· Web viewSecara umum ekstraksi steviosida terdiri dari empat langkah, yaitu : ekstraksi pelarut atau air, pertukaran ion, presipitasi atau koagulasi dengan filtrasi, kristalisasi,

Tugas Satuan Operasi dan Proses

JURNAL “PERBANDINGAN KRISTALISASI STEVIOSIDA DARI Stevia rebaudiana (Bert.)

ANTARA PELARUT ORGANIK DAN AIR SERTA FORMULASINYA SEBAGAI PEMANIS ALAMI”

Dosen pengampu : Arie Febianto Mulyadi STP, MP.

Nama kelompok :

1. Dimas Bagus Permadi (115100307113005)

2. Ismi Agus Setyaningsitah (125100318113001)

3. Asnun Alfi Hidayat (125100318113030)

4. Muhammad Misbahul Ma’ruf (125100318113031)

JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN

FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

MALANG

2014

Resume jurnal “PERBANDINGAN KRISTALISASI STEVIOSIDA DARI Stevia rebaudiana

(Bert.) ANTARA PELARUT ORGANIK DAN AIR SERTA FORMULASINYA SEBAGAI

PEMANIS ALAMI”

Adanya jenis pemanis alami rendah kalori yang tidak berdampak negatif

terhadap kesehatan tubuh sangat diharapkan oleh masyarakat. Di antara beraneka

ragam jenis pemanis, terdapat senyawa glikosida yang dapat diekstrak dari

tanaman herbal dengan spesies Stevia rebaudiana (Bert.). Senyawa glikosida

steviolnya mempunyai potensi, fungsi dan karakteristik pemanis yang lebih besar dari

jenis-jenis pemanis lainnya . Senyawa glikosida yang dominan adalah steviosida,

sedangkan senyawa glikosida lainnya yaitu rebaudiosida A, B, C, D, E, dan F .

Produk dari S. rebaudiana (Bert.) dapat digunakan sebagai pemanis berkalori

rendah bagi penderita diabetes, orang kegemukan, dan penderita gigi berlubang. S.

rebaudiana (Bert.) dapat dipakai sebagai zat pemanis pada penderita diabetes

karena disamping berkalori rendah mempunyai sifat hipoglikemik yang berarti . Salah

satu cara untuk mendapatkan kristal dari steviosida adalah dengan metoda

ekstraksi. Ekstraksi yang dikembangkan adalah ekstraksi pelarut yang dikombinasi

dengan langkah-langkah yang lain seperti klarifikasi, penyesuaian pH dan kristalisasi.

Pada penelitian ini ada 3 proses kristalisasi menggunakan pelarut berbeda.

A. Kristalisasi Steviosida Dengan Pelarut Organik

Secara umum ekstraksi steviosida terdiri dari empat langkah, yaitu :

ekstraksi pelarut atau air, pertukaran ion, presipitasi atau koagulasi dengan filtrasi,

kristalisasi, dan pengeringan. Pengkristalan dapat dilakukan melalui pemanasan

ekstrak yang kemudian didinginkan secara cepat pada suhu rendah atau

menghilangkan pelarutnya yang sebelumnya dilakukan penyesuaian pH yang bersifat

asam . Hasil penelitian menunjukkan bahwa penggunaan pelarut etanol memberikan

hasil yang lebih jernih bila dibandingkan dengan menggunakan air dan metanol,

dan relatif aman bagi konsumsi masyarakat. Dalam penelitian ini tahap

penghilangan pengotor juga dilakukan agar tidak menghambat pembentukan kristal.

Langkah penting lain dalam penelitian ini adalah menghilangkan pengaruh warna

hijau pigmen daun dengan cara deklorofilasi menggunakan metode elektrokoagulasi

selama 2,5 jam. Hal ini dimaksudkan supaya warna hijau dari pigmen nantinya tidak

mempengaruhi visualisasi kristal saat pemisahan. Metode elektrokoagulasi yang

dikembangkan dapat mengahsilkan deklorofilasi dengan efektifitas hingga 98,80%.

Penyusutan intensitas warna diakibatkan dari pemecahan klorofil menjadi turunannya

yaitu feofitin yang dikarenakan kehilangan atom Mg. Hasil ini sesuai dengan hasil

penelitian dan yang menyatakan bahwa deklorofilasi menghilangkan pigmen dan

memperbaiki visualisasi kristal. Setelah deklorofilasi, proses klarifikasi dilakukan

dengan mengatur pH-nya menjadi 3 kemudian penambahan kaolin untuk

menghilangkan sisa klorofil. Klarifikasi merupakan langkah penting karena akan

memberikan kualitas visual produk yang lebih baik.

Pembentukan kristal juga dipengaruhi oleh perubahan pH larutan secara ekstrim.

Oleh karena itu, pada penelitian ini, pH larutan steviosida dirubah secara ekstrim

dari pH 3 menjadi pH 10,5. Pada penelitian ini, pH larutan disesuaikan ke

lingkungan asam dengan menggunakan asam sitrat 50%. Penggunaan asam sitrat ini

berfungsi untuk mengikat logam, protein, dan warna sebagai pengotor agar

diperoleh kristal yang lebih baik.

B. Kristalisasi Steviosida Dengan Air

Pada optimasi lanjutan ini difokuskan pada kristalisasi berbasis air. Dasar

perbaikan metode ini adalah menghasilkan kristal yang larut air, meningkatkan %

yield, menghilangkan penggunaan eter. Metode yang dioptimalkan diharapkan lebih

efisien dan efektif dalam pembentukan kristal. Beberapa dasar ekstraksi-kristalisasi

yang dikembangkan adalah penyesuaian pH larutan dengan bahan-bahan yang lebih

efisien dan mudah didapatkan, penjernihan larutan dengan klarifikasi menggunakan

arang aktif dan bentonit, serta pencapaian keadaan larutan lewat jenuh yang dapat

membentuk kristal steviosida. Penggunaan air pada suhu 50 ⁰C ternyata dapat

mengestrak steviosida. Hal ini seiring dengan penelitian [6] yang menggunakan

akuades sebagai pelarut untuk ekstraksi. Pelarut akuades yang digunakan juga

berkaitan dengan aplikasi kristal steviol glikosida yang akan digunakan sebagai

pemanis alami dan peningkatan kelarutannya dalam air. Langkah penting lain dalam

penelitian ini adalah menghilangkan pengaruh warna pigmen pada larutan dengan

cara deklorofilasi menggunakan bentonit sebagai adsorben. Hal ini dimaksudkan

supaya warna hijau dari pigmen nantinya tidak mempengaruhi visualisasi dan

pembentukan kristal saat pemisahan [12]. Bentonit adalah lempung montmorillonit

yang mampu menyerap berbagai logam dan kelompok protein. Adanya tiga lapisan

struktur kompleks pada montmorilonit memungkinkan penyerapan ion ke dalam

lembar antar permukaan pada bentonit [15]. Hal ini berfungsi untuk menghilangkan

berbagai senyawa selain steviosida pada daun stevia terutama klorofil.

Kristalisasi dapat dicapai dengan perubahan pH larutan secara ekstrim [4].

Oleh karena itu, pada optimasi ini, perubahan pH larutan dari 3 menjadi 10 tetap

dipertahankan dengan menggunakan bahan yang lebih ekonomis yaitu kalsium

karbonat dan asam sitrat. Dalam kristalisasi, hal tersebut dipengaruhi oleh

keseimbangan dan model pertumbuhan nukleasi dari kristal seperti pada

permodelan klasik Arrhenius 9]. Dalam hal ini adalah senyawa glikosida steviol. Dalam

permodelan klasik Arrhenius didasarkan pada persamaan (1), dengan asumsi bahwa

titik kritis (nukleasi) akan segera terbentuk, setelah pembentukan kristal mulai

tumbuh pada tingkat pertumbuhan nukleasi secara optimum. an kristal maksimum

tidak akan tercapai Pembentukan kristal sangat dipengaruhi oleh pencapaian larutan

super jenuh, dimana setelah larutan super jenuh tercapai maka bila ditambahkan

pelarut yag tidak melarutkan kristal maka akan mempercepat pembentukan kristal.

Tetapi apabila penambahan ini berlebihan maka kristal akan kembali larut. Oleh

karena itu, penambahan etanol pada larutan super jenuh dapat menyebabkan

pembentukan kristal. Berdasarkan optimasi lanjutan ini, persen yield maksimal yang

diperoleh adalah 6,25%. Hasil ini meningkat dari optimasi awal yang hanya

menghasilkan persen yield dibawah 1,00 %. Kristal yang diperoleh kemudian

diidentifikasi dan dianalisis kadar steviosidanya menggunakan KCKT.

c. Formulasi Kristal Steviosida Dengan Maltodekstrin

Kristal steviosida sampel 2 digunakan untuk formulasi pemanis alami

dengan maltodekstrin. Fungsi maltodekstrin adalah sebagai bahan pembawa. Kristal

steviosida yang diperoleh dari kristalisasi menggunakan pelarut air mempunyai

kelarutan yang tinggi dalam air, sehingga pada formulasi ini tidak menggunakan

bahan pengikat antara maltodekstrin dan kristal steviosida.

Untuk menentukan tingkat kemanisan kristal steviosida maka dilakukan uji

organoleptik. Pada uji ini digunakan pembanding larutan sukrosa 5%. Hasil uji

organoleptik dapat dilihat pada Tabel 3.

Hasil uji organoleptik ini menunjukkan bahwa kristal steviosida 0,05 g yang

diformulasikan dengan 0,075 g maltodekstrin (pemanis 2) ternyata memberikan

tingkat kemanisan yang lebih tinggi dari larutan sukrosa 5% (pemanis 5). Hal

tersebut menunjukkan bahwa kristal steviosida memiliki tingkat kemanisan lebih

dari 100 kali sukrosa. Hasil uji organoleptik ini menunjukkan bahwa kristal

steviosida yang diperoleh berpotensi menjadi pemanis alami dengan tingkat

kemanisan 100 kali lebih tinggi daripada sukrosa.

Metode kristalisasi yang dikembangkan dengan pelarut air lebih efektif dan

efisien dengan persen yield 6,25% dibandingkan dengan pelarut organik yang

menghasilkan persen yield < 1%. Kandungan steviosida dalam kristal yang

dihasilkan dengan metode kristalisasi berbasis air lebih tinggi, yaitu 92, 97%

dibandingkan kristal yang dihasilkan dari metode pelarut organik, yaitu 20, 16%. Selain

itu, kristal yang dihasilkan dari metode kristalisasi berbasis air lebih terlarut dalam

air. Berdasarkan uji organoleptik, tingkat kemanisan pemanis alami steviosida lebih

dari 100 kali sukrosa (gula).

Alat – alat kristalisasi yang digunakan pada jurnal “ PERBANDINGAN KRISTALISASI

STEVIOSIDA DARI Stevia rebaudiana (Bert.) ANTARA PELARUT ORGANIK DAN AIR

SERTA FORMULASINYA SEBAGAI PEMANIS ALAMI “

A. Rotary Vakum Evaporator

Evaporator adalah alat yang banyak digunakan dalam industry kimia untuk

memekatkan suatu larutan. Terdapat banyak tipe evaporator yang dapat digunakan

dalam industri kimia. Umumnya evaporator dioperasikan pada kondisi vakum untuk

menurunkan temperatur didih larutan. Cara lain untuk menurunkan temperatur didih

larutan adalah dengan mengalirkan gas inert (udara) panas yang berfungsi untuk

menurunkan tekanan parsial uap, sehingga menurunkan temperatur didih larutan. Hal

ini menggantikan prinsip evaporasi secara vakum yang memungkinkan penguapan

dengan temperatur rendah. Namun sistem vakum memerlukan biaya tinggi, ada cara

lain untuk menurunkan temperatur penguapan yaitu dengan cara menurunkan tekanan

parsial uap air didalam fase gas dengan cara pengaliran udara. Untuk memekatkan

larutan yang peka terhadap panas diperlukan alat dengan waktu kontak yang singkat

dan pemanasan dengan temperatur yang tidak terlalu tinggi,salah satu alat yang

digunakan adalah Vaccum Rotary Evaporator.

a. Prinsip kerja evaporator

Rotary vakum evaporator merupakan suatu instrumen yang tergabung antara

beberapa instrumen, yang menggabung menjadi satu bagian, dan bagian ini

dinamakan rotary vakum evaporator. Rotary vakum evaporator adalah instrumen

yang menggunakan prinsip destilasi (pemisahan). Prinsip utama dalam instrumen ini

terletak pada penurunan tekanan pada labu alas bulat dan pemutaran labu alas

bulat hingga berguna agar pelarut dapat menguap lebih cepat dibawah titik

didihnya. Instrumen ini lebih disukai, karena hasil yang diperoleh sangatlah akurat.

Bila dibandingkan dengan teknik pemisahan lainnya, misalnya menggunakan teknik

pemisahan biasa yang menggunakan metode penguapan menggunakan oven. Maka

bisa dikatakan bahwa instrumen ini akan jauh lebih unggul. Karena pada instrumen

ini memiliki suatu teknik yang berbeda dengan teknik pemisahan yang lainnya. Dan

teknik yang digunakan dalam rotary vakum evaporator ini bukan hanya terletak

pada pemanasannya tapi dengan menurunkan tekanan pada labu alas bulat dan

memutar labu alas bulat dengan kecepatan tertentu. Karena teknik itulah, sehingga

suatu pelarut akan menguap dan senyawa yang larut dalam pelarut tersebut tidak

ikut menguap namun mengendap. Dan dengan pemanasan dibawah titik didih

pelarut, sehingga senyawa yang terkandung dalam pelarut tidak rusak oleh suhu

tinggi.

b. Bagian – bagian dari rotary vakum evaporator

1. Hot plate : berfungsi untuk mengatur suhu pada waterbath dengan

temperatur yang diinginkan (tergantung titik didih dari pelarut)

2. Waterbath : sebagai wadah air yang dipanaskan oleh hot plate untuk labu

alas yang berisi “sampel”.

3. Ujung rotor “sampel” : berfungsi sebagai tempat labu alas bulat sampel

bergantung.

4. Lubang kondensor : berfungsi pintu masuk bagi air kedalam kondensor yang

airnya disedot oleh pompa vakum.

5. Kondensor : serfungsi sebagai pendingin yang mempercepat proses

perubahan fasa, dari fasa gas ke fasa cair.

6. Lubang kondensor : berfungsi pintu keluar bagi air dari dalam kondensor.

7. Labu alas bulat penampung : berfungsi sebagai wadah bagi penampung

pelarut.

8. Ujung rotor “penampung” : berfungsi sebagai tempat labu alas bulat

penampung bergantung.

c. Hal-hal yang harus diperhatikan saat penggunaan rotary evaporator

A. Pada saat pemasangan, pengoperasian juga pelepasan harus secara

berurutan. Terutama saat melepas labu alas bulat. Jika labu alas bulat sulit

dilepas, kemungkinan masih tersisa tekanan pada kondensor, bukalah kran

pengatur untuk mengurangi tekanannya.

B. Suhu & tekanan. Suhu pada waterbath harus disesuaikan dengan sampel

yang akan digunakan.

C. Kemampuan alat pompa vakum.

D. Selang air serta takanan in dan out.

E. Setiap alat punya batas operasi, jadi penggunaannya harus sesingkat dan

seoptimal mungkin intuk menjaga keawetan umur alat tersebut.

F. Jika terjadi kejanggalan, segera hubungi pihak laboran atau teknisi. Jika baru

pertama kali menggunakan alat ini, minta bimbingan orang yang lebih

berpengalaman.

d. Aplikasi Rotary vakum evaporator dalam industry

Pada industri makanan dan minuman, agar memiliki mutu yang sama pada

jangka waktu yang lama, dibutuhkan evaporasi. Misalnya untuk pengawetan

adalah pembuatan susu kental manis.

a) PT. CHEIL JEDANG INDONESIA , PASURUAN yang menerapkan metode

evaporator pada proses pengolahan limbah cair

b) P.G REJO AGUNG BARU, MADIUN menerapkan metode evaporator pada

proses penguapan air dari nira sampai mendekati titik jenuhnya dan

mendapatkan kepekaatan yang diinginkan.

c) PT. KEBON AGUNG , MALANG menerapkanya pada sistem pengolahan

tebu menjadi gula.

d) PG MODJOPANGGOONG, TULUNGAGUNG menerapkan pada proses

pemurnian nira.

B. Centrifuge

Centrifuge merupakan alat laboratorium yang memanfaatkan gaya sentrifugal ,

yaitu gaya yang timbul akibat benda yang diputar dari satu titik sebagai porosnya .

untuk memisahkan partikel dari satu benda cair atau dengan kata lain memisahkan

benda cair dari kepadatan yang berbeda. Benda cair ini merupakan cairan tubuh ,

contoh darah , serum , air seni , bahan reaksi lainnya , atau campuran dari kedua

duanya dengan zat tambahan lain.

a. Prinsip kerja centrifuge

Centrifuge, instrumen ini sering kita temui dalam suatu alat laboratorium kimia

biologi, medis, atau lab industri dimana fungsi centrifuge ini adalah untuk

memisahkan bahan tersuspensi dari medianya. Prinsip kerja centrifuge adalah

dengan memanfaatkan gaya centrifugal sehingga bahan tersebut terpisah. Hal ini

dilakukan dengan cara memutar campuran dengan sangat cepat dan bertumpu pada

titik pusat. Centrifuge sering sekali digunakan untuk memisahkan suatu padatan dari

cairan misalnya memisahkan plasma dari sel darah.

Cara menggunakan centrifuge inipun sangat mudah. Kita cukup memasang

tabung didalam centrifuge secara berlawanan, dan pastikan massa kedua tabung

tersebut mendekati (hal ini untuk menjaga peralatan centrifuge awet dan tahan

lama dan terhindar dari kerusakan), kemudian masukkan pengaturan rpm (rotary

per minute) dan pastikan tutup dari centrifuge benar-benar tertutup sebelum kita

menjalankannya. Jika analisa sudah selesai lepaskan tabung secara hati-hati

(pastikan putaran sudah berhenti) supaya suspensi tidak tercampur lagi. O ya, dalam

penginstalan alat ini pastikan diletakkan dalam permukaan yang datar.

b. Bagian – bagian dari centrifuge

Adapun bagian-bagian dari centrifuge yaitu:

Motor

Biasanya motor yang digunakan pada centrifuge adalah motor AC.

kecepatan motor yang tinggi akan menghasilkan gaya sentrifugal yang tinggi.

Pada banyak kasus kerusakan. Biasanya terjadi sekat arang motor. Dengan

mengganti sekat arang yang baru maka centrifuge dapat dipergunakan kembali.

Speed Control

Untuk mengatur kecepatan motor agar sesuai dengan kebutuhan tanpa

speed control motor akan berputar dengan kecepatan maksimum. Digunakan

rangkaian pembatas tegangan atau semacam dimer untuk bagian speed control.

Timer

Berfungsi untuk mengatur lamanya alat bekerja. Rangkaian timer ada 2

jenis. Yakni timer mekanik dan timer digital. Timer mekanik memanfaatkan

sistem mekanis untuk mengatur waktu operasional alat. Sedangkan timer digital

menggunakan sistem counter down digital untuk mengatur waktu operasioanl

alat.

Break system

Pengereman motor diperlukan agar putaran motor dapat dengan segera

dihentikan.

Pengunci tutup

Pengunci tutup digunakan untuk mengamankan user agar tidak membuka

atau terbuka secara tidak sengaja tutup centrifuge. Apabila tutup ini terbuka

dapat mengakibatkan sample yang diputar terlempar keluar. Tidak semua jenis

centrifuge terdapat pengunci tutup.

Tempat tabung

Tempat tabung centrifuge didesain dengan sudut kemiringan tertentu agar

menghasilkan gaya centrifugal. Jumlah lubang untuk tabung pun dibuat genap.

Ini dimaksudkan agar tercipta keseimbangan beban ketika motor berputar.

c. Cara pengoperasian Centrifuge

1. Letakkan tabung yang berisi cairan yang dengan volume sama antara

tabung satu dengan yang lainnya pada tempat yang berseberangan

2. Tutup penutup centrifuge sampai terkunci

3. Pilih kecepatan yang diinginkan pada tombol kecepatan

4. Pilih waktu pemutaran yang diinginkan pada tombol waktu

5. Tekan star untuk centrifuge yang memiliki tombol star, yang tidak

memiliki tombol star begitu tombol waktu diputar centrifuge langsung

berputar

6. Segera setelah berhenti, penutup dibuka langsung atau perlu menekan

tombol berhenti

7. Ambil tabung dari centrifuge Segera pisahkan sesuai yang dibutuhkan.

8.

d. Aplikasi centrifuge dalam industry

PABRIK GULA MODJOPANGGONG

Pada Pabrik Gula Modjopanggong Sentrifugasi di gunakan untuk pemisahan

antara kristal-kristal gula dan larutan sisa (Stroop) di lakukan Pemisahan dengan

alat pemisah atau saringan berbentuk basket yang diputar pada porosnya dengan

menggunakan gaya sentrifugal . Pada saat diputar maka larutan sisa atau stroob

akan terpisah dari kristalnya.

PENGENDALIAN MUTU PRODUK AKHIR GULA DI PG. DJOMBANG BARU-

JOMBANG

Pada proses pemisahan kristal dari larutan proses kristalisasi. Hal ini

dilakukan dengan menggunakan gaya sentrifugal seperti batu yang di ikat dengan

tali. Di pabrik ini terdapat 2 metode pemutaran yaitu :

a. Stasiun putaran High Grade (HGF)

b. Stasiun Puteran Low Grade (LGF)

C. Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)

Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) atau yang biasa disebut dengan HPLC (High

Pressure Liquid Chromatography) merupakan teknik pemisahan yang diterima secara

luas untuk analisis dan pemurnian senyawa tertentu dalam suatu sampel pada sejumlah

bidang antara lain: farmasi, bioteknologi, lingkungan, polimer, dan industri-industri

makanan. Popularitasnya disebabkan oleh kekuatan pemisahannya yang tinggi,

selektifitasnya yang sangat baik, dan banyaknya solut yang dapat dipisahkan dengan

metode ini.

a. Prinsip Kerja KCKT

Pemisahan dengan KCKT dapat dilakukan baik pada fase normal atau fase

terbalik mengunakan fase diam silika atau silika fase terikat yang terdapat dalam

suatu kolom, sedangkan untuk fase gerak itu sendiri digunakan zat cair, akan tetapi

pengunaan zat cair pada fase gerak mendapatkan kesukaran untuk mengalir didalam

kolom, sehingga membutuhkan pompa bertekanan tinggi untuk dapat melalui kolom

yang selanjutnya masuk ke detektor. Sampel dimasukan ke dalam aliran fase gerak

dengan cara penyuntikan. Di dalam kolom terjadi pemisahan komponen-komponen

campuran. Karena perbedaan kekuatan interaksi antara solut-solut terhadap fase

diam. Solut-solut yang kurang kuat interaksinya dengan fase diam akan keluar dari

kolom lebih dahulu. Sebaliknya, solut-solut yang kuat berinteraksi dengan fase diam

maka solut tersebut akan keluar dari kolom lebih lama. Setiap komponen campuran

yang keluar kolom dideteksi oleh detektor kemudian direkam dalam bentuk

kromatogram. Dalam kromatogram ini terdapat jumlah puncak (peak) yang

menyatakan konsentrasi komponen dalam campuran.

b. Kegunaan Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)

Kegunaan KCKT secara umum digunakan untuk memisahkan sejumlah

senyawa organik, anorganik, maupun senyawa biologis, analisis ketidakmurnian

(impurities), analisis senyawa-senyawa tidak mudah menguap (non-volatil),

penentuan molekul-molekul netral, ionik, maupun zwitter ion, isolasi dan pemurnian

senyawa, pemisahan senyawa-senyawa yang strukturnya hampir sama, pemisahan

senyawa-senyawa dalam jumlah sekelumit (trace elements), dalam jumlah banyak,

dan dalam skala proses industri. Selain itu, dapat pula digunakan untuk menetapkan

kadar senyawa-senyawa tertentu seperti asam-asam amino, asam-asam nukleat dan

protein-protein dalam cairan fisiologis, menentukan kadar senyawa-senyawa aktif

obat, produk hasil samping proses sintesis, atau produk-produk degradasi dalam

sediaan farmasi, memonitor sampel-sampel yang berasal dari lingkungan,

memurnikan senyawa dalam suatu campuran, memisahkan polimer dan distribusi

berat molekulnya dalam suatu campuran, kontrol kualitas, dan mengikuti jalannya

reaksi sintesis.

c. Bagian – bagian dari alat Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)

Instrumentasi KCKT

Pada dasarnya instrumen KCKT terdiri atas : yaitu wadah fase gerak, sistem

penghantaran fase gerak, alat untuk memasukan sampel, pompa, kolom, detektor, dan

rekorder.

a. Wadah Fase Gerak

Wadah fase gerak harus bersih dan lembam (inert). Wadah pelarut kosong

ataupun botol-botol eluen yang dapat digunakan sebagai wadah fase gerak. Wadah ini

biasanya dapat menampung fase gerak antara 1 sampai 2 liter pelarut. Fase gerak

sebelum digunakan harus dilakukan degassing (penghilang gas) yang ada pada fase

gerak, sebab adanya gas akan berkumpul dengan komponen lain terutama di pompa

dan detektor sehingga akan mengacaukan analisis. Pada saat membuat pelarut untuk

fase gerak, maka sangat dianjurkan untuk menggunakan pelarut, bufer, dan pereaksi

dengan kemurnian yang sangat tinggi, dan lebih terpilih lagi jika pelarut yang akan

digunakan untuk KCKT berderajat KCKT (HPLC grade). Adanya pengotor dalam pereaksi

dapat menyebabkan gangguan pada sistem kromatografi. Adanya partikel yang kecil

dapat berkumpul dalam kolom atau tabung yang sempit, sehingga dapat mengakibatkan

suatu kekosongan pada kolom atau tabung tersebut.

b. Injektor

Pemasukan atau injeksi sampel untuk analisis dengan metode KCKT merupakan

tindakan yang penting. Walaupun kolom telah memadai, hasil kromatogram yang

ditampilkan akan tidak memadai kalau injeksi sampel dilakukan tidak tepat. Ada tiga

macam sistem injektor pada KCKT yaitu, injektor dengan memakai diafragma (septum),

injektor tanpa septum, dan injektor dengan pipa dosis. Sistem dengan pipa dosis saat ini

merupakan pilihan yang sangat tepat pada KCKT khususnya untuk analisis kuantitatif.

c. Pompa

Pompa dalam KCKT dapat diartikan sebagai jantung pada manusia yang

berfungsi untuk mengalirkan fase gerak cair melalui kolom. Terdapat dua tipe pompa

yang digunakan, yaitu kinerja konstan (constant pressure) dan pemindahan konstan

(constant displacement). Pemindahan konstan dapat dibagi menjadi dua, yaitu pompa

reciprocating dan pompa syringe. Pada pompa reciprocating menghasilkan suatu aliran

yang berdenyut teratur. Oleh karena itu membutuhkan peredam pulsa atau peredam

elektronik untuk menghasilkan garis dasar (base line) detektor yang stabil, bila detektor

sensitif terhadap aliran. Keuntungan utamanya ialah ukuran reservoir tidak terbatas.

Sedangkan pada pompa syringe memberikan aliran yang tidak berdenyut, tetapi

reservoirnya terbatas.

Setiap pompa KCKT yang baik harus dapat melaksanakan sistem elusi dari isokratik yang

sederhana sampai sistem elusi dari isokratik yang sederhana sampai sistem elusi dengan

pemompaan otomatis yang sempurna. Sistem pompa kromatografi KCKT sudah

diprogram untuk dapat melakukan elusi dengan satu atau lebih macam pelarut. Dikenal

dengan dua sistem pompa pada KCKT, yaitu :

1. Sistem elusi isokratik

Pada sistem ini elusi dilakukan dengan satu macam larutan pengembang atau

lebih dari satu atau lebih larutan pengembang, dengan perbandingan tetap misalnya

Metanol : air = 50 : 50 v/v

2. Sistem elusi gradien

Pada sistem ini dilakukan dengan pelarut pengembang campur yang

perbandingannya berubah dalam waktu tertentu misalnya Metanol : air = 40 : 60 v/v,

dengan kenaikan kadar metanol 8% tiap menit (Mulja, 1995).

Pompa yang digunakan dalam KCKT harus dapat memenuhi persyaratan sebagai

berikut :

1. Menghasilkan tekanan sampai 6000 psi

2. Bebas pengotor

3. Kecepatan alir berkisar antara 0,1 – 10 mL/menit

4. Bahan tahan korosi sehingga seal yang digunakan terbuat dari bahan baja

atau Teflon

5. Alirannya terkontrol dengan reproduksibilitas 0,5%

d. Kolom (column)

Kolom merupakan jantung dari KCKT sebab kunci keberhasilan analisis sangat

bergantung kepada efisiensi kolom sebagai alat untuk memisahkan senyawa dalam

campuran yang kompleks (Mulya,1995).

Kolom dibagi menjadi dua bagian :

1. Kolom Analitik

Garis tengah dalam 2-6 cm, panjang begantung kepada jenis kemasan

partikel biasanya panjang kolom 50-100 cm. Untuk kemasan mikropartikel

berpori biasanya 10-30 cm.

2. Kolom Preparatif

Umumnya bergaris tengah 6 mm atau lebih besar dan panjang 25-100

cm, kolom terbuat dari baja nirkarat. Kolomnya dapat berupa gelas atau baja

yang tidak berkarat. Kolom gelas dapat menahan tekanan sampai 600 psi.

Panjang kolom bervariasi 15-150 cm. Pengisi kolom biasanya adalah silika gel,

alumina, dan elit. Pengisi kolom seperti partikel pelikular, yaitu butiran gelas

yang dilapisi dengan materi berpori seperti silika gel, alumina atau penukar ion,

juga sering digunakan (Pescok,1976).

Kolom pada kromatografi cair kinerja tinggi merupakan bagian yang

sangat penting, sebab separasi komponen-komponen sampel akan terjadi di

dalam kolom. Oleh sebab itu harus diperhatikan dengan seksama tiga hal yaitu

pemilihan kolom yang sesuai, pemeliharaan kolom, uji spesifikasi kolom

(walaupun kolom tersebut merupakan kolom yang siap pakai). Kolom akan

menjadi kunci penentu keberhasilan pemisahan komponen-komponen sampel

serta hasil akhir analisis dengan kromatografi cair kinerja tinggi. Kolom pada

kromatografi cair kinerja tinggi dibuat lurus (tidak dibuat melingkar sebagaimana

kolom pada kromatografi gas ataupun bentuk U). Hal ini dimaksudkan untuk

efisiensi suatu kolom (Mulya,1995).

Kolom dibuat dengan ukuran diameter sangat kecil (kolom mikro),

dibuat dengan tujuan untuk memperoleh kepekaan menjadi lebih teliti,

menghemat larutan pengembang, memperluas kemampuan detektor, sampel

yang akan dianalisis sedikit. Sedangkan kolom yang dibuat pendek supaya

menghasilkan resolusi yang baik, memperkecil harga diameter rata-rata partikel

fase diam, waktu retensi (tR) atau mengurangi pengaruh bagian instrumentasi

kromatografi cair kinerja tinggi terhadap hasil pemisahan.

e. Detektor

Suatu detektor dibutuhkan untuk mendeteksi adanya komponen sampel di

dalam kolom (analisis kualitatif) dan menghitung kadarnya (analisis kuantitatif) (Putra,

2004). Ada beberapa persyaratan dari detektor ini, yaitu:

1. Mempunyai respon terhadap solut yang cepat dan reprodusibel

2. Mempunyai sensitifitas yang tinggi, yaitu mampu mendeteksi solut pada kadar

yang sangat kecil

3. Tidak merusak sampel

4. Tidak dipengaruhi perubahan temperatur dan kecepatan pelarut pengembang

5. Stabil dalam pengoperasiannya

6. Dapat bekerja dari temperatur kamar hingga 400oC

7. Mudah di dapat dan mudah pemakaiannya oleh operator

8. Signal yang dihasilkan berbanding lurus dengan konsentrasi solut pada kisaran

yang luas.

Ada beberapa detektor yang digunakan pada KCKT, misalnya detektor

spektrofotometri UV-Vis. Detektor ini paling banyak digunakan dan sangat berguna

untuk analisis di bidang farmasi karena kebanyakan senyawa obat mempunyai struktur

yang dapat menyerap sinar UV-Vis. Detektor ini didasarkan pada adanya penyerapan

radiasi ultraviolet (UV) dan sinar tampak. Selain detektor UV-Vis adapula detektor-

detektor lain yang digunakan pada metode KCKT ini, misalnya detektor Fluorometer,

detektor Ionisasi Nyala, detektor Elektrokimia, detektor Spektrofotometer Massa,

detektor Refraksi Indeks, detektor Reaksi Kimia, dan detektor Photodiode-Array (PDA).

f. Rekorder

Hasil pembacaan dari detektor kemudian diolah oleh suatu prosesor dan dikirim

ke perekam lalu perekam akan membuat suatu tampilan. Dalam kromatografi tampilan

ini disebut kromatogram. Keuntungan utama metode KCKT adalah memiliki daya pisah

tinggi, kecepatan tinggi, sensitifitas tinggi, dapat dijalankan secara otomatis, dan

berbagai pemakaian tidak dapat disamai oleh cara lain. Sedangkan kelemahan utama

KCKT adalah harga perlengkapan yang mahal, dan diperlukan pengalaman untuk

memperoleh hasil yang baik.

g. Waktu Retensi (tR)

Waktu tambat atau waktu retensi (retention time) adalah selang waktu yang

diperlukan oleh senyawa pada saat diinjeksikan sampai keluar dari kolom dan sinyalnya

ditangkap oleh detektor. Waktu retensi dinyatakan dalam satuan waktu (menit) dan

memberikan arti yang sangat penting dalam analisis kualitatif dengan KCKT (Mulya,

1995).

d. Aplikasi Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)

Pendugaan Kandungan Senyawa Bioaktif Atau Senyawa Penciri Beberapa Tanaman

Obat Secara kualitatif dan kuantitatif suatu senyawa aktif dapat diketahui antara lain

melalui metode HPLC (High Performance Liquid Chromatography) dan FTIR (Fourier

Trasfrorm Infrared). Penentuan kandungan senyawa aktif atau senyawa penciri

dilakukan melalui proses yang panjang meliputi penghancuran bahan, pelarutan, dan

pengukuran dengan HPLC dan FTIR. Proses ini memerlukan waktu dan biaya yang relatif

mahal. Untuk itu sangat diperlukan metode yang handal tetapi relatif mudah untuk

dioperasikan. Alternatif cara penentuan lain yang menyatakan hubungan antara

kandungan senyawa aktif atau penciri hasil pengukuran HPLC dengan data hasil

pengukuran FTIR (absorban).

Ketersediaan model ini akan menghemat waktu dan biaya. Pada tahun pertama

dilakukan penentuan metode ekstraksi terbaik untuk senyawa aktif Gingerol dan

Kurkumin yang berasal dari hasil pengamatan contoh petani jahe dan temulawak daerah

Kulonproggo dan Karanganyar. Pada tahun pertama penyusunan model kalibrasi

menggunakan dua sumber yaitu data simulasi dan data pengamatan petani jahe dan

temulawak daerah Kulonprogo dan Karanganyar. Pendekatan terbaik untuk kalibrasi

yang diperoleh pada tahun pertama digunakan untuk penyusunan model kalibrasi data

persentase transmitan Gingerol dan Kurkumin tanaman hasil percobaan pada tahun

kedua. Model kalibrasi yang diperoleh pada tahun kedua merupakan model terbaik

berdasarkan data simulasi, data hasil pengamatan (Karanganyar dan Kulonprogo) serta

data hasil percobaan. Pada tahun ketiga dilakukan validasi model kalibrasi yang

diperoleh apda tahun sebelumnya dengan cara menerapkannya pada data konsentrasi

dan persentase transmitan Gingerol dan Kurkumin yang berasal dari hasil pengamatan

jahe dan temulawak yang diambil dari contoh Bogor, Cianjur, Kuningan, Majalengka dan

Sukabumi.

D. Sokhlet

Soxhlet merupakan alat yang terdiri dari pengaduk atau granul anti-bumping,

still pot (wadahpenyuling) bypass sidearm, thimble selulosa, extraction liquid, syphon

arm inlet, syphon arm outlet,expansion adapter, condenser (pendingin), cooling water

in, dan cooling water out. Soxhlet biasadigunakan dalam pengekstrasian emak pada

suatu bahan makanan. Metode soxhlet ini dipilihkarena pelarut yang digunakan lebih

sedikit (efesiensi bahan) dan larutan sari yang dialirkanmelalui sifon tetap tinggal dalam

labu, sehingga pelarut yang digunakan untuk mengekstrak sampelselalu baru dan

meningkatkan laju ekstraksi. Waktu yang digunakan lebih cepat. Kerugian metodeini

ialah pelarut yang digunakan harus mudah menguap dan hanya digunakan untuk

ekstraksisenyawa yang tahan panas (Harper 1979).Soxhlet merupakan Ekstraksi padat-cair

digunakan untuk memisahkan analit yang terdapat padapadatan menggunkan pelarut

organic. Padatan yang akan diekstrak dilembutkan terlebih dahuludengan cara ditumbuk

atau juga diiris-iris. Kemudian padatan yang telah halus dibungkus dengankertas saring.

Padatan yang terbungkkus kertas saring dimasukkan kedalam alat ekstraksi

soxhlet.Pelarut organic dimasukkan kedalam labu alas bulat. Kemudian alat ektraksi

soxhlet dirangkaidengan kondensor . Ekstraksi dilakukan dengan memanaskan pelarut

organic sampai semua analitterekstrak (Annim A, 2013)

Sebuah ekstraktor Soxhlet adalah bagian dari peralatan laboratorium.

Ditemukan pada tahun 1879 oleh Franz von Soxhlet. Ini awalnya dirancang untuk

ekstraksi lipid dari bahan padat. Namun, ekstraktor Soxhlet tidak terbatas pada ekstraksi

lipid. Biasanya, ekstraksi Soxhlet hanya diperlukan apabila senyawa yang diinginkan

memiliki kelarutan terbatas dalam pelarut, dan pengotor tidak larut dalam pelarut. Jika

senyawa yang diinginkan memiliki kelarutan yang signifikan dalam pelarut maka filtrasi

sederhana dapat digunakan untuk memisahkan senyawa dari substansi pelarut.

Biasanya bahan padat yang mengandung beberapa senyawa yang diinginkan

ditempatkan dalam sebuah sarung tangan yang terbuat dari kertas filter tebal, yang

dimuat ke dalam ruang utama dari ekstraktor Soxhlet. Ekstraktor Soxhlet ditempatkan

ke botol berisi ekstraksi pelarut. Soxhlet tersebut kemudian dilengkapi dengan sebuah

kondensor (Anonim B, 2013).

Sokletasi adalah suatu metode / proses pemisahan suatu komponen yang

terdapat dalam zat padat dengan cara penyaringan berulang ulang dengan

menggunakan pelarut tertentu, sehingga semua komponen yang diinginkan akan

terisolasi.

a. Prinsip kerja sokhlet

Ekstraktor soxhlet adalah salah satu instrumen yang digunakan untuk

mengekstrak suatu senyawa. Dan umumnya metode yang digunakan dalam

instrumen ini adalah untuk mengekstrak senyawa yang kelarutannya terbatas dalam

suatu pelarut namun jika suatu senyawa mempunyai kelarutan yang tinggi dalam

suatu pelarut tertentu, maka biasanya metode filtrasi (penyaringan/pemisahan)

biasa dapat digunakan untuk memisahkan senyawa tersebut dari suatu sampel.

Adapun demikian, prinsip kerja dari ekstraktor soxhlet adalah salah satu model

ekstraksi (pemisahan/pengambilan) yang menggunakan pelarut selalu baru dalam

mengekstraknya sehingga terjadi ektraksi yang kontinyu dengan adanya jumlah

pelarut konstan yang juga dibantu dengan pendingin balik (kondensor).

Untuk cara kerjanya (mekanisme kerja), hal yang pertama yang harus

dilakukan yaitu dengan menghaluskan sampel (untuk mempercepat proses

ekstraksi, karena luas permukaannya lebih besar, jadi laju reaksi libih cepat berjalan)

kemudian sampelnya dibungkus dengan kertas saring (agar sampelnya tidak ikut

kedalam labu alas bulat ketika diekstraksi), setelah itu dimasukkan batu didih (untuk

meratakan pemanasan agar tidak terjadi peledakan) ke dalam labu alas bulat.

Kemudian kertas saring dan sampel dimasukkan kedalam timbal, dan timbalnya

dimasukkan kedalam lubang ekstraktor. Setelah itu pelarut dituangkan kedalam

timbal dan disana akan langsung menuju ke labu alas bulat. Kemudian dilakukan

pemanasan pada pelarut dengan acuan pada titik didihnya (agar pelarut bisa

menguap), uapnya akan menguap melalui pipa F dan akan menabrak dinding-

dinding kondensor hingga akan terjadi proses kondensasi (pengembunan), dengan

kata lain terjadi perubahan fasa dari fasa gas ke fasa cair. Kemudian pelarut akan

bercampur dengan sampel dan mengekstrak (memisahkan/mengambil)senyawa

yang kita inginkan dari suatu sampel. Setelah itu maka pelarutnya akan memenuhi

sifon, dan ketika pada sifon penuh kemudian akan dislurkan kembali kepada labu

alas bulat. Proses ini dinamakan 1 siklus, semakin banyak jumlah siklus maka bisa di

asumsikan bahwa senyawa yang larut dalam pelarut juga akan semakin maksimal.

i. Titik didih pelarut harus lebih rendah dari pada senyawa yang kita ambil dari

sampelnya karena akan berpengaruh pada struktur senyawanya (ditakutkan

strukturnya akan rusak oleh pemanasan).

ii. Pelarut harus inert (tidak mudah bereaksi dengan senyawa yang kita ekstrak)

iii. Posisi sifon harus lebih tinggi dari pada sampelnya (karena ditakutkan, nanti

pada sampel yang berada diposisi atas tidak terendam oleh pelarut)

b. Bagian – bagian dari sokhlet

Nama-nama instrumen dan fungsinya :

1. Kondensor : berfungsi sebagai pendingin, dan juga untuk mempercepat proses

pengembunan.

2. Timbal : berfungsi sebagai wadah untuk sampel yang ingin diambil zatnya.

3. Pipa F : berfungsi sebagai jalannya uap, bagi pelarut yang menguap dari proses

penguapan.

4. Sifon : berfungsi sebagai perhitungan siklus, bila pada sifon larutannya penuh

kemudian jatuh ke labu alas bulat maka hal ini dinamakan 1 siklus

5. Labu alas bulat : berfungsi sebagai wadah bagi sampel dan pelarutnya

6. Hot plate : berfungsi sebagai pemanas larutan.

c. Mekanisme Kerja

Sampel yang sudah dihaluskan, ditimbang 5-10 gram dan kemudian dibungkus

atau ditempatkan dalam “Thimble” (selongsong tempat sampel) , di atas sample

ditutup dengan kapas. Pelarut yang digunakan adalah Petroleum Spiritus dengan

titik didih 60 – 80°C. Selanjutnya labu kosong diisi butir batu didih. Fungsi batu didih

ialah untuk meratakan panas. Setelah dikeringkan dan didinginkan, labu diisi dengan

Petroleum Spirit 60 – 80°C sebanyak 175 ml. Digunakan petroleum spiritus karena

kelarutan lemak pada pelarut organik. Thimble yang sudah terisi sampel dimasukan

ke dalam soxhlet . Soxhlet disambungkan dengan labu dan ditempatkan pada alat

pemanas listrik serta kondensor . Alat pendingin disambungkan dengan soxhlet. Air

untuk pendingin dijalankan dan alat ekstraksi lemak mulai dipanaskan .

Ketika pelarut dididihkan, uapnya naik melewati soklet menuju ke pipa

pendingin. Air dingin yang dialirkan melewati bagian luar kondensor

mengembunkan uap pelarut sehingga kembali ke fase cair, kemudian menetes ke

thimble. Pelarut melarutkan lemak dalam thimble, larutan sari ini terkumpul dalam

thimble dan bila volumenya telah mencukupi, sari akan dialirkan lewat sifon menuju

labu. Proses dari pengembunan hingga pengaliran disebut sebagai refluks. Proses

ekstraksi lemak kasar dilakukan selama 6 jam. Setelah proses ekstraksi selesai,

pelarut dan lemak dipisahkan melalui proses penyulingan dan dikeringkan.

d. Aplikasi soxhlet

Ekstraksi Soxhlet digunakan untuk mengekstrak senyawa yang kelarutannya

terbatas dalam suatu pelarut dan pengotor-prngotornya tidak larut dalam pelarut

tersebut. Sampel yang digunakan dan yang dipisahkan dengan metode ini berbentuk

padatan. Dalam percobaan ini kami menggunakan sampel kemiri. Ekstraksi soxhlet

ini juga dapat disebut dengan ekstraksi padat-cair.

Padatan yang diekstrak ditumbuk terlebih dahulu kemudian dibungkus

dengan kertas saring dan dimasukkan kedalam ekstraktor soxhlet, sedangkan

pelarut organic dimasukkan kepadal labu alas bulat kemudian seperangkat

ekstraktor soxhlet dirangkai dengan kondensor. Ekstraksi dilakukan dengan

memanaskan pelarut sampai semua analit terekstrak (kira-kira 6 x siklus). Hasil

ekstraksi dipindahkan ke rotary evaporator vacuum untuk diekstrak kembali

berdasarkan titik didihnya .

Referensi

http://khoirulazam89.blogspot.com/2012/01/rotary-vakum-evaporator.html. Diakses

pada tanggal 26 juni 2014 pukul 18.30

http://alexschemistry.blogspot.com/2014/01/evaporator-dan-macam-macamnya-

rotary.html. Diakses pada tanggal 26 juni 2014 pukul 18.00

http://viskhasafitri.blogspot.com/2012/05/soxhlet-alat-ekstraksi-lipid.html. Diakses

pada tanggal 26 juni 2014 pukul 21.00

http://m-aluf.blogspot.com/2013/09/alat-laboratorium-centrifuge.html. Diakses pada

tanggal 26 juni 2014 pukul 20.00

http://adityagangsari.blogspot.com/2012/08/centrifuge.html. Diakses pada tanggal 26

juni 2014 pukul 20.30

http://inengahjuliana.blogspot.com/2013/06/laporan-soxhlet.html. diakses pada tanggal

27 juni 2014 pukul 15.00

Martono , Y dan Dewi K. 2013. Perbandingan Kristalisasi Steviosida Dari Stevia

Rebaudiana (Bert.) Antara Pelarut Organik Dan Air Serta Formulasinya Sebagai

Pemanis Alami. Seminar Nasional Kimia Terapan Indonesia. 5(9) : hal 9 – 15.

Setiawan, I.2009. Pengendalian Mutu Produk Akhir Gula Di PG .Djombang Baru

Jombang .PKL Universitas Brawijaya Malang