Kurva Kalibrasi Area Peak vs Konsentrasi Etanol
Konsentrasi Etanol
Area peak
LAPORAN PELATIHAN INSTRUMENTASI
GAS CHROMATOGRAPHY
Kelompok 5 :
Dewangga Arif Pratama (4311412009)
Febri Siti Romdonah (4311409022)
Carolina Romawati (4311409030)
Didi Subagya (4311412032)
Nur Rachmi Idzati (4311412036)
Diana Isnaeni (4311412055)
Octavia Uriastanti (4311412064)
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGERI SEMARANG
2014
PENETAPAN KADAR ETANOL DALAM MINUMAN BERALKOHOL DENGAN METODE KROMATOGRAFI GAS (GC)
Octavia Uriastanti, Nur Rachmi Idzati, Diana Isnaeni, Febri Siti R, Carolina Romawati , Didi Subagya, Dewangga Arif Pratama
Lab. Kimia Instrumen Jurusan Kimia Universitas Negeri Semarang
Gedung D8 Lt 1 Sekaran Gunungpati Semarang 50229, Indonesia
[email protected], 085741977495
Abstrak
Kromatografi Gas merupakan metode pemisahan campuran menjadi komponen-komponennya dengan menggunakan gas sebagai fase gerak yang melewati suatu lapisan serapan (sorben) yang diam dalam kolom. Pada percobaan ini dilakukan analisis kadar sampel pada minuman berakohol dengan larutan standar etanol 1%, 2%, 3%, 5%, dan 7%. Kadar etanol sampel ditentukan berdasarkan persamaan regresi dari kurva kalibrasi area peak vs konsentrasi larutan standar etanol .Dan diperoleh kadar etanol dalam sampel sebesar 4.49%(< ±4,9% pada label kemasan).
.
Kata Kunci : GC, etanol, kurva kalibrasi
Pendahuluan
Menurut keputusan Menteri Kesehatan Republik Indonesia nomor 1516/A/SK/V/81, pasal 1: "Anggur, arak dan sejenisnya termasuk dalam jenis minuman keras dan harus memenuhi peraturan perundang-undangan yang berlaku untuk minuman keras". Minuman keras menurut menteri Kesehatan RI nomor 86/Menkes/Per/IV/77 adalah "semua jenis minuman beralkohol tetapi bukan obat, meliputi minuman keras golongan A, minuman keras golongan B, dan minuman keras golongan C". Minuman anggur termasuk dalam minuman keras golongan B (kadar etanol 5 – 20 %v/v). Saat ini banyak produk dengan campuran alkohol yang beredar di pasaran terutama pada produk minuman. Permasalahannya adalah sering munculnya para produsen ilegal yang membuat minuman dengan kadar alkohol yang tinggi/rendah atau menyalahi aturan batas kadar alkohol yang telah ditentukan. Oleh karena itu perlu dilakukan pengujian untuk mengukur kadar etanol dalam sample minuman beralkohol dengan menggunakan GC (Gas Chromatography ).
Alkohol merupakan istilah umum dari etanol mempunyai efek yang menguntungkan dan merugikan bagi manusia. Etanol pada kadar rendah dan sedang berperan sebagai stimulan. Konsumsi etanol dalam jumlah sedang mempunyai efek protektif terhadap penyakit jantung iskemik. Konsumsi etanol yang berlebihan bisa menyebabkan kerusakan banyak organ, terutama otak dan hati (Anonim, 1999).
Etanol yang nama lainnya alkohol, aethanolum, etil alcohol, adalah cairan yang bening, tidak berwarna, mudah mengalir, mudah menguap, mudah terbakar, higroskopik dengan karakteristik bau spiritus dan rasa membakar, mudah terbakar dengan api biru tanpa asap. Campur dengan air, kloroform, eter, gliserol, dan hampir semua pelarut organic lainnya. Penyimpanan pada suhu 8-15°C, jauh dari api dalam wadah kedap udara dan dilindungi dari cahaya, serta mempunyai rumus struktur sebagai berikut :
(Vogel,1979)
Kromatografi adalah cara pemisahan campuran yang didasarkan atas perbedaan distribusi dari komponen campuran tersebut diantaranya dua fase, yaitu fase diam (stationary) dan fase gerak (mobile). Fase diam dapat berupa zat padat atau zat cair, sedangkan fase gerak dapat berupa zat cair atau gas. Dalam kromatografi fase gerak dapat berupa gas atau zat cair dan fase diam dapat berupa zat padat atau zat cair (Yuneka, 2012).
Gas chromatography (GC), adalah metoda yang digunakan dalam kimia analitik untuk memisahkan dan menganalisis senyawa yang dapat menguap. Kelebihan dari GC adalah GC dapat melakukan pengujian kemurnian suatu zat tertentu, atau memisahkan berbagai komponen campuran (jumlah relatif dari komponen tersebut juga dapat ditentukan). Dalam beberapa situasi, GC dapat membantu dalam mengidentifikasi senyawa. Namun kelemahan teknik Kromatografi gas terbatas untuk zat yang mudah menguap, kromatografi gas tidak mudah dipakai untuk memisahkan campuran dalam jumlah besar, fase gas dibandingkan sebagian besar fase cair tidak bersifat reaktif terhadap fase diam dan zat terlarut.. (Arfiyah, 2012).
Gambar 2. Diagram Alat Kromatografi Gas
Mekanisme kerja kromatografi gas adalah sebagai berikut. Gas dalam silinder baja bertekanan tinggi dialirkan melalui kolom yang berisi fasa diam. Cuplikan berupa campuran yang akan dipisahkan, biasanya dalam bentuk larutan, disuntikkan ke dalam aliran gas tersebut. Kemudian cuplikan dibawa oleh gas pembawa ke dalam kolom dan di dalam kolom terjadi proses pemisahan. Komponen-komponen campuran yang telah terpisahkan sati persatu meninggalkan kolom. Suatu detektor diletakkan di ujung kolom untuk mendeteksi jenis maupun jumlah tiap komponen campuran. Hasil pendeteksian direkam dengan rekorder dan dinamakan kromatogram yang terdiri dari beberapa peak. Jumlah peak yang dihasilkan menyatakan jumlah komponen (senyawa) yang terdapat dalam campuran. Sedangkan luas peak bergantung pada kuantitas suatu komponen dalam campuran. (Sumar Hendayana, 1994)
Data-data yang dihasilkan dari kromatogram selanjutnya dianalisis untuk keperluan analisis kualitatif dan kuantitatif.
Analisis kualitatif
Untuk mengidentifikasi tiap peak kromatogram dapat dilakukan berbagai metode analisis, yaitu:
Membandingkan waktu retensi analit dan standar
Waktu retensi standar dibandingkan dengan waktu retensi analit
Ko-kromatogram
Standar ditambahkan kepada cuplikan kemudian dilakukan kromatografi gas. Jika salah satu luas peak bertambah maka peak analit yang mengalami pertambahan luasnya identik dengan standar.
Metode spektrometri
Spectrometer massa/IR langsung disambungkan kekolom kromatografi gas. Setiap peak dapat direkam spektranya secara menyeluruh.
Analisis kuantitatif
Pendekatan tinggi peak
Tinggi peak kromatografi diperoleh dengan membuat base line pada suatu peak dan mengukur tinggi garis tegak lurus yang menghubungkan base line dengan peak. Pendekatan ini dilakukan jika lebar peak standard dan analit tidak jauh.
Gambar 3. Menentukan Tinggi Peak
Pendekatan area peak
Pendekatan area peak dapat memperhitungkan lebar peak sehingga lebar peak yang berbeda antara standard analit tidak masalah. Pendekatan ini lebih baik dari pendekatan tinggi peak, dengan % kesalahan 0,44 – 2,6 %.
Gambar 4. Menentukan Area Peak
Metode kalibrasi
Kita harus mempersiapkan sederet larutan standar, kemudian tiap larutan standar diukur dengan kromatografi. Area peak/tinggi peak diplot terhadap konsentrasi hingga diperoleh persamaan garis, kemudian kita bisa menentukan konsentrasi sampel.
Gambar 5. Kurva Kalibrasi untuk Menentukan Konsentrasi Sampel
Metode Normalisasi area
Metode analisis kuantitatif ini dimaksudkan untuk mengurangi kesalahan yang berhubungna dengan injeksi cuplikan. Dengan metode ini dapat diperlukan elusi yang sempurna semua komponen campuran harus keluar dari kolom, area peak yang muncul di ditung. Kemudian area – area peak tersebut dikoreksi terhadap respon detector untuk Janis senyawa yang berbeda. Selanjutnya konsentrasi analit ditentukan dengan membandingkan area eak terhadap total semua komponen. (Anonim, 2012)
Material dan Metode
Alat :
GC Agilent Cerity 6820
pipet ukur 1 ml,
botol cokelat 7 buah,
botol sampel
labu ukur 5 ml
ball pipet
beker gelas
Bahan :
1. Etanol standar 1%, 2%, 3%, 5%, dan 7%
2. Akuades
3. Sampel minuman berakohol
Metode Penelitian
Preparasi larutan standar etanol dan sampel
Sebelum menganalisis menggunakan GC kami terlebih dahulu membuat larutan standar etanol yaitu mengencerkan etanol absolute 99,8% menggunakan akuades, dengan konsentrasi etanol standar masing-masing 1%, 2%, 3%, 5%, dan 7%. Sedangkan untuk sampel minuman yaitu anker(4,9%) tidak perlu diencerkan lagi.
Instrument
Diawali dengan menyalakan air compressor. Kemudian kran tabung gas heliumdan hidrogen dibuka. Sambungkan kabel power ke sumber tegangan dilanjutkan dengan menekan tombol switch on/off. Setelah layar instrument muncul power on OK, nyalakan computer.
Persiapan operasi
Jalankan program cerity QA-QC pda layar desktop computer, jalankan metode,. Kemudian download metode warm kemudian klik ok. Tunggu sampai layar program muncul status ready. Setelah itu, download metode hot. Setelah status menjadi ready, mulai nyalakan FID dengan cara membuka kran gas (air, hydrogen, aux gas) pada instrument putar kebalikan arah jarum jam, kemudian tekan FID ignitor sambil ditiup diatas FID
Analisis Sampel
Diawali dengan membuka menu methode kemudian pilih general dan klik tombol create dan member nama methode yang akan dibuat pada kolom Methode's Name. kemudian mensetting methode yang diawali dengan mengatur suhu inlet yaitu suhu 100oC kemudian atur kolom 1100C, atur suhu injector 1500C, dan suhu FID 2000C, atur setpoint informasi kemudian tekan save. Setelah itu pilih output kemudian pilih report lalu pilih pencetakan hasil pada destination. Setelah itu masuk ke menu sampel kemudian memasukkan ID sampel (memasukkan methode yang telah disimpan, pada instrument pilih GC1, pada operator pilih administrator, dan masukkan catatan lai pada note. Kemudian atur informasi sampel, kemudian klik log sampel. Setelah itu melakukan run sampel dengan menekan tombol pada keybord instruments, kemudian mengambil sampel dengan syringe ±0,5µL, kemudian sampel diinjeksikan kedalam injector/inlet setelah layar instrument menunjukkan pesan ready for inject. Kemudian tekan tombol start pada keybord instrument dan tunggu hingga analisis selesai. Jika pada layar instrument muncul pesan instrument ready atau lampu prerun menyala maka run sampel telah selesai.
Melihat Hasil Analisis Sampel
Masuk software pada menu tab sample kemudian klik result untuk melihat hasil.
Analisis Data/Integresi Sampel
Masuk pada tab reproses kemudian pilih data yang akan diintegrasi, kemudian atur integrasi, edit analisis dan atur kromatogram. Kemudian atur grafik luaran dengan klik tombol kemudian atur informasi yang akan keluar pada grafik pada menu display option, lalu atur lebar grafik pada menu, kemudian klik save setiap melakukan perubahan, kemudian atur output lalu klik tombol reproses lalu simpan hasil integrasi.
Mematikan Instrumen
Untuk mematikan FID dengan menutup kran gas (air,hydrogen, aux gas) pada instrument putar kebalikan arah jarum jam. Setelah itu matikan software cerity QA-QC dengan mengarahkan pada tab instrument lalu pilih status, kemudian klik download method pilih cooling kemudian klik OK dan matikan software agilent cerity. Untuk mematikan instrument GC Agilen Cerity 6820, diawali dengan cek suhu font inlet, font detector, dan oven dengan menekan tombol oven, inlet, detector, pada keybord instruments, pastikan suhu detector/font det dan injector/font inlet dibawah 100 setelah itu tekan oven kemudian tekan off. Setelah itu mematikan Air Conpressor dengan membuka valve tabung kompresor dibagian bawah untuk membuang sisa angin agar tidak terjadi kondensasi kemudian lepaskan kompresor dari sumber tegangan. Setelah itu menutup kran tabung gas helium dan hydrogen dengan memutar kran utama tabung dengan memutar searah jarum jam.
Hasil dan Pembahasan
Tabel 1. Area Peak Etanol Standar
Konsentrasi etanol
Area peak
1%
10440.65923
2%
18568.80986
3%
22926.73477
5%
29879.38222
7%
51878.92373
Tabel 2. Area Peak Sampel Minuman Berakohol
Sampel Minuman
Area peak
Anker ( 4,9%)
32416.72853
Gambar 6. Kurva Kalibrasi Konsentrasi vs Area Etanol
Persamaan regresi
Y = 6362x(%)+3834
Area peak sampel = 6362x(%)+3834
32416.72853 = 6362x(%)+3834
X = 4.4927 %
Gambar 7. Konsentrasi Etanol 1%
Gambar 8. Konsentrasi Etanol 2%
Gambar 9. Konsentrasi Etanol 3%
Gambar 10. Konsentrasi Etanol 5%
Gambar 11. Konsentrasi Etanol 7%
Gambar 12. Sampel Anker
Pembahasan
Pada praktikum ini dilakukan analisis etanol dalam minuman dengan kromatografi gas. Dalam setiap analisis kuantitatif suatu senyawa dengan metode kurvakalibrasi selalu digunakan standar dalam variasi konsentrasi. Dalam percobaan ini digunakan etanol absolut yang dibuat dalam variasi konsentrasi 1, 2, 3, 5, 7%(v/v).
Untuk analisis kuantitatif dengan menggunakan instrument Gas Chromatography diperlukan optimasi alat berupa pemilihan kolom maupun detector yang tepat agar diperoleh hasil yang maksimal. Kolom yang sering digunakan adalah kolom stainless steel, glass, quartz, nikel, dan poly tetra fluor ethylene (PTFE). Pemilihan kolom didasarkan pada interaksi yang terjadi antara uap sampel dengandinding kolom. Selektivitas GC didasarkan pada interaksi molecular antara molekul yang dipisahkan dengan molekul pada fasa diam. Pada percobaan ini komponen yang akan dianalisis adalah non polar, maka kolom yang dipilih adalah kolom non polar.
Sedangkan detektor yang dipilih adalah Flame Ionization Detector (FID. Pada umumnya, senyawa organik ketika dipirolisis menghasilkan intermediet ionik dan elektron yang terlibat dalam mekanisme, dimana spesies yang bermuatan ini akan tertarik dan dikumpulkan dalam collector dan aliran ion yang dihasilkan akan terbaca. Detector FID adalah detektor yang sering digunakan karena sensitivitasnya tinggi (sekitar 10-13 g/ml ), range responnya besar ( sekitar 107 ), tidak berisik, dan satu kekurangannya adalah bahwa detector ini merusak sampel. Larutan etanol-air diambil 0,5l untuk diinjeksikan ke dalam GC. Area peak etanol dibuat grafik versus persen etanol sebagai kurva kalibrasi. Sehingga diperoleh persamaan regresi y=6362x+3834 dengan R2 = 0,949 . Semakin tinggi konsentrasi etanol, harga area yang diberikan juga semakin meningkat. Hal ini ditunjukkan dengan peak yang semakin tinggi. Sampel minuman anker 0,5l juga diinjeksikan dan diperoleh area peaknya. Kemudian area peak sampel dan persamaan regresi digunakan untuk menghitung kadar etanol sampel. Dengan interpolasi pada grafik akan diketahui persen etanol dalam sampel. Dari data percobaan dan perhitungan diketahui persen etanol dalam sampel anker adalah 4,49 % ( kadar pada label adalah< ± 4,9% ). Hal ini menunjukan kandungan etanol dalam sampel minuman tidak sesuai dengan kadar yang tercantum dalam label kemasan. Dimana kemungkinan produsen melakukan manipulasi kadar etanol dengan mengurangi etanol dalam minumannya.
Gambar 11. Fishbone ketidakpastian pengukuran.
Fishbone menunjukkan ketidakpastian pengukuran kromatografi gas dimana terdapat 4 aspek yang mempengaruhi yaitu:
Personality
Aspek personaliti bersumber pada Analis yang mengoperasikan diantaranya proses injeksi. Proses injeksi yang kurang baik akan menyebabkan distribusi sampel kedalam kolom tidak serentak, karena sampel masuk secara berkala sehingga menyebabkan peak yang terbentuk kurang tajam.
Equipment
Aspek equipment terdiri atas peralatan yang digunakan yaitu syringe. Kondisi syringe yang digunakan dalam pengambilan sampel mempengaruhi proses injeksi sehingga dimungkinkan sampel yang diinjeksikan tidak tepat 0,5µL.
Management
Waktu Injeksi yang tidak spontan menyebabkan kesalahan pada peak yang terbentuk.
Material
Penggunaan satu syringe untuk tiga sampel, dapat menyebabkan sampel terkontaminasi.
Kesimpulan
Kromatografi Gas adalah proses pemisahan campuran menjadi komponen-komponennya dengan menggunakan gas sebagai fase gerak yang melewati suatu lapisan serapan (sorben) yang diam. Kadar etanol dalam sampel dapat dihitung berdasarkan persamaan regresi kurva kalibrasi standar etanol dan area peak. Kadar etanol sampel anker yaitu 4.49% ( < ± 4.9%).
Daftar Pustaka
Anonim. 1999. Etanol . Didownload di http://sribd.com// pada 15 Desember 2014.
Anonim. 2012. Analisis Kromatografi Gas. Didownload di http://scribd.com// pada 17 Desember 2014.
Arfiyah. 2012. Laporan Praktikum GC. Didownload di http://academia.edu.com// pada 17 Desember 2014
Sumar Hendayana. 1994. Kimia Analisis Instrumen. Jakarta : PT Gramedia Pustaka Utama.
Yuneka. 2000. Teknik Kromatografi. Jakarta : PT Kalman Pustaka.
