Ekstraksi Senyawa Fitokimia dari Ampas Kelapa Sawit Menggunakan Karbondioksida (CO

  Ekstraksi Senyawa Fitokimia dari Ampas Kelapa Sawit Menggunakan

  2 Karbondioksida (CO ) Superkritis Denny Rino Aszari 2312106001 Karina Alfionita 2312106002 Dosen Pembimbing : Prof. Dr. Ir. Sugeng Winardi, M. Eng Dr. Siti Machmudah , ST., M. Eng

  Latar Belakang Eksocarp Endocarp

  Kelapa sawit merupakan tanaman Mesocarp yang banyak tumbuh di

  Kernel Indonesia, terutama di Sumatera (Aceh, Sumatera Utara, Riau, dan Sumatera Selatan) dan Kalimantan Timur

  Ekstraksi CO

2 Superkritis

  Senyawa Fitokimia

• Senyawa fitokimia merupakan zat kimia alami yang terdapat di dalam tumbuhan dan dapat memberikan rasa, aroma atau warna pada tumbuhan itu.

• •Senyawa fitokimia tidak dibutuhkan untuk fungsi normal

  tubuh, tetapi memiliki efek yang menguntungkan bagi kesehatan.

• •Senyawa fitokimia yang banyak terkandung dalam ampas

  buah sawit yaitu : Karotenoid : 2894-5498ppm

  Karotenoid

• • Buah sawit secara alami berwarna merah karena

  kandungan karotenoid yang tinggi.
• Karakteristik karotenoid antara lain: o Termasuk senyawa lipida yang tidak tersabunkan o Larut dalam pelarut organik (kloroform, benzena, petrolium eter) tetapi tidak larut dalam air o

  Peka terhadap oksidasi yang dipicu oleh

  temperatur yang relatif tinggi.

  Beberapa tipe karotenoid yang ada dalam buah kelapa sawit antara lain: Tipe Karotenoid % Tipe Karotenoid %

  Phytoene

1.27 γ-Carotene

  0.33 Cis-β-Carotene

0.68 δ-Carotene

  0.83 Phytofluene

  0.06 Neurosporene

  0.29 β-Carotene 56.02 β-Zeacarotene

  0.74 α-Carotene 35.16 α-Zeacarotene

  0.23 Cis-α-Carotene

  

2.49 Lycopene

  1.3

  Tokoferol ( α-tocopherol)

• Tokoferol (α-tocopherol) adalah bentuk vitamin E yang diserap dan terakumulasi pada manusia.
• Fungsi vitamin E: meningkatkan daya tahan tubuh, membantu mengatasi stres, meningkatkan kesuburan, meminimalkan risiko kanker dan penyakit jantung koroner, antioksidan.

  Ekstraksi CO2 Superkritis SCFE (Supercritical Fluid Extraction) adalah ekstraksi menggunakan fluida superkritis sebagai pelarut untuk memisahkan komponen-komponen dalam suatu cairan atau padatan, yang biasanya dioperasikan secara kontinyu.

  

Pelarut yang biasa digunakan sebagai fluida superkritis:

CO

  2

  Pertimbangan CO2 sebagai fluida superkritis Temperatur kritis yang rendah dari CO

  2 CO bersifat non toxic

  2 Tidak mudah terbakar Tidak berbau Secara komersial mudah didapatkan Ramah lingkungan dibanding pelarut organik lain karena tidak meninggalkan residu

  Fluida Superkritis

  Properti fisik dari gas, fluida superkritis dan cairan Properties Gas Fluida Superkritis Cairan

  Densitas (g/ml) 0,0006-0,002 0,2 0,6-1,6

• – 0,5 Viskositas (g/cm.s) 0,0001-0,003 0,0001-0,0003 0,002-0,03

2 Diffusivitas(cm /s) 0,1-0,4 0,0007 0,000002-0,00002

  Penelitian Terdahulu

  Peneliti Penelitian Metode Hasil Baysal, dkk (2000)

  Ekstraksi β-karoten dan lycopene dari limbah pasta tomat

  Ekstraksi CO

  2

  superkritis dengan bantuan co-solvent etanol

  Peningkatan tekanan dan temperatur operasi berpengaruh pada meningkatnya solubilitas karotenoid dan densitas pelarut, sehingga, dari hasil ekstrak dapat dilihat bahwa yield β-karoten juga semakin meningkat.

  Larasati, dkk (2005)

  Ekstraksi β-karoten dan tokoferol dari biji carica dieng dengan menggunakan beberapa pelarut

  Teknik Ekstraksi Menggunnakan

  Pelarut β-karoten dan tokoferol yang bersifat nonpolar banyak terekstrak dengan menggunakan pelarut etil asetat karena pelarut tersebut bersifat non polar daripada pelarut – pelarut lain.

  Wei dkk (2005)

  Ekstraksi β-karoten pada minyak sawit.

  Ekstraksi menggunakan CO

  2

  superkritis Kelarutan karotenoid sebanding dengan densitas dari CO2 superkritis, karena pada temperatur konstan dan tekanan dinaikkan, densitas dari CO2 meningkat

  Penelitian Terdahulu

  Lau dkk (2007)

  Ekstraksi β-karoten dan tokoferol dari serat ampas hasil perasan kelapa sawit dengan menggunakan ekstarksi superkritis.

  Ekstraksi menggunakan CO

  2

  superkritis Kadar

  β-karoten dan tokoferol paling banyak diperoleh pada temperatur 313 K dan tekanan

  30 MPa. Hal ini disebabkan karena pada tekanan 10 dan 20 MPa senyawa trigliserida dihilangkan.

  Toro dkk.

  (2013) Ekstraksi dengan menggunakan CO

  2

  superkritis untuk mengambil β-karoten pada minyak sawit

  Ekstraksi menggunakan CO

  2

  superkritis Didapatkan kandungan karotenoid tertinggi diperoleh pada temperatur 318 K dan tekanan

  15 MPa sebesar 0.81mg β-karoten/g ekstrak.

  Rumusan Masalah Pada proses ekstraksi ampas kelapa sawit menggunakan CO superkritis, senyawa fitokimia

  2

berada dalam sisa minyak yang terperangkap di dalam

ampas (fiber) sehingga CO sulit untuk melakukan

  2 penetrasi ke dalam matriks padatan.

  Tujuan Penelitian Mengekstrak sisa minyak dalam ampas kelapa sawit yang masih banyak mengandung senyawa fitokimia, seperti karotenoid dan tokoferol dengan

  1 menggunakan CO superkritis.

2 Menganalisa pengaruh kondisi operasi ekstraksi ampas

  kelapa sawit menggunakan CO superkritis terhadap

  2 2 hasil ekstraksi.

  Manfaat Penelitian

  mendapatkan ekstrak dengan konsentrasi tertinggi.

  proses pengambilan minyak dari ampas kelapa sawit dengan menggunakan CO

  2 superkritis

  Dengan melakukan penelitian ini diharapkan :

1 Mengetahui kondisi operasi optimum untuk

2 Memberikan informasi mengenai alternatif

  Proses Ekstraksi P T F Chiller Pre

  Heater CO

  Dry Gas Flowmeter BPR Oven

  Extractor Collection vial

  V-6 Co-solvent pump Pre-heater

  T Glassbead

2 Pump

  Variabel Eksperimen Temperatur : 40, 60, dan 80 o

  C Tekanan : 20, 30 , dan 40 Mpa Laju Alir CO

  2 : 2, 3, dan 4 L/min

Flowrate co-solvent : 0, 0.15, 0.225 mL/min

  Analisa

Digunakan analisa dari hasil ekstraksi

  Spectrophotometer _{0,60 0,70 0,80} UV-Vis _{0,00 0,10 0,20 0,30 0,40} 0,50 0,00 0,50 1,00 1,50 2,00 2,50 3,00 3,50 4,00

  Untuk mengetahui besar yield

  180

  P=20MPa

  160 )

  P=30MPa

  140 mpel

  P=40MPa

  120 sa

  100 / kg (g

  80 rak st

  60 ek ld

  40 ie y

  20

  30

  60 90 120 150 180

  

waktu (menit)

o

  

Pengaruh tekanan terhadap yield ekstrak pada kondisi operasi suhu 40 C dan flow

  300 P=20MPa )

  P=30MPa mpel 250 sa

  P=40MPa / kg

  200 mg ( ene

  150 arot -c β

  100 ld ie y

  50

  30

  60 90 120 150 180 210 240 270

  2 Konsumsi CO (g/ kg sampel) o

  1600 P=20MPa

  1400

  )

  P=30MPa 1200

  mpel

  P=40MPa

   sa

  1000

  / kg (mg

  800

  ol er

  600

  of ok -t

  400

   α ld ie y

  200

  30

  60 90 120 150 180 210 240 270

  Konsumsi CO 2 (g/ kg sampel) Pengaruh temperatur terhadap yield ekstrak pada kondisi operasi tekanan 20

  10

  20

  30

  40

  50

  60

  70

  80

  90

  30

  60 90 120 150 180

  yiel d e k str ak ( g / kg sampel ) waktu (menit)

  T=40C T=60C T=80C

  160

  )

  T=40C 140

  mpel

  T=60C

   sa 120 kg

  T=80C

  /

  100

  (mg en

  80

  arot

  60

• -k β ld

  40

  ie y

  20 50 100 150 200 250 300 350 400

  2 Konsumsi CO (g/kg sampel)

Pengaruh temperatur terhadap yield β-karoten dengan kondisi operasi tekanan

  900

  ) T=40C

  800

  mpel sa 700 T=60C / kg

  600

  T=80C (mg

  500

  ol er

  400

  of ok

  300

• -t α

  200

  ld ie y

  100 50 100 150 200 250 300 350 400

  Konsumsi CO 2 (g/ kg sampel)

  90 CO2=3mL/min

  )

  80 CO2=4mL/min

  mpel

  70 CO2=5mL/min

   sa g

  60

  /k (g

  50

  rak st

  40

   ek ld ie

  30

  y

  20

  10

  30

  60 90 120 150 180

  waktu (menit)

Pengaruh flow rate CO terhadap yield ekstrak pada kondisi operasi tekanan 20 MPa

  2 o

  160 CO2=3mL/min

  ) el 140

  CO2=4mL/min

  mp

  120

   sa

  CO2=5mL/min

  kg /

  100

  mg (

  80

  roten a

  60

• -k β ld

  40

  ie y

  20

  30

  60 90 120 150 180

  waktu (menit) Pengaruh flow rate CO terhadap yield β-karoten pada kondisi operasi

  2 o

  )

  900

  el

  800

  mp

  CO2=3mL/min

   sa

  700 CO2=4mL/min

  / kg

  600 CO2=5mL/min

  (mg

  500

  erol

  400

  of ok

  300

• -t α

  200

  ld ie y 100

  30

  60 90 120 150 180

  waktu (menit)

Pengaruh flow rate CO terhadap yield α-tokoferol dengan kondisi operasi

  2 o tekanan 20 MPa dan temperatur 40 C

  250 Ethanol = 0% Ethanol = 5%

  200 Ethanol = 7,5%

  kg sampel)

  150

  / g ( ak

  100

  str ek d

  50

  yiel

  30

  60 90 120 150 180

  waktu (menit)

Pengaruh co-solvent terhadap yield ekstrak, pada kondisi operasi tekanan

o

20 MPa dan temperatur 40

  C, flow rate CO 3 mL/min

  2

  1400 Et=0%

  l) e

  1200 Et=5%

   samp 1000 Et=7,5% g k /

  800

  (mg

  600

  aroten

  400

• -k β

  200

  ld ie Y

  30

  60 90 120 150 180 210 240 270 300

  Konsumsi CO2 ( g/kg sampel )

Pengaruh co-solvent terhadap yield β-karotendan pada kondisi operasi

o

tekanan 20 MPa dan temperatur 40

  C, flow rate CO 3 mL/min

  2500 Et=0%

  )

  Et=5%

  mpel

  2000

   sa

  Et=7,5%

  g /k

  1500

  (mg ol er

  1000

  of ok -t α

  500

  ld ie y

  30

  60 90 120 150 180 210 240 270 300

  Konsumsi CO2 (g/kg sampel) Pengaruh co-solvent terhadap yield α-tokoferol dengan kondisi operasi

o

tekanan 20 MPa dan temperatur 40

  C, flow rate CO 3 mL/min

  1. Kenaikan tekanan operasi menyebabkan yield ekstrak, β-karoten, dan α-tokoferol yang dihasilkan semakin meningkat. Hal tersebut karena kenaikan tekanan operasi mengakibatkan adanya kenaikan densitas CO

  2 sehingga kekuatan solvent untuk melarutkan solute meningkat.

  2. Kenaikan temperatur operasi menyebabkan yield ekstrak, β-karoten, dan α-tokoferol yang dihasilkan semakin menurun. Dikarenakan densitas CO

  2

  menurun yang menyebabkan solubilitas solute juga menurun.

3. Perubahan flow CO

  2 tidak berpengaruh

  secara signifikan, hal ini dikarenakan pada penambahan flow rate, terjadi peningkatan jumlah molekul CO

  2 serta

  peningkatan interaksi intermolecular antara solvent dan solute, sehingga solute yang terekstrak lebih banyak.

  4. Penambahan co-solvent etanol dapat meningkatkan solubility fluida CO2 sehingga yield ekstrak , β-karoten, dan α- tokoferol meningkat.

5. Kondisi optimum yang didapatkan :

   P = 20 Mpa  o

  T = 40 C

   Flow rate CO2 = 3 mL/min

   Flow rate ethanol = 7,5% Dimana :  Kadar β-karoten yang dihasilkan 1157,64 mg/Kg  Kadar α-tokoferol yang dihasilkan 2203,06 mg/Kg