MAKALAH

FARMASI FISIKA

EKSTRAKSI CAIR-CAIR

Disusun oleh :

Esty Kusumawardhany

3311131136

Farmasi D

FAKULTAS FARMASI

UNIVERSITAS JENDERAL ACHMAD YANI

CIMAHI

2015

KATA PENGANTAR

Puji dan syukur penulis panjatkan ke hadirat Tuhan yang Maha Esa, karena

berkat limpahan Rahmat dan Karunia-nya sehingga penulis dapat menyusun makalah

ini dengan baik dan tepat pada waktunya. Dalam makalah ini dibahas mengenai

Ekstrasi cai-cair.

Penulis menyadari bahwa masih banyak kekurangan yang mendasar pada

makalah ini. Oleh karena itu kami mengundang pembaca untuk memberikan saran

serta kritik yang dapat membangun. Kritik konstruktif dari pembaca sangat

diharapkan untuk penyempurnaan selanjutnya.

Akhir kata semoga makalah ini dapat memberikan manfaat bagi kita semua.

Cimahi, 5 Juni 2015

BAB I

PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Ekstraksi cair-cair merupakan salah satu cara pemisahan campuran cair yang

pada kondisi tertentu memiliki keunggulan bila dibandingkan dengan cara

pemisahan lain seperti destilasi dan adsorpsi. Ekstraksi cair-cair telah digunakan

secara luas pada industri kimia, misalnya di industri pengilangan minyak bumi.

Proses tersebut dimanfaatkan untuk pemisahan senyawa-senyawa aromatik,

sulfur, lilin dan resin pada proses pembuatan minyak pelumas.

Pemisahan campuran fasa cair terjadi akibat perpindahan salah satu senyawa

dalam campuran ke fasa cair lain yang kontak dengan campuran cair tersebut.

Agar proses berjalan dengan cepat, kontak antara kedua cairan tersebut harus

intim yaitu area permukaan kontaknya besar serta hambatan perpindahan

massanya kecil.

Teknik ekstraksi sangat berguna untuk pemisahan secara cepat dan “bersih”

baik untuk zat organik maupun anorganik. Cara ini juga dapat digunakan untuk

analisis makro dan mikro. Selain untuk kepentingan analisis kimia, ekstraksi juga

banyak digunakan untuk pekerjaan prefentif dalam bidang kimia organik,

biokimia dan anorganik di laboratorium. Alat yang digunakan dapat berupa

corong pemisah (paling sederhana), alat ekstraksi soxhiet, sampai yang paling

rumit, berupa alat “counter current craig”.

1.2 Rumusan Masalah

1. Apa yang dimaksud dengan ekstraksi?

2. Apa yang dimaksud dengan ekstraksi cair-cair?

3. Apa yang dimaksud koefisien disrtribusi?

4. Apa yang dimaksud dengan ekstraksi kontinu?

BAB II

ISI

2.1 Pengertian Ekstraksi

Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa bahan dari suatu padatan atau

cairan dengan bantuan pelarut. Ekstraksi juga merupakan proses pemisahan satu atau

lebih komponen dari suatu campuran homogen menggunakan pelarut cair (solven)

sebagai separating agen. Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan larut yang berbeda

dari komponen-komponen dalam campuran

Pemisahan zat-zat terlarut antara dua cairan yang tidak saling mencampur

antara lain menggunakan alat corong pisah. Ada suatu jenis pemisahan lainnya

dimana pada satu fase dapat berulang-ulang dikontakkan dengan fase yang lain,

misalnya ekstraksi berulang-ulang suatu larutan dalam pelarut air dan pelarut organik,

dalam hal ini digunakan suatu alat yaitu ekstraktor sokshlet.

Istilah-istilah berikut ini umumnya digunakan dalam teknik ekstraksi:

a. Bahan ekstraksi: Campuran bahan yang akan diekstraksi

b. Pelarut (media ekstraksi): Cairan yang digunakan untuk melangsungkan

ekstraksi

c. Ekstrak: Bahan yang dipisahkan dari bahan ekstraksi

d. Larutan ekstrak: Pelarut setelah proses pengambilan ekstrak

e. Rafinat (residu ekstraksi): Bahan ekstraksi setelah diambil ekstraknya

f. Ekstraktor: Alat ekstraksi

g. Ekstraksi padat-cair: Ekstraksi dari bahan yang padat

h. Ekstraksi cair-cair (ekstraksi dengan pelarut = solvent extraction):

Ekstraksi dari bahan ekstraksi yang cair

Pada ekstraksi tidak terjadi pemisahan segera dari bahan-bahan yang akan

diperoleh (ekstrak), melainkan mula-mula hanya terjadi pengumpulan ekstrak dalam

pelarut.

Semakin kecil partikel dari bahan ekstraksi, semakin pendek jalan yang harus

ditempuh pada perpindahan massa dengan cara difusi, sehingga semakin rendah

tahanannya. Pada ekstraksi bahan padat, tahanan semakin besar jika kapiler-kapiler

bahan padat semakin halus dan jika ekstrak semakin terbungkus di dalam sel

(misalnya pada bahan-bahan alami). Ekstraksi dibagi menjadi dua, yaitu:

1) Ekstraksi padat-cair

Pada ekstraksi padat-cair, satu atau beberapa komponen yang dapat larut

dipisahkan dari bahan padat dengan bantuan pelarut. Pada ekstraksi, yaitu ketika

bahan ekstraksi dicampur dengan pelarut, maka pelarut menembus kapiler-kapiler

dalam bahan padat dan melarutkan ekstrak. Larutan ekstrak dengan konsentrasi yang

tinggi terbentuk di bagian dalam bahan ekstraksi. Dengan cara difusi akan terjadi

kesetimbangan konsentrasi antara larutan tersebut dengan larutan di luar bahan padat.

2) Ekstraksi cair-cair

Pada ekstraksi cair-cair, satu komponen bahan atau lebih dari suatu campuran

dipisahkan dengan bantuan pelarut. Ekstraksi cair-cair terutama digunakan, bila

pemisahan campuran dengan cara destilasi tidak mungkin dilakukan (misalnya karena

pembentukan azeotrop atau karena kepekaannya terhadap panas) atau tidak

ekonomis. Seperti ekstraksi padat-cair, ekstraksi cair-cair selalu terdiri dari sedikitnya

dua tahap, yaitu pencampuran secara intensif bahan ekstraksi dengan pelarut dan

pemisahan kedua fase cair itu sesempurna mungkin. Pada makalah ini akan dijelaskan

lebih lanjut mengenai ekstraksi cair-cair.

2.2 Ektraksi Cair – Cair

Ekstraksi cair-cair (liquid extraction, solvent extraction): solute dipisahkan

dari cairan pembawa (diluen) menggunakan solven cair. Campuran diluen dan solven

ini adalah heterogen ( immiscible, tidak saling campur), jika dipisahkan terdapat 2

fase, yaitu fase diluen (rafinat) dan fase solven (ekstrak). Perbedaan konsentrasi

solute di dalam suatu fasa dengan konsentrasi pada keadaan setimbang merupakan

pendorong terjadinya pelarutan (pelepasan) solute dari larutan yang ada. Gaya dorong

(driving force) yang menyebabkan terjadinya proses ekstraksi dapat ditentukan

dengan mengukur jarak system dari kondisi setimbang.

Fase rafinat = fase residu, berisi diluen dan sisa solut.

Fase ekstrak = fase yang berisi solut dan solven.

Gambar 1. (a)Proses ekstraksi cair-cair dan (b) aplikasi ekstraksi cair-cair.

Dalam hal yang paling sederhana, bahan ekstraksi. Yang cair dicampur

berulangkali dengan pelarut segar dalam sebuah tangki pengaduk (sebaiknya dengan

saluran keluar di bagian bawah). Larutan ekstrak yang dihasilkan setiap kali

dipisahkan dengan cara penjernihan (pengaruh gaya berat).

Yang konstruksinya lebih menguntungkan bagi proses pencampuran dan

pernisahan adalah tangki yang bagian bawalmya runcing (yang dilengkapi dengan

perkakas pengaduk, penyalur bawah, maupun kaca Intip yang tersebar pada seluruh

ketinggiannya).

Alat tak kontinu yang sederhana seperti itu digunakan misalnya untuk

mengolah bahan dalam jurnlah kecil,atau bila hanya sekali-sekali dilakukan ekstraksi.

Untuk Pemisahan Yang dapat dipercaya antara fasa berat dan fasa ringan, sedikit-

sedikitnya diperlukan sebuah kaca intip pada saluran keluar di bagian bawah tangki

ekstraksi.

Pada ekstraksi cair-cair, satu komponen bahan atau lebih dari suatu campuran

dipisahkan dengan bantuan pelarut. Proses ini digunakan secara teknis dalam skala

besar misalnya untuk memperoleh vitamin, antibiotika, bahan-bahan penyedap,

produk-produk minyak bumi dan garam-garam logam. Proses ini pun digunakan

untuk membersihkan air limbah dan larutan ekstrak hasil ekstraksi padat cair.

Ekstraksi cair-cair terutama digunakan, bila pemisahan campuran dengan cara

destilasi tidak mungkin dilakukan (misalnya karena pembentukan aseotrop atau

karena kepekaannya terhadap panas) atau tidak ekonomis. Seperti halnya pada proses

ekstraksi padat-cair, ekstraksi caircair selalu terdiri atas sedikitnya dua tahap, yaitu

pencampuran secara intensif bahan ekstraksi dengan pelarut, dan pemisahan kedua

fasa cair itu sesempurna mungkin.

Pada saat pencampuran terjadi perpindahan massa, yaitu ekstrak

meninggalkan pelarut yang pertarna (media pembawa) dan masuk ke dalam pelarut

kedua (media ekstraksi). Sebagai syarat ekstraksi ini, bahan ekstraksi dan pelarut

tidak. saling melarut (atau hanyadalam daerah yang sempit). Agar terjadi perpindahan

masa yang baik yang berarti performansi ekstraksi yang besar haruslah diusahakan

agar terjadi bidang kontak yang seluasmungkin di antara kedua cairan tersebut. Untuk

itu salah satu cairan distribusikan menjaditetes-tetes kecil (misalnya dengan bantuan

perkakas pengaduk). Tentu saja pendistribusian ini tidak boleh terlalu jauh, karena

akan menyebabkan terbentuknya emulsi yang tidak dapat lagi atau sukar sekali

dipisah. Turbulensi pada saat mencampur tidak perlu terlalu besar. Yang penting

perbedaan konsentrasi sebagai gaya penggerak pada bidang batas tetap ada. Hal ini

berarti bahwa bahan yang telah terlarutkan sedapat mungkin segera disingkirkan dari

bidang batas.

Pada saat pemisahan, cairan yang telah terdistribusi menjadi tetes-tetes hanis

menyatu kembali menjadi sebuah fasa homogen dan berdasarkan perbedaan

kerapatan yang cukup besar dapat dipisahkan dari cairan yang lain. Kecepatan

pembentukan fasa homogen yang diikuti dengan menentukan output sebuah

ekstraktor cair-cair. Kuantitas pemisahan persatuan waktu dalam hal ini semakin

besar jika permukaan lapisan antar fasa di dalam alat semakin luas. Sama haInya

seperti pada ekstraksi padat-cair,alat ekstraksi tak kontinu dan kontinu yang akan

dibahas berikut ini seringkali merupakan bagian dari suatu instalasi lengkap. Instalasi

tersebut biasanya terdiri atas ekstraktor yang sebenarnya (dengan zone-zone

pencampuran dan pemisahan) dan sebuah peralatan yangdihubungkan di belakangnya

(misalnya alat penguap, kolom rektifikasi) untuk mengisolasi ekstrak atau

memekatkan larutan ekstrak dan mengambil kembali pelarut.

Pertimbangan pemakaian proses ekstraksi sebagai proses pemisahan antara lain:

a) Komponen larutan sensitif terhadap pemanasan jika digunakan distilasi

meskipun padakondisivakum

b) Titik didih komponen-komponen dalam campuran berdekatan

c) Kemudahan menguap (volatility) komponen-komponen hampir sama.

Untuk mencapai proses ekstraksi cair-cair yang baik, pelarut yang digunakan harus

memenuhi kriteria sebagai berikut (Martunus & Helwani, 2004;2005) :

a) kemampuan tinggi melarutkan komponen zat terlarut di dalam campuran.

b) kemampuan tinggi untuk diambil kembali.

c) perbedaan berat jenis antara ekstrk dan rafinat lebih besar.

d) pelarut dan larutan yang akan diekstraksi harus tidak mudah campur.

e) tidak mudah bereaksi dengan zat yang akan diekstraksi.

f) tidak merusak alat secara korosi.

g) tidak mudah terbakar, tidak beracun dan harganya relatif murah.

Berdasarkan sifat diluen dan solven, sistem ekstraksi dibagi menjadi 2 sistem :

a) immiscible extraction, solven (S) dan diluen (D) tidak saling larut.

b) partially miscible, solven (S) sedikit larut dalam diluen (D) dan sebaliknya ,

meskipun demikian, campuran ini heterogen, jika dipisahkan akan terdapat

fase diluen dan fase solven.

Skema sistem :

Gambar 2. Skema sistem ekstraksi.

Suatu unit ekstraksi, selalu diikuti unit pemungutan solven agar dapat digunakan

kembali. (solvent recovery unit), seperti gambar di bawah ini:

Gambar 3. Skema unit ekstraksi yang diikuti unit pemungutan solven.

Ditinjau dari cara kontak kedua fase, maka ekstraktor dibagi menjadi 2 yaitu:

a) Kontak kontinyu ( continuous contactor) seperti Rotary Disc Contactor,

Packed bed extractor, spray tower.

b) Kontak bertingkat ( stage wise contactor) seperti menara plat/tray, mixer-

settler.

Menara kontak kontinyu sering disebut menara transfer massa, sedangkan

menara platsering disebut menara stage keseimbangan. Oleh karena itu, pada menara

kontak kontinyuharus diperhatikan kecepatan perpindahan massa solut dari fase

pembawa ke fase pelarut.

Tujuan perancangan alat ekstraksi dengan kontak bertingkat adalah

menentukan jumlah stage seimbang/ideal/teoritis yang dibutuhkan.Jumlah stage

sesungguhnya merupakan rasio stage ideal dengan efisiensi alatnya. Di dalam

menganalisis alat ekstraksi, seseorang harus mengetahui dan menentukan :

a) kondisi bahan yang akan dipisahkan (umpan), yaitu kecepatan arus fluida

umpan, komposisi.

b) banyak solut yang harus dipisahkan,

c) jenis solven yang akan digunakan,

d) suhu dan tekanan alat,

e) kecepatan arus solven minimum dan kecepatan arus solven operasi,

f) Diameter menara,

g) Jenis alat kontak,

h) Jumlah stage ideal, aktual, dan tinggi menara,

i) Pengaruh panas.

Pertimbangan-pertimbangan dalam pemilihan pelarut yang digunakan adalah:

a) Selektifitas (factor pemisahan = β)

Agar proses ekstraksi dapat berlangsung, harga β harus lebih besar dari satu.

Jika nilai β =1 artinya kedua komponen tidak dapat dipisahkan.

b) Koefisien distribusi K = konsentrasi solut dalam fasa ekstrak,

Sebaiknya dipilih harga koefisien distribusi yang besar, sehingga jumlah

solvent yangdibutuhkan lebih sedikit.

c) Recoverability (kemampuan untuk dimurnikan) pemisahan solute dari solvent

biasanya dilakukan dengan cara distilasi, sehingga diharapkan harga “relative

volatility” dari campuran tersebut cukup tinggi.

d) Densitas, perbedaan densitas fasa solvent dan fasa diluent harus cukup besar

agar mudah terpisah. Perbedaan densitas ini akan berubah selama proses

ekstraksi dan mempengaruhi laju perpindahan massa.

e) Tegangan antar muka (interfasia tension) Tegangan antar muka besar

menyebabkan penggabungan (coalescence) lebih mudahnamun mempersulit

proses pendispersian. Kemudahan penggabungan lebih dipentingkansehingga

dipilih pelarut yang memiliki tegangan antar muka yang besar.

f) Chemical reactivity, pelarut merupakan senyawa yang stabil dan inert

terhadap komponen-komponen dalamsystem dan material (bahan konstruksi).

g) Viskositas tekanan uap dan titik beku dianjurkan rendah untuk memudahkan

penanganan dan penyimpanan.

h) Pelarut tidak beracun dan tidak mudah terbakar.

2.3 Koefisien distribusi

Hukum distribusi atau partisi. Suatu zat yang dapat larut dalam dua zat pelarut

yang tidak saling tercampur dan ketiga-tiganya ada bersama, maka zat tersebut akan

terbagi kedalam dua pelarut tersebut, pernyataan ini dikenal dengan hukum

distribusi / Nerst. Perbandingan konsentrasi solut di dalam kedua pelarut tersebut

tetap, dan merupakan suatu tetapan pada suhu tetap, tetapan tersebut disebut koefisien

distribusi. Koefisien distribusi tergantung pada konsentrasi, sehingga Y = K.X

Y = konsentrasi solute dalam fasa ekstrak

X = konsentrasi solute dalam fasa rafinat

K = koefisien distribusi

Ada tiga faktor penting yang berpengaruh dalam peningkatan karakteristik

hasil dalam ekstraksi cair-cair yaitu (Martunus dkk., 2006; Martunus & Helwani,

2004; 2005; 2006):

1. Perbandingan pelarut-umpan (S/F).

Kenaikan jumlah pelarut (S/F) yang digunakan akan meningkatan hasil

ekstraksi tetapi harus ditentukan titik (S/F) yang minimum agar proses ekstraksi

menjadi lebih ekonomis.

2. Waktu ekstraksi.

Ekstraksi yang efisien adalah maksimumnya pengambilan solut dengan waktu

ekstraksi yang lebih cepat.

3. Kecepatan pengadukan.

Untuk ekstraksi yang efisien maka pengadukan yang baik adalah yang

memberikan hasil ekstraksi maksimum dengan kecepatan pengadukan minimum,

sehingga konsumsi energy menjadi minimum.

2.4 Ekstraktor cair-cair kontinu

Operasi kontinu pada ekstraksi cair-cair dapat dilaksanakan dengan sederhana,

karena tidak saja pelarut, melainkan juga bahan ekstraksi cair secara mudah dapat

dialirkan dengan bantuan pompa. Dalam hal ini bahan ekstraksi berulang kali

dicampur dengan pelarut atau larutan ekstrak dalam arah berlawanan yang

konsentrasinya senantiasa meningkat.

Setiap kali kedua fasa dipisalikan dengan cara penjernihan. Bahan ekstraksi

dan pelarut terus menerus diumpankan ke dalam alat, sedangkan rafinat dan larutan

ekstrak

dikeluarkan secara kontinu.Ekstraktor yang paling sering digunakan adalah kolom-

kolom ekstraksi,di samping itu juga digunakan perangkat pencampur-pemisah (mixer

settler). Alat-alat ini terutama digunakan bila bahan ekstraksi yang harus dipisahkan

berada dalam kuantitas yang besar, atau bila bahan tersebut diperoleh dari proses-

proses sebelumnya secara terus menerus.

Senyawa organik lebih larut dalam pelarut air dibandingkan dalam pelarut

organik (koefisien distribusi antara pelarut organik dan air kecil). Ekstraksi senyawa

dengan koefisien campuran rendah antara pelarut organik dan air biasanya

memerlukan pelarut organik dalam jumlah yang banyak. Penggunaan pelarut yang

besar ini bisa diatasi dengan ekstraksi kontinyu dimana hanya relative kecil volume

pelarut yang dibutuhkan (vogel, 1989 : 156). Teknik ekstraksi cair-cair kontinyu,

pelarutnya dapat didaur ulang menjadi campuran yang mengandung air sehingga

penyusunnya dapat diekstraksi dengan pelarut lain. (Ralph J. Fessenden, 1993 : 84).

Gambar 5. Alat ekstraksi cair-cair kontinyu

Gambar 5. menunjukkan alat ekstraksi kontinyu menggunakan pelarut yang

lebih encer dari air (ekstraktor yang lain dapat dirancang untuk pelarut yang lebih

kental dari air). Larutan yang diekstraksi ditempatkan pada tabung panjang. Pelarut

ditempatkan di labu destilasi, seperti ditunjukkan pada gambar. Ketika pelarut

didestilasi, uap hasil kondensasi masuk pada pipa sempit yang ada dalam dasar

tabung besar.Ketika pipa sempit itu diisi pelarut, gelembung-gelembung kecil pelarut

naik melalui pipa dan keluar sebagai uap air.

Ekstraksi senyawa organik di atas dengan air akan keluar kembali pada botol

penyulingan, dimana lebih banyak lagi pelarut yang didestilasi. Ekstraksi cair-cair

kontinyu ini membutuhkan waktu beberapa jam atau beberapa hari tetapi operator

bebas beraktivitas dimana ekstraksi bekerja sendiri. Ketika ekstraksi sudah lengkap,

ekstraks organik kering dan komponen organik bebas dari pelarut.

BAB V

PENUTUP

Kesimpulan

Berdasarkan dari hasil mencarian materi makalah maka dapat disimpulkan

bahwa, ekstraksi cai-cair memiliki keunggulan dalam proses pemisahan yaitu ekstrasi

dapat berlangsung pada kondisi ruang dan kebutuhan energy relatif kecil sehingga

metode ini dapat dilakukan untuk keperluan di Industri Farmasi.

DAFTAR PUSTAKA

Alimin. MS., Dkk. Kimia Analitik. Makassar: Alauddin Press, 2007.

Arifianto, Nugroho., Sri Wahyuningsih dan Lutfi Aris Sasongko, “Consumers Preference Towards Watermelon In Semarang”, Jurnal Ilmu-ilmu Pertanian 4 No 2,(Semarang: Universitas Wahid Hasyim, 2008), Hal: 75-85.

Basset, J.,R.C. Denney, dan J. Mendham.Vogels Texbook Of Quantitative Inorganic Elementary Instrumental Analysis Including Elementary Instrumental Analysis. Terj. Handayana Pudjaatmaka, Kimia Analisis Kuantitatif Anorganik . Jakarta: Buku Kedokteran EGC, 1994.

Day and Underwood. Quantitative Analysis, Sixth Edition. Terj.Iis Sopyan, Analisis Kimia Kuantitatif. Jakarta : Erlangga, 2002.

Gozan, Mizri. Adsopsi Leading dan Ekstraksi Pada Industri Kimia. Jakarta:UI-Press, 2006.

Khopkar, SM.Basic Concept Of Analitycal Chemistry. Terj. Saotoraharjo, Konsep Dasar Kimia Analitik. Jakarta: UI-Press, 1990.

Mirwan, Agus dan Dannu Arriono, “Dinamika Tetes Ekstraksi Cair-Cair Sistem Air-Metil Keton (Mek)-Heksan Dalam Kolom Isian”, Jurnal Teknik Kimia Indonesia 9 No.3, (Bandung: ITB, 2010), Hal: 99-105.