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.