MATA KULIAH KESETIMBANGAN KIMIA

APLIKASI FLUIDA CO2 SUPERKRITIS PADA EKSTRAKSI KAFEIN DALAM KOPI

Oleh:

Pricilia Citra 131810301016

Vivi Ruthmianingsih 131810301018

Diana Rolis 131810301059

JURUSAN KIMIAFAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS JEMBER2015

BAB 1. PENDAHULUAN

1.1 Latar Belakang

Berkembangnya populasi manusia dan meningkatnya aktifitas industri

menyebabkan emisi CO2 di atmosfer semakin meningkat. Efek pemanasan global

yang ditimbulkan oleh gas CO2 tersebut semakin parah seiring dengan

bertambahnya konsentrasi CO2 di atmosfer. Salah satu cara untuk mengurangi gas

CO2 di atmosfer adalah dengan cara memanfaatkan gas CO2 tersebut untuk

dimanfaatkan kembali dalam proses di industri kimia yang memerlukan CO2.

Senyawa CO2 memiliki sifat dapat larut di kebanyakan senyawa organik yang

sering dimanfaatkan sebagai pelarut, maka salah satu pemanfaatan CO2 yang bisa

dilakukan adalah dengan menggunakan gas CO2 tersebut sebagai pelarut.

Teknologi ekstraksi dengan menggunakan CO2 yang telah banyak dilakukan

adalah dengan menggunakan CO2 tersebut dalam fasa superkritisnya.

Ekstraksi adalah suatu metode pemisahan sampel dari campurannya dengan

cara pemindahan sampel dari satu fasa ke fasa pelarut yang lain berdasarkan

prinsip perbedaan kelarutan. Ekstraksi fluida superkritis adalah suatu metode

ekstraksi yang memanfaatkan fluida superkritis sebagai pelarutnya. Fluida

superkritis merupakan fluida yang memiliki karakter fisik diantara tipe gas dan

cairan. Fluida superkritis dikarakterisasi dengan densitas (kerapatan) tinggi,

viskositas (kekentalan) rendah, dan diffusivitas menengah antara gas dan cairan.

Sifat-sifat yang menyimpang dari fasa cair dan gas pada umumnya ini yang

memunculkan keistimewaan tersendiri dari fluida superkritis.

Ekstraksi superkritis banyak diaplikasikan untuk mengekstrak senyawa

esensial dari berbagai sumber di alam. Beberapa contoh ekstraksi menggunakan

CO2 superkritis antara lain ekstraksi senyawa-senyawa esensial dari daun dan

ekstraksi senyawa kafein dari kopi. Beberapa kelebihan utama proses ekstraksi

superkritis antara lain kelarutan senyawa esensial yang dapat diubah dengan cara

mengubah tekanan CO2 superkritis, kelarutan yang lebih selektif dibandingkan

dengan pelarut organik, dan mudahnya dalam proses pemisahan.

Ekstraksi senyawa kafein dari kopi dilakukan agar kadar kafein pada kopi

sedikit berkurang karena kafein dapat membahayakan bagi tubuh apabila

dikonsumsi secara berlebihan. Kafein dapat menyebabkan ketagihan ringan.

Orang yang biasa minum kopi akan menderita sakit kepala pada pagi hari, atau

setelah kira-kira 12-16 jam dari waktu ketika terakhir kali mengkonsumsinya.

Metabolisme di dalam tubuh manusia akan mengubah kafein menjadi lebih dari

25 metabolit, terutama paraxanthine, theobromine, dan theophylline. Jika

terlampau banyak mengkonsumsi kafein akan menyebabkan sakit maag,

insomnia, diuresis, pusing, dan gemetaran. Jika konsentrasi mencapai 10 nmol/mL

dalam darah, kafein dapat menstimulasi sistem saraf pusat (Misra et al, 2008).

1.2 Tujuan

Mengetahui aplikasi fluida CO2 superkritis pada ekstraksi kafein dalam kopi

berdasarkan diagram fasa

1.3 Rumusan Masalah

a. Apa itu fluida superkritis?

b. Bagaimana proses ekstraksi kafein dalam kopi menggunakan CO2

superkritis?

c. Apakah perbedaan ekstraksi cair-cair dengan ekstraksi superkritis pada

kafein?

BAB 2. PEMBAHASAN

Ekstraksi superkritis adalah suatu metode ekstraksi yang memanfaatkan

fluida superkritis sebagai pelarutnya. Fluida superkritis merupakan fluida yang

memiliki sifat fisik diantara gas dan cairan. Hal ini mengacu pada definisi dari

titik kritis itu sendiri, yaitu suatu titik dimana densitas dari cairan sama dengan

gas pada semua bagian, sehingga batas antara fasa cairan dan fase gas tidak dapat

dibedakan dan ditentukan dengan pasti karakteristiknya diantara kedua fasa

tersebut. Temperatur pada saat peristiwa itu terjadi disebut dengan temperatur

kritis dan tekananya disebut tekanan kritis. Temperatur kritis adalah suhu tertinggi

dimana suatu zat dapat berada dalam keadaan cair, sedangkan tekanan kritis

adalah tekanan uap pada titik kritis, sehingga dapat disimpulkan bahwa fluida

superkritis merupakan zat yang memiliki suhu dan tekanan diatas titik kritisnya

tetapi masih dibawah tekanan yang dapat merubahnya menjadi fase awal.

Temperatur diatas temperatur kritis disebut dengan temperatur superkritis. Titik

kritis dalam diagram fasa terletak pada akhir kurva penguapan dimana fasa gas

dan cair bergabung membentuk fasa fluida homogen tunggal dan daerah

superkritis terletak di luar titik kritis.

Fluida superkritis dikarakterisasi dengan densitas (kerapatan) tinggi,

viskositas (kekentalan) rendah, dan diffusivitas menengah antara gas dan cairan.

Sifat-sifat yang menyimpang dari fasa cair dan gas pada umumnya yang

memunculkan keistimewaan tersendiri dari fluida superkritis, sehingga fluida

superkritis menjadi pelarut yang ideal dan potensial dalam proses ekstraksi. CO2

merupakan fluida superkritis yang paling luas digunakan dalam ekstraksi karena

beberapa kelebihan, seperti tidak berwarna, tidak berbau, tidak beracun, tidak

mudah terbakar, mudah didapat dengan tingkat kemurnian yang tinggi, memiliki

parameter-kritis yang sesuai (temperatur kritis 304,1 K dan tekanan kritisnya

adalah 72,8 Mpa), relatif murah, lebih ramah lingkungan dibanding dengan

pelarut organik lainnya karena tidak meninggalkan residu, dapat mengekstrak

dalam waktu yang singkat, siklusnya dapat diulang, dan dapat dibuang ke udara.

CO2 yang dapat membentuk cairan superkritis ini banyak dimanfaatkan pada

bidang industri untuk memisahkan komponen yang tidak dibutuhkan dalam suatu

produk industri yang lebih dikenal dengan ekstraksi cairan superkritis (Putri,

2013).

Salah satu aplikasi ekstraksi cairan superkritis adalah pengurangan kadar

kafein dalam kopi. Proses ekstraksi ini, biji kopi diekstraksi menggunakan karbon

dioksida (CO2) superkritis pada tekanan 73–300 atm selama 10 jam. Kondisi

karbon dioksida (CO2) superkritis ini dibentuk dari karbon dioksida gas dan cair

di dalam tabung yang bertekanan tinggi dan kemudian dipanaskan. Kondisi ini

mengakibatkan densitas karbon dioksida fase gas naik dan densitas fase cairnya

menurun, sehingga densitas dari kedua fase ini identik dan tidak dapat dibedakan

lagi fasenya. Karbon dioksida yang menjadi fluida superkritis merupakan pelarut

non polar yang baik untuk melarutkan berbagai komponen organik termasuk

kafein. Kafein yang terdapat dalam kopi diekstraksi dengan mencampurkan biji

kopi dengan karbon dioksida superkritis yang dapat melarutkan kafein 97-99%.

Pencampuran ini menjadikan kafein larut dalam karbon dioksida, sehingga karbon

dioksida kaya akan kafein. Cara untuk memisahkan biji kopi dengan karbon

dioksida yang kaya kafein yaitu dengan menurunkan tekanan pada 1 atm,

sehingga CO2 akan berubah menjadi fasa gas dan menguap. Setelah proses

pemisahan biji kopi, kemudian kafein dipisahkan dengan CO2. Proses pemisahan

kafein dengan CO2 ini dilakukan dengan mengalirkan CO2 superkritis tersebut ke

adsorban, sehingga karbondioksida dan kafein terpisah (Dimas, 2011).

Ekstraksi cairan superkritis ini berbeda dengan ekstraksi cair-cair pada

umumnya. Pada ekstraksi cair-cair, proses distribusi zat terlarut dalam suatu

larutan dilakukan dengan mencampurkan pelarut lain yang memiliki kelarutan

lebih tinggi terhadap zat sehingga zat tersebut dapat berpindah, kemudian

mengisolasi ekstrak dari larutan dan mendapatkan kembali pelarut yang umumnya

dilakukan dengan menguapkan pelarut. Perbedaan ekstraksi cairan superkritis

dengan ekstraksi cair cair adalah kondisi pelarutnya, dimana pelarut pada

ekstraksi superkritis berada pada titik superkritis sedangkan pada ekstraksi cair

cair hanya didasarkan pada kelarutan pelarut saja. Selain itu juga, pada ekstraksi

superkritis, pelarut superkritis mengikat zat ekstrak secara langsung, sedangkan

pada ekstraksi cair-cair, dua pelarut harus tidak saling melarutkan dan distribusi

zat terlarut (ekstrak) menuju pelarut yang kelarutannya lebih tinggi. Pemisahan

pelarut dengan ekstrak pada ekstraksi superkritis, suhu dikembalikan ke suhu

ruangan agar CO2 kembali menjadi fase gas, sedangkan pada ekstraksi cair-cair

biasanya dilakukan dengan menguapkan pelarutnya.

BAB 3. KESIMPULAN

Kadar kafein dalam kopi dapat diminimalisir dengan menggunakan ekstraksi

fluida CO2 superkritis. Pada daerah fluida superkritis , batasan antara bagian gas

dan cairan menghilang sehingga fasa yang tercipta bukan lagi gas ataupun cair.

Fluida ini memiliki sifat yang mirip gas dan cairan. Sifat solvasinya mirip seperti

zat cair, namun sifat mobilitas partikelnya mirip seperti gas. Misalnya kemudahan

berdifusi dan viskositas yang rendah, pada daerah ini sifat kepolaran fluida super

kritis juga dapat diatur dengan mengubah suhu dan tekanan.

DAFTAR PUSTAKA

Dimas, Rahadian. 2011. Proses Dekafeinasi Kopi. [Serial Online].

http://rahadiandimas.staff.uns.ac.id/files/2011/10/Proses-Dekafeinasi-

Kopi.pdf . Diakses tanggal 24 Februari 201 5

Putri, Kiky. 2013. Aplikasi Cairan Superkritis. [Serial Online].

http://kspchemist.blogspot.com/2013/12/aplikasi-cairan-superkritis.html .

Diakses tanggal 24 Februari 201 5

Misra H, D. Metha, B.K. Mehta, M. Soni, D.C. Jain. 2008. Study of Extraction

and HPTLC-UV Method for Estimation of Caffeine in Marketed Tea

(Camelia Sinensis) Granules. International Journal of Green Pharmacy : 47-

51.