Ca-oksalat
0,75
Karbohidrat (termasuk pati)
47,13
Sumber: Susilawati (2001)
2.5Sifat Kimia dan Fisika Glukomannan
Sifat kimia dan fisika glukomannan, yaitu:
a.Larut dalam air dan dapat membentuk larutan yang sangat kental tetapi tidak larut dalam NaOH 20%.
b.Dapat membentuk gel dengan adanya penambahan air kapur.
c.Memiliki sifat merekat yang kuat di dalam air. Tetapi dengan adanya penambahan asam asetat atau asam, pada umumnya sifat tersebut akan hilang.
d.Dapat mengembang di dalam air, daya mengembangnya 138-200%.
e.Dapat membentuk lapisan tipis (film) yang tembus pandang dan dapat larut dalam air, asam lambung, dan cairan usus. Bila film dari tepung mannan dibuat dengan penambahan NOH atau gliserin, maka akan menghasilkan film yang kedap air.
f.Memiliki sifat mencair seperti agar sehingga dapat digunakan sebagai media pertumbuhan mikroba.
g.Larutan glukomannan dapat diendapkan dengan cara rekristalisasi oleh etanol dan kristal yang terbentuk dapat dilarutkan kembali dengan asam klorida encer.
h.Bila glukomannan dicampur dengan larutan alkali (khususnya Na, K, Ca), maka akan segera terbentuk kristal baru dan membentuk massa gelatin (gudir). Kristal baru tersebut tidak dapat larut dalam air (walaupun suhu 100°C) ataupun larutan asam encer.
i.Reaksi dengan timbal 110 asetat (cuprietilendiamin) akan membentuk endapan putih yang stabil.
j.Glukomannan dapat diuraikan kembali menjadi komponen penyusunnya, yaitu mannosa dan glukosa dengan cara metilasi ataupun asetilasi hidrolisis.
2.6Garam Pengekstrak
Pada penelitian kali ini, garam pengekstrak yang digunakan adalah Aluminium sulfate dan Tricalcium phosphateyang merupakan produk komersial dan digunakan secara luas yang lebih dikenal dengan nama tawas dan TCP. Garam-garam ini memiliki beberapa keuntungan, antara lain memiliki viskositas tinggi, mudah mengalami hidrolisis, murah, dan relatif stabil.
Selain itu, garam-garam ini juga dapat mempengaruhi proses suatu penggumpalan. Pengaruh yang diberikan akan berbeda-beda bergantung pada ion dan konsentrasi yang diberikan oleh masing-masing garam. Semakin besar valensi ion akan semakin besar pengaruhnya terhadap koagulan. Penggumpalan dengan garam Aluminium sulfate dan Tricalcium phosphate akan banyak dipengaruhi oleh kation dibandingkan dengan anion (Sutrisno, 1996).
a.Aluminium Sulfate(Al2(SO4)3)
Sifat Fisik dan Kimia
ØPenampilan: kristal putih hidroskopis
ØBerat Molekul: 342.15 g/mol (anhidrat)
ØKepadatan : 2.672 g/cm3 (anhidrat)
ØTitik Lebur: 770°C (anhidrat)
ØTitik Leleh: 90°C
ØDensitas : 1.72 g/cm3
ØKelarutan dalam air: 31.2 g/100 mL (0°C)
36.4 g/100 mL (20°C)
89.0 g/100 mL (100°C)
ØpH:2.5-4.0 (20 g/L H2O, 20°C)
ØSedikit larut dalam alkohol
Aluminium sulfate berbeda dengan reagen murninya dan mempunyai kompisisi yang pasti. Zat ini mengandung sedikit berlebih alumina dan air kurang dari yang dinyatakan dalam formula kimia. Aluminium sulfate mengandung 17% Al2O3 yang dapat larut dalam air dan kira-kira 14 mol air terkristalisasi dan bila dilarutkan dalam air menghasilkan:
Al2(SO4)3·18H2O → 2Al+ + 3SO42- + 18H2O
Ketika Aluminium sulfate dimasukkan dalam air, akan terjadi reaksi hidrolisa. Mula-mula ion logam bebas Al3+ terhidrasi dan kemudian bereaksi membentuk monomer. Reaksi tersebut diantaranya:
Al2(SO4)3 → 2Al+ + 3SO42-
Al3+ + H2O → AlOH2+ + H+
Al3+ + 2H2O → Al(OH)2+ + 2H+
Al3+ + 3H2O → Al(OH)3+ + 3H+
Al3+ + 4H2O → Al(OH)4+ + 4H+
Agar hidrolisa garam alum dapat menghasilkan aluminium hidroksida yang dapat mengendap dan untuk mencegah terjadinya restabilisasi dalam proses koagulasi makapH harus dijaga agar tetap berada pada kisaran pH optimum. Senyawa-senyawa aluminium hidroksida bermuatan positif ini akan menyerap partikel koloid bermuatan negatif sehingga terjadi pembentukan floks (Sugiharto, 1987).
b.Tricalcium Phosphate(Ca3(PO4)2)
Sifat Fisik dan Kimia
ØPenampilan: Amorf putih bubuk
ØBerat Molekul: 310.18 g/mol
ØKepadatan : 3.14 g/cm3
ØTitik Lebur: mencair pada tekanan tinggi 1670 K (1391°C)
ØTitik Leleh : 1670°C
ØDensitas:3.14 g/cm3
ØKelarutan dalam air: 31.2 g/100 mL (0°C)
36.4 g/100 mL (20°C)
89.0 g/100 mL (100°C)
ØpH:6-8 (50 g/L H2O, 20°C)
ØHampir tidak larut dalam air
Tricalcium phosphate merupakan gabungan ikatan dari kalsium dan fosfat. Kedua ikatan tersebut pada umumnya ditemukan di alam dan penting untuk fungsi tubuh manusia. Tricalcium phosphate dapat ditemukan di makanan, pasta gigi, porselin, pupuk, dan sebagainya. Mineral ini aman untuk digunakan.
2.7Koloid
Larutan ekstrak (glukomannan + air + garam) termasuk dalam sistem koloid. Koloid adalah suatu bentuk campuran yang keadaannya terletak antara larutan dan campuran kasar. Meskipun secara makrokopis koloid tampak homogen, koloid digolongkan ke dalam campuran heterogen. Campuran koloid pada umumnya bersifat stabil dan tidak dapat disaring. Ukuran partikel koloid terletak antara 1 nm-100 nm (Michael Purba, 1997). Sistem koloid terdispersi dengan ukuran tertentu dalam medium pendispersi. Zat yang didispersikan disebut fase terdispersi, sedangkan medium yang digunakan untuk mendispersikan disebut medium dispersi (Keenan, 1990).
Koloid distabilkan oleh muatannya, apabila muatan koloid dilucuti maka kestabilan akan berkurang dan dapat menyebabkan terjadinya koagulasi atau penggumpalan. Koagulasi bertujuan untuk menghilangkan benda-benda terapung secara sempurna dengan menggunakan bahan-bahan kimia. Koagulan bereaksi dengan air dan partikel yang membuat keruh untuk membentuk endapan flokulan.
Koagulan adalah zat kimia yang menyebabkan destabilisasi muatan negatif partikel di dalam suspensi. Zat ini merupakan donor muatan positif yang digunakan untuk mendestabilisasi muatan negatif partikel. Pada proses koagulasi larutan ekstrak digunakan koagulan Aluminium sulfate dan Tricalcium phosphate. Ion Al3+ atau Ca2+ akan bereaksi dengan alkalinitas dalam air. Reaksi ini menghasilkan Al(OH)3 dan Ca(OH)2 yang mengendap. Pada reaksi ini akan membebaskan asam yang menurunkan pH larutan dan bereaksi dengan alkalinitas. Reaksi tersebut tidak sederhana karena hidroksida-hidroksida Al dan Ca ternyata membentuk ion-ion lain yang menunjukkan reaksi yang sangat kompleks.
Pada penambahan garam aluminium atau calcium akan terbentuk ion-ion polimer dan dapat terserap oleh partikel-partikel koloid. Hal ini berarti bahwa koloid akan segera terselubungi oleh koagulan dan besarnya potensial akan diturunkan atau diubah dari sedikit negatif menjadi netral dan akhirnya positif. Suspensi ini tidak stabil sehingga terjadi penggumpalan sampai ukuran yang dapat mengendap. Proses koloid dapat menarik dan menggabungkan partikel-partikel ini sehingga membentuk gumpalan yang besar dan terjadilah pengendapan (Suripin, 2004).
Setelah proses koagulasi, partikel-partikel terdestabilisasi dapat saling bertumbukan membentuk agregat sehingga terbentuk flok, tahap ini disebut ”flokulasi“. Flokulasi adalah suatu proses aglomerasi (penggumpalan) partikel-partikel terdestabilisasi menjadi flok dengan ukuran yang memungkinkan dapat dipisahkan oleh sedimentasi dan filtrasi. Dengan kata lain, proses flokulasi adalah proses pertumbuhan flok (partikel terdestabilisasi atau mikroflok) menjadi flok dengan ukuran yang lebih besar (makroflok). Jika ditinjau dari mekanisme tersebut, maka pada proses flokulasi memerlukan waktu untuk memberi kesempatan ukuran flok yang terbentuk menjadi lebih besar. Disamping memperhatikan waktu, pada proses flokulasi diperhatikan pula kecepatan pengadukan . Kombinasi dari kedua hal penting tersebut merupakan kriteria penting yang harus dipenuhi pada proses flokulasi.
2.8Ekstraksi
Ekstraksi adalah pemisahan suatu zat dari campurannya dengan pembagian sebuah zat terlarut antara dua pelarut yang tidak dapat tercampur untuk mengambil zat terlarut tersebut dari satu pelarut ke pelarut yang lain. Seringkali campuran bahan padat dan cair (misalnya bahan alami) tidak dapat atau sukar sekali dipisahkan dengan metode pemisahan mekanis atau termis yang telah dibicarakan. Misalnya saja, karena komponennya saling bercampur secara sangat erat, peka terhadap panas, beda sifat-sifat fisiknya terlalu kecil, atau tersedia dalam konsentrasi yang terlalu rendah.
Dalam hal semacam itu, seringkali ekstraksi adalah satu-satunya proses yang dapat digunakan atau yang mungkin paling ekonomis. Sebagai contoh pembuatan ester (essence) untuk bau-bauan dalam pembuatan sirup atau minyak wangi, pengambilan kafein dari daun teh, biji kopi atau biji coklat dan yang dapat dilihat sehari-hari ialah pelarutan komponen-komponen kopi dengan menggunakan air panas dari biji kopi yang telah dibakar atau digiling.
Penyiapan Bahan yang Akan Diekstrak dan Pelarut
1.Selektivitas
Pelarut hanya boleh melarutkan ekstrak yang diinginkan, bukan komponen-komponen lain dari bahan ekstraksi. Dalam praktek, terutama pada ekstraksi bahan-bahan alami, sering juga bahan lain (misalnya lemak, resin) ikut dibebaskan bersama-sama dengan ekstrak yang diinginkan. Dalam hal itu larutan ekstrak tercemar yang diperoleh harus dibersihkan, yaitu misalnya diekstraksi lagi dengan menggunakan pelarut kedua.
2.Kelarutan
Pelarut sedapat mungkin memiliki kemampuan melarutkan ekstrak yang besar (kebutuhan pelarut lebih sedikit).
3.Kemampuan tidak saling bercampur
Pada ekstraksi cair-cair, pelarut tidak boleh (atau hanya secara terbatas) larut dalam bahan ekstraksi.
4.Kerapatan
Terutama pada ekstraksi cair-cair, sedapat mungkin terdapat perbedaan kerapatan yang besar antara pelarut dan bahan ekstraksi. Hal ini dimaksudkan agar kedua fasa dapat dengan mudah dipisahkan kembali setelah pencampuran (pemisahan dengan gaya berat). Bila beda kerapatannya kecil, seringkali pemisahan harus dilakukan dengan menggunakan gaya sentrifugal (misalnya dalam ekstraktor sentrifugal).
5.Reaktivitas
Pada umumnya pelarut tidak boleh menyebabkan perubahan secara kimia pada komponen-kornponen bahan ekstraksi. Sebaliknya, dalam hal-hal tertentu diperlukan adanya reaksi kimia (misalnya pembentukan garam) untuk mendapatkan selektivitas yang tinggi. Seringkali ekstraksi juga disertai dengan reaksi kimia. Dalam hal ini, bahan yang akan dipisahkan mutlak harus berada dalam bentuk larutan.
6.Titik didih
Karena ekstrak dan pelarut biasanya harus dipisahkan dengan cara penguapan, distilasi atau rektifikasi, maka titik didih kedua bahan itu tidak boleh terlalu dekat, dan keduanya tidak membentuk azeotrop. Ditinjau dari segi ekonomi, akan menguntungkan jika pada proses ekstraksi, titik didih pelarut tidak terlalu tinggi (seperti juga halnya dengan panas penguapan yang rendah).Top of ForBottom of Form
Ekstraksi padat cair
Pada ekstraksi padat-cair, satu atau beberapa kornponen yang dapat larut dipisalikan dari bahan padat dengan bantuan pelarut. Proses ini digunakan secara teknis dalam skala besar terutama di bidang industri bahan alami dan makanan, misalnya untuk memperoleh:
a.)Bahan-bahan aktif dari tumbuhan atau organ–organ binatang untuk keperluan farmasi
b.)Gula dari umbi
c.)Minyak dari biji-bijian
d.)dari biji kopi
Pengambilan garam-garam logam dari pasir besi adalah juga ekstraksi padat-cair (disebut leaching). Proses ini merupakan ekstraksi yang digabungkan dengan reaksi kimia. Dalam hal ini ekstrak, dengan bantuan suatu asam anorganik misalnya, dikonversikan terlebih dahulu ke dalam bentuk yang larut. Pembilasan filter dan pelarutan pada proses rekristalisasi bahan padat juga dianggap sebagai ekstraksi padat-cair dalam arti yang luas.
Ekstrak yang akan dipisahkan, berbentuk padat diuapkan atau cair, dapat terkurung dalam bahan ekstraksi atau berada dalam sel-sel (khususnya pada bahan-bahan nabati dan hewani). Dalam keadaan-keadaan tersebut bahan ekstraksi bukan merupakan substansi yang homogen, melainkan berpori dan berkapiler banyak.
Pada ekstraksi, yaitu ketika bahan ekstraksi dicampur dengan pelarut, maka pelarut menembus kapiler-kapiler dalam bahan padat dan melarutkan ekstrak. Larutan ekstrak dengan konsentrasi yang tinggi terbentuk di bagian dalam bahan ekstraksi. Dengan cara difusi akan terjadi kesetimbangan konsentrasi antara larutan tersebut dengan larutan di luar bahan padat.
Karena adanya gaya adhesi setelah pemisahan larutan ekstrak, akan selalu tertinggal larutan ekstrak dalam kuantitas tertentu di dalam 284 bahan ekstraksi. Untuk memperoleh efisiensi yang tinggi pada tiap tahap ekstraksi, perlu diusahakan agar kuantitas cairan yang tertinggal sekecil mungkin. Biasanya hal ini dapat dilakukan dengan membiarkannya menetes keluar arang dengan cara penekanan atau sentrifugasi.
Karena alasan ekonomi dan pelestarian lingkungan, seringkali sisa pelarut yang tertinggal dalam rafinat dipisahkan (misalnya dengan pemanasan langsung menggunakan kukus) dan diambil kembali pada akhir proses ekstraksi. Untuk mencapai kondisi ekstraksi yang maksimal dengan kecepatan ekstraksi yang tinggi pada ekstraksi padat-cair, syarat-syarat berikut harus dipenuhi:
- Karena perpindahan massa berlangsung pada bidang kontak antara fasa padat dan fasa cair, maka bahan itu perlu sekali memiliki permukaan yang seluas mungkin. Ini dapat dicapai dengan memperkecil ukuran bahan ekstraksi. Dalam hal itu lintasan-lintasan kapiler, yang harus dilewati dengan cara difusi, menjadi lebih pendek sehingga mengurangi tahanannya. Pada ekstrak terkurung dalam sel-sel seringkali perlu dibentuk kontak langsung dengan pelarut melalui dinding sel yang dipecahkan. Pemecahan dapat dilakukan misalnya dengan menekan atau menggerus bahan ekstraksi. Untuk alat-alat ekstraksi tertentu harus dijaga agar pada pengecilan bahan ekstraksi, ukuran partikel yang diperoleh tidak menjadi terlalu kecil. Bila hal itu terjadi, tidak dapat dipastikan bahwa bahan ekstraksi cukup permeabel untuk pelarut.
- Kecepatan alir pelarut, sedapat mungkin besar dibandingkan dengan laju alir bahan ekstraksi, agar ekstrak yang terlarut dapat segera diangkut keluar dari permukaan bahan padat. Tergantung pada jenis ekstraktor yang digunakan, hal tersebut dapat dicapai baik dengan pengadukan secara turbulen, atau dengan pemberian laju alir pelarut yang tinggi, suhu yang lebih tinggi (viskositas pelarut lebih rendah, kelarutan ekstrak lebih besar) pada umumnya menguntungkan untuk kerja ekstraksi.
Ekstraksi Padat-Cair Tak Kontinyu
Dalam hal yang paling sederhana bahan ekstraksi padat dicampur beberapa kali dengan pelarut segar di dalam sebuah tangki pengaduk. Larutan ekstrak yang terbentuk setiap kali dipisahkan dengan cara penjernihan (pengaruh gaya berat) atau penyaringan (dalam sebuah alat yang dihubungkan dengan ekstraktor). Proses ini tidak begitu ekonomis digunakan, misalnya di tempat yang tidak tersedia ekstraktor khusus atau bahan ekstraksi tersedia dalam bentuk serbuk sangat halus. Sehingga, karena bahaya penyumbatan, ekstraktor lain tidak mungkin digunakan.
Ekstraktor yang sebenarnya adalah tangki-tangki dengan pelat ayak yang dipasang di dalamnya. Pada alat ini bahan ekstraksi diletakkan di atas pelat ayak horisontal. Dengan bantuan suatu distributor, pelarut dialirkan dari atas ke bawah. Dengan perkakas pengaduk (di atas pelat ayak) yang dapat dinaikturunkan, pencampuran seringkali dapat disempurnakan atau rafinat dapat dikeluarkan dari tangki setelah berakhirnya ekstraksi. Ekstraktor semacarn ini hanya sesuai untuk bahan padat dengan partikel yang tidak terlalu halus.
Yang lebih ekonomis lagi adalah penggabungan beberapa ekstraktor yang dipasang seri dan aliran bahan ekstraksi berlawanan dengan aliran pelarut. Dalam hal ini, pelarut dimasukkan ke dalam ekstraktor yang berisi campuran yang telah mengalami proses ekstraksi paling banyak. Pada setiap ekstraktor yang dilewati, pelarut semakin diperkaya oleh ekstrak. Pelarut akan dikeluarkan dalam konsentrasi tinggi dari ekstraktor yang berisi campuran yang mengalami proses ekstraksi paling sedikit. Dengan operasi ini pemakaian pelarut lebih sedikit dan konsentrasi akhir dari larutan ekstrak lebih tinggi.
Cara lain ialah dengan mengalirkan larutan ekstrak yang keluar dari pelat ayak ke sebuah ketel distilasi, menguapkan pelarut di situ, menggabungkannya dalam sebuah kondensor dan segera mengalirkannya kembali ke ekstraktor untuk dicampur dengan bahan ekstraksi. Dalam ketel distilasi konsentrasi larutan ekstrak terus-menerus meningkat. Dengan metode ini, jumlah total pelarut yang diperlukan relatif kecil. Meskipun demikian, selalu terdapat perbedaan konsentrasi ekstrak yang maksimal antara bahan ekstraksi dan pelarut. Kerugiannya adalah pemakaian banyak energi karena pelarut harus diuapkan secara terus-menerus.
Pada ekstraksi bahan-bahan yang peka terhadap suhu terdapat sebuah bak penampung sebagai pengganti ketel distilasi. Dari bak tersebut, larutan ekstrak dialirkan ke dalam alat penguap vakum (misalnya alat penguap pipa atau film). Uap pelarut yang terbentuk kemudian dikondensasikan, pelarut didinginkan, dan dialirkan kembali ke dalam ekstraktor dalam keadaan dingin.
