Supercritical Fluid Extraction of Medicinal and Aromatic Plants:

Fundamentalsand Applications

by: Group 10 Dira Pratiwi Winta Triana Wahyu Alfath Firdaus

Zolla Verbianti Suwita

Poppy Agustin

Cairan superkritis sebagai pelarut alternatif telah menarik banyak perhatian untuk mengekstraksi molekul bioaktif dari tumbuhan

Alasan utama adalah ekstraksi dengan cairan superkritis (SFE) memungkinkan untuk proses ektraksi pada suhu mendekati suhu lingkungan, sehingga menghindari dari terjadinya denaturasi seperti pada suhu tinggi

SUPERCRITIS FLUID (SF)c

Cairan pada kondisi superkritis (SFs), adalah cairan pada suhu kritis (TC) dan tekanan kritis (PC).Pada kondisi yang sesuai, semua cairan dapat mencapai titik superkritisnya. Tetapi, hanya cairan yang memiliki suhu kritis tidak jauh dari suhu lingkungan yang bisa digunakan sebagai pelarut alternatif untuk ekstraksi dari Tumbuhan Obat dan Aromatik (MAPs).Karbon Dioksida (CO2),dengan TC=31.06° C dan PC=73.81 bar adalah pelarut yang paling menarik, dilihat dari toksisitasnya, kemudahan terbakar, dan harga.

SUPERCRITIS FLUID (SF)c

Kemungkinan menggunakan SFs (cairan pada kondisi superkritis) sebagai pelarut ekstraksi berhubungan dengan densitasnya.

S : kelarutan zat terlarut : densitas pelarutT : suhu absoluta, b dan c: parameter korelasi

Ketika sebuah cairan mendekati kondisi kritis, densiti cairan tsb akan semakin dekat ke titik cair.

Dapat dilihat dari grafik antara densitas dengan tekanan untuk senyawa CO2pada T = 35° C and P = 200 bar, ρ = 866 kg/m3.

Semakin dekat ke titik kritis(CP), pemampatan dan koefisien pemuaian cairan akan tinggi, sehingga sedikit perubahan akan secara signifikan mengubah densitasnya.Rumus Chrastil ..... bahwa densitas pelarut adalah faktor penentu proses ekstraksi cairan superkritis (SFE)

Gambar2.a grafik densitas dengan kelarutan 2.b grafik tekanan dengan kelarutan

Kembali ke persamaan Chrastil.

Persamaan ini tidak menjamin bahwa kelarutan zat pada SF (kondisi superkritis) tinggi. Kelarutan juga bergantung pada parameter a, b dan c. Kelarutan CO2 yang paling bagus untuk ekstraksi Tumbuhan Obat dan Aromatik adalah pada rentang 1-1000 atau 1-10.000Ini karena CO2 adalah pelarut yang sukar melarutkan, walaupun pada kondisi superkritis. Hanya berlaku untuk zat nonpolar, sementara zat polar tidak akan larut. CO2 pelarut yang bagus hanya untuk zat dengan BM kecil

Selain kelarutan, hal lain yang penting diketahui adalah selektifitasnya, yaitu rasio kelarutan senyawa i dengan senyawa pembanding j

“to develop a successful SFE process for MAPs, both solubility and selectivity issues must be fulfilled properly.”

Pelarut CO2 tidak selektif. Sehingga hanya menggunakan CO2 saja sebagai pelarut tidak selektif utk pelarut yg bagus dan murni. Tetapi kapasitas dan selektifitas CO2 dapat disesuaikan dengan menggunakan pelarut organik, disebut juga sebagai co-solvent.Proses SFE akan menjadi lebih rumit dengan penambahan senyawa kimia lain yang digunakan.

Proses SFE untuk mengekstraksi MAPS pada dasarnya terdiri dari duabagian utama. a. Berdasarkan perubahan Tekananb. Berdasarkan perubahan tempetrature

Dalam skema sederhana ini, komponen A secara selektif diekstrak dan harus dibersihkan dari larutan superkritis, yang biasanya encer. Produk yang sudah dibersihkan akan menjadi terpisah dimana suhu dan tekanan dapat disesuaikan untuk mengoptimalkan jumlah A yang dihasilkan. Perlu diperhatikan, karena kelarutan CO2 superkritikal rendah , setelah pembersihan produk pelarut harus didaur ulang dan dipompa kembali ke ekstraktor, untuk meminimalkan biaya operasi.

Jika suhu dijaga konstan, pemisahan produk dicapai dengan depressurization (Gambar 3a), dan energi mekanik harus diberikan kepada sistem untuk meningkatkan tekanan CO2 dari pemisah dengan kondisi extractor. Di sisi lain, produk diekstrak dapat dipisahkan dari CO2 dengan meningkatkan suhu, dan energi panas harus dipasok dalam hal ini (Gambar 3b), di mana sirkulasi pelarut dapat dilakukan di hampir kondisi isobarik. Tentu saja, cara pemisahan produk dari CO2 dicapai dapat menjadi lebih kompleks: misalnya, suhu dan tekanan dapat bervariasi ketika melewati extractor menuju sektor pemisah, atau padatan dapat digunakan untuk mempromosikan pemisahan dengan adsorpsi.

Seperti yang sering terjadi, banyak zat yang diambil oleh CO2 pada kondisi ekstraksi karena selektivitas CO2 yang lebih rendah, fraksinasi mereka juga dapat dicapai, dengan menggunakan lebih dari satu pemisah yang dioperasikan pada kondisi yang berbeda. Seperti ditunjukkan dalam Gambar 4, beberapa fraksi dengan sifat yang berbeda dapat dibersihkan dari ekstraksi yang sama.

Beberapa skema extractor juga dapat dipertimbangkan, seperti diwakili dalam Gambar 5 dengan hanya satu langkah pemisahan. Konfigurasi ini sangat berguna seperti dalam kasus SFE dari MAPS, zat yang akan diekstrak tertanam dalam matriks padat. Dalam hal ini, extractors dapat dihubungkan baik secara paralel atau seri, tergantung pada kebutuhan spesifik. SFE padatan adalah operasi semibatch, yang juga dapat dioperasikan di ‘simulated moving bed’ untuk mendapatkan produksi yang berkesinambungan.

Profi ekstraksi khas dari bahan padat (satu bejana) ditunjukkan pada Gambar 6 di mana hasil extractor, yaitu jumlah zat bunga diekstraksi sehubungan dengan jumlah total awalnya terkandung dalam padatan, direncanakan berlawanan terhadap waktu ekstraksi. Profilnya memiliki dua bagian: garis lurus sesuai dengan ekstraksi zat "tersedia" untuk CO2 superkritikal, dan kurva asymptotic mewakili ekstraksi bagian yang melekat pada matriks padat . Dalam kasus pertama, ekstraksi dibatasi oleh kelarutan; dan kasus kedua, transportasi massal (difusi) sifat penting dan dapat membatasi dan penting bagi keberhasilan SFE.

Efek dari suhu operasi juga jelas dalam Gambar 6. variabel operasi penting lainnya adalah tekanan, laju aliran CO2 dan kelembaban dari material yang akan diekstrak.

No Nama Tumbuhan Bagian yang digunakan

Produk hasil ekstraksi

1 Calendula offi cinalis bunga Oleoresin2 Echinacea purpurea Semua bagian

(herba)Alkamida, polifenol, karbohidrat

3 Eucalyptus spp. daun Minyak esensial4 Ginkgo biloba daun Flavonoid dan terpenoid5 Hypericum

perforatumherba Naphthodianthones, hypericin dan

pseudohypericin6 Levisticum officinale Rhizoma, akar Minyak esensial7 Matricaria chamomilla bunga Oleoresin8 Mentha spp daun Minyak esensial9 Origanum spp. herba Minyak esensial10 Piper methysticum Rhizoma, akar Kava lactones

Aplikasi SFE untuk Tumbuhan Obat dan Aromatik

No Nama Tumbuhan

Bagian yang digunakan

Produk hasil ekstraksi

11 Piper nigrum buah Oleoresin12 Saccharum spp. Alkohol rantai panjang13 Salvia desoleana daun Minyak esensial14 Serenoa repens buah Asam lemak bebas,

phytosterol, trigliserida15 Solanum

lycopersicumbuah Karoten, tokoferol, dan

sitosterol16 Taxus brevifolia taxol17 Zingiber

officinalerhizoma Oleoresin

Aplikasi SFE untuk Tumbuhan Obat dan Aromatik

Kesimpulan SFE dengan menggunakan CO2 adalah motode

yang valid baik secara tekinik maupun ekonomi untuk mengekstraksi komponen bioaktif dari tanaman obat dan aromatik.

Evaluasi yang lebih akurat untuk biaya produksi harus dilakukan untuk SFE pada level industri