Supercritical Fluid Extraction (SFE)

Neneng NurhalimahNur KhairaniNurul Robiatul AdawiyahVita fitriaYunita SariZil ArdiSupercritical Fluid Extraction (SFE)Churmatul WalidahIka SusantiIndah Fadlul MaulaLeliana Nurul WachidahM. Muwaffaq ZakySupercritical fluids offer exciting opportunities to the pharmaceutical manufacturing scientists, as they cater to various processing needs. They can be applied in a number of fields such as drug delivery, chromatography, synthesis, purification and extraction, providing efficient processes with increased yields, and selectivity as compared with conventional techniquesPENDAHULUANSecara umum destilasi digunakan dalam industri kimia untuk memisahkan produk-produk senyawa organik, Tapi destilasi dari zat terlarut dalam larutan memerlukan energi yang tinggi.Dalam ekstraksi cair-cair, cairan terdiri dari pembawa dan zat terlarut yang kontak dengan pelarut, dimana zat terlarut tersebut praktis tidak tercampur dengan pembawa, tetapi dalam waktu yang sama, pelarut yang baik mampu melarutkan zat terlarut tersebut.PENDAHULUANTingginya biaya pelarut organik dan semakin ketatnya peraturan lingkungan bersama-sama dengan persyaratan baru dari medis dan industri makanan untuk ultramurni dan tingginya nilai tambah produk telah menunjukkan kebutuhan untuk pengembangan teknologi baru dan bersih untuk pengolahan produk makanan.Ekstraksi cairan superkritis dengan menggunakan karbon dioksida sebagai pelarut telah memberikan alternatif sangat baik bagi penggunaan pelarut kimia.Supercritical Fluid Extraction (SFE) merupakan teknik untuk memisahkan senyawa organik dari pelarut yang berbeda dan dari matriks padat, dimana SFE menunjukkan densitas mirip cairan, sedangkan viskositas dan difusivitasnya berada diantara cairan dan gas.PENGERTIAN Memanfaatkan sifat fluida pada keadaan Superkritis untuk mengekstraksi bahan organik dari sampel padat Fluida Superkritis: keadaan Fluida ketika berada pada temperatur dan Tekanan Superkritis

TEORI SFESubstansi pada keadaan superkritis, seperti cairan superkritis, ketika suhu dan tekanan lebih tinggi dari nilai kritis secara bersamaan, cairan superkritis ada dalam fase cairan tunggal memiliki karakteristik antara gas dan cairan.Tekanan kritis adalah tekanan yang menyebabkan gas menjadi cair pada suhu kritis. Kerapatan dari senyawa pada titik kritis disebut kerapatan kritisSOLVENTTc (oC)Pc ( bar) pcAmmonia132.5113.50.24Benzene28948.90.30n-Butane15238.00.23Carbon Dioxide31.173.80.45Chlorotrifluoromethane28.839.50.58diChlorotrifluoromethane111.739.90.56Ethane32.248.90.20Ethanol243.463.80.28Ethylene9.350.40.22Isopropanol235.347.60.27methanol240.579.90.27Nitrous oxide36.572.30.46n-Propane96.842.60.22Propylene91.946.20.23Toluene318,641.10.29water374.2221.20.34Tabel 1. Critical properties of selected solvents Selama tiga dekade terakhir, aplikasi penggunaan teknologi SFE terbatas pada beberapa produk saja karena biaya investasi atau modalnya tinggi serta prosesnya yang terbilang baru dan tak biasa. Dengan kemajuan dalam segi proses, peralatan dan desain produk, hal ini menjadi peluang yang berpotensi menguntungkan dalam bidang produksi dan meningkatkan nilai produk, sehingga industri menjadi lebih dan lebih tertarik dalam penggunaan teknologi cairan superkritis.Perkembangan penggunaan SFEPenggunaan teknologi cairan superkritis dalam industri dilakukan dengan 2 cara:Ekstraksi dilakukan dalam tekanan tinggi dalam batch.Ekstraksi dilakukan dalam tekanan tinggi secara terus menerus.

Gambar . A schematic diagram of a supercritical fluid batch extraction.

Gambar . A schematic diagram of a supercritical fluid continuous extraction.Ekstraksi dengan scCO2dapat dilakukan baik secarabatchataupun kontinyu. scCO2sebagai pelarut dikontakkan dengan material yang diinginkan. Pelarut scCO2menarik material tersebut hingga larut dan terpisah dari pelarut awalnya. Campuran ini kemudian diekspansi sampai kondisi atmosfer sehingga material yang diinginkan terpisah dari CO2dan CO2dapat digunakan kembali sebagai pelarut.Karbondioksida merupakan pelarut yang paling umum digunakan dalam praktek industri, karena beberapa alasan;1. memiliki tekanan kritis teknis yang nyaman 73,8 bar dan suhu 31.1.2. tidak beracun.3. tidak mudah terbakar.4. tidak reaktif.5. tidak korosif.6. berlimpah, jumlahnya banyak.7. pelarut paling murah kedua setelah air.8. tidak meninggalkan residu pelarut setelah ekstraksi.Mengapa CO2??

Gambar Diagram fase dari karbondioksidaTitik kritik suatu fluida adalah temperatur dan tekanan paling tinggi di mana fluida tersebut masih dapat mepertahankan kesetimbangan fasa gas dan cairnya. Di atas titik inilah fluida bisa berubah fasa menjadi bukan gas ataupun cair, disebut dengan fluida superkritik. Sekalipun berat jenis dari fluida superkritis meningkat dengan tekanan dan menjadi seperti cairan, viskositas dan dissusivitasnya tetap diantara nilai cairan dan gas. fluida superkritis memperlihatkan tegangan permukaan nol, yang memungkinkan penetrasi menjadi lancar kedalam materi microporous.Hasil yang lebih menguntungkan dari sifat fisikokimianya, proses ekstraksi lebih efisien dengan pelarut superkritis daripada dengan salah satu pelarut organik.Mengapa menggunakan SFE?PropertiesliquidsupercriticalgasDensity (km/m3)1000200-8001Viscosity0.5-1.00.05-0.10.01dissusivity10-510-4-10-30.1Perbandingan sifat fisikokimiadari cairan, gas dan fluida superkritis 1. SFE dalam Ekstraksi minyak essensial Ekstraksi fluida superkritis telah terbukti efektif dalam pemisahan minyak esensial dan turunannya untuk digunakan dalam makanan, kosmetik, dan lainnya yang terkait dalam industri farmasi, menghasilkan minyak esensial berkualitas tinggi dengan komposisi komersial yang lebih memuaskan( monoterpen lebih rendah) dari yang diperoleh dengan konvensional hidro-distilasi (Ehlers et al, 2001;. Diaz-Maroto et al, 2002;. Ozer et al, 1996.).

APLIKASINoEkstraksi konvensionalSFE1Keberadaan pelarut tidak bisa dihindari. Tingkat residu dari pelarut tergantung pada tipe pelarut yang digunakanBenar-benar bebas dari pelarut dan didapatkan ekstrak senyawa murni2Terdapat kandungan logam berat didalamnya dan hal itu terjadi karena adanya pelarut, metode recycle pelarut, sumber bahan mentah dan komponen-komponen dari instrumen yang digunakan.Bebas dari logam berat, walaupun didalamnya terdapat bahan mentah. Tidak adanya logam berat dalam CO2 ataupun dari peralatan yang digunakan3Mengandung garam inorganikBebas garam inorganik4Senyawa polar terlarut dalam senyawa lipofil dari bahan mentah karena selektivitas yang buruk dari pelarut menyebabkan discoloration dari ekstrak dan sulit dikarakterisasi. Hal ini menyebabkan ekstrak terlihat berbeda dari komponen dasar dalam bahan mentah sehingga menjadikannya sebagai ekstrak pseudo natura.Tidak ada kemungkinan terjadinya discoloration, karena CO2 mempunyai selektivitas yang tinggi, serta tidak adanya kemungkinan senyawa polar membentuk polimer (temperatur 40-800C).5Warna dari senyawa polar dan non polar terekstraksi dengan baik. Hanya warna dari senyawa non polar yang dapat terekstraksi6Membutuhkan biaya yang mahalLebih murah dan menghasilkan ekstak yang lebih banyak.Alasan penggunaan SFE dalam ekstraksi essensial oil Keuntungan pengguanaan SFE dalam ekstraksi essensial oil dibandingkan dengan metode ekstraksi konvensional dengan parameter selektivitas, kerapihan, kebersihan, waktu ekstraksi, dan modifikasi adalah:SFE mempunyai area aplikasi yang luas. SFE mampu mengekstraksi beberapa senyawa yang berbeda dari varietas matriks sampel.SFE menawarkan selektivitas ekstraksi berdasarkan polaritas pelarut.Ramah lingkungan2. SFE dalam ekstraksi senyawa bahan alam Ginkgo biloba merupakan produk bahan alam yang secara laus digunakan sebagai phytomedicine. Kombinasi dari ekstraksi pendahulauan dengan 70% etanol dilanjutkan dengan ekstraksi menggunakan SFE dengan CO2 menghasilkan metabolit sekunder flavonoid dan Terpenoid. Teknik SFE dilakukan pada tekanan 300 Mpa, suhu 600C dan karbondioksida yang mengansung 5% etanol digunakan sebagai modifier.

Jika dibandingkan dengan metode ekstraksi konvensional, konsentrasi ekstrak yang didapat lebih tinggi dengan SFE yaitu sebesar 2,1% sedangkan ekstrak yang dihasilkan dengan metode konvensional adalah sebanyak 1,8%. Kandungan Flavonoid dan Terpenoid dalam ekstrak SFE sebesar 35,9% dan 7,3% sedangkan kandungan Flavonoid dan Terpenoid dalam ekstrak hasil metode Konvensional sebesar 24% dan 6%.3. Penggunaan SFE dalam Investigasi FORENSIK Identifikasi penyalahgunaan obatOpiumStimulan : Amfetamin, CocaineHalusinogen Identifikasi sidik jari

4. SFE dalam mengurangi kadar Lemak & kolesterol Beberapa metode termasuk superkritis ekstraksi telah diusulkan untuk mengurangi kadar lemak dan kolesterol dalam produk susu (Greenwald, 1991). Etana jauh lebih mahal daripada CO2, penggunaan CO2/ethane dan Campuran CO2/propane bisa menjadi alternatif menarik untuk menghilangkan kolesterol dari makanan karena biaya etana lebih tinggi dan efisiensi penghapusan kolesterol baik. Ekstraksi karbondioksida juga telah terbukti efektif untuk menghasilkan cocoa butter dari biji kelapa (saldana et al., 2002B).

Pemurnian matriks padatPemisahan tokoferol dan antioksidan lainnyaPembersih ramuan obat-obatan dan produk makanan dari pestisidaDetoksifikasi dari kerang dan konsentrasi dari fermentasi pengolahan makanan, sediaan farmasi dan industri kimiaPenghilangan kafein dari biji kopi dan produksi polyetilenPembersihan dari tanah yang terkontaminasi oleh polutan atau bahan-bahan buangan yang berbahayaPEMANFAATAN SFE lainnyaTERIMA KASIH....