Ekstraksi Dengan Microwave

Kelompok 4 AC

Kelompok 4 ACEkstraksi dengan Bantuan Microwave

Hesti SulistioriniDini FitriyaniAmbar ListyoriniAuliani Rosdiana

Nasyidah HanumErvina OctavianiFairuza AjengRatih Dara S.

Pendahuluan Ekstraksi adalah penyarian zat-zat berkhasiat atau zat-zat aktif dari bagian tanaman obat, atau sumber lainnya.

Pengertian Ekstraksi 1.Untuk menarik komponen kimia yang terdapat pada bahan alam

Tujuan Ekstraksi 2.

Pendahuluan Perpindahan massa komponen zat ke dalam pelarut, dimana perpindahan mulai terjadi pada lapisan antar muka, kemudian berdifusi masuk ke dalam pelarut. Ini merupakan langkah yang terpenting dalam analisa kualitatif dan kuantitatif dari produk herbal.Prinsip Dasar Ekstraksi 3.Soxhlet merupakan salah satu metode ekstraksi yang sering digunakan. Memiliki kekurangan,yaitu memerlukan waktu yang panjang,sehingga memerlukan energi panas yang berlebih.Oleh karena itu, diperlukan teknik ekstraksi baru yang memiliki waktu ekstraksi yang diperpendek. Contohnya: Microwave Assisted Extraction (MAE), Supercritical Fluid Extraction (SCFE), dan Pressurized Solvent Extraction (PSE).

Metode Ekstraksi yang Sering Digunakan 4.

4

Microwave Daerah gelombang mikro pada spektrum elektromagnetik terletak di antara radiasi infra merah dan frekuensi radio dengan panjang gelombang 1 cm 1 m dan frekuensi 30 GHz 300 MHz. Pada oven microwave komersial biasanya digunakan frekuensi 2450 MHz dengan panjang gelombang 12 cm. Meskipun pada oven microwave terdapat lubang-lubang berdiameter kecil di sisinya, gelombang mikro tersebut tidak akan mampu melewatinya, selama diameter lubang tersebut masih jauh dibawah panjang gelombangnya. Oleh sebab itu, kemungkinan lolosnya energi ke lingkungan menjadi sangat kecil.

Prinsip Pemanasan Microwave Gelombang mikro dihasilkan dari dua medan kumparan tegak lurus, yaitu medan listrik dan medan magnet.

Pada proses pemanasan konvesional, tergantung pada fenomena konveksi dan konduksi, biasanya sebagian besar panas hilang ke lingkungan. Pada MAE, proses terjadi dengan target dan cara yang spesifik, sehingga tidak ada panas yang hilang ke lingkungan,karena proses pemanasan berlangsung dalam sistem yang tertutup. Mekanisme pemanasan yang unik dapat dengan signifikan mengurangi waktu yang dibutuhkan untuk proses ekstraksi (biasanya kurang dari 30 menit).

1.2.

Prinsip Pemanasan Microwave

Konduksi : proses pemanasan terjadi melalui gradient panas. Gelombang mikro (microwave) : melalui interaksi langsung antara material dengan gelombang mikro. Hal tersebut menyebabkan transfer energi berlangsung lebih cepat dan berpotensi meningkatkan kualitas produk.3.

Prinsip Pemanasan Microwave Sehingga energi gelombang mikro menjadi alternatif untuk menggantikan proses pemanasan konvensional

4.

Perbandingan Ekstraksi soxhletasi,UAE,MAE,DAN SFE

Ekstraksi dengan Bantuan Microwave Assisted Extraction (MAE)Microwave Assisted Extraction (MAE) merupakan teknik untuk mengekstraksi bahan-bahan terlarut di dalam bahan tanaman dengan bantuan energi gelombang mikro. Keuntungan:1. Teknologi tersebut cocok bagi pengambilan senyawa yang bersifat thermolabil karena memiliki kontrol terhadap temperatur yang lebih baik dibandingkan proses pemanasan konvensional. 2. Membantu meningkatkan jumlah rendemen ekstrak kasar dalam:- Waktu ekstraksi yang lebih singkat- Jumlah pelarut yang lebih rendah 3. Gelombang mikro dapat mengurangi aktivitas enzimatis yang merusak senyawa target.

dibanding dengan metode konvensional.

Ekstraksi dengan Bantuan Microwave Assisted Extraction (MAE)Teknik ini dapat diterapkan baik pada:- Fasa cair digunakan sebagai pelarut, maupun- Fasa gas sebagai media pengekstrak. Proses ekstraksi fasa cair didasarkan pada: prinsip perbedaan kemampuan menyerap energi microwave pada masing-masing senyawa yang terkandung di dalam bahan tanaman. Teknologi microwave tidak hanya diaplikasikan pada pengolahan bahan makanan, tetapi yang sedang banyak dikaji adalah untuk isolasi minyak atsiri dari bahan tanaman, menggantikan teknologi konvensional, seperti distilasi uap (hydrodistillation), ekstraksi dengan lemak (enfleurage), dan ekstraksi pelarut (solvent extraction).

Prinsip EkstraksiRadiasi gelombang mikro memanaskan dan menguapkan air sel bahanTekanan pada dinding sel meningkat.Meregangkan, dan memecahkan sel tersebutTekanan tersebut akan mendorong dinding sel dari dalamSel mengembang dan membengkak (swelling).Terekstraksi.Senyawa target atau konstituen aktif keluar dari sel pecah tersebut

MAE memungkinkan ekstraksi bahan kering karena masih terdapat beberapa sel bahan yang mengandung air (moisture) dalam jumlah sangat kecil. Perusakan sel semakin efektif dengan penggunaan pelarut bernilai faktor disipasi tinggi. Namun, penggunaan suhu tinggi tidak aplikatif untuk senyawa target termolabil. Untuk melindungi senyawa target yang tidak stabil pada panas, digunakan pelarut transparan terhadap gelombang mikro seperti heksana dan klorofom.

Temperatur yang tinggi dapat meningkatkan dehidrasi selulosa dan mereduksi kekuatan mekaniknya sehingga pelarut dapat mencapai senyawa di dalam sel dengan mudah.

INSTRUMEN

Sistem closed vessels paling banyak digunakan dalam laboratorium skala analitis dan dikenal sebagai pressurized MAE (PMAE). Pada PMAE, sistem komersial terdiri dari magnetron dan oven (sama dengan domestic microwave ovens) dimana tabung ekstraksi disusun melingkar.Microwave Assisted Extraction (MAE) dapat dilakukan baik dalam closed vessels (dibawah kontrol tekanan dan temperatur) maupun dalam open vessels (dibawah tekanan atmosfer).

Closed systemOpen system

TAHAP KERJAProses ekstraksi dimulai dengan memasukkan sampel ke dalam vessel ekstraksi, diikuti dengan penambahan pelarut dan penutupan vessel.

1.

TAHAP KERJARadiasi microwave diaplikasikan dan langkah pra-ekstraksi dimulai dalam rangka untuk memanaskan pelarut dengan nilai-nilai yang ditetapkan.

Waktu yang dibutuhkan untuk mencapai nilai yang ditetapkan akan tergantung pada efek yang diterapkan serta jumlah dan jenis sampel (membutuhkan waktu kurang dari 2 menit).

Sampel selanjutnya di iradiasi dan diekstraksi selama waktu tertentu (langkah ekstraksi statis), biasanya di kisaran 10-30 menit.

2.3.4.

TAHAP KERJAKetika ekstraksi telah selesai, sampel dibiarkan mendingin ke suhu kamar untuk dapat ditangani (biasanya tidak melebihi 20 menit).

5.Sebelum analisis, penambahan standar internal dan/atau langkah pembersihan mungkin dibutuhkan.

6.

Faktor yang Mempengaruhi Proses Microwave-Assisted Extraction (MAE)

Pemilihan pelarut Pemilihan pelarut merupakan hal mendasar dalam mendapatkan proses ekstraksi optimal. Pilihan pelarut didasarkan pada kelarutan senyawa target (selektifitas), interaksi antara pelarut dan matriks bahan, dan faktor disipasi. MAE bisa dilakukan tanpa pelarut. Sistem kelenjar dan pembuluh bahan (tanaman) mengandung air yang dapat menyerap gelombang mikro. Pemanasan cepat dalam sel bahan menyebabkan pemecahan sel dan pengeluaran senyawa target ke dalam pelarut dingin secara efektif.

1.Volume pelarutVolume pelarut juga faktor kritis dalam ekstraksi. Prinsipnya adalah volume pelarut harus mencukupi untuk melarutkan senyawa target dan memanaskan sel. Rasio pelarut:matriks padatan tinggi memerlukan pengadukan (stirring) pelarut selama ekstraksi. Penelitian sebelumnya melaporkan bahwa jumlah bahan dan volume pelarut yang dipakai dalam MAE berkisar antara miligram dan mililiter (dalam skala laboratorium).

2.


WaktuWaktu merupakan parameter penting dalam ekstraksi. Umumnya, waktu ekstraksi berkorelasi positif terhadap jumlah senyawa target, walaupun terdapat resiko terjadinya degradasi senyawa target itu sendiri. Waktu ekstraksi tergantung pada bahan yang diekstrak. Penelitian optimasi waktu ekstraksi penting dilakukan karena waktu ekstrasi mungkin bervariasi terhadap bagian bahan yang berbeda. Waktu ekstraksi dipengaruhi oleh nilai dielektrik pelarut. Pemaparan pelarut seperti air, etanol, dan metanol yang lama memberi resiko pada senyawa target termolabil.

3. Jumlah proses ekstraksiJumlah proses ekstraksi juga meningkatkan efisiensi ekstraksi. Misalnya, empat ekstraksi dengan 50 ml pelarut lebih efisien dibanding satu ekstraksi dengan 200 ml pelarut. Biasanya, rendemenen dapat maksimal dengan 3-5 proses ekstraksi bahan secara berturut-turut.

4.


Daya Daya dipilih secara tepat untuk menghindari suhu degradatif senyawa target dan kelebihan tekanan dalam proses ekstraksi. Pemecahan sel pada daya rendah terjadi secara berangsur-angsur. Sebaliknya, daya tinggi beresiko meningkatkan degradasi termal senyawa target. Daya gelombang mikro saling dipengaruhi oleh waktu ekstraksi dan suhu ekstraksi. Kombinasi dari daya rendah-sedang dan waktu ekstraksi yang panjang merupakan pendekatan kondisi ekstraksi terbaik. Suhu tinggi dan daya tinggi mengintensifkan pemecahan dinding sel. Namun, dapat memungkinan degradasi senyawa target secara termal.

5. Ukuran partikel Ukuran partikel bahan mempengaruhi hasil ekstraksi. Ukuran partikel efektif berkisar 100 m hingga 2 mm. Bubuk halus (fine powder) mempermudah kontak matriks bahan-pelarut dengan memberikan luas permukaan besar dan jarak tempuh bahan-pelarut yang pendek. Umumnya, pemusingan (centrifugation), penyaringan (filtration), dan pemerasan (squeezing) dilakukan untuk memisahkan bubuk halus dari pelarut. 6.


Suhu Suhu ekstraksi merupakan faktor yang perlu diperhatikan dalam MAE. Suhu tinggi meningkatkan pengeluaran (desorption) senyawa dari bagian aktif (active sites) karena perusakan sel bahan meningkat. Suhu ekstraksi meningkatkan suhu pelarut secara konvektif. Pelarut panas mengalami penurunan tegangan permukaan (surface tension) dan viskositas (viscosity). Keadaan ini meningkatkan daya pembasahan (wetting) bahan dan penetrasi matriks. Sebaliknya, suhu tinggi memerlukan perhatian keselamatan (safety) yang lebih intensif dalam menggunakan pelarut mudah terbakar. Suhu tinggi yang berlebihan dapat berdampak pada degradasi senyawa target secara termal7.


pH medium pH medium ekstraksi juga mempengaruhi proses ekstraksi. pH menentukan tingkat kelarutan senyawa target dan mempengaruhi kestabilan senyawa target dalam pelarut ekstraksi. Jumlah proses ekstraksi juga meningkatkan efisiensi ekstraksi. Misalnya, empat ekstraksi dengan 50 ml pelarut lebih efisien dibanding satu ekstraksi dengan 200 ml pelarut. Biasanya, rendemenen dapat maksimal dengan 3-5 proses ekstraksi bahan secara berturut-turut.

8. Beberapa perlakuan dilakukan untuk meningkatkan efektifitas dan efisiensi ekstraksi. Peluluhan awal (pre-leaching) bahan kering pada suhu ruang oleh kandungan air alami matriks bahan meningkatkan efektifitas ekstraksi. (Calinescuet al., 2001). Perendaman, sebagai perlakuan pendahuluan (pretreatment), meningkatkan efektifitas dan selektifitas pemanasan. Bahan menyerap gelombang mikro dan menghasilkan panas berasal dari pemanasan radiasi dan pemanasan kovektif pelarut.

9.

KESIMPULAN

1. Ekstraksi adalah penyarian zat-zat berkhasiat atau zat-zat aktif dari bagian tanaman obat, atau sumber lainnya dengan menggunakan pelarut yang sesuai.2.Ekstraksi gelombang mikro merupakan salah satu metode pemisahan suatu zat dari campurannya dengan pembagian sebuah zat terlarut antara dua pelarut yang tidak dapat tercampur untuk mengambil zat terlarut tersebut dari satu pelarut ke pelarut yang lain dengan memanfaatkan gelombang elektromagnetik frekuensi super tinggi ( Super High Frequency/SHF), yaitu diatas 3GHz (3x109 Hz). Pemanasan dengan gelombang mikro mempunyai kelebihan yaitu pemanasan lebih merata karena bukan mentransfer panas dari luar tetapi membangkitkan panas dari dalam bahan tersebut. Pemanasannya juga dapat bersifat selektif artinya tergantung dari dielektrik properties bahan. Hal ini akan menghemat energi untuk pemanasan.

Daftar Pustaka

L. Kurniasari. (2008). Kajian Ekstraksi Minyak Jahe Menggunakan Microwave Assisted Extraction (MAE). Momentum. Vol.4 (2). 47-52Mahardika, R. Ayu Dini., Hidayat, Nur., Nurika, Irnia. Ekstraksi Antioksidan dari Lidah Mertua (Sansevieriatrifasciata Prain) Menggunakan Metode Microwave Assisted Extraction dan Pulsed Electric Field. http://skripsitipftp.staff.ub.ac.idCalinescu, I., Ciuculescu, C., Popescu, M., Bajenaru, S., & Epure, G. (2001). Microwaves Assisted Extraction of Active Principles from Vegetal Material.Romanian International Conference on Chemistry and Chemical Engineering, 12, 1-6.Jain, T., Jain, V., Pandey, R., Vyas, A., & Shukla, S. S. (2009). Microwave Assisted Extraction for Phytoconstituents An Overview.Asian Journal Research Chemistry, 1(2), 19-25.Kaufmann, B., & Christen, P. (2002). Recent Extraction Techniques for Natural Products: Microwave-assisted Extraction and Pressurised Solvent Extraction.Phytochemical Analysis, 13, 105-113.

Daftar Pustaka

Mandal, V., Mohan, Y., & Hemalatha, S. (2007, January-May). Microwave Assisted Extraction An Innovative and Promising Extraction Tool for Medicinal Plant Research.Pharmacognosy Reviews, 1(1), pp. 7-18.Shu, Y. Y., Koa, M. Y., & Chang, Y. S. (2003). Microwave-Assisted Extraction of Ginsenosides from Ginseng Root.Microchemical Journal, 74, 131139.Teresa, M. (2003).Polyphenol Extraction from Food.Florida: Taylor & Francis e-Library.Camel V. (2000). Microwave-assisted solvent extraction of environmental samples. Trends in analytical chemistry, vol. 19(4), pp.229-247.Eskilsson, C. S. and E. Bjorklund (2000). Analytical-scale microwave-assisted extraction. Journal of Chromatography A, Vol. 902, pp. 227250.Kornilova, O. and A. Rosell-Mele (2003). Application of microwave-assisted extraction to the analysis of biomarker climate proxies in marine sediments. Organic Geochemistry Vol. 34, pp. 15171523.

Documents

Ekstraksi Dengan Microwave