SISTEM CO2-ETANOL DALAM BENTUK GAS-EXPANDED LIQUID (GXL) SEBAGAI PELARUT UNTUK EKSTRAKSI SENYAWA XANTHONE DARI KULIT MANGGIS

RAGAGUCI, Ir. Imam Prasetyo M.Eng Ph.D.

2013 | Tesis | S2 Teknik Kimia

CO2-expanded Liquid (CXL) telah dikenal sebagai sistem yang sangat menjanjikan pada berbagai aplikasi proses. Pada penelitian ini, gas CO2 dicampurkan ke dalam etanol untuk membentuk CO2-expanded etanol dan digunakan sebagai pelarut untuk ekstraksi xanthone dari kulit manggis. Etanol dicampurkan dengan kulit manggis pada rasio 5:1 (volume/berat) yang kemudian CO2 dicampurkan pada tekanan bervariasi (0,50 sampai 5,25 MPa) pada suhu kamar selama 24 jam sehingga tercapai kondisi kesetimbangan. Xanthone yang terlarut di dalam etanol diambil dari rangkaian alat ekstraksi setelah gas CO2 dilepaskan dengan cara mmenurukan tekanan. Jumlah xanthone yang terekstrak dianalisis secara kuantitatif menggunakan High Performance Liquid Chromatography yang menggunakan metanol:air sebagai eluent-nya. Jumlah CO2 terlarut di dalam etanol dihitung secara teoritis menggunakan EoS Peng-Robinson dan persamaan UNIQUAC sebagai sistem biner etanol-CO2. Analisis termodinamika dilakukan untuk menggambarkan nonidealitas (koefisien aktifitas) kelarutan xanthone dalam campuran etanol-xanthone-CO2 menggunakan persamaan Excess Gibbs Energy Two-Suffix Margules, Van Laar, Three-Suffix Margules, dan UNIQUAC (Model I, II, III, dan IV). Hasil percobaan menunjukkan pada tekanan 2,80 MPa (gauge) atau pada fraksi mol CO2 terlarut sebesar 0,3272 diperoleh nilai kelarutan xanthone maksimal sebesar 1,3380.10-05 mol/moltotal. Parameter biner pada setiap persamaan diperoleh dengan menggunakan pendekatan Sum Square of Error (SSE). Koefisien aktivitas xanthone di dalam campuran diperoleh pada suhu 303 K dan tekanan bervariasi, 3.040,86 – 6.151,86 untuk Model I, 2.765,21 – 5.966,26 untuk Model II, 2.757,37 – 6.050,47 untuk Model III, dan 2.996,19 – 6.067,50 untuk Model IV. Persamaan van Laar (Model II) menunjukkan keococokan yang paling baik berdasarkan nilai SSE yang paling minimum.

CO2-eXpanded Liquid (CXL) has been known as a promising system in various applications. In this research, CO2 gas is introduced to Ethanol to form CO2-expanded Ethanol and used as a solvent to extract xanthone from mangosteen fruit rind. Ethanol was mixed with mangosteen fruit rind powder at ratio 5:1 (v/wt) and then CO2 was introduced at various pressures (0.50 MPa to 5.25 MPa) at room temperature for 24 hours until reach its equilibrium state. Xanthone which dissolved in ethanol were obtained from the extraction apparatus as CO2 degassed out from the system. Quantitative analysis method was developed by using High Performance Liquid Chromatography (HPLC) containing methanol:water as mobile phase to determine number of xanthone extracted at various pressures. Number of CO2 disolved in ethanol was calculated theoritically using Peng-Robinson EoS and UNIQUAC Excess Gibbs Energy equation by assuming that the system was in binary composition of ethanol-CO2. Thermodynamic analysis was carried to predict the non-ideality (activity coeficient) of the xanthone solubility in etanol-xanthone-CO2 system by using Two-Suffix Margules, Van Laar, Three-Suffix Margules, and UNIQUAC (Model I, II, III, and IV) equation of Excess Gibbs Energy. Xanthone solubility in CO2-expanded Ethanol is reaching its maksimum point (1.3380x10-05) at 2.80 MPa pressure or at 0.3272 mol fraction of CO2 disolved in ethanol. Thermodynamic binary parameters for each model were predicted by using Sum Square of Error (SSE) by fitting experimental data into the models. Activity coefficient of xanthone was obtained at 303 K at various pressure, 3,040.86 – 6,151.86 (model I), 2,765.21 – 5,966.26 (model II), 2,757.37 – 6,050.47 (model III), and 2,996.19 – 6,067.50 (model IV), while the lowest SSE was occurred by using van Laar eqution (Model II).

Kata Kunci : CO2-Expanded Liquid, Xanthone, Koefisien aktifitas