F L U I D A S U P E R K R I T I K Nosy Awanda 191338 Amrina Malahati 191338 Wilujeng Sulistyorini 19133862A Samsiyati Andriani 19133863A
Fluida superkritik ialah keadaan fluida ketika berada pada temperatur dan tekanan superkritik. Temperatur kritik adalah suhu tertinggi yang dapat mengubah fase gas suatu zat menjadi fase cair dengan cara menaikkan tekanan. Sedangkan tekanan kritik adalah tekanan tertinggi yang dapat mengubah fase cair suatu zat menjadi fase gas dengan cara menaikkan temperatur. Fluida superkritik punya jenis fasa yang cukup unik, fluida ini memiliki sifat pertengahan antara cair dan gas. Fasa fluida semacam ini akan dapat diperoleh saat fluida tersebut berada di atas titik kritiknya.
Sifat fluida ini memiliki gabungan, baik dari sifat cair ataupun gasnya. Berat jenisnya mirip dengan berat jenisnya pada fasa cair, sementara viskositasnya mirip dengan viskositasnya pada fasa gas. Difusifitas fluida ini berada di antara fasa gas dan cairnya. Perubahan perlahan-lahan sifat suatu fluida menuju fasa superkritiknya. Sifat-sifat ini menjadikan fluida superkritik mampu menembus materi padat lebih cepat dibanding pelarut cair (kemampuan penetrasi baik layaknya gas) namun tetap memiliki kemampuan sebagai pelarut seperti layaknya cairan. Sifat unik inilah yang akhirnya menarik banyak ilmuwan dan insinyur mencoba mengaplikasikan fluida superkritik dalam berbagai bidang.
Salah satu fluida yang paling banyak dimanfaatkan pada kondisi superkritik adalah CO2. Zat ini banyak digunakan terutama dalam salah satu proses pemisahan yaitu ekstraksi. CO2 superkritik (scco2) bersifat selektif pada proses pemisahan, bersifat ramah lingkungan dan tidak berbahaya bagi kesehatan manusia. Karbon dioksida sebagai fluida superkritis mampu melarutkan senyawa berbagai polaritas, yaitu non polar dan beberapa polar (misalnya methanol, aseton) seperti pelarut fluorokarbon.
Saat ini, banyak sekali penggunaan pelarut dalam industri sangat dibatasi akibat sifatnya yang cenderung toksik, sehingga munculnya CO2 superkritik seolah-olah menjadi jalan keluar bagi masalah ini. Selain ramah bagi lingkungan dan tidak bersifat toksik, CO2 juga tidak mudah terbakar sehingga lebih aman digunakan. Kelebihan lain dari CO2 adalah titik kritiknya yang relatif rendah (Tc = 31,3 C dan Pc = 72,9 atm) dibandingkan dengan zat lain seperti air.
Hingga saat ini, aplikasi ekstraksi dengan menggunakan scco2 sudah merambah dari mulai di industri makanan sampai di industri farmasi. Contoh aplikasinya antara lain, ekstraksi kafein, ekstraksi dan fraksinasi minyak dan lemak makanan, hingga pemisahan tokoferol dan antioksidan lainnya. Aplikasi fluida superkritik bukan hanya dalam proses pemisahan, namun masih banyak aplikasi lain seperti katalis, produksi material plastik, hingga sebagai fluida pembersih. Dibidang isolasi dan pengolahan bahan alam, CO2 superkritik dimanfaatkan sebagai pelarut dalam proses ekstraksi maupun deekstraksi senyawa-senyawa aktif dari tumbuhan untuk pengobatan, atau senyawa-senyawa penting untuk industri makanan, misalnya ekstraksi minyak atsiri lemon, jahe, beta-carotene dari tumbuhtumbuhan atau de-ekstraksi kafein pada kopi untuk mendapatkan kopi yang bebas kafein
Kelebihan fluida superkritik yaitu : Kekuatan pelarutan baik (seperti cairan), Difusifitas tinggi (lebih baik dari cairan), Viskositas rendah, Tegangan permukaan rendah (seperti gas) => sehingga transfer massa cepat dan dapat menembus pori matriks
Ekstraksi Antioksidan dari Batang Sagu dengan menggunakan Fluida Superkritis
Sagu merupakan bahan makanan primer bagi sebagian masyarakat di Indonesia yang mengandung senyawa- senyawa phenolic cukup tinggi (0,2 0,9%). Senyawa senyawa phenolic dalam sagu mempunyai nilai ekonomis yang tinggi karena dapat berfungsi sebagai antioksidan. Selama ini, sebagian besar senyawa phenolic yang terkandung dalam sagu terbuang pada proses ektraksi pati dari empulur sagu. Pada penelitian ini ekstraksi senyawa senyawa phenolic dari empulur sagu dilakukan dengan menggunakan gas karbon dioksida pada kondisi superkritis. Proses ektraksi senyawasenyawa phenolic dari empulur sagu dengan menggunakan fluida superkritis dilakukan dengan metode static pada rentang suhu 40 60 C pada tekanan 100 350 bar.
Percobaan isolasi senyawa phenolic dari empulur sagu dengan menggunakan fluida superkritis dilakukan secara statis. Rangkaian alat fluida superkritis yang digunakan dapat dilihat pada gambar berikut ini: Keterangan gambar: 1. Tabung silinder gas CO2 2. Pompa super kritis 3. Tabung penyeimbang 4. Pengukur tekanan 5. Tabung sampel 6. Pengontrol suhu 7. Manometer tekanan rendah 8. Tempat penampung hasil 9. Pompa vakum 10. Volume kalibrator 11. Tabung helium
Percobaan ekstraksi senyawa senyawa phenolic dari empulur sagu dengan menggunakan fluida superkritis metodenya dapat dijelaskan sebagai berikut: Mula mula equilibration column diisi dengan 50 gram empulur sagu dengan ukuran partikel 50/60 mesh, kemudian sistem divakumkan dengan pompa vakum untuk menghilangkan udara yang terdapat dalam sistem. Setelah proses pemvakuman selesai, sistem kemudian dipanaskan hingga suhu mencapai suhu yang diinginkan dan liquid carbon dioksida mulai dipompa dengan menggunakan high pressure piston pump. Pada saat bersamaan secondary piston pump juga dijalankan untuk mengalirkan kosolven (etanol).
Untuk percobaan statis, kran V 3, V 4, dan V 5 (back pressure valve) ditutup, dan kran V 1 dan V 2 dibuka. Setelah kesetimbangan pada suhu dan tekanan tertentu tercapai, kran V 2 yang menghubungkan tabung sampel dan sistem ditutup, dan sampel yang berada dalam tabung sampel diambil dengan cara membuka kran V 3 dan V 4. Sampel ditampung dalam metanol yang telah diketahui volumenya. Senyawa senyawa phenolic yang terekstrak dihitung sebagai total fenol kemudian dianalisa. Percobaan ekstraksi senyawa senyawa phenolic dari empulur sagu dengan menggunakan fluida superkritis dilakukan pada variasi suhu 40, 50, dan 60 C dan tekanan 100 hingga 350 bar. Konsentrasi kosolven (etanol) yang digunakan adalah 5% volume. Suhu dan tekanan maksimum dari peralatan superkritis adalah 100 C dan 400 bar.
Dari hasil penelitian yang dilakukan, dengan bertambahnya tekanan, jumlah total senyawa senyawa phenolic yang terekstrak juga meningkat dengan meningkatnya tekanan. Pengaruh suhu juga terlihat jelas, pada tekanan yang sama, kelarutan senyawa senyawa phenolic pada fluida superkritis juga, naik dengan naiknya suhu ekstraksi.