commit to user
Temulawak sebelum digunakan harus diekstraksi terlebih dahulu. Hasil ekstrak temulawak tersebut masih dalam bentuk cair sehingga kurang
praktis. Oleh karena itu, ekstrak temulawak yang masih berbentuk cair ini dikeringkan sehingga menjadi serbuk. Pembuatan serbuk ekstrak temulawak
memerlukan alat pengering. Salah satu alat pengering yang dapat dipakai adalah ultrasonic nebulizer spray dryer.
B. Perumusan Masalah
1. Bagaimana cara memperoleh temulawak nanopartikel dari ekstrak temulawak dengan ultrasonic nebulizer spray dryer ?
2. Bagaimana kondisi terbaik pembuatan serbuk ekstrak temulawak berukuran nano?
C. Tujuan
Tugas akhir ini bertujuan untuk : 1. Memperoleh temulawak nano partikel dari ekstrak temulawak dengan
ultrasonic nebulizer spray dryer. 2. Menghasilkan rumusan cara terbaik membuat serbuk ekstrak temulawak
berukuran nano.
D. Manfaat
1. Mahasiswa dapat menambah wawasan dan keterampilan dalam mengaplikasikan disiplin ilmu Teknik Kimia yang didapat terutama
tentang proses pengeringan spray dryer. 2. Masyarakat dapat memanfaatkan serbuk ekstrak temulawak yang diperoleh.
commit to user
BAB II LANDASAN TEORI
A. Tinjauan pustaka Nanoteknologi
Nanoteknologi merupakan istilah yang digunakan untuk menggambarkan teknologi yang berkaitan dengan materi super kecil
nano. Nanopartikel adalah bagian dari nanoteknologi yang mempelajari partikel dengan ukuran 0.1 sampai 100 nanometer, biasanya disebut juga
sebagai ultrafine particles. Dalam SI unit, nanometer didefinisikan sebagai 1×10
±9
meter 1milyar meter. Satu nanometer sama dengan ikatan 6 atom karbon dan akan sama dengan kira-kira 140000 dari diameter
rambut manusia. Sifat-sifat nanopartikel sangat berbeda dengan bulk partikelnya,
bedanya adalah nanopartikel memiliki kekuatan yang lebih tinggi. Material dengan ukuran nano mempunyai keunggulan dalam sifat-sifat tertentu
yang sangat menguntungkan untuk aplikasi spesifik-nya. Sampai saat ini nanopartikel telah diaplikasikan dalam berbagai bidang seperti elektronik,
kedokteran, industri kimia dan kosmetik dan juga kedirgantaraan. Dalam perkembangannya, prospek teknologi ini akan semakin meningkat seiring
dengan ditemukannya aplikasi-aplikasi baru lainnya Purwanto, 2006, www.aguspur.wordpress.com.
Sebenarnya tidak semua teknologi nano benar-benar nano. Ada yang aslinya menangani struktur ukuran mikron atau satu per satu juta meter,
seperseribu, dan yang lebih besar daripada nano lainnya. Teknologi nano pada kebanyakan kasus juga bukan benar-benar teknologi. Tapi, lebih
berupa penelitian dasar terhadap aneka struktur dengan dimensi satu sampai ratusan nanometer Anonim, 2005, www.nano.lipi.go.id.
commit to user
Pengeringan
Pengeringan adalah pemisahan cairan dari suatu bahan padat yang lembab dengan cara menguapkan cairan tersebut dan membuang uap yang
terbentuk. Karena memerlukan panas proses ini disebut pengeringan termal. Setiap pengeringan termal ditandai oleh adanya perpindahan panas
dan massa yang berlangsung bersamaan Bernasconi,dkk.,1995.
Pepindahan Panas pada pengeringan
Kuantitas panas yang diperlukan untuk pengeringan terdiri atas: a. Panas untuk memanaskan bahan yang dikeringkan hingga mencapai
suhu pengeringan b. Panas penguapan untuk mengubah cairan ke fase uap.
c. Panas yang hilang ke lingkungan. Panas yang diberikan kepada bahan yang akan dikeringkan dengan
konduksi, konveksi, atau radiasi. Pertukaran panas dapat terjadi secara langsung atau tidak langsung. Media pemanas yang digunakan antara lain
udara dan steam.
a. Pengeringan konveksi
Panas yang diperlukan dipindahkan secara langsung ke bahan yang akan dikeringkan oleh suatu gas panas biasanya
udara. Dalam hal ini bahan yang akan dikeringkan dapat dikontakkan dengan udara panas menurut cara yang berbeda-beda
misalnya fluidisasi dan penghamburan spray.
b. Pengeringan konduksi
Panas yang dibutuhkan diberikan kepada bahan dengan penghantaran panas tak langsung. Dalam hal ini bahan yang akan
dikeringkan diletakkan pada permukaan yang telah dipanasi atau dilewatkan melalui permukaan serupa itu satu kali ataupun
berulang-ulang. Pengeringan konduksi sesuai untuk pasta, bahan yang berbentuk granular atau yang berupa cairan dengan viskositas
rendah.
commit to user
c. Pengeringan radiasi
Panas yang diperlukan dipindahkan secara langsung sebagai radiasi inframerah dari suatu sumber panas ke bahan yang akan
dikeringkan. Untuk memindahkan kuantitas panas yang besar temperature radiasi harus tinggi 400-2000
o
C, dengan suhu tersebut waktu pengeringan dapat menjadi singkat
Bernasconi,dkk.,1995.
Kriteria Pemilihan Alat Pengering
Disamping pertimbangan ekonomi, pemilihan alat pengering juga ditentukan oleh faktor-faktor berikut:
¾ Kondisi bahan yang dikeringkan bahan padat yang dapat mengalir pasta suspensi.
¾ Sifat-sifat bahan yang dikeringkan misalnya apakah menimbulkan bahaya kebakaran, ketahanan panas, bersifat oksidasi.
¾ Jenis cairan yang terkandung dalam bahan yang dikeringkan air, pelarut organik, dapat terbakar, beracun, korosif.
¾ Kuantitas bahan yang dikeringkan. ¾ Operasi kontinyu atau tidak Bernasconi,dkk.,1995.
Alat Pengering Hambur spray dryer
Didalam sebuah menara berbentuk silinder, bahan yang dapat mengalir suspensepasta disemprotkan secara kontinyu ke dalam aliran
udara yang panas. Pada saat penghamburan, yang dilakukan dengan perlengkapan hambur khusus, cairan yang akan dipisahkan segera
menguap. Udara dan bahan yang akan dikeringkan harus dipisahkan satu dari yang lain dalam alat pemisah.
Pada pengeringan hambur ini digunakan untuk mendapatkan kabut- kabut cairan, suspense, atau pasta yang sehomogen mungkin. Hal tersebut
dapat dicapai dengan menggunakan perlengkapan hambur yang dibuat khusus dan disesuaikan dengan produk yang diinginkan. Jenis alat hambur
tersebut adalah alat hambur cakram disc atomizer dan alat hambur nozzle.
commit to user
Pada alat hambur cakram, produk yang akan dikeringkan dimasukkan ke dalam cakram berdiameter 50-350 mm yang berputar
dengan kecepatan tinggi. Frekuensi putaran disesuaikan dengan produk yang akan dihamburkan. Alat hambur cakram sangat sesuai untuk suspensi
dan pasta, yang akan menyumbat nozzle. Pada alat hambur nozzle, produk yang akan dikeringkan
dihamburkan menjadi kabut. Pada nozzle tunggal, penghamburan hanya oleh tekanan cairan, sedangkan pada nozzle ganda penghamburan terjadi
dengan bantuan udara tekan. Alat hambur nozzle umumnya hanya digunakan untuk emulsi dan suspensi-suspensi yang halus.
Dalam alat-alat pengering hambur digunakan suhu udara sekitar 300-500
o
C. Meskipun suhu ini tinggi, namun tetap diperoleh pengeringan yang baik, terutama pada pengoperasian aliran searah. Hal ini disebaakan
pada tahap pengeringan pertama bahan yang dikeringkan relatif tetap dingin karena sebagian besar panas digunakan untuk penguapan dan udara
pada tahap pengeringan kedua sudah sangat terdinginkan. Karena hal tersebut dan karena singkatnya waktu tinggal, mka bahan bahan yang peka
terhadap temperaturpun dapat dikeringkan dengan suhu udara masuk yang tinggi.
Alat pengering hambur terutama sesuai untuk pengeringan kontinyu dari produk yang sama dalam kuantitas besar. Keuntungan yang khusus
adalah tjadinya pengeringan yang sangat baik karena waktu tinggal yang singkat. Selain itu sering tidak perlu dilakukan lagi pengecilan ukuran
bahan dan dari pengeringan ini dapat diperoleh bentuk-bentuk butir yang khusus misalnya partikel-partikel yang mudah dilarutkan, bebas debu,
berpori Bernasconi,dkk.,1995.
commit to user
¾ Teknologi spray drying
Teknologi spray drying adalah sebuah teknologi pengeringan bahan dengan cara menyemprotkan larutan pada aliran gas panas. Tergantung
dari bahan yang akan diubah menjadi serbuk, proses spray drying memperhatikan pengaruh-pengaruh ukuran droplet, bahan yang
dikeringkan, laju pengeringan, temperatur gas panas, dan laju pengaliran gas panas. Teknologi spray drying sudah dikenal luas pada pembuatan
produk instan seperti kopi, teh, dan produk-produk lain. Rangkaian dari alat spray dryer ini terdiri dari atomizer, heater,
particle collector, kaca, tangki dan blower. Dalam rangkaian alat ini digunakan atomizer untuk mengatomisasi ekstrak temulawak. Atomizer
ada 2 jenis, yaitu tipe ultrasonic nebulizer UN dan two-fluid nozzle TFN. Perbedaan dari kedua tipe atomizer adalah pada diameter parikel.
TFN menghasilkan partikel yang berukuran nanometer, sedangkan UN menghasilkan partikel berukuran submikron Purwanto et. al, 2006.
¾ Ekstraksi
Ekstraksi adalah pemisahan satu atau beberapa komponen dari suatu bahan padatan atau cairan dengan bantuan pelarut yang sesuai.
Pemisahan terjadi atas dasar kemampuan larut yang berbeda dari komponen-komponen dalam campuran. Suatu ekstraksi biasanya
melibatkan tahap-tahap berikut :
a. Mencampur bahan yang diekstraksi dengan pelarut dan
membiarkannya saling berkontak, dalam hal ini terjadi perpindahan massa dengan cara difusi pada bidang antar muka bahan ekstraksi
dan pelarut. b.
Pemisahan larutan ekstrak dari rafinat sisa bahan setelah ekstraksi kebanyakan dengan cara penjernihan atau filtrasi.
c. Mengisolasi solute dari pelarut dan mendapatkan kembali pelarut,
umumnya dilakukan dengan menguapkan pelarut. Dalam hal-hal
commit to user
tertentu, larutan ekstrak dapat diolah lebih lanjut atau diolah setelah dipekatkan Bernasconi,1995.
¾ Ekstraksi Padat-Cair
Pada ekstraksi padat-cair, satu atau beberapa komponen yang dapat larut dipisahkan dari bahan padat dengan bantuan pelarut. Faktor-faktor
yang berpengaruh pada proses ekstraksi: ¾ Jenis Pelarut
Jenis pelarut merupakan faktor terpenting dalam proses ekstraksi. Proses ekstraksi dapat berjalan dengan baik bila pelarut memenuhi
syarat-syarat yaitu : 1. Selektifitas
Pelarut hanya boleh melarutkan komponen yang diinginkan,bukan komponen lain dari bahan yang diekstraksi.
2. Kelarutan Pelarut sedapat mungkin memiliki kemampuan yang besar dalam
melarutkan komponen yang diinginkan. 3. Reaktifitas
Pada umumnya pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen-komponen dari bahan yang diekstraksi.
Sebaliknya dalam hal-hal tertentu diperlukan adanya reaksi kimia untuk mendapatkan selektifitas yang tinggi. Dalam hal ini bahan
yang akan dipisahkan mutlak harus berada dalam bentuk larutan. 4. Titik didih
Pada proses ekstraksi titik didih pelarut tidak boleh terlalu tinggi. 5. Kriteria lain
Pelarut sedapat mungkin harus murah, tidak korosif, tidak dapat terbakar, tidak eksplosif bila bercampur dengan udara, tidak
menyebabkan emulsi, stabil secara kimia dan termal Guenter,1987.
commit to user
¾ Ukuran Bahan padat yang diekstraksi Semakin kecil ukuran bahan, maka semakin besar luas permukaan
zat padat, sehingga laju perpindahan massanya semakin besar. Dengan kata lain, jarak untuk berdifusi yang dialami oleh zat terlarut adalah kecil
Bernasconi, 1995. ¾ Suhu
Suhu ekstraksi yang tinggi akan berpengaruh positif terhadap proses ekstraksi karena adanya peningkatan kecepatan difusi. Kelarutan zat
terlarut pada partikel yang diekstraksi di dalam pelarut akan naik bersamaan dengan kenaikan suhu sehingga laju ekstraksi yang lebih tinggi
dan hasil yang diperoleh lebih besar Anonim.2009. ¾ Waktu
Semakin lama waktu ekstraksi maka akan memberikan hasil yang diperoleh lebih besar, karena kontak antara pelarut dan bahan yang
diekstraksi juga akan semakin lama sehingga akan menyebabkan pelarut semakin diperkaya oleh solute Anonim.2009.
¾ Rasio bahan padatan dan pelarut Semakin besar perbandingan pelarut terhadap bahan padatan yang
diekstraksi maka hasil yang diperoleh semakin besar, karena bahan yang akan diekstrasi akan kontak lebih sering dengan pelarut yang jumlahnya
banyak daripada pelarut yang jumlahnya lebih sedikit. ¾ Kecepatan Pengadukan
Semakin besar kecepatan pengadukan maka hasil yang diperoleh akan semakin baik. Sedangkan jika kecepatan pengadukan kecil maka
hasil yang diperoleh juga tidak baik, karena kontak antara pelarut dengan zat terlarut tidak sering.
commit to user
Ekstraksi dengan pelarut Solvent extraction
Prinsip dari proses ini adalah ekstraksi dengan melarutkan minyak dalam pelarut minyak dan lemak. Pada cara ini dihasilkan bungkil dengan
kadar minyak yang rendah yaitu sekitar 1 atau lebih rendah, dan mutu minyak kasar yang dihasilkan cenderung menyerupai hasil dengan cara
expeller pressing, karena sebagian fraksi bukan minyak akan ikut terekstraksi. Pelarut minyak atau lemak yang bisa dipergunakan dalam
proses ekstraksi dengan pelarut menguap adalah petroleum eter, gasoline karbon disulfide, karbon tetra klorida, benzene dan n-heksan. Perlu
diperhatikan bahwa jumlah pelarut menguap atau hilang tidak boleh lebih dari 5. Bila lebih, seluaruh sistem solvent extraction perlu diteliti lagi
Ketaren,2004. Suatu ekstraksi biasanya melibatkan tahap-tahap berikut :
d. Mencampur bahan ekstraksi dengan pelarut dan membiarkannya
saling berkontak, dalam hal ini terjadi perpindahan massa dengan cara difusi pada bidang antar muka bahan ekstraksi dan pelarut.
e. Pemisahan larutan ekstrak dari rafinat bahan ekstraksi setelah
diambil ekstrak kebanyakan dengan cara penjernihan atau filtrasi. f.
Mengisolasi ekstrak dari larutan ekstrak dan mendapatkan kembali pelarut, umumnya dilakukan dengan menguapkan pelarut. Dalam
hal-hal tertentu, larutan ekstrak dapat diolah lebih lanjut atau diolah setelah dipekatkan.
Adapun syarat pemilihan pelarut, antara lain : a.
Pelarut hanya boleh melarutkan ekstrak yang diinginkan, bukan komponen- komponen lain dari bahan ekstraksi.
b. Pelarut sedapat mungkin memiliki kemampuan melarutkan ekstrak
yang besar kebutuhan pelarut lebih sedikit. c.
Pada ekstraksi cair-cair pelarut tidak boleh larut dalam bahan ekstraksi.
d. Sedapat mungkin terdapat perbedaan kerapatan yang besar antara
pelarut dan bahan ekstraksi.
commit to user
e. Pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada
komponen-komponen bahan ekstraksi. f.
Pelarut dan ekstrak harus mempunyai selisih titik didih yang besar. Karena hampir tidak ada pelarut yang memenuhi semua syarat
diatas, maka untuk setiap proses ekstraksi harus dicari pelarut yang sesuai. Beberapa pelarut yang terpenting adalah : air, asam-asam organik dan
anorganik, hidrokarbon jenuh, toluen, karbon disulfit, eter, aseton, hidrokarbon yang mengandung khlor, isopropanol dan etanol Bernasconi,
1995.
¾ Temulawak Curcuma Xanthorrhiza
Temulawak merupakan famili Zingiberaceae yang mengandung minyak atsiri dan kurkuminoid. Temulawak curcuma xanthorrhiza
banyak ditemukan di hutan-hutan daerah tropis. Temulawak juga berkembang biak di tanah tegalan sekitar pemukiman, terutama pada tanah
gembur, sehingga buah rimpangnya mudah berkembang menjadi besar. Ada banyak data dan literatur yang menunjukkan bahwa temulawak
berpotensi besar sebagai anti-inflamasi, antivirus, anti-imunodefisiensi, antibakteri, antijamur, anti-oksidan, antikarsinogenik, dan anti-infeksi
Anonim, 2007, www.toiusd.multiply.com
.
commit to user
Komponen utama rimpang temulawak: Pati 48.18 - 59.64 - membantu proses metabolisma dan fisiologi organ
badan. Protein 29.00 - 30.00
Abu 5.26 - 7.07 Serat 2.58 - 4.83 - memulihkan kesegaran badan bersifat tonik
Minyak asiri 6.00 - 10.00 - meningkatkan fungsi ginjal Phelandren - melancarkan pengeluaran toksik dalam tubuh melalui air
kencing Kamfer
Turmerol - membantu proses metabolisme Borneol - memulihkan kesehatan tubuh badan akibat serangan penyakit
Sineal Xanthorrhizol
Kurkumin 1.60 - 2.20 Anonim, 2007, www.toiusd.multiply.com
Kurkumin merupakan salah satu produk senyawa metabolit sekunder dari tanaman kunyit dan temulawak. Secara tradisional, kurkumin sudah
dimanfaatkan dalam pengobatan di Asia, termasuk Indonesia, untuk mengobati luka, menghilangkan rasa nyeri dan artritis. Kini para ahli
menemukan bahwa kurkumin juga bisa mengobati kanker. Studi laboratorium dan hewan percobaan menunjukkan, kurkumin
mampu memperlambat penyebaran kanker dan pertumbuhan sel tumor GDODPSHPEXOXKGDUDK³+DOini menyebabkan sel kanker mati´HUEDJDL
commit to user
riset di laboratorium menunjukkan, kurkumin efektif untuk mencegah kanker kolon, prostat, dan kanker payudara.
Menurut Timothy Moynihan, MD, konsultan medik onkologi dari Mayo Clinic, kandungan anti-oksidan pada kurkumin mampu mengurangi
infl DPDVL GDQ SHPEHQJNDNDQ ³.XUNXPLQ EDQ\DN GLWHOLWL VHEDJDL REDW
kanker karena inflamasi atau peradangan banyak ditemukan pada pasien NDQNHU´QRQLP, www.resep.web.id
B. Kerangka Pemikiran
Model pembentukan partikel dalam spray dryer dibangun dengan mengasumsikan pembentukan droplet kabut yang sangat cepat dari larutan
ekstrak temulawak umpan kemudian menghilangkan kandungan uap air dalam kabut melalui pemanasan dengan mengabaikan distribusi ukuran dari
partikel utama. Ekstrak temulawak dipakai sebagai larutan umpan yang dikabutkan
dengan alat nebulizer. Proses pengkabutan tersebut menghasilkan droplet kabut yang kemudian dilewatkan kedalam heater yang dapat diubah-ubah
suhunya. Pemanasan ini akan menghilangkan kadar air dalam droplet kabut dan menghasilkan partikel solid ukuran nano yang akan ditangkap
oleh filter. Hasil yang diperoleh dianalisis SEM Scanning Electronic Microscopy yang digunakan untuk mengetahui ukuran diameter partikel
serbuk ekstrak temulawak. SEM bekerja berdasarkan prinsip scan sinar elektron pada permukaan sampel, yang selanjutnya informasi yang
didapatkan diubah menjadi gambar.
commit to user
Blok Diagram Pembuatan Serbuk Ekstrak Temulawak Berukuran Nano
Studi literatur pustaka tentang ultrasonic nebulizer spray dryer dan temulawak
Penulisan laporan Menganalisa hasil uji SEM dan melakukan pembahasan
Melakukan karakterisasi produk dengan uji SEM Pembuatan larutan ekstrak temulawak berbagai konsentrasi dengan
cara mengencerkan larutan ekstrak temulawak 0.75 grml
Merangkai peralatan antara lain ultrasonic nebulizer, heater, blower, serta filter penangkap serbuk temulawak
Melakukan eksperimen dengan variabel suhu pengeringan dan konsentrasi larutan temulawak umpan
commit to user
BAB III METODOLOGI
A. Alat dan
Bahan
1. Alat yang digunakan a. Nebulizer
b. Heater c. Blower
d. Pipa Kaca e. Selang
f. Karet sumbat g. Gelas ukur
h. Kuas i. Filter
2. Bahan yang digunakan Bahan yang digunakan adalah ekstrak temulawak berupa cairan
diperoleh dengan cara menumbuk rimpang temulawak sebanyak 750 gram kemudian memeras air perasannya sampai volumenya 1 liter.