BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.8 Ekstraksi Ultrasonik
Gelombang ultrasonik merupakan gelombang longitudinal yang memiliki frekuensi 20 kHz ke atas. Gelombang ultrasonik merupakan rambatan energi dan momentum mekanik, sehingga membutuhkan medium untuk merambat sebagai interaksi dengan molekul. Medium yang digunakan antara lain padat, cair dan gas (Tipler, 1990).
Penggunaan gelombang ultrasonik (sonikasi) dalam pembentukan materi berukuran nano sangatlah efektif. Gelombang ultrasonik banyak diterapkan pada berbagai bidang antara lain dalam instrumentasi, kesehatan dan sebagainya. Salah satu yang terpenting dari aplikasi gelombang ultrasonik adalah pemanfaaatannya dalam menimbulkan efek kavitasi akustik. Efek ini akan digunakan dalam pembuatan bahan berukuran nano dengan metode emulsifikasi (Nakahira, 2007).
Ketika gelombang ultrasonik menjalar pada fluida, terjadi siklus rapatan dan regangan. Tekanan negatif yang terjadi ketika regangan menyebabkan molekul dalam fluida tertarik dan terbentuk kehampaan, kemudian membentuk gelembung yang akan menyerap energi dari gelombang suara sehingga dapat memuai. Gelembung berosilasi dalam siklus rapatan dan regangan seperti yang ditunjukkan oleh Gambar 2.2.
Sound pressure
Compression waves
Changes in bubble size
time
Gambar 2.2 Proses rapatan dan regangan dalam kaitannya dengan osilasi kavitasi.
Selama osilasi, sejumlah energi berdifusi masuk atau keluar gelembung. Energi masuk terjadi ketika regangan dan keluar ketika rapatan, di mana energi yang keluar lebih kecil daripada energi yang masuk, sehingga gelembung memuai sedikit demi sedikit selama regangan kemudian menyusut selama rapatan. Ukuran kritis gelembung ini disebut ukuran resonan yang tergantung pada fluida dan frekuensi suara. Dalam kondisi ini, gelembung tidak dapat lagi menyerap energi secara efisien. Tanpa energi input, gelembung tidak dapat mempertahankan dirinya, fluida di sekitarnya akan menekannya dan gelembung akan mengalami ledakan hebat, yang menghasilkan tekanan sangat besar hingga dianalogkan dengan tekanan di dasar lautan dan suhu yang sangat tinggi dianalogkan dengan suhu pada permukaan matahari. Gelembung inilah yang disebut sebagai gelembung kavitasi.
Fenomena kavitasi ini terjadi pada satu titik dalam fluida.Tekanan dalam kavitasi diubah menjadi panas dengan sangat cepat, sedangkan fluida di sekitar kavitasi memiliki suhu yang jauh lebih rendah. Ketika panas dilepaskan saat kavitasi pecah, fluida di sekitarnya akan dengan sangat cepat mendingin dalam waktu kurang dari mikrosekon. Pemanasan dan pendinginan dalam waktu yang singkat ini memiliki kecepatan perubahan suhu 109 oC/s. Aliran turbulen dan gelombang kejut akibat kavitasi menyebabkan terjadinya tumbukan antar partikel dan pemanasan lokal pada titik tumbukan (Suslick, 1994).
Dalam penelitian ini, efek kavitasi digunakan dalam proses emulsifikasi yang melibatkan polimer di dalamnya. Efek ultrasonik pada polimer adalah
struktur. Dalam proses kavitasi terbentuk gelembung yang berasal dari salah satu fasa yang didispersikan dalam fasa yang lain, di mana gelembung kavitasi merupakan fasa minyak yang didispersikan dalam fasa air karena memiliki volume yang lebih rendah. Dengan efek pecahnya kavitasi, maka emulsifikasi yang disebabkan oleh penjalaran ultrasonik akan efektif dengan terdispersinya fasa minyak yang mengandung agregat nanosfer dalam fasa air, sehingga nanosfer yang telah terbentuk dapat terdispersi stabil. Bentuk dan ukuran gelembung akan mempengaruhi bentuk dan ukuran nanopartikel yang terbentuk (Hielscher, 2005). Gelombang kejut dapat memisahkan penggumpalan partikel (agglomeration) dan terjadi dispersi sempurna dengan penambahan pengemulsi/surfaktan sebagai penstabil.
Ukuran gelembung kavitasi saat kesetimbangan (R0) terkait dengan proses ultrasonik dipengaruhi oleh beberapa parameter, diantaranya waktu (t), tekanan akustik (PA), kerapatan fluida (ρ), jarak radial (r), viskositas fluida (µ) dan frekuensi angular resonansi radial (ωr) yang ditunjukkan dengan Persamaan 1. Dalam penelitian ini, parameter yang dipelajari keterkaitannya dengan ukuran gelembung kavitasi yaitu waktu sonikasi.
……….(2.1)
Persamaan di atas sesuai dengan persamaan dasar gelombang teredam, dan adanya elemen frekuensi angular resonansi radial (ω) menunjukkan bahwa dalam sistem juga terjadi resonansi (Neppiras, 1980). Dalam proses sonikasi terjadi siklus peredaman gelombang di mana terjadi penurunan energi mekanik terhadap waktu dan resonansi, ketika frekuensi gelombang mendekati frekuensi gelembung kavitasi , gelembung akan pecah (Tipler, 1990).
Suspensi dalam larutan menghasilkan kecepatan tumbuk antar partikel yang dapat merubah morfologi permukaan, komposisi, dan reaktivitas (Suslick, 1990). Semakin lama proses sonikasi ini akan menyamaratakan energi yang
diterima partikel di seluruh bagian sisi larutan, sehingga ukuran partikel semakin homogen.
Hal ini menyebabkan proses perpindahan massa senyawa bioaktif dari dalam sel tanaman ke pelarut menjadi lebih cepat. Sonikasi mengandalkan energi gelombang yang menyebabkan proses kavitasi, yaitu proses pembentukan gelembung-gelembung kecil akibat adanya transmisi gelombang ultrasonik untuk membantu difusi pelarut ke dalam dinding sel tanaman (Dean. 1998).
Gambar 2.3 Peralatan Ekstraksi Ultrasonik
2.9 Penelitian yang telah dilakukan
Penelitian mengenai ekstraksi daun handeuleum telah banyak dilakukan. Mayoritas dari penelitian tersebut, bertujuan sebagai obat-obatan dengan parameter-parameter ekstraksi yang berbeda. Penelitian-penelitian tersebut di bagi dalam 2 bagian :
1. Penelitian di Indonesia 2. Penelitian Internasional.
Tabel 2.3 State of the art dari Jurnal di Indonesia
state of the art indonesia jurnal (Graptophyllum pictum (Linn) Griff)
M
anf
aa
t
Obat Wasir
(Fith et al,2011 )etanol 70% (Nina, Andrianti,2008)etanol Menurunkan ketebalan endometrium dan miometrium uterus (Lutfi Mega Asterina,2010)etanol Uji bioaktifitas flavonoid (Sofia Lenny, 2005)etanol; (Morina adfa, 2005)metanol
Maserasi Soxhlet ultrasonic
metode ekstraksi
Tabel 2.4 State of the art jurnal Internasional
state of the art indonesia jurnal (Graptophyllum pictum (Linn) Griff)
B ene fi t Anti inflammatory (Ozaki et al, 1989)ethanol
merangsang kelahiran, dan bisa digunakan untuk kontra sepsi yang efeknya menghalangi implantasi, sel telur yang sudah dibuahi sperma
(S.O.Olagbende dada et al,2010)distilled water Ostheoporosis (Retno wdyawati, 2011) ethanol, water, hexane, ethyl acetate, n-buthanol
Maserasi soxhlet ultrasonic metode ekstraksi
2.9.1 Ringkasan Penelitian
Dari penelitian internasional dan dalam negeri yang sudah dilakukan terutama untuk metode ekstraksi banyak sekali yang menggunakan metode ekstaksi solvent konvensional yaitu maserasi. Sedangkan menggunakan soxhlet dan ekstaksi menggunakan gelombang ultrasonik masih sedikit sekali yang menggunakan metode tersebut. Dan dari beberapa penelitian tersebut belum ada yang memanfaatkan ekstrak daun handeuleum sebagai emolient dalam pembuatan body lotion.
BAB III
METODOLOGI PENELITIAN
Pada bab ini akan dijelaskan mengenai diagram alir penelitian, alat dan bahan penelitian, variable penelitian, dan prosedur penelitian.
Gambar 3.1.Diagram Alir Penelitian PENGERINGAN DAUN HANDEULEUM
Pengeringan dilakukan secara alami dengan diangin-anginkan
EKSTRAKSI DAUN HANDEULEUM
Ekstraksi menggunakan ekstraksi ultrasonik dengan beberapa variabel proses yaitu :
1. Variabel waktu : 20, 30, 40, 50, 60 menit
2. Variabel pelarut menggunakan campuran pelarut etanol 96 % dengan n-hexane dengan perbandingan 0:100% ; 25%:75% ; 50%:50% ; 75%:25% ; 100% : 0%
ANALISIS
Uji bilangan iod, GCMS, viskositas, pH, dan densitas PEMISAHAN EKSTRAK
Pemisahan menggunakan pemanasan sesuai dengan titik didih pelarut
PEMBUATAN BODY LOTION
Membuat body lotion dengan mengganti emolient iso propil palmitat dengan ekstrak daun handeuleum
ANALISIS BODY LOTION Uji viskositas, pH, dan densitas
Model penelitian ini adalah ekperimen yang dilakukan dengan ekstraksi daun handeuleum dengan menggunakan metode ekstraksi ultrasonik kemudian dipisahkan menggunakan pemanasan sesuai dengan titik didih pelarut. Pelarut yang digunakan untuk ekstraksi adalah etanol 96% dan n-hexane. Lalu, penelitian utamanya menyangkut lima hal yaitu persiapan, ekstraksi, pengujian ekstrak, pembuatan body lotion dan pengujian body lotion. Setelah itu dilakukan analisa dan evaluasi hasil penelitian dan terakhir dibuat kesimpulan.