Ekstraksi adalah proses pemisahan komponen zat padat atau zat cair dengan menggunakan bantuan pelarut. Ekstraksi ada 2 macam, yaitu ekstraksi padat-cair dan ekstraksi cair-cair. Ekstraksi padat-cair didefinisikan sebagai operasi pemisahan zat padat yang dapat larut melalui kontak dengan pelarut. Setelah terjadi kontak padatan dengan pelarut maka perbedaan konsentrasi aktivitas kimia solute di dalam fasa padatan dengan fasa pelarut menjadi gaya pendorong berlangsungnya perpindahan massa solute dari fasa padatan ke fasa pelarut.
Ekstraksi padat-cair merupakan operasi yang melibatkan perpindahan massa antar fasa. Perbedaan aktivitas kimia antara fasa padatan dan fasa pelarut mencerminkan sebarapa jauh sistem berada dari kesetimbangan, sehingga akan menentukan pula laju solut antar fasa.
Kesetimbangan fasa dalam sistem padatan solute pelarut ini mengikuti prinsip-prinsip sebagai berikut :
1. Pada kondisi termodinamika tertentu (P,T tertentu) terdapat hubungan kesetimbangan yang dapat digambarkan dalam bentuk kurva kesetimbangan.
2. Pada sistem yang telah setimbang tidak terjadi difusi netto komponen-komponen diantara kedua fasa. Ini berarti laju difusi dari fasa padatan ke fasa pelarut sama dengan laju difusi dari fasa pelarut ke fasa padatan.
3. Untuk sistem yang belum tercapai kesetimbangannya, difusi komponen-komponen mendorong sistem menuju kesetimbangan.
Secara mikroskopik proses difusi antara fasa sering dapat diwakili oleh teori dua film Whitman. Asumsi yang diterapkan dalam metode ini adalah :
1. Hambatan perpindahan massa hanya terdapat dalam masing-masing fasa. Ini berarti bahwa di dalam setiap fasa terbentuk gradien konsentrasi.
2. Pada antar muka fasa terjadi kesetimbangan secara seketika. Laju perpindahan massa solut dari fasa padatan ke fasa pelarut dinyatakan dengan persamaan fick berikut ini :
NA = KS (XAS – XAI) [ = ] { massa / (luas x waktu) }
= KL (XAI – XAL) berdasarkan kekekalan massa.
dengan :
NA = fluks komponen A
KS = koefisien difusi pada fasa padatan
KL = koefisien solut A pada fasa pelarut
XAI, XAL, XAS : konsentrasi solut A pada fasa padatan, antar fasa dan fasa pelarut.
Dari hitungan di atas dapat diketahui bahwa laju perpindahan massa dipercepat dengan peningkatan koefisien difusi dan/atau beda konsentrasi diantara kedua fasa(sebagai suku gaya pendorong fasa).
Keberhasilan proses ekstraksi padat-cair dipengaruhi oleh persiapan umpan, langkah-langkah persiapan padatan, karakteristik padatan serta tujuan dan kendala proses yang berlaku.
a. Pada beberapa kasus dijumpai solut yang dilengkapi matrik padatan tak larut untuk mempermudah kontak solute dengan padatan. Pelarutan dilakukan dengan penggilingan padatan, sehingga solute yang semula ditangkap oleh padatan.
b. Pengaruh temperatur
Pada umumnya temperatur yang lebih tinggi akan lebih menguntungkan sebagian proses ekstraksi padat cair, karena akan meningkatkan harga difusivitas perpindahan massa sebagai perpindahan solute, kelarutan solute dan pelarut.
Ada dua jenis ekstraktor yang lazim digunakan pada skala laboratorium,
yaitu ekstraktor Soxhlet dan ekstraktor Butt.
Pada ekstraktor Soxhlet, pelarut dipanaskan dalam labu didih sehingga menghasilkan uap. Uap tersebut kemudian masuk ke kondensor melalui pipa kecil dan keluar dalam fasa cair. Kemudian pelarut masuk ke dalam selongsong berisi padatan. Pelarut akan membasahi sampel dan tertahan di dalam selongsong sampai tinggi pelarut dalam pipa sifon sama dengan tinggi pelarut di selongsong. Kemudian pelarut seluruhnya akan menggejorok masuk kembali ke dalam labu didih dan begitu seterusnya. Peristiwa ini disebut dengan efek sifon.
Prinsip kerja ekstraktor Butt mirip dengan ekstraktor Soxhlet. Namun pada ekstraktor Butt, uap pelarut naik ke kondensor melalui annulus di antara selongsong dan dinding dalam tabung Butt. Kemudian pelarut masuk ke dalam selongsong langsung lalu keluar dan masuk kembali ke dalam labu didih tanpa efek sifon. Hal ini menyebabkan ekstraksi Butt berlangsung lebih cepat dan berkelanjutan (rapid). Selain itu ekstraksinya juga lebih merata. Ekstraktor Butt dinilai lebih efektif daripada ekstraktor Soxhlet.
Hal-hal yang berpengaruh dalam ekstraksi :
1. Jenis Pelarut
Pelarut yang digunakan adalah pelarut organik. Pelarut organik sangat cepat menguap sehingga cepat terjadi sirkulasi uap dan perolehan minyak akan semakin rendah, disamping itu titik didih lebih rendah akan mempermudah proses pemisahan.
2. Volume pelarut
Volume pelarut yang kecil/sedikit akan menghasilkan minyak yang sedikit karena kontak antar uap pelerut dengan sampel sedikit sekali dan sebaliknya.
3. Temperatur
Temperatur yang tinggi akan meningkatkan harga difusi massa sehingga perpindahan solute ke pelarut juga meningkatkan harga difusi massa.
4. Ukuran partikel
Semakin halus ukuran partikel maka akan semakin mudah dalam mendapatkan minyak tetapi akan mempengaruhi terhadap warna minyak yang dihasilkan. Partikel yang terlalu halus akan mempersulit keluarnya minyak, karena kontak dengan pelarut kecil.
5. Pengadukan
Fungsi pengadukan adalah untuk mempercepat terjadinya reaksi antara pelarut dengan solut.
6. Lama waktu
Lamanya waktu ekstraksi akan menghasilkan mjinyak yang lebih banyak, karena sirkulasi uap akan semakin sering kontak antara solut dengan pelarut lebih lama.
Beberapa pelarut yang bisa digunakan :
1. Ethanol BM 46 gr/mol (C2H5OH)
· Titik didih 78,5 oC
· BJ 0,789 gr/mol
· Merupakan cairan yang tidak berwarna, berbau spesifik, warna nyala kuning
2. Benzena
· BM 78 gr/mol
· Tidak berwarna
3. Air (H2O)
· BM 18 gr/mol
· Pelarut universal, karena mudah menguap dalam keadaan murni, tidak berbau, tidak beracun, tidak berwarna, netral dan pada kondisi kamar berwujud cair.
4. Heksana (C6H6)
· BM 86 gr/mol
5. Eter (R – O – R)
· Rumus : C2H5OC2H5
· BM : 74 gr/mol
· Titik didih : 34,5 oC
· Cairan encer tidak berwarna, jernih, mudah menguap
Pemilihan pelarut pada umumnya dipengaruhi oleh:
· Selektivitas, pelarut hanya boleh melarutkan ekstrak yang diinginkan.
· Kelarutan, pelarut sedapat mungkin memiliki kemampuan melarutkan ekstrak yang besar.
· Kemampuan tidak saling bercampur, pada ekstraksi cair, pelarut tidak boleh larut dalam bahan ekstraksi.
· Kerapatan, sedapat mungkin terdapat perbedaan kerapatan yang besar antara pelarut dengan bahan ekstraksi.
· Reaktivitas, pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen bahan ekstraksi.
· Titik didih, titik didh kedua bahan tidak boleh terlalu dekat karena ekstrak dan pelarut dipisahkan dengan cara penguapan, distilasi dan rektifikasi.
· Kriteria lain, sedapat mungkin murah, tersedia dalam jumlah besar, tidak beracun, tidak mudah terbakar, tidak eksplosif bila bercampur udara, tidak korosif, buaka emulsifier, viskositas rendah dan stabil secara kimia dan fisik.
Metode-metode yang digunakan dalam pengambilan minyak atu ekstraksi:
a. Maserasi adalah proses pemisahan komponen dengan merendam zat padat dengan pelarut, kemudian dipanaskan.
b. Sokletasi adalah pemisahan komponen dengan mengalirkan cairan pelarut secara terus-menerus.
c. Pemisahan adalah proses pemisahan yang dilakukan pada bahan yang memiliki kadar minyak yang tinggi.
d. Perkolasi adalah proses pemisahan komponen dengan mengalirkan uap pelarut secara terus-menerus.
Beberapa metode perpindahan massa yang banyak digunakan :
1. Destilasi adalah pemisahan komponen berdasarkan titik didih air atau pelarut lain, atau dengan kata lain adalah proses pemisahn uap dengan cairan dimana komponen yang dipisahkan mempunyai perbedaan titik didih yang jauh.
2. Absorbsi adalah proses pemisahan dengan jalan menyerap antara uap cair dengan gas.
3. Dehumidifikasi adalah penguapan kelembaban antara gas dan cair.
4. Ekstraksi adalah proses pemisahan komponen yang diekstrak dengan menggunakan pelarut.
5. Kristalisasi adalah proses pemisahan antara cairan induk dengan kristal.
Berdasarkan pengoperasian desain peralatan proses ekstraksi padat-cair dikelompokkan :
a. Operasi tidak lunak – golongan ini mencakup desainp-desain dimana padatan dan pelarut dikontakkan secara batch.
b. Operasi lunak adalah desain-desain dimana aliran padatan dan aliran pelarut mengalami kontak yang berkesinambungan, baik dengan arah yang sama atau berlawanan.
2.2 Minyak atsiri
Minyak atsiri atau minyak esteris adalah minyak mudah menguap yang diperoleh dari tanaman dengan cara penyulingan uap. Defenisi ini dimaksudkan untuk membedakan minyak/lemak dengan minyak atsiri yang berbeda dari tanaman penghasilnya.
Susunan kimia senyawa minyak atsiri adalah :
1. Persenyawaan kimia yang mudah menguap (termasuk golongan asiklik dan hidrokarbon isosiklik)
2. Turunan hidrokarbon yang telah mengikat oksigen.
3. Beberapa senyawa mengandung nitrogen dan belerang.
Empat kelompok besar yang dominan menentukan sifat minyak atsiri yaitu:
1. Terpen, yang ada hubungan dengan isoperna atau isopentena.
2. Persenyawaan berantai lurus, tidak mengandung rantai cabang.
3. Turunan benzena.
4. Bermacam-macam persenyawaan lain.
Contoh minyak atsiri :
· Minyak bawang putih : alil sulfida
· Minyak mustrad : alil isotiosianat
· Bau wangi bunga jeruk dan melati diakibatkan adanya antranilat dan indole.
Penyusun minyak atsiri :
a. CH5 = CH – CH2 – N = C = S
alil isotiosianat
b. CH2 = CH – CH2 – S – CH2 – CH = CH2
dialil sulfida
c. CH3 – CH2 – CH – S – S – CH = CH = CH3
CH3
sec – butil propenil disulfida
d. CH3 – CH2 – CH2 – CH2 –S – H
n – butil merkaptan
e. CH3 – CH = CH – CH2 – S – CH2 – CH = CH – CH3
dikrotil sulfida
f. H
C
H – C C – CH
H – C C CH
C N
H H
indole
g. H COOCH3
H – C C
H – C C
C NH2
H
metil antranilat
*berbagai sumber
