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)
34
Embed
blog.ub.ac.idblog.ub.ac.id/sitah/files/2014/06/tugas-besar-satop.docx · Web viewSetelah dikeringkan dan didinginkan, labu diisi dengan Petroleum Spirit 60 – 80 C sebanyak 175 ml.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
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 :
4. Muhammad Misbahul Ma’ruf (125100318113031)
JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN
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 C 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.
· 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
5. Stabil dalam pengoperasiannya
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://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.