MENGENAL ASAS PROSES PENYULINGAN

PENGENALAN
Pengekstrakan adalah fenomena yang boleh ditakrifkan sebagai proses untuk memisahkan komponen yang diingini daripada bahan. Terdapat banyak jenis pengekstrakan diantaranya seperti;

1)   pengekstrakan pepejal-cecair
2)   pengekstrakan cecair-cecair.
Cara pengekstrakan sesetengah daripadanya adalah;
a)   penyulingan wap  (steam distillation),
b)   penyulingan air  (water distillation),
c)   pengekstrakan pelarut  (solvent extraction),
d)   pengekstrakan karbon dioksida (carbon dioxide extraction) dan
e)   pengekstrakan tekanan-sejuk (cold pressing).
Objektif utama dalam proses pengekstrakan adalah untuk mengekstrak minyak pati. Sumber utama minyak-minyak pati adalah dari tumbuh-tumbuhan.

Tinjauan Proses Pengasingan

Proses pemisahan teramat penting dalam pembuatan kimia. Proses pemisahan ialah operasi penyelesaian memisahkan dua atau lebih komponen kepada dua atau lebih produk yang berbeza komposisi. Ia dilakukan dengan cara, sama-ada dikeluarkan satu komponen tunggal daripada campuran atau menyelesaikan pengasingan komponen kepada yang hampir tulen. Ini boleh dilakukan dengan mengenalpasti nilai perbezaan kimia dan fizikal antara bahan-bahan melalui kegunaan ejen pemisah. Terdapat tiga jenis proses pemisahan.
1)  pemisahan melalui gas-cecair,
2)  pemisahan melalui cecair-cecair dan
3) pemisahan melalui pepejal-cecair.

Minyak Pati (Essential)

Minyak pati, juga dikenali sebagai minyak meruap (Volatile oils), sumber utama bauan yang terdapat dalam pelbagai bahagian tumbuhan. Ia boleh didapati dalam kulit tumbuhan, bunga tumbuhan atau malah dalam daun tumbuhan. Minyak pati ialah minyak yang ditemui didalam kantung  sel  tumbuhan. Minyak ini boleh dibebaskan daripada daun dan bahagian lain dan diekstrak menggunakan beberapa kaedah seperti penyulingan hidro. Minyak ini juga dikenali sebagai minyak meruap (volatile oils), minyak angin (ethereal oils), atau minyak pati (essential oils) kerana sifat mudah meresap /cair pada suhu hangat (ambien). Walau bagaimanapun, minyak pati lebih digemari disebabkan “kepatiannya” atau memiliki juzuk bauan dari tumbuh-tumbuhan ia mewakili.

Minyak pati pada kebiasaannya tidak berwarna, terutama apabila ia segar. Walau bagaimanapun dengan perubahan masa, minyak pati mula beroksida dan berubah struktur semulajadi (resinify), menyebabkan warna menjadi lebih gelap. kerana itu, minyak-pati  perlu disimpan di tempat yang sejuk, kering, diikat ketat dan se baik-baiknya diisi didalam bekas kaca gelap. Minyak  pati dihasilkan untuk  kegunaan industri  minyak wangi dan sejumlahnya digunakan untuk perisa makanan pembungkusan. Selain itu, minyak pati juga dihasilkan daripada tumbuh-tumbuhan yang mempunyai nilai perubatan yang tinggi.  

Proses Pengekstrakan Minyak Pati (Essential)

Proses untuk mendapatkan minyak pati dikenal dengan cara penyulingan atau destilasi terhadap tanaman penghasil minyak. Dalam dunia komersil, cara destilasi/penyulingan minyak pati dilakukan dengan 3 cara, antara lain:
 
a)   Penyulingan dengan sistem rebus (Water Distillation) 
b)   Penyulingan dengan air dan wap (Water and Steam Distillation)
c)   Penyulingan dengan wap secara langsung (Direct Steam Distillation)
Penerapan penggunaan cara tersebut berdasarkan kepada beberapa pertimbangan seperti jenis bahan mentah tanaman, sifat minyak, proses difusi minyak dengan air panas, dekomposisi minyak akibat efek panas, efisiensi produksi dan alasan nilai ekonomik serta kesan produk. Berikut ini terdapat beberapa kaedah penghasilan minyak pati. Ia boleh dilakukan melalui;
a.   Penyulingan wap (steam distillation)
b.   Penyulingan hidro (hydro distillation)
c.   Teknik penekanan sejuk (cold pressing technique)
d.   Retak wap(vapor-cracking)
e.   Perahan segera (turbo-extractor )
f.    Penggunaan pelarut (solvent extractors)

Penyulingan Wap (stim)
Gambar rajah berikut memberi gambaran keseluruhan proses penyulingan wap.


Penyulingan wap adalah kaedah di mana stim mengalir melalui bahan. Wap (Stim) berfungsi sebagai agen pemutus liang daun dan membebaskan minyak pati dari daun. Sistem ini menghasilkan campuran wap dan minyak pati yang di ingini. Wap ini kemudiannya  dimampat (condensed) dan minyak pati dikumpul. (R Rai dan Suresh B, 2004)
Penyulingan stim digunakan dalam pembuatan dan pengeluaran minyak pati. Bahan botani dimasukkan kedalam sebuah tabung dan wap dipaksakan ke atas bahan-bahan tersebut. Wap-wap panas membantu membebaskan molekul-molekul aromatik daripada bahan tumbuhan kerana tekanan dari kuasa wap panas melongarkan kantung-kantung di mana minyak tersimpan di dalam bahan tumbuhan. Molekul minyak meruap ini akan terlepas daripada kantung bahan tumbuhan dan menyejat menjadi wap.
 Suhu wap (stim) perlu dikawal dengan cermat, cukup hanya sekadar memaksa bahan tumbuhan melepaskan pati minyaknya, tidak terlalu panas sehingga boleh meyebabkan  bahan tumbuhan atau minyak patinya terbakar. Wap yang mengandungi minyak pati akan melalui sistem pendingin untuk memeluwapkan wap, membentuk cecair di mana minyak pati dan air kemudiannya dipisahkan.
Semasa penyulingan, hanya molikul yang sangat  kecil sahaja mampu teruap, ini lah yang akan meninggalkan tumbuhan. Molikul-molikul tersangat kecil ini lah membentuk minyak pati. Minyak yang mengandungi  molikul yang lebih halus dan yang paling kecil, digelar sebagai  'Nota Atas (Top Note)' dipersada pengeluar  minyak wangi dunia dan minyak yang mengandungi molikul paling berat dan kurang menentu molikul kecil nya dipanggil 'Nota Asas (base note)'. Kalau diantaranya dikenali sebagai nota pertengahan.

Penyulingan dengan sistem rebus (Water Distillation)
Penyulingan hidro yang digunakan dalam proses pembuatan dan penghasilan minyak pati. Bahan-bahan botani direndam di dalam air rebusan. Air panas membantu menbebaskan molikul-molikul aromatik dari bahan tumbuhan kerana kemampuannya untuk memecah kantung di mana minyak disimpan di dalam bahan tumbuhan. Molikul minyak meruap ini terbebas daripada bahan-bahan tumbuhan dan menyejat menjadi wap.
Ini adalah kaedah penyulingan yang paling mudah dan murah. Wap dan wap minyak (oil vapor) di mampat (condensed) kemudian dipisahkan diantara minyak dengan air. Kaedah ini sesuai untuk peyulingan air / minyak pati bunga bungaan dan bahan tumbuhan yang halus seperti serbuk.
Cara penyulingan dengan sistem ini adalah dengan memasukkan bahan mentah, baik yang sudah dilayukan, kering ataupun bahan basah ke dalam tong penyuling yang telah berisi air kemudian dipanaskan. Wap yang keluar dari tong ini dialirkan dengan paip yang dihubungkan kepada kondensor. Wap yang merupakan campuran wap air dan minyak akan ditekan menjadi cair dan ditampung dalam bekas takungan. Selanjutnya cairan minyak dan air tersebut dipisahkan dengan pemisah minyak untuk dikumpul minyaknya saja. Cara ini biasanya digunakan untuk menyuling minyak aromaterapi seperti mawar dan melati. Meskipun demikian bunga mawar, melati dan sejenisnya akan lebih sesuai dengan sistem enfleurasi, bukan destilasi. Yang perlu diperhatikan adalah tongnya yang diperbuat dari bahan anti karat seperti stainless steel, tembaga atau besi berlapis aluminium.
Deng Kai Yang dan Wang-Hsien Ding dari Jabatan Kimia, National Central University, Taiwan telah menggunakan kaedah ini untuk menentukan sisa alkylphenolic dalam buah-buahan dan sayur-sayuran yang menggunakan penyulingan wap dan gas kromatografi spektrometri  jisim (chromatography –mass spectrometry). Gambar rajah berikut memberikan gambaran keseluruhan proses penyulingan wap.
 

Suhu penyulingan perlu kira-kira 100 °C. Penjagaan perlu diambil bagi mencegah bahan-bahan tumbuhan rosak akibat dari melekat pada dinding panas. Tekanan dalaman tong haruslah tekanan atmosfera. Masa penyulingan bergantung pada bahan tumbuhan yang sedang diproses. Penyulingan yang berpanjangan hanya menghasilkan sejumlah kecil minyak tambahan, tetapi tidak menambah sebatian didihan tinggi dan produk pengoksidaan.
Suhu proses perlu dikawal, hanya sekadar untuk memaksa bahan tumbuhan untuk melepaskan minyak pentingnya, jangan terlalu panas nanti bahan atau minyaknya terbakar. Stim yang mengandungi minyak pati akan melalui sistem pendingin untuk memeluwap wap, yang membentuk cecair dari mana minyak pati dan air kemudian dipisahkan. Dalam proses penyulingan, hanya molekul tersangat kecil sahaja mampu diwap meninggalkan tumbuhan. Molikul  kecil ini lah membentuk minyak pati.

Kini telah tiba masasnya memperbahrui unit penyulingan hidro tradisional kerana pembaziran tenaga semasa beroperasi. Pengekstrakan yang menggunakan unit penyulingan hidro tradisional tidak menjanjikan kebersihan dan mutu minyak pati yang lebih tinggi. Adalah sukar untuk menentukan nilai betul bahan dimasuk dan nilai pelarut.

Penyulingan air dan wap (Water and Steam Distillation)


Penyulingan air dan wap ini dikenali sebagai sistem kukus. Caranya sama dengan merebus, hanya saja bahan mentah dan air tidak berhubung terus karena dipisah dengan jaringan diatas air.
Cara ini adalah yang paling banyak dilakukan oleh industry-industry kerana tidak memerlu air yang banyak, sehingga dapat menyingkatkan waktu proses produksi. Cara kukus ini dapat dilengkapi dengan sistem kohobasi iaitu air kondensat yang keluar dari pemisah (separator) dimasukkan kembali secara otomatik kedalam tabung agar meminimakan kehilangan air. Sistem kukus kohobasi lebih menguntungkan kerana bebas dari proses hidrolisa terhadap komponen minyak pati dan proses difusi minyak dengan air panas. Selain itu dekomposisi minyak disebabkan panas akan lebih baik dibandingkan dengan cara wap secara langsung (Direct Steam Distillation).
Cara penyulingan dengan sistem kukus ini dapat menghasilkan wap dan panas yang seimbang sebab tekanan wap yang berterusan.

Penyulingan wap secara langsung (Direct Steam Distillation)


Dalam sistem ini bahan mentah tidak bersentuh langsung dengan air maupun api namun hanya bertekanan tinggi wap yang berfungsi untuk menyuling minyak. Prinsip kerja cara ini ialah menjadi wap bertekanan tinggi didalam dandang, kemudian wap ini disalurkan melalui paip kedalam tabung berisi bahan mentah. Wap yang keluar dari tabung dihubungkan kepada kondensor. Cairan kondensat yang berisi campuran minyak dan air dipisahkan dengan separator  sesuai mengikut berat jenis minyak. Penyulingan dengan kaedah ini biasa dipakai untuk bahan mentah yang memerlukan tekanan tinggi dalam proses mengeluarkan minyak dari sel tanaman, misalnya gaharu, cendana, dll.
Beberapa aspek penting yang perlu diperhatikan semasa proses destilasi diantara lainnya:
Bahan Mentah (Raw material)
Pilih bahan mentah yang jelas mempunyai randemen minyak tinggi. Pengukuran rendemen minyak dilakukan di makmal atau boleh juga dilakukan sendiri dengan alat Stahl Distillation.


Destilasi Stahl adalah alat untuk mengukur kadar / rendemen minyak pati dari contoh bahan tanaman, ekstrak, ramuan dan penyediaan jamu. Dipakai juga untuk menyuling minyak pati dalam skala kecil atau penetapan kadar minyak pati diguna kepada keperluan amali dimakmal pendidikan, penelitian dan pengujian. Dibuat dari bahan bermutu pyrexglass.
Sebelum disuling bahan baku harus dirajang dahulu untuk mempermudah keluarnya minyak yang berada di ruang antara sel dalam jaringan tanaman.
Tentukan juga kriteria awal bahan mentah, apakah bahan basah, layu atau kering. Ini sangat penting kerana setiap bahan baku memerlukan penenangan yang berbeza. Sebagai contoh perlakuan nilam sebaiknya dalam keadaan kering dengan kadar air antara 22-25%. Jika yang masuk kedalam tabung adalah nilam basah ia memerlukan masa destilasi lebih lama, akibatnya kos pengeluaran menjadi lebih tinggi.
Alat Penyulingan

Untuk mendapatkan produk minyak pati yang bermutu, gunakan alat yang tidak bertindakbalas kimia yang menimbulkan kontaminasi terhadap produk minyak.
Bahan buatan yang baik adalah dari jenis kaca / pyrex dan stainless steel. Bahan jenis kaca kebiasaannya, hanya mampu untuk skala makmal, sedangkan skala perindustrian biasanya menggunakan stainless steel. Jenis bahan stainlees steel ada pelbagai gred, mulai dari yang paling bagus antara lainnya:
1)   Bahan Pharmaceutical Grade (SUS 316)
2)   Bahan Food Grade (SUS 314)
3)   Bahan Mild Steel Galvanized
4)   Bahan Mild Steel
Untuk keperluan destilasi minyak pati biasanya menggunakan bahan gred makanan (material food grade). Perlu diperhatikan juga penggunaan jaket ketel atau sekat kalor (haba) jika proses penyulingan berada dikawasan sejuk seperti di dalam bilik berhawa dingin, pengunungan dan lain-lain tempat sejuk. Ini bermaksud agar mengurangi kehilangan haba panas.
Jangan lupa dipasang aksesori kawalan suhu dan alat keselamatan yang minima berupa thermometer, manometer tekanan (pressure gauge) dan safety valve untuk alat destilasi yang menggunakan dandangan (boiler).
Condensor (Pendingin)
Alat ini digunakan untuk kondensasi (mengembunkan) wap yang keluar dari ketel/tong. Prinsip kerja alat adalah merubah wap menjadi cair. haba pada paip pendingin. Pada alat berskala makmal menggunakan condensor lurus (liebig), sedang untuk skala industri harus menggunakan kondensor yang lebih besar. Kondensor untuk skala produksi berbahan stainless dalam bentuk paip spiral agar kontak dengan air pendingin lebih lama dan area perpindahan haba juga lebih panjang.

Alat ini berfungsi untuk memisahkan minyak pati dengan air berdasarkan perbezaan berat jenis. Separator untuk alat suling sistem kukus kohobasi tersedia 2 jenis iaitu untuk minyak ber-density (jisim/massa jenis) rendah dan minyak density tinggi.
Receiver Tank (Tangki Penampung)
Digunakan untuk menampung minyak pati, bisanya dari bahan jenis kaca atau stainless steel. Untuk bahan kaca, gunakan botol gelap agar minyak terhindar dari sinaran terus matahari agar kualiti minyak tidak terjejas.
Retak wap (vapor-cracking)
Minyak pati banyak digunakan dalam pembuatan minyak wangi, sabun buatan tangan, garam mandi, losyen dan produk mandian semula jadi yang lain. Minyak meruap (volatile oils) ini boleh digunakan secara bersendirian atau diadun bersama bahan lain. Salah satu cara minyak pati diekstrak daripada bahan tumbuhan adalah melalui penyulingan wap (stim).
Deng Kai Yang dan Wang-Hsien Ding dari Jabatan Kimia, Universiti  Pusat Kebangsaan, Taiwan telah menggunakan kaedah ini untuk menentukan sisa alkylphenolic dalam buah-buahan segar dan sayur-sayuran, menggunakan penyulingan wap dan kromatografi gas - jisim spektrometri (gas chromatography – mass spectrometry).

Penyejat Putar  (Rotary Evaporator)
Penyejat putar biasanya terdapat di makmal-makmal  organik. Ia digunakan untuk membuang pelarut (solvents) daripada tindak balas campuran dan mampu menampung cecair dalam jumlah yang besar. Ia biasanya digunakan untuk mengasingkan pelarut seperti  n-heksana  (n-hexane), aseton (acetone) dan etanol  (ethanol) daripada minyak pati yang dihasilkan dalam pengekstrakan pelarut
Penyejat Rotary mempunyai beberapa bahagian. Bahagian utama penyejat berputar termasuk saluran air mandian, motor penggerak, pemeluwap dan bekalan kedapan-udara (vacuum supply). Penyejat putar mempunyai salur air mandian yang boleh dipanaskan sama ada dalam bekas logam atau disk penghabluran menyimpan pelarut daripada membeku semasa proses penyejatan. Air atau minyak silikon digunakan sebagai sumber pemanasan. Selain itu, penyejat juga menggunakan motor berkilau induksi kelajuan mampu-ubah (variable speed sparkles induction motor), berputar pada kelajuan 0 - 220 rpm. Ini membolehkan kelalang (flask) yang mengandungi pelarut berputar berterusan mengikut kelajuan yang ditetapkan disamping meningkatkan penyejatan pelarut. Vakum digunakan untuk menyejat pelarut sementara pemeluwap memeluwap wap yang terperangkap kebentuk cecair yang kemudiannya dikumpul untuk mudah digunakan semula atau dilupuskan.

Penyejat Rotary digunakan untuk membuang pelarut daripada tindak balas campuran dan mampu menampung cecair dalam jumlah yang besar. Ia biasanya digunakan untuk mengasingkan pelarut seperti n-heksana, aseton dan etanol dari minyak pati yang dihasilkan dalam pengekstrakan pelarut.


Alat suling minyak pati ini dirancang untuk menjimat tenaga dan waktu penyulingan. Alat destilator minyak pati ini menggunakan bahan stainless steel untuk mendapatkan minyak berkualiti tinggi. Kapasiti tangki penyuling 10 kg, 25 kg, 50 dan 100 kg ( ukuran rimpang). Pemanas dapat menggunakan gas LPG, minyak diesel, batuapi atau pemanas eletrik. Pemeriksaan kualiti minyak menggunakan kromatografi gas. Produk alat destilasi ini digunakan untuk menyuling tanaman & tumbuhan seperti Nilam, Cengkeh, Sirih, Sereh, Adas, Jeringau, Gandapura, Bangle, halia, Kencur, Kunyit, Temulawak, Kayu Manis, Kapulaga, Kayu Putih, Kemukus, Kemangi, Ketumbar, Lengkuas, Mesoyi, Pala, Ylang-ylang (kenanga) , Lada, Jeruk Purut, dll.

  • Digg
  • Del.icio.us
  • StumbleUpon
  • Reddit
  • RSS

5 comments:

Anonymous said...

Ini yg sy cari. Boleh tolong sy bgmn buat proses penyimpann jamu tradisional dgn cara mudah/manual?

herba & tumbuhan said...

Saudara/saudari yang bertanya.... sila berikan alamat email agar mudah dibalas soalan..... tanpa email penuh amat susah untuk menjawab soalan sd./sdi.

Sekian, Salam

Anonymous said...

boleh saya tahu dimana hendak mendapatkan pati minyak nilam? email: nazrienstew@yahoo.com

tq. Salam

amir said...

Hai. saya seorang pelajar engineering dalam bahagian process.. saya berada di sem akhir dimana saya perlu membuat satu final year project. bolehkah saudara memberikan contoh atau informasi tentang tumbuh-tumbuhan yang boleh dijadikan bahan project.
Contoh: 1.Bahan: Nilam
2.kebaikan dan skop penggunaan pati minyak nilam:
3.Bagaimana mahu mendapatkan pati minyak nilam ini? melalui proses apa?

maaf kalau menyusahkan.. Saya harap saudara boleh membantu saya.

amirs3245@gmail.com

Darul Ridzuan ahmad said...

salam info yg menarik saya ingin berkongsi dengan saudara tentang pembutan minyak aromaterapi berasaskan minyak zaitun papermint,lavenda
kekayaanwang@gmail.com
saya di klia

Post a Comment