blog.ub.ac.idblog.ub.ac.id/.../files/2014/06/tugas-besar-satop.docx · Web viewHot plate :...
Transcript of blog.ub.ac.idblog.ub.ac.id/.../files/2014/06/tugas-besar-satop.docx · Web viewHot plate :...
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