 – 279 Blue (B)
279 – 306 Blue Purple (BP)
306 – 342 Purple (P)
(Sumber : Hutching, 1999)
3. Bobot Jenis
Bobot jenis dapat digunakan untuk menggambarkan tingkat kemurnian
minyak yang dihasilkan. Bobot jenis merupakan perbandingan bobot suatu zat
dengan bobot air pada volume dan suhu yang sama. Metode pengukuran bobot jenis
didasarkan pada perbandingan bobot minyak atsiri daun pandan wangi dengan
bobot air (aquades) pada volume dan suhu yang sama. Prosedur pengukuran bobot
jenis minyak atsiri daun pandan wangi adalah sebagai berikut (SNI-06-2385-2006):
a. Piknometer dicuci dan dibersihkan dengan alkohol. Bagian dalam piknometer
dikeringkan dengan arus udara kering dan disisipkan tutupnya.
b. Piknometer kosong diletakkan di atas timbangan analitik selama 30 menit lalu
ditimbang (m).
c. Piknometer kosong diisi dengan aquades sambil meghindari adanya
gelembung-gelembung udara. Kemudian piknometer dicelupkan ke dalam
penangas air pada suhu 25oC selama 30 menit.
d. Setelah dipanaskan, piknometer dikeringkan dan dibiarkan selama 30 menit di
atas timbangan analitik lalu ditimbang (m1).
36
e. Piknometer dikosongkan dan dicuci menggunakan alkohol, kemudian
keringkan dengan arus udara kering.
f. Piknometer diisi dengan contoh minyak atsiri daun pandan wangi dan hindari
adanya gelembung-gelembung udara.
g. Piknometer berisi contoh minyak atsiri daun pandan wangi dicelupkan ke
dalam penangas air pada suhu 25oC selama 30 menit.
h. Setelah dipanaskan, piknometer dikeringkan dan dibiarkan selama 30 menit di
atas timbangan analitik lalu ditimbang (m2).
i. Melakukan perhitungan bobot jenis dengan persamaan berikut :
Bobot Jenis =m2−m
m1−m ..........................................................................(5)
Keterangan :
m = massa piknometer kosong (g)
m1 = massa piknometer berisi aquades (g)
m2 = massa piknometer berisi minyak atsiri daun pandan wangi (g)
4. Indeks Bias
Indeks bias digunakan untuk menentukan kemurnian cairan. Jika cahaya
melewati media kurang padat ke media padat maka akan membias mendekati garis
normal. Perbandingan sudut sinar datang dengan sudut sinar bias ini disebut indeks
bias. Pengukuran indeks bias didasarkan pada pengukuran langsung sudut bias
minyak atsiri daun pandan wangi yang dipertahankan pada kondisi suhu yang tetap.
Pengukuran indeks bias ini dilakukan terhadap seluruh sampel. Berikut adalah
prosedur pengukuran indeks bias minyak atsiri daun pandan wangi :
a. Prisma refraktometer dibersihkan dengan menggunakan alkohol. Minyak atsiri
daun pandan wangi diteteskan di atas prisma refraktometer.
b. Refraktometer ditempatkan sedemikian rupa sehingga intensitas sinar matahari
atau sinar buatan dapat ditangkap. Prisma dirapatkan dan dibiarkan selama
beberapa menit sebelum dilakukan pembacaan agar supaya suhu alat dan
ekstrak menjadi sama.
c. Mengatur cermin pengatur cahaya agar garis silang terlihat dengan jelas.
d. Mencatat suhu dan skala indeks bias yang terlihat.
37
Indeks bias dapat dihitung dengan rumus (Guenther, 1948) :
Indeks bias = ηDt = ηD
t1 + k(t1 − 20oC) ...................................................(6)
Keterangan :
ηDt = pembacaan skala pada suhu 20oC
ηDt1 = pembacaan skala pada suhu pengerjaan
t1 = suhu pembacaan yang dilakukan pada suhu pengerjaan
k = faktor koreksi yakni sebasar 0,00045
5. Bilangan Asam
Bilangan asam dinyatakan sebagai jumlah miligram Kalium Hidroksida
(KOH) yang dibutuhkan untuk menetralkan asam bebas dalam 1 gram minyak.
Netralisasi asam bebas dapat dilakukan dengan menggunakan larutan (alkali encer).
Jumlah asam bebas ini dinyatakan sebagai bilangan asam. Prosedur pengukuran
bilangan asam minyak atsiri daun pandan wangi adalah sebagai berikut (SNI-06-
2385-2006) :
a. Sebanyak ± 0,25 g sampel minyak atsiri daun pandan wangi dilarutkan ke
dalam 5 ml etanol 95%.
b. Kemudian ditambahkan 5 tetes indikator fenolftalein (pp) ke dalam larutan.
c. Larutan dititrasi dengan KOH 0,1 N sampai terjadi perubahan warna menjadi
merah muda.
d. Titrasi dilakukan sampai larutan berwarna merah muda tersebut tidak hilang
dalam waktu 10 detik. Bilangan asam dihitung dengan rumus :
Bilangan asam (mgKOH/gram) = 𝑉 × 𝑁 × 56,1
𝑚 ……………….......…………...(7)
Keterangan :
V = volume larutan KOH yang diperlukan (ml)
N = normalitas larutan KOH
m = massa sampel yang diuji (g)
56,1 = massa relatif KOH
38
6. Kadar Sisa Pelarut
Analisis ini menggambarkan kadar pelarut yang tertinggal dalam minyak
atsiri daun pandan wangi. Perhitungannya didasarkan kepada massa pelarut yang
menguap dari setiap massa bahan yang diuapkan. Adapun prosedurnya adalah
sebagai berikut (Guenther, 1948):
a. Membersihkan labu evaporator menggunakan etanol.
b. Mengeringkan labu evaporator menggunakan aliran udara kering.
c. Menimbang labu evaporator menggunakan timbangan analitik (a).
d. Memasukkan 0,25 gram minyak atsiri daun pandan wangi ke dalam labu
evaporator (b).
e. Minyak atsiri daun pandan wangi dalam labu evaporator dievaporasi pada suhu
50oC, pada kondisi vakum selama 1 jam.
f. Setelah 1 jam, labu evaporator ditimbang kembali (c).
g. Menghitung kadar sisa pelarut dengan persamaan berikut:
Kadar Sisa Pelarut (%) =𝑏−𝑐
𝑏−𝑎× 100% .................................................(8)
Keterangan :
a = massa labu evaporator kosong (g)
b = massa labu evaporator + minyak atsiri daun pandan wangi (g)
c = massa labu evaporator setelah dilakukan evaporasi selama 1 jam (g)