Analisis Model Kinetika Dan Optimasi Response Surface Methodology pada Ekstraksi Serai Wangi Menggunakan Microwave Hydrodistillation dan Solvent-Free Microwave Extraction

Sipahutar, Patar Jonathan (2025) Analisis Model Kinetika Dan Optimasi Response Surface Methodology pada Ekstraksi Serai Wangi Menggunakan Microwave Hydrodistillation dan Solvent-Free Microwave Extraction. Masters thesis, Institut Teknologi Sepuluh Nopember.

Text 6008231025-Master_Thesis.pdf - Accepted Version Restricted to Repository staff only Download (6MB) | Request a copy

Abstract

Minyak serai wangi merupakan satu dari komoditas miyak atsiri yang sangat prospektif untuk diekspor oleh Indonesia. Metode konvensional yang umum digunakan dalam ekstraksi minyak atsiri yaitu hydrodistillation. Namun, metode ini kurang efektif karena berpengaruh pada hilangnya beberapa komponen senyawa tak jenuh pada minyak atsiri. Metode ini juga kurang efisien dari sisi proses karena penggunaan pelarut yang cukup signifikan berdampak pada biaya operasional yang tinggi. Saat ini ekstraksi dengan memanfaatkan gelombang mikro (microwave) mendapatkan minyak atsiri cukup signifikan perkembangannya. Beberapa metode diantaranya yaitu metode microwave hydrodistillation (MHD) dan solvent-free microwave extraction (SFME). Kedua metode ini mampu menghasilkan minyak atsiri dengan kualitas dan recovery yang baik, pengaturan suhu yang stabil, yield minyak atsiri yang tinggi dan ramah lingkungan. Penelitian ini bertujuan untuk menganalisis model kinetika dan optimasi menggunakan response surface methodology pada proses ekstraksi serai wangi dengan metode microwave hydrodistillation dan solvent-free microwave extraction. Variabel yang digunakan adalah bahan baku yang dicacah dengan ukuran 0,5 cm dengan variasi F/S sebesar 0,1; 0,15; 0,2 untuk metode MHD, dan 60; 80; 100 gram untuk metode SFME. Untuk daya microwave yang digunakan adalah 300, 450 dan 600 watt dengan tekanan atmosferik (1 atm) untuk masing-masing metode. Selanjutnya penelitian ini akan menganalisis model kinetika lalu menerapkan metode response surface methodology untuk merancang kondisi optimum dari variabel respon. Hasil menunjukkan bahwa model Orde 1 memberikan representasi terbaik untuk metode MHD, dengan nilai R² sebesar 0,9952 dan RMSE sebesar 0,0351. Sementara itu, untuk metode SFME, model Hyperbolic menunjukkan performa terbaik dengan R² sebesar 0,9550 dan RMSE sebesar 0,0107. Optimasi proses ekstraksi serai wangi menggunakan metode MHD menggunakan metode Response Surface Methodology dengan model Face-Centered Central Composite Design (FCCD) dicapai pada kondisi operasi daya microwave 450 W, rasio serai wangi terhadap pelarut air 0,1 dan waktu ekstraksi minyak serai wangi 180 menit, diperoleh yield sebesar 2,091%. Untuk metode SFME dengan spesifikasi yang sama dicapai pada kondisi operasi daya microwave 598,744 W, massa bahan sebesar 80,909 gram, dan durasi ekstraksi selama 71,707 menit, dengan perolehan yield sebesar 1,278 %. Secara keseluruhan daya microwave, rasio F/S dan waktu ekstraksi menjadi salah satu faktor utama dalam meningkatkan yield minyak atsiri, sedangkan pengaruh massa bahan menjadi lebih minimal pada metode SFME
===================================================================================================================================
Citronella oil is one of Indonesia’s most promising essential oil commodities for export. The conventional method commonly used for essential oil extraction is hydrodistillation. However, this method is less effective because it can result in the loss of several unsaturated compounds in the essential oil. It is also less efficient in terms of processing, as the significant use of solvents leads to high operational costs. Currently, extraction using microwave technology has shown considerable progress in producing essential oils. Several methods include Microwave Hydrodistillation (MHD) and Solvent-Free Microwave Extraction (SFME). Both methods are capable of producing essential oils with good quality and recovery, stable temperature control, high yield, and environmentally friendly characteristics. This study aims to analyze the kinetic model and perform optimization using Response Surface Methodology (RSM) for citronella extraction using MHD and SFME methods. The raw material was chopped into 0.5 cm pieces with F/S ratios of 0.1, 0.15, and 0.2 for the MHD method, and 60, 80, and 100 grams for the SFME method. Microwave power levels of 300, 450, and 600 watts were applied at atmospheric pressure (1 atm) for each method. Subsequently, the study analyzed the kinetic models and applied RSM to determine the optimum conditions for the response variables. The results showed that the first-order model provided the best representation for the MHD method, with an R² value of 0.9952 and RMSE of 0.0351. Meanwhile, for the SFME method, the hyperbolic model performed best with an R² of 0.9550 and RMSE of 0.0107. Optimization of citronella oil extraction using the MHD method with RSM and a Face-Centered Central Composite Design (FCCD) was achieved under operating conditions of 450 W microwave power, a citronella-to-water ratio of 0.1, and an extraction time of 180 minutes, resulting in a yield of 2.091%. For the SFME method, optimum conditions were obtained at 598.744 W microwave power, 80.909 g of raw material, and an extraction duration of 71.707 minutes, producing a yield of 1.278%. Overall, microwave power, F/S ratio, and extraction time were the main factors influencing essential oil yield, while the effect of raw material mass was less significant in the SFME method.

Item Type:	Thesis (Masters)
Uncontrolled Keywords:	Minyak Serai Wangi, Microwave Hydrodistillation Solvent-Free Microwave Extraction, Model Kinetika, Response Surface Methodology, Citronella Oil, Microwave Hydrodistillation, Solvent-Free Microwave Extraction, Kinetic Model, Response Surface Methodology.
Subjects:	Q Science > QD Chemistry > QD416 Essences and essential oils. T Technology > TP Chemical technology > TP156 Crystallization. Extraction (Chemistry). Fermentation. Distillation. Emulsions. T Technology > TP Chemical technology > TP370 Food processing and manufacture T Technology > TP Chemical technology > TP669 Oils, fats, and waxes
Divisions:	Faculty of Industrial Technology and Systems Engineering (INDSYS) > Chemical Engineering > 24101-(S2) Master Thesis
Depositing User:	Patar Jonathan Sipahutar
Date Deposited:	05 Aug 2025 09:19
Last Modified:	05 Aug 2025 09:19
URI:	http://repository.its.ac.id/id/eprint/127342

Actions (login required)

View Item