Edi Suryanto et. al.

DISTILASI FRAKSINASI ALKOHOL DARI NIRA AREN SEBAGAI  MODEL TEKNOLOGI TEPAT GUNA PEDESAAN

Edi Suryanto*), Jan R. Assa*) , dan Alexander Tompodung**)
*) Fakultas Pertanian, UNSRAT
**) Fakultas Teknik, UNSRAT

Sumber: http://ngapakzxs.blog.friendster.com/

ABSTRAK

Distilasi fraksinasi alkohol bertujuan untuk memperoleh alkohol berkadar tinggi melalui pembuatan alat penyulingan fraksinasi, pemberian arang tempurung kelapa dan kapur sebagai penyerap.

Metode kegiatan adalah membuat desain dan konstruksi alat penyulingan fraksinasi nira aren yang terbuat dari bahan baja. Alat penyulingan terdiri dari tempat penangas air, tangki pemanas, kolom fraksi, pipa pendingin, tangki pendingin dan tempat penampung distilat. Hasil pengujian terhadap kinerja alat penyulingan fraksinasi menunjukkan bahwa kecepatan kondensasi sampai berhenti penetesan distilat adalah 3 jam. Rendemen yang diperoleh sekitar 19 % dengan tingkat kemurnian antara 82 % Sampai 90 %. Hasil ini melebihi kandungan alkohol 40 % yang dihasilkan dari alat penyulingan tradisional.

I. PENDAHULUAN

Nira aren merupakan cairan manis yang diperoleh dari tanaman aren (Arenga pinnata MEER) dengan cara memotong tangkai bunganya. Umumnya nira aren di Sulawesi Utara telah digunakan secara luas untuk pembuatan gula merah, minuman segar nira aren (saguer), asam cuka dan minuman beralkohol.

Potensi pohon aren yang terdapat di Sulawesi Utara diperkirakan 3 juta pohon yang tersebar di seluruh wilayah DATI II. Menurut data 1994/1995 dari Kanwil Departemen Perindustrian dan Perdagangan Sulawesi Utara, tercatat 854 unit usaha industri minuman beralkohol berkadar 20-40 %, dikenal dengan nama cap tikus yang bahan bakunya adalah nira aren. Dari jumlah ini diperoleh sekitar 4 juta liter alkohol pertahun yang hanya dimanfaatkan untuk minuman beralkohol. Sedangkan untuk usaha pembuatan alkohol dengan kemurnian yang tinggi belum diusahakan, padahal kebutuhan alkohol berkadar tinggi untuk keperluan industri farmasi, kosmetika, dan kimia cukup besar dan cenderung meningkat (Torar dan Kindangen. 1990).

Alkohol nama lainnya adalah etanol (C2H5OH) merupakan bahan baku yang sangat penting untuk industri farmasi sebagai pencampuran obat, untuk kosmetika sebagai antiseptik, sebagai pelarut kimia di laboratorium maupun industri, di rumah sakit sebagai bahan disinfektan dan spiritus bakar untuk keperluan rumah tangga. Pemisahan alkohol dari nira aren hasil fermentasi umumnya dilakukan dengan penyulingan tradisional, tetapi masalah pokok dalam penyulingan ini adalah tidak efektif di dalam pemisahan senyawa-senyawa yang mempunyai perbedaan titik didih di bawah 80°C (Harwood, 1989). Di samping itu, cara yang dilakukan berkali-kali agar hasilnya menjadi sangat murni memakan banyak waktu dan tidak ekonomis.

Masalah pokok yang dihadapi pengusaha kecil Ampuruk Palelon di desa Koreng Kabupaten Minahasa adalah sistem penyulingan (distilasi) nira aren menjadi minuman beralkohol yang masih sangat sederhana, yaitu dengan menggunakan alat-alat penyulingan yang pada umumnya terbuat dan bambu yang panjangnya 25 meter dan tempat memasaknya terbuat dari drum bekas. Melalui sentuhan dan perbaikan teknologi penyulingan pengolahan, maka mutu alkohol dapat ditingkatkan menjadi alkohol industri yang kemurniannya tinggi sehingga produknya dapat dipasarkan dengan harga yang lebih mahal dari pada alkohol yang dihasilkan penyulingan tradisional.

Alat untuk penyulingan fraksinasi sangat berbeda dengan penyulingan tradisional. Penyu lingan fraksinasi mempunyai kolom fraksi yang dimasukkan di antara tangki pemanas melalui leher penyulingan atau dihubungkan melalui pipa, dimana pipa tersebut dimasukkan dari samping tabung kolom fraksinasi secara vertikal (Harriot, dkk., 1985). Pada nira aren hasil fermentasi terdapat berbagai komponen, tetapi ada dua komponen besar yang harus dipisahkan, yaitu air dan alkohol disamping minyak fusel sebagai penyebab bau dan rasa.. Kedua komponen tersebut menpunyai titik didih yang berbeda pada tekanan atmosfer, yaitu 100°C untuk air dan 87°C untuk alkohol. Minyak fusel mengandung alkohol tinggi seperti pentanol disamping keton, aldehid, ester dan air (Perrin, 1989). Secara umum penyulingan fraksinasi ini dipakai untuk memisahkan campuran antara 2 macam zat cair yang mudah menguap, misalkan campuran 2 zat cair A dan B, dimana B lebih mudah menguap dibandingkan dengan A (titik didih B)

Berdasarkan hasil kajian di atas, alkohol industri dapat dibuat dari bahan dasar nira aren yang telah difermentasi oleh mikroorganisme. Bila dihubungkan dengan potensi nira aren di Sulawesi Utara yang cukup besar, maka tujuan kegiatan program vucer yang ingin dicapai adalah : memperbaiki sistem teknologi penyulingan tradisional dengan sistem penyulingan fraksinasi; melakukan alih teknologi dalam sistem penyulingan yang selama ini dilakukan secara tradisional. dan mempelajari peran arang tempurung kelapa serta kapur sebagai bahan penyerap dalam meningkatkan kadar alkohol.

II. BAHAN DAN METODE

A. Alat dan Bahan

Bahan baku dalam kegiatan ini adalah nira aren yang telah difermentasikan selama 3-4 hari. Selanjutnya disuling secara tradisional di desa Koreng Kabupaten Minahasa. Dari hasil analisis diperoleh kadar alkohol sekitar 15-20 % sedangkan arang tempurung kelapa diperoleh kadar alkohol di desa Koreng dan kapur diambil dari desa Batu Kapur, Langowan Kabupaten Minahasa.

Susunan alat penyulingan fraksinasi dapat dilihat pada Gambar 1. Alat penyulingan fraksinasi ini terdiri dari tempat penangas air, tangki pemanas, tabung kolom fraksinasi, pipa pendingin, tangki pendingin dan tempat penampung distilat. Dalam merancang kolom piring fraksinasi tidak ada yang standar tetapi dasar pemisahan yang khusus berdasarkan metode rancangan yang didasari pada kepraktisan dan eksperimen (Winkle, 1967). Pembuatan alat penyulingan fraksinasi ini dilakukan di Laboratorium Pusat dan Laboratorium Teknik Mesin Universitas Sam Ratulangi, Manado. Adapun uraian alat dan bahan penyulingan fraksinasi sebagai berikut:

1. Tempat penangas air

Penangas air terbuat dari plat besi dengan tebal 1 mm dan ukurannya disesuaikan dengan besar tangki pemanas, karena ¾ bagian tangki pemanas akan direndam ke dalam penangas air sehingga panas yang diperoleh berasal dari air yang dipanaskan dalam tempat penangas.

2. Tangki pemanas

Tangki pemanasan terbuat dari bahan stainless steel dengan tebal 1 mm, diameter 350 mm dan panjang 600 mm. Tangki ini dilengkapi dengan tempat penangas air yang terbuat dari bahan plat besi tebal 1 mm dan disertai termometer yang dapat berfungsi sebagai pengatur suhu sekitar 80-100°C.

3. Tabung kolom fraksinasi

Tabung kolom fraksinasi terbuat dari stainless steel dengan tebal 1 mm, diameter 250 mm dan tinggi 1000 mm. Kolom ini dilengkapi piringan yang terbuat dari bahan stainless steel yang disertai lubang-lubang berukuran pipa stainless steel berdiameter 25 mm dan di atas pipa dibuat tudung gelembung yang berfungsi sebagai penahan aliran uap yang cepat.

4. Tangki pendingin (kondensor)

Tangki pendingin terbuat dari bahan stainless steel dengan tebal 1 mm, diameter 250 mm. Tangki ini dilengkapi pipa yang terbuat dari bahan yang sama dalam bentuk zigzag (berliku-liku)

5. Pipa pendingin

Pipa pendingin terbuat dan bahan stainless steel berdiameter 25 mm, panjang l000 mm dan dibuat dalam bentuk zigzag

6. Tempat penampungan distilat

Tempat penampungan dipergunakan botol bekas aqua yang berukuran 19 liter.

B. Cara Penyulingan Fraksinasi Alkohol Nira Aren

Sebanyak 25 liter bahan baku alkohol nira aren dimasukkan ke dalam tangki pemanas yang dialirkan melalui lubang atas dengan membuka penutup, dan disertai penambahan bubuk arang tempurung kelapa dan kapur (3:1). Selanjutnya tangki pemanas diletakkan di atas tempat penangas air yang telah diisi air setengah dari tempat penangas. Penangas air ini dapat berfungsi sebagai pengatur panas, dilengkapi termometer di atas permukaan air sehingga distilat yang keluar dari kondensor dapat diketahui suhunya. Kemudian api kompor minyak tanah dihidupkan untuk memanaskan air. Air panas ini akan memanaskan tangki pemanas yang berisi bahan baku, agar suhu alkohol dalam tangki pemanas tidak melebihi titik didih alkohol (78°C). Dengan adanya penangas air dan termometer sebagai penduga suhu alkohol yang keluar maka suhu air dapat dijaga sekitar 75-90°C. Proses penyulingan fraksinasi alkohol nira aren dapat dilihat pada Gambar 2.

III. HASIL DAN PEMBAHASAN

Bahan baku yang digunakan damam kegiatan ini adalah alkohol nira aren berkadar 15-20%. Waktu yang dibutuhkan untuk mendidihkan 25 liter bahan baku sampai penetesan pertama dengan menggunakan pemanas kompor minyak tanah rata-rata adalah 43 menit. Bila dibandingkan dengan menggunakan pemanas listrik 1500 watt dengan bahan baku 60 liter limbah isopropil alkohol dibutuhkan waktu pendidihan sebesar 4 jam (Maryadi. dkk., 1996). Setelah mencapai titik didih, alkohol akan menjadi uap (gas) melalui pipa pendingin yang berbentuk zigzag. uap alkohol didinginkan dengan air yang disirkulasikan dengan air masuk dan air keluar. Dengan adanya pendinginan akan terjadi kondensasi. sehingga uap berubah kembali menjadi cair dan ditampung dalam tempat penampung distilat. Setelah kecepatan kondensasi mulai berkurang, cairan yang ada dalam tangki pemanas dikeluarkan melalul lubang samping yang dilengkapi dengan penutup dan selanjutnya diisi kembali.

Hasil pengujian terhadap kinerja alat penyulingan fraksinasi yang dibuat menunjukkan bahwa kecepatan kondensasi samai berhenti penetesan distilat dengan suhu mencapai 78-90°C adalah 3 jam dengan rendemen rata-rata 19%. Distilat dianalisis tingkat kemurniannya dengan menggunakan piknometer, hidrometer dan alkoholmeter. Hasilnya rnenunjukkan bahwa kadar alkohol tertinggi hasil penyulingan fraksinasi adalah 90% dan yang paling rendah adalah 82 %. Hasil ini melebihi kadar alkohol 40% yang dihasilkan dari alat penyulingan tradisional.

Hasil yang diperoleh menunjukkan bahwa alkohol hasil penyulingan fraksinasi masih mengandung air dan senyawa-senyawa organik yang terbawa selama proses kondensasi. Hal ini disebabkan peningkatan suhu yang melebihi titik didih alkohol selama proses penyulingan, sehingga molekul-molekul air dan senyawa-senyawa organik ikut menguap bersama-sama dengan alkohol. Hasil uji tingkat kemurnian alkohol dan rendemen dari penyulingan fraksinasi alkohol nina aren disajikan dalam Tabel 1.

Pada pemeriksaan tingkat kemurnian dengan adanya pengaruh bubuk arang tempurung kelapa sebagai penyerap pada alkohol nira aren tradisional terlihat adanya pengaruh dalam peningkatan kadar alkohol. Walaupun demikian tidak dapat diserap seluruhnya mengingat bahan arang tempurung kelapa yang digunakan bukan arang tempurung kelapa aktif. Untuk mengetahui sampai dimana daya serap dari bubuk arang tempurung kelapa terhadap bau yang ada pada nira aren – alkohol tradisional perlu pemeriksaan lanjutan.

Pengaruh arang tempurung kelapa terhadap peningkatan kemurnian alkohol tergantung pada beberapa faktor antara lain : jumlah arang yang digunakan, kehalusan dan arang tempurung kelapa dan lamanya arang tempurung kelapa kontak dengan nira aren-atkohol tradisional.

Pemberian kapur dapat juga meningkatkan kadar alkohol, karena kapur dapat mengikat air dan membentuk basa kalsium hidroksida (Furniss, 1978). Dengan demikian penambahan kapur-arang tempurung kelapa dapat meningkatkan tingkat kemurnian alkohol Kualitas alkohol setelah ditambahkan arang tempurung kelapa-kapur dapat menghasilkan tingkat kemurnian dengan kadar alkohol berkisar antara 82-90%. Angka ini cukup memenuhi persyaratan untuk alkohol disinfektan karena lebih besar dari 70%. Kadar alkohol sebelum penambahan arang tempurung kelapa-kapur tidak dapat mencapai 70% dan masih berbau dan berasa. Hal ini berarti bahwa kotoran yang berupa minyak fusel sebagai hasil samping dalam alkohol nira aren dapat terserap oleh campuran arang tempurung kelapa dan kapur (Suryanto, 1998)

IV. KESIMPULAN

Penyulingan fraksinasi dengan menggunakan penangas air dapat diterapkan pada proses penyulingan alkohol nira aren di pedesaan
Rendemen rata-rata dan hasil penyulingan fraksinasi yang diperoleh adalah 19%, dengan tingkat kemurnian alkohol antara 82 – 90%.
Semua hasil proses penyulingan fraksinasi dengan penambahan arang tempurung kelapa-kapur melebihi kadar alkohol disinfektan (70%) yang mempunyai ekonomi lebih tinggi.

UCAPAN TERIMA KASIH

Kami menyampaikan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada Direktur BINLITABMAS DIKTI Departemen Pendidikan Nasional, yang telah memberikan kesempatan serta bantuan dana kegiatan

DAFTAR PUSTAKA

Furniss, B.S., dkk.. 1978, Vogels Textbook of Practical Organic Chemistry, Fourth Edition, The English Language Book Society and Longmans, London.

Harriot, P., Warren L McCabe and Julian C.S, 1985. (Terjemahan Jasjfi. E., 1993), Operasi Teknik Kimia jilid 2. Penerbit Erlangga, Jakarta.

Harwood, L.M., and Moody. 1989, Experiment Organic Chemistry, Blackweil Scientific Publication, London.

Kanwil Departemen Perindustrian dan Perdagangan Sulawesi Utara, Peningkatan Mutu hasil Pertanian Menuju Pasar Bebas (Seminar). 8 April 1997.

Maryadi. M. dkk,, 1996, Teknik pembuatan alat daur ulang Isopropil Alkohol, Buletin Teknik Pertanian, Vol. 1, No. 2.

Perrin, D.D. and Armarego, W.LF, 1989, Purification of Laboratory Chemical, Pergamon Press, England.

Suryanto, E., 1998, Pengaruh Penambahan Arang Tempurung Kelapa Aktif dan Kalsium Oksida terhadap Peningkatan Kemurnian Alkohol dari Nina Aren, Tidak Dipublikasikan, Universitas Sam Ratulangi, Manado.

Torar, D.J., dan Kindangen, J.G., 1990, Pendapatan petani arak aren (Kasus Desa Rumoong Atas, Sulawesi Utara), Buletin Balitka, No. 10, Manado.

Winkle, M.V., 1967, Distillation. McGraw-Hill Book Company, New York.