Ekstraksi dan Pemisahan Penisilin G dari Fenilasetat dengan Teknik Membran Cair Emulsi

Transkripsi

1 Ekstraksi dan Pemisahan Penisilin G dari Fenilasetat dengan Teknik Membran Cair Emulsi Imam Santoso 1,2), Buchari 2), Muhamad Bachri Amran 2), Aminudin Sulaeman 2) 1) Jurusan Kimia, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Universitas Negeri Jakarta, Jakarta 2) Kelompok Keilmuan Kimia Analitik, Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam, Institut Teknologi Bandung, Bandung Imamsantoso_chem@yahoo.com Diterima 11 Oktober 26, disetujui untuk dipublikasikan 3 Mei 27 Abstrak Pemisahan dan pemurnian penisilin G dari asam fenilasetat (PAA) sangat sulit dilakukan karena kedua senyawa ini bersifat asam lemah dan kedua molekul senyawa tersebut dapat berubah dari satu ke lain akibat perrubahan ph larutan. Penelitian ini bertujuan untuk menentukan kondisi optimum ekstraksi dan pemindahan penisilin G dari fenilasetat. Kondisi optimum dicapai bila perbandingan volume fasa internal (Vi) terhadap volume fasa membran (Vm) 1:1; waktu pengadukan pembuatan emulsi 1 menit; kecepatan kontak, 3 rpm; waktu kontak, 15 menit; kecepatan pengadukan pembuatan emulsi 2 rpm; waktu pendiaman emulsi 13 menit; konsentrasi larutan penisilin G dalam fasa eksternal 375 ppm; dan konsentrasi Span 8, 5 %. Pada kondisi ini penisilin G telah dapat diekstraksi dan dipisahkan dari fenilasetat dengan faktor daya pisah 19,38 dalam waktu kontak 15 menit. Dengan demikian cara ekstraksi membran cair emulsi dapat digunakan sebagai cara yang cukup efektif untuk memisahkan penisilin G dari fenilasetat. Kata kunci: Penisilin G, Fenilasetat, Teknik membran cair emulsi Abstract The separation and purification of penicillin G from phenyl acetic acid (PAA) is very difficult to be carried out because the two compounds are weak acids and the two compounds can change from one to another by influence of ph. The aim of this research is to establish the optimal conditions for the extraction and separation of penicillin G from phenylacetic acid using the emulsion liquid membrane technique. The optimal conditions were ratio of internal phase volume to membrane phase volume of 1:1; time of stiring for emulsion preparation of 1 minute; emulsion contact rate of 3 rpm; emulsion contact time of 15 minutes; rate of stirring of emulsion of 2 rpm; rest time of emulsion of 13 minutes; concentration of penicillin G as external phase 375 ppm; and concentration of surfactant 5% (v/v). At these conditions penicillin G can be extracted and separated from phenylacetic acid with a separation factor of 19.3 and a contact time of 15 minutes. Thus the technique of emulsion liquid membrane may be used as a reasonably effective method to separate penicillin G from phenylacetic acid. Keywords: Penicillin G, Phenylacetic acid, Emulsion liquid membrane technique 1. Pendahuluan ini relatif sederhana tetapi tidak ekonomis karena proses ekstraksi dan re-ekstraksi tidak dapat dikerjakan Pada proses fermentasi, asam fenilasetat secara simultan dan kehilangan ekstraktan selama sering ditambahkan pada medium fermentasi sebagai ekstraksi tidak dapat dihindarkan sehingga berpotensi senyawa prekursor pada pembentukan penisilin G (Lee sebagai polutan berbahaya dan kehilangan penisilin G et al., 1994). Fenilasetat harus dipisahkan dan diperoleh akibat dekomposisi mencapai 1-15% (Hano et al., kembali dari larutan fermentasi karena sifatnya yang 199). Dengan demikian tujuan komersial, pemisahan toksik. Oleh karena itu, pemisahan penisilin dari hasil penisilin G dan asam fenilasetat dengan teknik fermentasi adalah merupakan langkah penting. ekstraksi pelarut hingga saat ini dinilai memiliki Kualitas penisilin G yang diperoleh dari hasil banyak keterbatasan dan tidak ekonomis (Likidis and fermentasi sangat ditentukan oleh teknik pemisahan Schugerl, 1987) akibat mudahnya senyawa tersebut atau pemurnian penisilin G dengan komponen zat-zat terdekomposisi pada ph rendah (Reschke and Schugerl, lain yang masih tercampur dalam medium fermentasi 1984). Hal ini yang menyebabkan harga penisilin G terutama pada pemisahan asam fenilasetat yang sengaja masih relatif mahal. ditambahkan sebagai prekursor. Pemisahan dan pemurnian penisilin G dari Saat ini untuk skala industri, pemurnian asam fenilasetat (PAA) sangat sulit dilakukan karena penisilin G dari asam fenilasetat yang bersifat toksik kedua senyawa ini bersifat asam dan kedua molekul masih menggunakan teknik ekstraksi pelarut. Teknik 94

2 Santoso dkk, Ekstraksi dan Pemisahan Penisilin G dari Fenilasetat 95 senyawa tersebut dapat berubah antara satu sama lainnya akibat adanya enzim penisilin asilase dan perubahan ph larutan seperti reaksi pada Gambar 1 (Rajendhran and Gunasekaran, 24). Enzim penisilin asilase dapat menghidrolis dan mengubah penisilin G menjadi PAA dan asam 6-aminopenisilanat (6-APA). Gambar 1. Reaksi hidrolisis penisilin G akibat perubahan ph. Adanya beberapa keterbatasan tersebut menyebabkan para ilmuwan berusaha mencari dan mengembangkan beberapa teknik pemisahan lainnya. Hingga saat ini tidak kurang dari sepuluh teknik pemisahan penisilin G telah dikembangkan. Teknikteknik tersebut adalah teknik mikrofiltrasi (Adikane et al., 1999), resin penukar ion (Luuk et al., 1996), elektrodialisis (Chen and Huang, 1995), teknik cloud point extraction (Wang et al., 26), teknik supported liquid membrane (Matsumoto et al., 27), teknik ekstraksi reaktif dalam serat berlubang (hollow-fiber) (Yang and Cussler, 2) dan teknik emulsion liquid membrane (Breembroek et al., 2; Lee, 24). Dari beberapa teknik pemisahan yang telah dipublikasikan, hanya teknik ekstraksi reaktif dalam hollow-fiber dan teknik membran cair emulsi (emulsion liquid membrane) yang berpotensi untuk dikembangkan ke skala industri. Namun demikian, pembuatan hollowfiber yang sesuai untuk pemisahan penisilin G membutuhkan teknologi yang lebih tinggi dari pada pembuatan emulsi membran cair (Frank, 1997) sehingga penggunaan teknik ini kurang ekonomis. Teknik membran cair emulsi merupakan teknik yang potensial dan efektif dalam proses pemisahan di mana secara simultan terjadi reaksi di permukaan membran, antara senyawa yang akan dipisahkan pada fasa umpan dengan senyawa pembawa pada fasa organik. Hasil reaksi akan terdifusi ke fasa membran yang pada akhirnya hasil ekstraksi terkumpul dan terkonsentrasi di fasa penerima (Mok et al., 1997). Ekstraksi berjalan sangat cepat karena tebal lapisan membran yang dilewati sangat tipis dan luas permukaan yang besar per unit volume (Hano et al., 199). Teknik ini cocok untuk pemisahan bioproduk dari hasil fermentasi jamur, terutama untuk pemisahan penisilin yang kurang stabil (Pai et al., 22). Disamping itu, pemakaian teknik ini dapat menghemat waktu dan mempunyai keuntungan yang lain, yaitu pemakaian pelarut yang lebih sedikit jika dibandingkan dengan ekstraksi biasa. Diharapkan, pemakaian teknik membran cair ini akan memberikan hasil pemisahan yang lebih baik. 2. Metode 2.1 Alat Konsentrasi penisilin G dan fenilasetat hasil ekstraksi diukur dengan menggunakan High Performance Chromatography (HPLC Waters 2487, USA) dengan detektor UV dengan komposisi eluen:,1m NH 4 H 2 PO 4 :metanol = 7:3; kecepatan alir 1 ml/menit; kolom C8; panjang gelombang 225 nm. Pengukuran ph dilakukan dengan menggunakan ph meter (Hanna ). Untuk pemecah emulsi digunakan rangkaian alat dengan frekuensi 25 Hz dan tegangan 76 volt AC. Pengaduk reaktor memiliki kecepatan 1 s/d 6 rpm, sedangkan pengaduk pembuat emulsi memiliki kecepatan 1. s/d 1. rpm Penentuan kondisi optimum ekstraksi penisilin G dengan teknik membran cair emulsi Penentuan waktu kestabilan emulsi dengan variasi perbandingan volume fasa membran (Vm) terhadap volume fasa internal (Vi) Sebanyak 1 ml fasa membran (mengandung 5% Span 8;,2 M dioktilamin; kerosen: n-butilasetat = 1:1) ditambahkan dengan 1 ml fasa internal (bufer fosfat ph = 8), diaduk dengan pengaduk dengan kecepatan 2. rpm selama 1 menit. Emulsi yang terbentuk dimasukkan ke dalam gelas ukur dan diukur penurunan emulsi setiap, 3, 1, 15, 17, 19, 21, 3, 34, 38, 42, 45 menit. Hal yang sama dilakukan dengan menggunakan volume fasa internal 2 ml, fasa membran 1 ml, serta fasa membran 2 ml, fasa internal 1 ml Pengaruh perbandingan volume fasa internal (Vi) volume fasa membran (Vm), terhadap persen ekstraksi penisilin G Emulsi dibuat dengan perbandingan Vm:Vi = 1:1; 1:2 dan 2:1. Ekstraksi dilakukan dengan mendispersikan fasa emulsi dengan waktu stabil yang telah diperoleh pada langkah ke fasa eksternal yang mengandung penisilin G standar 372,5 ppm dan ph bufer sitrat = 5 dengan perbandingan volume fasa emulsi:volume fasa eksternal = 1:2. Pengadukan dilakukan selama 15 menit dengan kecepatan kontak 3 rpm. Konsentrasi penisilin G dalam fasa internal diukur dengan menggunakan HPLC. Untuk menghitung persen ekstraksi digunakan persamaan: Pen G (terekstraksi) %E = x 1% (1) Pen G (mula-mula)

3 96 JURNAL MATEMATIKA DAN SAINS, SEPTEMBER 27, VOL. 12 NO Pengaruh perbandingan volume fasa emulsi (W/O) dengan volume fasa eksternal terhadap persen ekstraksi penislin G Kondisi optimum yang diperoleh dari langkah dan diterapkan pada langkah ini. Variasi perbandingan volume fasa emulsi (W/O) terhadap fasa eksternal (V emulsi :V eksternal ) adalah 1:1; 1:2; 1:3; 1:4. Persen ekstraksi penisilin G yang diperoleh dialurkan terhadap perbandingan volume fasa emulsi terhadap volume fasa eksternal. Dari kurva yang diperoleh ditetapkan harga V emulsi :V eksternal yang memberikan harga persen ekstraksi penisilin G tertinggi digunakan untuk penentuan kondisi optimum berikutnya Pengaruh waktu pengadukan pembuatan emulsi terhadap persen esktraksi penisilin G Kondisi optimum yang diperoleh dari langkah sampai diterapkan pada langkah ini. Variasi waktu pembuatan emulsi (W/O) yang dilakukan adalah: 1, 5, 1, dan 15 menit dengan kecepatan pengadukan 2. rpm. Persen ekstraksi penisilin G yang diperoleh dialurkan terhadap lama pengadukan pembuatan emulsi (W/O). Dari kurva didapat kondisi optimum lama pengadukan pembuatan emulsi (W/O). Kondisi ini digunakan untuk penentuan kondisi berikutnya Pengaruh kecepatan kontak antara fasa emulsi dengan fasa eksternal selama ekstraksi terhadap persen ekstraksi penisilin G Kondisi optimum yang diperoleh dari langkah sampai diterapkan pada langkah ini. Variasi kecepatan kontak yang dilakukan adalah: 1, 2, 3, 4 dan 5 rpm. Persen ekstraksi penisilin G yang diperoleh dialurkan terhadap kecepatan kontak. Kondisi optimum yang didapat kemudian digunakan untuk penentuan kondisi terbaik berikutnya Pengaruh kecepatan pengadukan pembuatan emulsi terhadap persen esktraksi penisilin G Kondisi optimum yang diperoleh dari langkah sampai diterapkan pada langkah ini. Variasi kecepatan pengadukan pembuatan emulsi adalah: 1., 2. dan 3. rpm. Persen ekstraksi penisilin G yang diperoleh pada percobaan ini dialurkan terhadap kecepatan pengadukan. Kondisi terbaik yang didapat kemudian digunakan untuk penentuan kondisi berikutnya Pengaruh konsentrasi larutan penisilin G pada fasa eksternal terhadap persen ekstraksi penisilin G Variasi konsentrasi larutan penisilin G yang digunakan adalah 3, 325, 35, 375, 4, 425, dan 45 ppm. Ekstraksi dan pembuatan emulsi dilakukan dengan menggunakan kondisi terbaik yang diperoleh dari percobaan sebelumnya. Persen ekstraksi penisilin G yang diperoleh dialurkan terhadap konsentrasi penisilin G. Dari kurva didapat konsentrasi penisilin G yang memberikan persen ekstraksi tertinggi. Kondisi ini digunakan untuk penentuan kondisi berikutnya Pengaruh konsentrasi span 8 terhadap persen esktraksi penislin G Pembuatan emulsi (W/O), ekstraksi dan kondisi optimum yang diperoleh dari langkah sampai digunakan pada langkah ini dengan berbagai variasi konsentrasi Span 8, yaitu: 3, 4, 5, 6, dan 7% (V/V). Persen ekstraksi yang diperoleh dialurkan terhadap konsentrasi surfaktan. Konsentrasi surfaktan yang memberikan persen ekstraksi tertinggi. adalah konsentrasi surfaktan optimum Pemisahan penisilin G dari fenilasetat dengan teknik membran cair emulsi Kondisi optimum yang diperoleh dari sampai digunakan untuk memisahkan penisilin G dari fenilasetat. Penisilin G dan fenilasetat adalah dalam keadaan tercampur yang masing-masing mengandung 372,5 ppm dan 136,5 ppm dalam 2 ml fasa umpan bufer sitrat ph = 5. Waktu kontak antara fasa emulsi dan fasa eksternal divariasikan dalam waktu yaitu: 1, 5, 1, 15 dan 2 menit. Setelah fasa emulsi dipisahkan dari fasa eksternal, konsentrasi penisilin G dan fenilasetat yang terdapat dalam fasa internal diukur dengan HPLC. 3. Hasil dan Diskusi 3.1 Penentuan kondisi terbaik ekstraksi penisilin G dengan teknik membran cair emulsi Kestabilan emulsi ditentukan melalui pengukuran berkurangnya tinggi emulsi terhadap lamanya waktu. Gambar 2 menunjukan bahwa komposisi fasa emulsi yang dipakai adalah komposisi Vm:Vint = 1:1. Walaupun komposisi Vm:Vint = 2:1 stabil namun konsentrasi surfaktan yang berlebih mungkin menyebabkan fasa membran menjadi rapat sehingga menghalangi transpor penisilin G. Kondisi terbaik bahwa pada komposisi Vm:Vint = 2:1 memberikan persen ekstraksi yang lebih rendah dibanding Vm:Vi = 1:1 (Tabel 1).

4 Santoso dkk, Ekstraksi dan Pemisahan Penisilin G dari Fenilasetat 97 Tinggi (cm) Waktu (menit) Vm : Vint = 1 : 1 Vm : Vint = 1 : 2 Vm : Vint = 2 : 1 S i 4 Gambar 2. Pengaruh kestabilan emulsi terhadap waktu. Vm = volume fasa membran, Vi = volume fasa internal. Waktu tunggu 13 menit setelah pembuatan emulsi ditetapkan sebagai waktu stabil emulsi. Waktu tunggu tersebut digunakan untuk penentuan kondisi optimum berikutnya. Tabel 1. Pengaruh perbandingan volume fasa internal (Vi) dengan volume fasa membran (Vm) terhadap persen ekstraksi penisilin G Perbandingan Vm:Vi Persen ekstraksi penisilin G 1:2 82,16 1:1 94,92 2:1 26,59 Perbandingan volume fasa emulsi (W/O) dengan volume fasa eksternal yang memberikan persen ekstraksi tertinggi adalah 1:2 (Gambar 3). Pada kondisi ini emulsi terdispersi dengan baik di fasa eksternal. Seluruh butiran emulsi tersebar merata sehingga menjadikan permukaan membran luas. Jika permukaan membran luas, maka fluks akan meningkat (Lee et al., 1994). Meningkatnya fluks akan meningkatkan persen ekstraksi. Dengan perbandingan fasa eksternal yang lebih kecil, emulsi kurang terdispersi, dan permukaan fasa eksternal tertutup oleh emulsi sehingga luas permukaan berkurang dan persen ekstraksi penisilin G menurun. Perbandingan yang lebih tinggi, yaitu perbandingan di atas kondisi optimum, volume fasa eksternal menyebabkan daerah penembusan semakin berkurang sehingga menurunkan persen ekstraksi. Persen ekstraksi penisilin G maksimum didapat pada waktu pengadukan pembuatan emulsi 1 menit (Gambar 4). Bila waktu pengadukan pembuatan emulsi dilakukan lebih dari 1 menit, maka emulsi membentuk krim sehingga tidak dapat digunakan untuk ekstraksi. Persen Ekstraksi Penisilin G (%) Perbandingan Volume ( Notasi 1 = 1 :1 ; notasi 2 = 1 : 2 ; notasi 3 = 1 : 3 ; notasi 4 = 1 : 4 ) Gambar 3. Pengaruh perbandingan volume fasa emulsi (W/O) dengan volume fasa eksternal terhadap persen ekstraksi penisilin G. Persen Ekstraksi Penisilin G Waktu (menit) Gambar 4. Pengaruh waktu pengadukan pembuatan emulsi terhadap persen ekstraksi penisilin G. Persen ekstraksi penisilin G maksimum dicapai pada kecepatan kontak 3 rpm (Gambar 5). Apabila kecepatan kontak di bawah 3 rpm, terlihat persen ekstraksi menurun. Hal ini mungkin disebabkan ukuran butir-butir emulsi belum seragam dengan besar ukuran idealnya, akibatnya luas permukaan butiran emulsi menjadi kecil sehingga mengurangi difusi penisilin G ke dalam fasa membran (Lee et al., 1997). Jika kecepatan kontak di atas 3 rpm persen ekstraksi juga menurun. Hal ini dikarenakan sebagian butiranbutiran emulsi yang telah terisi dengan penisilin G mengalami pemecahan, akibatnya penisilin G yang telah terperangkap di dalam butiran emulsi keluar kembali ke fasa eksternal. Persen Ekstraksi Penisilin G (%) Kecepatan (rpm) Gambar 5. Pengaruh kecepatan kontak antara fasa emulsi dengan fasa eksternal terhadap persen ekstraksi penisilin G.

5 98 JURNAL MATEMATIKA DAN SAINS, SEPTEMBER 27, VOL. 12 NO. 3 Kecepatan pengadukan pembuatan emulsi yang memberikan persen ekstraksi tertinggi adalah kecepatan 2. rpm (Tabel 2). Persen ekstraksi mengalami penurunan pada kecepatan pengadukan di bawah 2. rpm. Pengaruh ini disebabkan oleh jumlah butiran emulsi yang terbentuk belum maksimal sehingga menurunkan daya ekstraksi. Kecepatan pengadukan pembuatan emulsi di atas 2. rpm juga menyebabkan persen ekstraksi menurun karena emulsi mungkin pecah karena bergabung membentuk krem. Tabel 2. Pengaruh kecepatan pengadukan pembuatan emulsi terhadap persen ekstraksi penisilin G Kecepatan pengadukan (rpm) Persen ekstraksi penisilin G 1. 6, , ,63 Lama pendiaman emulsi memberikan persen ekstraksi maksimum pada waktu 3 menit (Gambar 6). Di bawah waktu 3 menit terlihat persen ekstraksi menurun. Hal ini mungkin karena ukuran butiran emulsi yang terbentuk belum ideal dan masih bertumpuk sehingga luas permukaan menjadi kecil dan akibatnya daya ekstraksi menjadi berkurang. Lama pendiaman di atas 3 menit dapat menyebabkan berkurangnya jumlah emulsi yang telah terbentuk karena butiran tersebut bergabung membentuk butiran emulsi yang lebih besar dan mengakibatkan luas permukaan menjadi kecil. maka proses difusi akan terhenti, akibatnya persen ekstraksi menurun. Persen Ekstraksi Penisilin (G) Konsentrasi Penisilin G (ppm) Gambar 7. Pengaruh konsentrasi larutan penisilin G pada fasa eksternal terhadap persen ekstraksi penisilin G. Dari Gambar 8 terlihat bahwa persen ekstraksi penisilin G maksimum didapat pada konsentrasi Span 8 sebesar 5%. Konsentrasi Span 8 di atas 5% menyebabkan persen ekstraksi menurun. Hal ini terjadi karena pori membran menjadi lebih rapat, sehingga difusi penisilin G menjadi lebih lambat. Pada konsentrasi di bawah 5% persen ekstraksi juga menurun. Konsentrasi Span 8 yang rendah mengakibatkan emulsi menjadi kurang stabil, emulsi mudah pecah, dan dengan demikian penisilin G yang sudah berada di fasa internal akan kembali ke fasa eksternal. 76 Persen Ekstraksi Penisilin G(%) Persen Ekstraksi Penisilin G (%) Konsentrasi Span 8 (%v/v) Lama Pendiaman Emulsi (menit) Gambar 6. Pengaruh waktu pendiaman emulsi terhadap persen ekstraksi penisilin G. Kapasitas daya tampung fasa internal terhadap penisilin G adalah 375 ppm (Gambar 7). Pada konsentrasi fasa eksternal lebih besar dari 375 ppm persen ekstraksi terlihat menurun. Ini disebabkan oleh kapasitas daya tampung fasa internal yang terbatas. Keterbatasan daya tampung ini terjadi karena adanya kesetimbangan antara penisilin G dalam fasa internal dengan penisilin G dalam fasa eksternal. Apabila konsentrasi penisilin G dalam fasa eksternal diperbesar, Gambar 8. Pengaruh konsentrasi span 8 terhadap persen ekstraksi penisilin G Pemisahan penisilin G dari fenilasetat dengan teknik membran cair emulsi. Kemampuan suatu komponen untuk dapat tertranspor ke dalam fasa internal melalui membran cair emulsi dipengaruhi salah satunya oleh luas butiran emulsi. Oleh karena itu, faktor daya pisah pada ekstraksi secara membran cair emulsi dapat ditentukan melalui perbandingan permeabilitas masing-masing. Komponen permeabilitas adalah kemampuan suatu komponen untuk menembus fasa butiran emulsi pada luas tertentu per satuan waktu. Ungkapan permeabilitas yang digunakan adalah:

6 Santoso dkk, Ekstraksi dan Pemisahan Penisilin G dari Fenilasetat 99 ln(c/c ) = -A/V. P.t (2) dimana: C = Konsentrasi setelah ekstraksi C = Konsentrasi mula-mula A = Luas butiran emulsi V = Volume fasa umpan Penentuan luas butiran emulsi dilakukan melalui pengukuran diameter butiran emulsi dengan pembesaran 1 kali (Gambar 9). Diameter butiran emulsi ±,1 mm sehingga butiran emulsi memiliki luas 7,85 x 1-3 mm 2. Butiran emulsi Tetesan 1mm 2 mm Persen Ekstraksi Waktu Kontak (menit) Fenil Asetat hasil ekstraksi Penisilin G hasil ekstraksi Gambar 1. Waktu kontak terhadap persen ekstraksi penisilin G dan fenilasetat. Hal yang sama juga dapat dijelaskan untuk permeabilitas penisilin G dan fenilasetat. Permeabilitas penisilin G dan fenilsetat juga menurun dan stabil pada waktu kontak 1 menit (Gambar 11). Namun demikian, permeabilitas penisilin G lebih tinggi dibanding permeabilitas fenilasetat. Dengan memasukkan parameter luas butiran ke persamaan (2), hasil perhitungan permeabilitas dan daya pisah untuk penisilin G dan fenilasetat diperoleh dan ditunjukkan pada Tabel 3. Gambar 9. Penentuan diameter butiran emulsi. Tabel 3. Perhitungan Faktor Daya Pisah Penisilin G-Fenilasetat dengan Cara Perbandingan Permeabilitas pada Ekstraksi Membran Cair Emulsi Waktu Kontak P pen G P Fenas Daya Pisah (menit) ,1 5 3,6 1,33 2,7 1,45,32 14,6 15,31,16 19,38 2,21,1 21 TR = Waktu Retensi; C = Konsentrasi; P = Permeabilitas Persen ekstraksi baik penisilin G maupun fenilasetat sama-sama menurun dan penurunan terhenti pada waktu kontak 1 menit (Gambar 1). Salah satu penyebab turunnya persen ekstraksi kedua komponen tersebut adalah karena terdapatnya emulsi yang tidak stabil. Emulsi pecah ketika diaduk dengan kecepatan dan lamanya waktu pada saat kontak yang sama dengan fasa umpan. Dengan demikian, penisilin G dan fenilasetat yang sudah tertranspor di fasa internal kembali keluar ke fasa umpan. Persen ekstraksi yang terukur pada Gambar 1 adalah persen ekstraksi hasil deemulsifikasi dari emulsi yang stabil. Walaupun persen ekstraksi penisilin G dan fenilasetat cenderung menurun, tetapi persen ekstraksi penisilin G memberikan kandungan yang lebih tinggi dibanding persen ekstraksi fenilasetat. Permeabilitas Waktu Kontak (menit) penisilin G Fenilasetat Gambar 11. Waktu kontak terhadap permea-bilitas penisilin G dan fenilasetat.

7 1 JURNAL MATEMATIKA DAN SAINS, SEPTEMBER 27, VOL. 12 NO. 3 Persen ekstraksi penisilin G yang lebih tinggi dari persen ekstraksi fenil asetat ini menunjukkan kemampuan penembusan penisilin G melalui butiran emulsi lebih besar dibanding fenilasetat. Jika permeabilitas penisilin G dibandingkan dengan permeabilitas fenilasetat, maka akan didapat faktor daya pisah (Gambar 12). Faktor daya pisah penisilin G-fenilasetat cenderung meningkat pada waktu kontak 5 sampai 15 menit dan mendatar pada waktu kontak yang lebih lama. Daya Pisah Waktu Kontak (menit) Gambar 12. Waktu kontak terhadap faktor daya pisah penisilin G-fenilasetat. 4. Kesimpulan Penerapan kondisi optimum pada ekstraksi pemisahan penisilin G dari fenilasetat dihasilkan faktor daya pisah 19,38. Pada kondisi ini fasa penerima (internal) lebih banyak mengandung penisilin G dibanding fenilasetat. Nilai yang diperoleh ini jauh lebih besar jika dibandingkan dengan teknik membran cair berpendukung yang dilakukan oleh peneliti lain (Lee et al. 1994) yaitu 1,8. Dengan demikian cara ekstraksi membran cair emulsi adalah cara yang cukup efektif untuk memisahkan penisilin G dari fenilasetat. Ucapan Terimakasih Ucapan terimakasih ditujukan kepada Direktorat Jenderal DIKTI melalui Jurusan Kimia FMIPA Universitas Negeri Jakarta yang telah mendanai penelitian ini melalui Beasiswa DUE-LIKE. Daftar Pustaka Adikane, H. V., R. K. Singh, and S. N. Nene, 1999, Recovery of Penicillin G from Fermentation Broth by Microfiltration, J. Membrane Sci., 162:1-2, Breembroek, G. R. M., G. J. Witkamp, and G. M. Van Rosmalen, 2, Design and Testing of an Emulsion Liquid Membrane Pilot Plant, Sep. Sci. Technol., 35:1, Chen., S. S. W and T. C. Huang, 1995, Separation of Phenylacetic Acid, 6-Aminopenicillanic Acid and Penicillin G with Electrodialysis under Constant Current, J. Chem. Tech. Biotechnol., 64, Frank A. F., 1997, Scale-up Hollow Fiber Extractors, Sep. Sci. Technol., 32, Hano, T. O., M. Matsumoto, S. Ogawa and F. Hori, 199, Extraction of Penicillin with Liquid Surfactant Membrane, J. Chem. Eng. Japan., 23:6, Lee, S. C., 24, Comparison of Extraction Efficiencies of Penicillin G at Different W/O Ratios in the Emulsion Liquid Membrane Systems with Dilute Polymer Solutions, J. Membrane. Sci., 237, Lee, S. C., K. H. Lee, G. H. Hyun and W. K. Lee, 1997, Continuous Extraction of Penicillin G by an Emulsion Liquid Membrane in a Countercurrent Extraction Column, J. Membrane.Sci., 124, Lee, C. J., H. J. Yeh, W. Y Yang, and C. R. Kan, 1994, Separation of Penicillin G from Phenylacetic Acid in a Supported Liquid Membrane System, Biotechnol. Bioeng., 43, Likidis, Z. and K. Schugerl, 1987, Reactive Extraction and Reextraction of Penicillin with Different Carriers, J. Biotechnol., 5, Luuk A. M., M. van der Wielen, M. J. A. Lankveld, and K. C. A. M. Luyben, 1996, Anion Exchange Equilibria of Penicillin G, Phenylacetic Acid, and 6-Aminopenicillanic Acid versus Cl - on IRA4 Ion Exchange Resin, J. Chem. Eng. Data., 41, Matsumoto, M., T. Ohtani, and K. Kondo, 27, Comparison of Solvent Extraction and Supported Liquid Membrane Permeation using an Ionic Liquid for Concentrating Penicillin G, J. Membrane Sci., 289, Mok, Y. S., W. K. Lee, and Y. K. Lee, 1997, Modeling of Liquid Emulsion Membranes Facilitated by Two Carriers, Chem. Eng. J., 66, Pai, R. A., M. F. Molone, and M. F. Doherty, 22, Design of Reactive Extraction Systems for Bioproduct Recovery, AIChe. J., 48:3, Rajendhran, J. and P. Gunasekaran, 24, Recent Biotechnological Interventions for Developing Improve Penicillin G Acylase (Review), J. Biosci. Bioeng., 97:1, Reschke, M. and K. Schugerl, 1984, Stability of Penicillin G in the Presence of Carriers and Relationships for Distribution Coefficients and Degrees of Extraction, Chem. Eng. J., 28, B1- B9. Wang, Z., Y. Guo, D. Bao, and H. Qi, 26, Direct Extraction of Phenylacetic Acid from Immobilised Enzymatic Hydrolysis of

8 Penicillin G with Cloud Point Extraction, J Chem Technol Biotechnol, 81: Yang, C. and E. L. Cussler, 2, Reactive Extraction of Penicillin G in Hollow-Fiber and Hollow- Fiber Fabric Modules, Biotechnol. Bioeng., 69:1, Santoso dkk, Ekstraksi dan Pemisahan Penisilin G dari Fenilasetat 11