Bahan yang digunakan pada penelitian ini adalah limbah teh hitam jenis powdery yang diperoleh dari proses pengolahan (sortasi 30 mesh) teh hitam CTC di PT. Perkebunan Nusantara VIII unit kebun Gunung Mas Kabupaten Bogor. Untuk bahan ekstraksi digunakan akuades, pelarut organik teknis (diklorometan, kloroform dan trikloroetilen), KOH 1%, Na2CO3. Untuk bahan analisis Mikro Kjeldahl digunakan TCA 5 %, H2SO4 36 N, katalis Na2SO4-CuSO4 (6 : 5), asam borat 6 N, indikator metil merah/metilen biru. Untuk HPLC digunakan Pb asetat 35 %, natrium oksalat, metanol, air demineral, dan kafein murni (analitical grade).
Peralatan yang digunakan adalah rotary evaporator, sentrifuse, pemanas, magnetic stirer, kondensor, selang, erlenmeyer, corong pemisah, gelas ukur, labu ukur, labu kjeldahl, buret, pipet volumetrik, saringan, watmant 42, dan HPLC.
B. Proses Ekstraksi (Modifikasi Metode Jacobs, 1962)
a. Tahap I. Penentuan Waktu Ekstraksi dan Rasio Pelarut Terbaik
Isolasi kafein dari limbah teh dilakukan melalui proses ekstraksi menggunakan air dan pelarut organik. Pada penelitian tahap I, ekstraksi limbah teh dilakukan menggunakan air dengan rasio bahan dan air sebesar 1:20 (b/v) pada berbagai waktu (1-3 jam), dilanjutkan dengan proses filtrasi (penyaringan) dan pemekatan dengan cara penguapan, kemudian kafein pada filtrat limbah teh ini dipisahkan menggunakan diklorometan dengan perbandingan filtrat teh dan diklorometan 1:1, 1:2, dan 1:3 (v/v). Waktu dan perbandingan nisbah pelarut terbaik yang dihasilkan tersebut akan digunakan untuk membandingkan pada penelitian tahap selanjutnya.
Adapun metodologi yang dilakukan pada penelitian tahap pertama adalah sebanyak 10 gram bubuk limbah teh jenis powdery dimasukkan ke dalam labu erlenmeyer dan ditambahkan dengan 200 ml aquades (rasio 1:20 b/v). Ekstraksi dilakukan dengan mendidihkan larutan limbah teh yang ditutup dengan pendingin balik disertai pengadukan menggunakan magnetic stirer. Waktu yang diperlukan terdiri dari 1 jam, 2 jam, dan 3 jam. Hasil ekstraksi ditera dalam labu ukur 250 ml,
disaring dari ampasnya dan dimasukkan ke dalam gelas piala. Filtrat yang dihasilkan ditambahkan 2 gram Na2CO3 dan diuapkan sambil diaduk dengan magnetic stirer hingga diperoleh larutan pekat dengan volume kira-kira 100 ml.
Gambar 2. Proses ekstraksi dengan air
Kafein yang terdapat pada filtrat pekat kemudian dipisahkan dengan pelarut oganik (diklorometan) menggunakan labu pemisah. Perbandingan filtrat limbah teh dan pelarut organik (diklorometan) yang digunakan terdiri dari tiga taraf, yaitu 1:1, 1:2, dan 1:3 (v/v). Ini berarti bahwa pelarut organik (diklorometan) yang digunakan adalah sebanyak 100 ml, 200 ml, dan 300 ml. Filtrat pekat yang dihasilkan dari ekstraksi sebelumnya didinginkan hingga suhunya mencapai kurang dari 40ºC kemudian dimasukkan ke dalam labu pemisah. Gelas piala dibilas diklorometan secara berturut-turut sebesar 25 %, 20 %, 15 %, 10 % dan 10 % dari total diklorometan yang digunakan. Cairan bilasan ini masing-masing dimasukkan ke dalam labu pemisah. Ke dalam labu pemisah juga ditambahkan 5 ml KOH 1% kemudian dikocok dan dibiarkan hingga menghasilkan dua lapisan cairan. Cairan bagian bawah yang merupakan larutan kafein dalam diklorometan, dikeluarkan dan ditampung dalam erlenmeyer. Pelarut diklorometan yang tersisa dimasukkan lagi kedalam labu pemisah, kemudian
dikocok dan dibiarkan sampai kedua lapisan terpisah, selanjutnya cairan bagian bawah dikeluarkan dan ditampung dalam erlenmeyer yang sama.
Gambar 3. Proses ekstraksi dengan pelarut organik
Larutan kafein kemudian diuapkan dengan rotary evaporator dan ditera hingga 100 ml. Larutan kafein 100 ml ini kemudian dibagi menjadi dua, satu bagian sebanyak 50 ml digunakan untuk menentukan kadar N (Nitrogen) secara mikro kjeldahl, sedangkan bagian lainnya digunakan untuk menentukan kadar kafein murni menggunakan HPLC. Pada tahap pertama, rendemen kafein ditentukan dengan menghitung kadar N secara mikro kjeldahl. Waktu dan perbandingan nisbah pelarut terbaik, yaitu yang menghasilkan rendemen kafein tertinggi akan digunakan untuk penelitian tahap selanjutnya. Adapun diagram alir penelitian tahap pertama dapat dilihat pada gambar 4.
b. Tahap II. Ekstraksi dengan Pelarut Kloroform dan Trikloroetilen Pada tahap kedua dilakukan ekstraksi untuk menentukan jenis pelarut organik terbaik. Pelarut organik yang dibandingkan adalah kloroform dan trikloroetilen. Kondisi waktu ekstraksi dan perbandingan antara filtrat limbah teh dengan pelarut organik yang digunakan diperoleh dari hasil terbaik pada tahap pertama, yaitu kondisi perlakuan yang menghasilkan rendemen kafein tertinggi secara Mikro Kjeldahl. Prinsip ekstraksi pada penelitian tahap II sama dengan penelitian tahap pertama. Selanjutnya, jenis pelarut yang menghasilkan rendemen
kafein tertinggi dinyatakan sebagai pelarut terbaik dan digunakan pada penelitian tahap III. Adapun diagram alir penelitian tahap II dapat dilihap pada gambar 5.
c. Tahap III. Penentuan Rasio Bahan dan Air Terbaik
Pada tahap III, setelah diperoleh kondisi proses (waktu ekstraksi, rasio dan jenis pelarut organik) yang terbaik, maka dilakukan ekstraksi untuk menentukan rasio bahan dan air yang terbaik. Pada tahap ini digunakan rasio bahan dan air 1:10 (b/v) dan 1:30 (b/v), ini berarti bahwa bubuk limbah teh sebanyak 10 gram ditambahkan dengan air sebanyak 100 ml dan 300 ml. Prinsip ekstraksi yang dilakukan pada penelitian tahap III sama dengan penelitian tahap I dan tahap II. Diagram alir penelitian tahap III dapat dilihat pada gambar 6.
Gambar 4. Diagram alir penelitian tahap I Ekstraksi dengan 200 ml air, tutup dengan pendingin balik dan didihkan selama 1 jam, 2 jam, 3 jam
Pengenceran dengan air sampai volume 250 ml
Penyaringan
Pemanasan filtrat s.d 100 ml
Ekstraksi filtrat teh dengan diklorometan pada rasio 1:1, 1:2, dan 1:3
Pemisahan larutan kafein dari filtrat limbah teh
Penguapan pelarut
Analisis Mikro Kjeldahl Analisis HPLC Pendinginan s.d suhu < 40 °C
10 gram bubuk limbah teh kering (sortasi 30 mesh)
Ampas Filtrat Filtrat teh Larutan kafein Larutan pekat Penambahan Na2CO3
Gambar 5. Diagram alir penelitian tahap II Ekstraksi dengan 200 ml air, tutup dengan pendingin balik, didihkan selama waktu terbaik pada tahap I
Pengenceran dengan air sampai volume 250 ml
Penyaringan
Pemanasan filtrat s.d 100 ml
Ekstraksi filtrat teh dengan kloroform dan trikloroetilen pada rasio yang terbaik pada tahap I
Pemisahan larutan kafein dari filtrat limbah teh
Penguapan pelarut
Analisis Mikro Kjeldahl Analisis HPLC Pendinginan s.d suhu < 40 °C
10 gram bubuk limbah teh kering (sortasi 30 mesh)
Ampas Filtrat Filtrat teh Larutan kafein Larutan pekat Penambahan Na2CO3
Gambar 6. Diagram alir penelitian tahap III
Ekstraksi dengan 100 dan 300 ml air, tutup dengan pendingin balik, didihkan selama waktu terbaik pada tahap I
Pengenceran dengan air sampai volume 250 ml
Penyaringan
Pemanasan filtrat s.d 100 ml
Ekstraksi dengan pelarut organik terbaik pada tahap II dengan perbandingan terbaik pada tahap I
Pemisahan larutan kafein dari filtrat limbah teh
Penguapan pelarut
Analisis Mikro Kjeldahl Analisis HPLC Pendinginan s.d suhu < 40 °C
10 gram bubuk limbah teh kering (sortasi 30 mesh)
Ampas Filtrat Filtrat teh Larutan kafein Larutan pekat Penambahan Na2CO3
IV. HASIL DAN PEMBAHASAN