aplikasi fluida superkritis pada ekstraksi minyak atsiri

8/18/2019 Aplikasi Fluida Superkritis Pada Ekstraksi Minyak Atsiri

1/8

APLIKASI FLUIDA SUPERKRITIS PADA EKSTRAKSI

MINYAK ATSIRI

EKSTRAKSI FLUIDA SUPERKRITIK

Kita pada umumnya mengenal dengan baik tiga wujud klasik materi, yaitu padat, cair

dan gas. Materi dapat mengalami perubahan keadaan dari satu wujud ke wujud lainnya

tergantung suhu dan tekanan yang dialaminya, dan ini biasanya digambarkan dengan suatu

diagram yang biasa dikenal sebagai diagram fase. Pada diagram tersebut ada dua titik yang

penting untuk diperhatikan, yaitu titik tripel (triple point) dan titik kritik (critical point ). Titik

tripel adalah suhu dan tekanan di mana fase padat, cair dan gas hadir bersamaan dalam suatu

kesetimbangan yang dinamik. Sedangkan titik kritik adalah suhu dan tekanan tertinggi di

mana suatu at masih dapat mempertahankan kesetimbangan antara fase gas dan cairnya. !i

atas titik ini materi berubah wujud menjadi sesuatu yang bukan gas dan bukan pula at cair.Secara term"dinamika materi tersebut sebetulnya dapat didefinisikan sebagai gas, atau lebih

tepatnya gas yang dimampatkan, karena terdiri hanya atas satu fase dan memenuhi seluruh

bagian ruang penyimpannya. #kan tetapi, sifat$sifatnya yang berbeda dari gas biasa

memerlukan penyebutan yang berbeda dan spesifik, sehingga digunakan istilah fluida

superkritik ( supercritical fluids % S&') yang dipandang lebih sesuai.

Tabel berikut di bawah ini memperlihatkan perbandingan sifat$sifat fisika at cair, gas

dan fluida superkritik. isa diamati bahwa fluida superkritik mempunyai gabungan sifat$sifat

at cair dan gas. erat jenisnya sepadan dengan berat jenis at cair, sementara isk"sitasnya

setara dengan gas, dan tingkat difusinya berada di antara gas dan at cair.

!engan sifat$sifat tersebut ia dapat menembus materi padatan lebih cepat daripada pelarut dari at cair dan mampu dengan cepat pula membawa at terlarut dari dan ke dalam

padatan. Keistimewaan fluida superkritik terutama ada pada sifat dan daya pelarutannya yang

dapat diubah dan diatur menurut suhu dan tekanannya. *ni merupakan kunci bagi aplikasinya

sebagai media pelarut dan media transp"r di banyak pr"ses industri.


2/8

Tekn"l"gi fluida superkritik sudah sejak lama dimanfaatkan untuk membantu pr"ses

industri seperti ekstraksi pada industri makanan dan pemurnian pada industri farmasi, dan

juga sebagai teknik analisa, yaitu kr"mat"grafi fluida superkritik. Karb"n di"ksida (&+)

menjadi pilihan bagi banyak pr"ses dengan tekn"l"gi fluida superkritik karena (-) tidak

mudah terbakar, () tidak beracun, () murah, dan (/) titik kritiknya relatif rendah, yaitu

-,0& dan 1,2 atm (lihat Tabel -). #ir memiliki suhu dan tekanan kritik jauh lebih tinggi,

yaitu 1/,0& dan -1,3 atm, sedangkan pr"pana (Tc 4 23,50& dan Pc 4 / atm) dan etana(Tc 4 ,/0& dan Pc 4 /5, atm) jelas mempunyai tekanan kritik lebih rendah tapi mudah

terbakar. Keuntungannya yang lain adalah ketersediaannya yang melimpah dari alam dan dari

hasil pr"duk$samping berbagai pr"ses industri serta mudah pula didaur$ulang. *ni semua

b"leh dibilang memenuhi kriteria kimia hijau ( green chemistry) yang mensyaratkan

6carrying out chemical activities – including chemical design, manufacture, use, and

disposal – such that hazardous substances will not be used and generated 6, yaitu agar segala

kegiatan yang melibatkan at$at kimia % termasuk perancangan, pembuatan, pemakaian,

maupun pembuangannya %dikerjakan sedemikian rupa hingga tidak memerlukan pemakaian

ataupun menghasilkan at$at berbahaya.

A. Ekstraksi Fluida Superkritik

7kstraksi fluida superkritik (S'7) merupakan tekn"l"gi pemisahan (separasi) yang

menggunakan fluida superkritik sebagai pelarut. Setiap fluida memiliki karakteristik tertentu

berdasarkan definisi titik superkritik, yaitu k"ndisi ketika terjadinya suhu kritis dan tekanan

kritis. 'luida tidak dapat berada dalam bentuk cair di atas titik kritis walaupun diberikan

tekanan, tetapi dapat terjadi peningkatan densitas mendekati titik cairnya.

Teknik ekstraksi dengan fluida superkritik adalah teknik pemisahan yang

memanfaatkan daya larut dari fluida superkritik pada suhu dan tekanan di sekitar titik kritis.

Tekanan dan suhu yang digunakan dalam ekstraksi merupakan parameter utama dalam

menentukan besarnya daya larut. Suhu kritis adalah suhu maksimum yang dapat mencairkan


3/8

gas. Tekanan kritis adalah tekanan yang diperlukan untuk menyebabkan pencairan pada suhu

kritis.

7kstraksi dengan fluida superkritik merupakan suatu met"de "perasi yang

memanfaatkan sifat$sifat unik dari pelarut yang berada di atas titik kritiknya untuk

mengekstrak k"mp"nen$k"mp"nen dari suatu campuran, sebab k"ndisi tersebut mempunyai

daya melarutkan yang lebih tinggi dan lebih selektif daripada bentuk cair atau bentuk gas.

Met"de ini merupakan perpaduan pr"ses ekstraksi, de"d"rasi dan fraksinasi yang

menggunakan karb"ndi"ksida sebagai pelarut yang ramah terhadap lingkungan, tidak

berbahaya, tidak mudah terbakar, relatif murah dan memiliki daya larut yang lebih baik

dibandingkan dengan pelarut "rganik k"nensi"nal lainnya.

'luida superkritik menunjukkan karakteristik fisika kimia antara sifat cairan dan gas

yang meningkatkan perannya sebagai pelarut. 8elatif tingginya densitas fluida superkritik

memberikan kekuatan melarutkan yang baik, rendahnya nilai isk"sitas dan difusiisitas

menyebabkan kekuatan penetrasi ke dalam matriks s"lute dapat diandalkan.

Pr"ses ekstraksi fluida superkritik dapat bekerja untuk berbagai "perasi, yang

tergantung pada sifat alami bahan alam, k"ndisi "perasi dan pelarut yang digunakan. Prinsip

ekstraksi superkritik ini adalah sama dengan pr"ses ekstraksi biasa, tahap$tahapnya meliputi

ekstraksi dengan pelarut, pemisahan pelarut dan rec"ery dari pelarut itu sendiri. Pengaturan

kembali tekanan dan suhu "perasi maksimum yang disesuaikan dengan kelarutan k"mp"nen

dalam pelarut mempengaruhi kesempurnaan suatu pr"ses ekstraksi.

K"mp"nen terpenting dalam fluida superkritik adalah densitas, isk"sitas, daya difusi,

kapasitas kal"r dan k"nduktiitas panas. !ensitas yang tinggi pada fluida superkritik

berk"ntribusi pada peningkatan kelarutan k"mp"nen, walaupun isk"sitas yang rendah

menyebabkan penetrasi ke bentuk padat dan memungkinkan terjadinya aliran dengan fraksi

yang rendah. Manipulasi suhu dan tekanan di atas titik kritis mempengaruhi k"mp"nen fluida

superkritik dan meningkatkan kemampuan fluida superkritik berpenetrasi dan mengekstraksi

m"lekul target yang berasal dari material yang diinginkan.

B. Proses Ekstraksi Fluida Superkritik

Pr"ses 7kstraksi 'luida superkritik terdiri atas dua tahap, yaitu ekstraksi dan

pemisahan, selama tahap ekstraksi didalam tabung ekstrakt"r, material terlarut (s"lut)

diekstrak dalam k"ndisi tekanan tinggi dari material padatannya (feed) dan selanjutnya dalam

keadaan ters"lasi (s"lut 9 S& s"lent) dialirkan ke dalam tabung separat"r untuk mengalami

tahap pemisahan. Selama tahap pemisahan, pelarut superkritik dipisahkan dari ekstraknya

(regenerasi pelarut S& atau rec"ery s"lut) yang dapat dilakukan dengan menurunkan

densitas pelarut S& atau daya s"lasinya yg dilakukan dengan menurunkan tekanan

(dek"mpresi) atau memperbesar temperatur atau k"mbinasi keduanya. +leh karena itu, kedua

tahap di dalam pr"ses 7ktraksi

dengan fluida superkiritik ini biasanya terpisah (tidak memungkinkan dilakukan dalam satu

langkah dalam satu tabung ekstarkt"r:separat"r)$ tergantung target material yang diekstrak.

Pr"ses 7kstraksi dengan fluida superkritik dapat di"perasikan dengan cara atch,

Semik"ntinyu, atau k"ntinyu. atch pr"cessing in"les c"ntacting a batch "f s"lid feed

material with a c"ntinu"us s"lent stream.

;adi menurut saya, teknik l"ading and discharging feed material:residual kedalam

tabung ekstrakt"r yang masih dalam keadaan bertekanan tinggi menjadi salah satu hal yang

menyulitkan pr"ses ektsaksi superkritik dengan cara k"ntinyu. Saya lebih menyukai teknik


4/8

c"untercurrent k"ntinyu untuk efisiensi yang lebih baik pada ekstraksi dengan fluida

superkritik.

Pr"ses ekstraksi dengan fluida superkritik dapat dilihat pada


5/8

hanya karb"ndi"ksida, etana, etilena, dan beberapa senyawa dengan flu"r, layak digunakan

untuk industri. 'akt"r pertimbangan lain dalam menentukan pelarut adalah tekanan kritis

yang m"derat, densitas yang relatif tinggi, rendahnya suhu kritis, tidak mudah terbakar, tidak

k"r"sif, tidak t"ksik, mudah didapatkan, murah, aman, isk"sitas yang rendah dan difusiitas

yang tinggi.

Salah satu pelarut superkritik yang sesuai dengan pertimbangan di atas adalah

karb"ndi"ksida. Karb"ndi"ksida superkritik sangat p"tensial untuk memisahkan k"mp"nen

tertentu yang tidak dapat dilakukan dengan cara lain. Karb"ndi"ksida merupakan pelarut

yang tidak menimbulkan pencemaran (cleaning fluid), tepat diaplikasikan sebagai substitusi

pelarut "rganik yang seringkali merusak lingkungan sehingga terwujud tekn"l"gi yang

bersih. Karb"ndi"ksida dapat berada dalam tiga fasa, yaitu gas, cair dan padat.

Karb"ndi"ksida dalam keadaan suhu n"rmal berupa gas yang tidak berwarna.

Karb"ndi"ksida superkritik berada dalam keadaan di atas suhu dan tekanan kritisnya.

Kab"ndi"ksida sangat c"c"k untuk digunakan sebagai pengekstrak dalam pr"ses

ekstraksi superkritik. Keuntungan dari pelarut karb"ndi"ksida adalah sebagai berikut =

-. Tidak meninggalkan residu pelarut yang berbahaya

. Tidak menghilangkan k"mp"nen utama dalam bahan

. Tidak menyebabkan k"mp"nen terdegradasi akibat panas

/. *deal untuk mengekstrak k"mp"nen yang labil terhadap panas

@. 7nergi yang digunakan relatif efisien

3. Aebih mudah untuk memanipulasi selektifitas atau pemisahan dengan kemurnian tinggi dari

suatu pr"duk

1. Tidak mudah terbakar sehingga tidak merusak lingkungan

5. 7kstraksi dilakukan lebih cepat

2. Karakter hasil ekstraksi lebih unggul dibandingkan dengan bahan baku

C. Faktor-faktor ya! "e#pe!aru$i Ekstraksi Fluida Superkritik

#da beberapa fakt"r yang dapat mempengaruhi ekstraksi, diantaranya=

-. Suhu

Kelarutan bahan yang diekstraksi dan difusiitas biasanya akan meningkat dengan

meningkatnya suhu, sehingga diper"leh laju ekstraksi yang tinggi. Pada beberapa kasus, batas

atas untuk suhu "perasi ditentukan "leh beberapa fakt"r, salah satunya adalah perlunya

menghindari reaksi samping yang tidak diinginkan.

. Bkuran partikel

Semakin kecil ukuran partikel, semakin besar luas bidang k"ntak antara padatan dan

s"len, serta semakin pendek jalur difusinya, yang menjadikan laju transfer massa semakin

tinggi.

. 'akt"r s"len

Cat kimia biasanya diis"lasi dengan ekstraksi menggunakan s"len "rganik, dan

k"ndisi ekstraksi (s"len, suhu, waktu, pD, dan rasi" k"mp"sisi s"len dengan bahan) dapat

mempengaruhi efisiensi ekstraksi. S"len harus memenuhi criteria sebagai berikut=

• !aya larut terhadap s"lute cukup besar

• !apat diregenerasi

• Memiliki k"efisien distribusi s"lute yang tinggi

• !apat memuat s"lute dalam jumlah yang besar

• Sama sekali tidak melarutkan diluen atau hanya sedikit melarutkan diluen


6/8

• Memiliki kec"c"kan dengan s"lute yang akan diekstraksi

• Eisk"sitas rendah

• #ntara s"len dengan diluen harus mempunyai perbedaan densitas yang cukup besar

• Memiliki tegangan antarmuka yang cukup

•

!apat mengurangi p"tensi terbentuknya fase ketiga• Tidak k"r"sif

• Tidak mudah terbakar

• Tidak beracun

• Tidak berbahaya bagi lingkungan

• Murah dan mudah didapat

DAFTAR PUSTAKA

r"wn


7/8

Prinsipnya adalah kelarutan minyak atsiri dalam karbondioksida harus baik.

Caranya ekstraktor diisi dengan simplisia dan ke dalamnya dialirkan gas

karbondioksida. Tekanan dan temperatur dalam ekstraktor diatur sesuai

dengan keperluan. Gas karbondioksida yang jenuh dengan minyak atsiri,

dialirkan ke dalam tangki pemisah dengan temperatur dan tekanan lebih

rendah. Produk yang diperoleh dipindahkan dan sisa gas karbondioksida

dialirkan ke dalam tangki yang berisi karbon aktif untuk pemurnian dan daur

ulang.

gas yang digunakan juga tidak harus selalu gas karbondioksida. tetapi bisa

juga jenis gas lain, tetapi prinsipnya tetap pada pengaturan temperatur dan

tekanan agar dihasilkan ekstrak yang diinginkan.

euntungan !ara ini adalah"

#. tidak mengandung residu pelarut toksik

$. proses berlangsung pada temperatur rendah

%. tidak mudah terbakar

&. hemat energi karena gas karbondioksida dapat didaur ulang

'. bersifat selektif, hanya perlu mengatur parameter tekanan dan suhu

(. jaminan ekstrak yang diperoleh bebas dari pelarut

). penggunaan karbondioksida, se!ara *siologi tidak berbahaya sama

sekali

+. karbondioksida merupakan gas yang dapat digunakan di mana saja,

merupakan pengekstraksi yang murah dan relatif tidak berbahaya

Pemakaian ekstraksi dengan gas superkritik dapat dikelompokkan ke dalam"

pemurnian minyak dan minyak bekas, perolehan kembali aspal dari

pasir tar dan perolehan kembali minyak penggiling ekstraksi batubara dan pembuatan tar batubara

pembuatan minyak lemak dan lemak, pemisahan trigliserida dan asam

lemak

ekstraksi senyaa aktif dari tumbuhan hop dan kopi

Pemisahan dalam bidang farmasi"

!amomile, ekstraksi matrisin dengan karbondioksida

bunga krisan, piretrin


8/8

akar /aleriana

Papaver bracteatum 0indl. tebain dengan 1uoroform

berbagai tumbuhan mengandung alkaloid

lemak bulu domba, ekstraksi lanolin dengan propana2propilen

superkritik

kulit jeruk, ekstraksi karoten dengan gas C3$ superkritik dengan

penambahan aseton +4 sebagai kosol/en

biji anisi, anisi star, jinten, !engkeh dan kayumanis dengan C3$

pustaka"

agoes, goesin. $55). teknologi bahan alam. bandung"penerbit 6T7

bahan kuliah teknologi bahan alam, sekolah farmasi, $558

aplikasi fluida superkritis pada ekstraksi minyak atsiri

Documents