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)