BAB II . PENELAAHAN PUSTAKA
D. Ekstraksi Cair-cair
Ekstraksi cair-cair (liquid-liquid extraction) digunakan jika pemisahan dengan teknik lainnya tidak dapat dicapai, antara lain seperti distilasi, evaporasi
dan kristalisasi. Ekstraksi cair-cair adalah proses pemisahan suatu komponen dari
fase cair ke fase cair lainnya berdasarkan kelarutan relatifnya. Teknik ekstraksi
cair-cair terdiri dari beberapa tahap, yaitu :
1. Kontak antara pelarut dengan fase cair yang mengandung komponen yang
akan diambil (solute), kemudian solute akan berpindah dari fase umpan (diluen) ke fase pelarut.
2. Pemisahan dua fase yang tidak saling melarutkan, yaitu fase yang
banyak mengandung pelarut disebut fase ekstrak dan fase yang banyak
mengandung umpan disebut fase rafinat (Laddha and Degalesan, 1976).
Prinsip dasar ekstraksi cair-cair mengikuti Hukum Distribusi Nernst atau
disebut juga Hukum Partisi yang menyatakan bahwa “apabila suatu analit dilarutkan ke dalam dua pelarut yang tidak saling campur, maka analit akan
terdistribusi dalam proporsi yang sama (merata) diantara dua pelarut yang tidak
saling campur”. Perbandingan konsentrasi pada kesetimbangan diantara dua pelarut yang tidak saling campur disebut koefisien distribusi atau koefisien partisi
KD =
...(1)
Corg dan Caq masing-masing merupakan konsentrasi analit dalam fase pertama dan
dalam fase kedua. Semakin besar konsentrasi analit dalam fase pertama maka
akan semakin besar nilai koefisien distribusinya. Sebaliknya, semakin kecil
konsentrasi analit dalam fase pertama maka akan semakin kecil nilai koefisien
distribusinya.
Namun dalam kenyataannya, analit seringkali berada dalam bentuk kimia
yang berbeda karena adanya disosiasi (ionisasi), protonasi dan kompleksasi atau
polimerisasi sehingga definisinya dapat disebut rasio distribusi (D) atau rasio
partisi, yang ditulis dengan persamaan berikut:
D =
...(2)
(Cs)1 dan (Cs)2 masing-masing merupakan konsentrasi total analit (dalam segala
bentuk) dalam fase pertama dan fase kedua. Jika tidak ada interaksi antar analit
yang terjadi pada kedua fase tersebut maka nilai KD dan D adalah sama (Gandjar
dan Rohman, 2007).
Salah satu teknik ekstraksi cair-cair yang paling sering digunakan adalah
teknik ekstraksi berulang menggunakan corong pisah. Caranya paling sederhana,
yakni dengan hanya menambahkan pengekstrak yang tidak saling campur dengan
pelarut awal, kemudian dilakukan penggojogan hingga terjadi kesetimbangan
analit dalam kedua fase, didiamkan dan dipisahkan. Kelemahan ekstraksi ini yakni
kurang praktis, dan ada kemungkinan besar hilangnya analit selama proses
Dalam proses ekstraksi cair-cair, efisiensi ekstraksi (E) merupakan
parameter penting yang mendukung kesempurnaan ekstraksi tersebut. Efisiensi
ekstraksi tergantung pada nilai distribusi analit (D) dan volume relatif kedua fase.
Secara teoritis dapat dihitung jumlah analit yang terekstraksi dengan persamaan
sebagai berikut:
E =
...(3)
V1 dan V2 masing-masing merupakan volume fase pertama dan fase kedua yang
digunakan; dan D merupakan rasio distribusi. Secara teoritis, dilakukannya
ekstraksi berulang (bertingkat) dengan pelarut yang selalu baru akan
meningkatkan nilai efisiensi ekstraksi. Hal tersebut dapat dilihat berdasarkan
persamaan berikut
(Caq)n = Caq
]
n
...(4)
Keterangan : (Caq)n : banyaknya analit dalam fase air setelah n kali ekstraksi (Caq) : banyaknya analit dalam fase air mula-mula
V1. : banyaknya volume fase organik
V2 . : banyaknya volume fase air
n : banyaknya ekstraksi (Gandjar dan Rohman, 2007).
Teknik ekstraksi cair-cair yang mulai dikembangkan akhir-akhir ini
adalah menggunakan ultrasonikator. Dalam penelitian-penelitian terdahulu,
metode ekstraksi dengan bantuan ultrasonikator digunakan untuk mengekstraksi
Hal ini tentu saja lebih efisien dibandingkan ekstraksi dengan metode
konvensional yang memerlukan waktu setidaknya 24 jam untuk mendapatkan
hasil yang sama. Dalam penelitian yang dilakukan Cameron and Wang (2006) dibuktikan bahwa rendemen pati jagung yang diperoleh dari proses ultrasonik
selama 2 menit adalah sekitar 55,2-67,8%, hampir sama dengan rendemen yang
didapat dari pemanasan dengan air selama 1 jam, yaitu 53,4%.
Prinsip dasar penggunaan metode ultrasonikasi yaitu dengan mengamati
sifat akustik gelembung ultrasonik yang dirambatkan melalui medium yang
dilewati. Pada saat gelombang merambat, medium yang dilewatinya akan
mengalami getaran. Getaran akan memberikan pengadukan yang intensif terhadap
proses ekstraksi dan akan meningkatkan osmosis atau penetrasi dari senyawa
dengan pelarut sesuai dengan sifatnya sehingga akan meningkatkan proses
ekstraksi (Keil cit., Alupului, Calinescu andLavric 2009).
Cara kerja metode ultrasonik dalam mengekstraksi adalah sebagai beikut:
1. Gelombang ultrasonik terbentuk dari pembangkitan ultrason secara lokal
dari kavitasi mikro pada sekeliling bahan yang diekstraksi sehingga akan
terjadi pemanasan bahan tersebut dan membantu proses penetrasi senyawa
ekstrak sesuai dengan sifat pelarut pengekstrak.
2. Terdapat efek ganda yang dihasilkan yaitu pemecahan dinding sel sehingga
membebaskan kandungan senyawa yang ada di dalamnya dan pemanasan
3. Energi kinetik dilewatkan ke seluruh bagian cairan yang diikuti dengan
munculnya gelembung kavitasi pada dinding atau permukaan sehingga
meningkatkan transfer massa antara permukaan padat-cair.
4. Efek mekanik yang ditimbulkan adalah meningkatkan penetrasi dari cairan
menuju dinding membran sel, mendukung pelepasan komponen sel dan
meningkatkan transfer massa (Keil cit., Alupului, Calinescu and Lavric 2009).
Kavitasi adalah gejala menguapnya zat cair yang sedang mengalir
sehingga membentuk gelembung-gelembung uap yang disebabkan karena
berkurangnya tekanan cairan tersebut sampai titik jenuh uapnya. Bila suatu cairan
diiradiasi dengan gelombang ultrasonik maka tekanan di dalam cairan akan
mengembang hingga tumbuh gelembung mikro (micro bubble). Jika amplitudo yang dipacu gelombang akustik relatif besar, ketidakhomogenan lokal di dalam
cairan terjadi dan menimbulkan pertumbuhan gelombang secara serentak dalam
dimensi makroskopik. Gelembung tersebut tidak stabil pada kondisi konsentrasi
energi yang besar berakibat pertumbuhan yang tidak stabil sehingga menyebabkan
pecahnya gelembung. Faktor yang mempengaruhi kemampuan ekstraksi pada
penerapan gelombang ultrasonik dalam ekstraksi cair-cair adalah peningkatan
temperatur dalam skala molekuler, pencampuran akustik, timbulnya kavitasi dan
tegangan permukaan pada gelembung mikro, serta terbentuknya bintik panas
berupatekanan dan suhu tinggi sesaat pada dimensi molekuler (Susilo, Hawa dan
kavitasi ultrasonik menghasilkan daya yang akan memecah dinding sel secara
mekanis dan meningkatkan transfer material.
Gambar 2. Proses Terjadinya Kavitasi (Anonimc, 2010).
Keuntungan yang diperoleh dari metode ekstraksi dengan bantuan
ultrasonik yakni:
1. Mempercepat waktu reaksi
2. Efisiensi dalam penggunaan pelarut
3. Tidak ada kemungkinan pelarut yang digunakan dalam ekstraksi menguap
sampai kering
4. Aman digunakan karena prosesnya tidak mengakibatkan perubahan yang
signifikan pada struktur kimia, partikel dan senyawa bahan-bahan yang
digunakan.
5. Meningkatkan ekstraksi lipid dan protein dari biji tanaman, seperti kedelai
(misalnya, tepung kedelai atau yang dihilangkan lemak) atau bibit minyak
Kekurangan dari metode ekstraksi dengan bantuan ultrasonik yakni membutuhkan
biaya yang relatif mahal serta dapat menimbulkan bunyi yang bising (Santos,
Lodeiro, and Capelo-Martinez, 2009).
Gambar 3. Skema cara kerja ekstraksi dengan bantuan ultrasonik (Santos, Lodeiro, and
Capelo-Martinez, 2009).
Beberapa penelitian yang telah menggunakan metode ultrasonik dalam
proses ekstraksi ataupun kepentingan lainnya, seperti pemanfaatan teknologi
sonikasi tak langsung dalam rangka produksi kitosan (Arifin, 2012), studi
penggunaan ultrasonik untuk transesterifikasi minyak (Susilo, 2007), dan
optimised ultrasonic-a ssisted extra ction of flavonoids from folium eucommiae and evaluation of antioxidant activity in multi-test systems in vitro (Huang, Xue, Niu, Jia and Wang, 2009). Selain itu, dalam perkembangannya aplikasi ultrasonik juga
digunakan dalam pengolahan makanan, stabilisasi emulsi minyak, pengurangan
ukuran partikel, sistem penyaringan untuk partikel yang tersuspensikan,
homogenisasi, atomisasi, proteksi lingkungan, degassing suatu cairan dan transfer massa.