Churmatul Walidah
Neneng Nurhalimah
Ika Susanti
Nur Khairani
Indah Fadlul Maula
Nurul Robiatul Adawiyah
Leliana Nurul Wachidah
Vita fitria
M. Muwaffaq Zaky
Yunita Sari
Zil Ardi
PENDAHULUAN Supercritical fluids offer exciting opportunities to the pharmaceutical manufacturing scientists, as they cater to various processing needs. They can be applied in a number of fields such as drug delivery, chromatography, synthesis, purification and extraction, providing efficient processes with increased yields, and selectivity as compared with conventional techniques
PENDAHULUAN • Secara umum destilasi digunakan dalam industri kimia untuk memisahkan produkproduk senyawa organik, Tapi destilasi dari zat terlarut dalam larutan memerlukan energi yang tinggi. • Dalam ekstraksi cair-cair, cairan terdiri dari pembawa dan zat terlarut yang kontak dengan pelarut, dimana zat terlarut tersebut praktis tidak tercampur dengan pembawa, tetapi dalam waktu yang sama, pelarut yang baik mampu melarutkan zat terlarut tersebut.
• Tingginya biaya pelarut organik dan semakin ketatnya peraturan lingkungan bersama-sama dengan persyaratan baru dari medis dan industri makanan untuk ultramurni dan tingginya nilai tambah produk telah menunjukkan kebutuhan untuk pengembangan teknologi baru dan bersih untuk pengolahan produk makanan.
• Ekstraksi cairan superkritis dengan menggunakan karbon dioksida sebagai pelarut telah memberikan alternatif sangat baik bagi penggunaan pelarut kimia.
PENGERTIAN Supercritical Fluid Extraction (SFE) merupakan teknik untuk memisahkan senyawa organik dari pelarut yang berbeda dan dari matriks padat, dimana SFE menunjukkan densitas mirip cairan, sedangkan viskositas dan difusivitasnya berada diantara cairan dan gas.
TEORI SFE • Memanfaatkan sifat fluida pada keadaan Superkritis untuk mengekstraksi bahan organik dari sampel padat • Fluida Superkritis: keadaan Fluida ketika berada pada temperatur dan Tekanan Superkritis
• Substansi pada keadaan superkritis, seperti cairan superkritis, ketika suhu dan tekanan lebih tinggi dari nilai kritis secara bersamaan, cairan superkritis ada dalam fase cairan tunggal memiliki karakteristik antara gas dan cairan. • Tekanan kritis adalah tekanan yang menyebabkan gas menjadi cair pada suhu kritis. • Kerapatan dari senyawa pada titik kritis disebut kerapatan kritis
Tabel 1. Critical properties of selected solvents SOLVENT
Tc (oC)
Pc ( bar)
pc
Ammonia
132.5
113.5
0.24
Benzene
289
48.9
0.30
n-Butane
152
38.0
0.23
Carbon Dioxide
31.1
73.8
0.45
Chlorotrifluoromethane
28.8
39.5
0.58
diChlorotrifluoromethane
111.7
39.9
0.56
Ethane
32.2
48.9
0.20
Ethanol
243.4
63.8
0.28
Ethylene
9.3
50.4
0.22
Isopropanol
235.3
47.6
0.27
methanol
240.5
79.9
0.27
Nitrous oxide
36.5
72.3
0.46
n-Propane
96.8
42.6
0.22
Propylene
91.9
46.2
0.23
Toluene
318,6
41.1
0.29
water
374.2
221.2
0.34
Perkembangan penggunaan SFE • Selama tiga dekade terakhir, aplikasi penggunaan teknologi SFE terbatas pada beberapa produk saja karena biaya investasi atau modalnya tinggi serta prosesnya yang terbilang baru dan tak biasa. •Dengan kemajuan dalam segi proses, peralatan dan desain produk, hal ini menjadi peluang yang berpotensi menguntungkan dalam bidang produksi dan meningkatkan nilai produk, sehingga industri menjadi lebih dan lebih tertarik dalam penggunaan teknologi cairan superkritis.
Penggunaan teknologi cairan superkritis dalam industri dilakukan dengan 2 cara: • Ekstraksi dilakukan dalam tekanan tinggi dalam batch.
• Ekstraksi dilakukan dalam tekanan tinggi secara terus menerus.
Gambar . A schematic diagram of a supercritical fluid batch extraction.
Gambar . A schematic diagram of a supercritical fluid continuous extraction.
Ekstraksi dengan scCO2 dapat dilakukan baik secara batch ataupun kontinyu. scCO2 sebagai pelarut dikontakkan dengan material yang diinginkan. Pelarut scCO2 “menarik” material tersebut hingga larut dan terpisah dari pelarut awalnya. Campuran ini kemudian diekspansi sampai kondisi atmosfer sehingga material yang diinginkan terpisah dari CO2 dan CO2 dapat digunakan kembali sebagai pelarut.
Mengapa CO2?? Karbondioksida merupakan pelarut yang paling umum digunakan dalam praktek industri, karena beberapa alasan; 1. memiliki tekanan kritis teknis yang nyaman 73,8 bar dan suhu 31.1. 2. tidak beracun. 3. tidak mudah terbakar. 4. tidak reaktif. 5. tidak korosif. 6. berlimpah, jumlahnya banyak. 7. pelarut paling murah kedua setelah air.
8. tidak meninggalkan residu pelarut setelah ekstraksi.
Gambar – Diagram fase dari karbondioksida
Titik kritik suatu fluida adalah temperatur dan tekanan paling tinggi di mana fluida tersebut masih dapat mepertahankan kesetimbangan fasa gas dan cairnya. Di atas titik inilah fluida bisa berubah fasa menjadi bukan gas ataupun cair, disebut dengan fluida superkritik.
Mengapa menggunakan SFE? • Sekalipun berat jenis dari fluida superkritis meningkat dengan tekanan dan menjadi seperti cairan, viskositas dan dissusivitasnya tetap diantara nilai cairan dan gas. • fluida superkritis memperlihatkan tegangan permukaan nol, yang memungkinkan penetrasi menjadi lancar kedalam materi microporous. Hasil yang lebih menguntungkan dari sifat fisikokimianya, proses ekstraksi lebih efisien dengan pelarut superkritis daripada dengan salah satu pelarut organik.
Perbandingan sifat fisikokimiadari cairan, gas dan fluida superkritis
Properties
liquid
supercritical
gas
Density (km/m3) Viscosity
1000
200-800
1
0.5-1.0
0.05-0.1
0.01
dissusivity
10-5
10-4-10-3
0.1
APLIKASI 1. SFE dalam Ekstraksi minyak essensial
Ekstraksi fluida superkritis telah terbukti efektif dalam pemisahan minyak esensial dan turunannya untuk digunakan dalam makanan, kosmetik, dan lainnya yang terkait dalam industri farmasi, menghasilkan minyak esensial berkualitas tinggi dengan komposisi komersial yang lebih memuaskan( monoterpen lebih rendah) dari yang diperoleh dengan konvensional hidrodistilasi (Ehlers et al, 2001;. Diaz-Maroto et al, 2002;. Ozer et al, 1996.).
Alasan penggunaan SFE dalam ekstraksi essensial oil No 1
2
3
4
5 6
Ekstraksi konvensional Keberadaan pelarut tidak bisa dihindari. Tingkat residu dari pelarut tergantung pada tipe pelarut yang digunakan Terdapat kandungan logam berat didalamnya dan hal itu terjadi karena adanya pelarut, metode recycle pelarut, sumber bahan mentah dan komponen-komponen dari instrumen yang digunakan. Mengandung garam inorganik Senyawa polar terlarut dalam senyawa lipofil dari bahan mentah karena selektivitas yang buruk dari pelarut menyebabkan discoloration dari ekstrak dan sulit dikarakterisasi. Hal ini menyebabkan ekstrak terlihat berbeda dari komponen dasar dalam bahan mentah sehingga menjadikannya sebagai ekstrak pseudo natura. Warna dari senyawa polar dan non polar terekstraksi dengan baik. Membutuhkan biaya yang mahal
SFE Benar-benar bebas dari pelarut dan didapatkan ekstrak senyawa murni Bebas dari logam berat, walaupun didalamnya terdapat bahan mentah. Tidak adanya logam berat dalam CO2 ataupun dari peralatan yang digunakan Bebas garam inorganik Tidak ada kemungkinan terjadinya discoloration, karena CO2 mempunyai selektivitas yang tinggi, serta tidak adanya kemungkinan senyawa polar membentuk polimer (temperatur 40800C). Hanya warna dari senyawa non polar yang dapat terekstraksi Lebih murah dan menghasilkan ekstak yang lebih banyak.
Keuntungan pengguanaan SFE dalam ekstraksi essensial oil dibandingkan dengan metode ekstraksi konvensional dengan parameter selektivitas, kerapihan, kebersihan, waktu ekstraksi, dan modifikasi adalah: 1. SFE mempunyai area aplikasi yang luas. SFE mampu mengekstraksi beberapa senyawa yang berbeda dari varietas matriks sampel. 2. SFE menawarkan selektivitas ekstraksi berdasarkan polaritas pelarut. 3. Ramah lingkungan
2. SFE dalam ekstraksi senyawa bahan alam
• Ginkgo biloba merupakan produk bahan alam yang secara laus digunakan sebagai phytomedicine. • Kombinasi dari ekstraksi pendahulauan dengan 70% etanol dilanjutkan dengan ekstraksi menggunakan SFE dengan CO2 menghasilkan metabolit sekunder flavonoid dan Terpenoid. • Teknik SFE dilakukan pada tekanan 300 Mpa, suhu 60 0C dan karbondioksida yang mengansung 5% etanol digunakan sebagai modifier.
• Jika dibandingkan dengan metode ekstraksi konvensional, konsentrasi ekstrak yang didapat lebih tinggi dengan SFE yaitu sebesar 2,1% sedangkan ekstrak yang dihasilkan dengan metode konvensional adalah sebanyak 1,8%.
• Kandungan Flavonoid dan Terpenoid dalam ekstrak SFE sebesar 35,9% dan 7,3% sedangkan kandungan Flavonoid dan Terpenoid dalam ekstrak hasil metode Konvensional sebesar 24% dan 6%.
3. Penggunaan SFE dalam Investigasi FORENSIK Identifikasi penyalahgunaan obat Opium
Stimulan : Amfetamin, Cocaine Halusinogen Identifikasi sidik jari
4. SFE dalam mengurangi kadar Lemak & kolesterol
• Beberapa metode termasuk superkritis ekstraksi telah diusulkan untuk mengurangi kadar lemak dan kolesterol dalam produk susu (Greenwald, 1991). • Etana jauh lebih mahal daripada CO2, penggunaan CO2/ethane dan Campuran CO2/propane bisa menjadi alternatif menarik untuk menghilangkan kolesterol dari makanan karena biaya etana lebih tinggi dan efisiensi penghapusan kolesterol baik. • Ekstraksi karbondioksida juga telah terbukti efektif untuk menghasilkan cocoa butter dari biji kelapa (saldana et al., 2002B).
PEMANFAATAN SFE lainnya… 1. Pemurnian matriks padat 2. Pemisahan tokoferol dan antioksidan lainnya 3. Pembersih ramuan obat-obatan dan produk makanan dari pestisida 4. Detoksifikasi dari kerang dan konsentrasi dari fermentasi 5. pengolahan makanan, sediaan farmasi dan industri kimia 6. Penghilangan kafein dari biji kopi dan produksi polyetilen 7. Pembersihan dari tanah yang terkontaminasi oleh polutan atau bahan-bahan buangan yang berbahaya
TERIMA KASIH....
