DAFTAR ISI.docx Daftar Pustaka.docx BAB I.docx BAB II.docx BAB III.docx BAB IV.docx
DAFTAR ISI
HalamanJudul .................................................................................................................... i Pengesahan ....................................................................................................................... ii Ringkasan ........................................................................................................................ iii Summary ................................................ ...................................................... ......................................................................... ................... iv Prakata .............................................................................................................................. v Daftar Isi ................................................ ...................................................... ......................................................................... ................... vi Daftar Tabel .................................................... ......................................................................................................... ............................................................... .......... vii Daftar Gambar ................................................ ..................................................... .............................................................. ......... viii BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Latar Belakang Masalah ................................................... ............................. 1 1.2 Rumusan Masalah .......................................................................................... 3 1.3 Tujuan Penelitian ..................................................... ........................................................................................... ...................................... 3 1.4 Manfaat Manfaat Penelitian ................................................... ...................................... 3 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 2.1 Gliserol ........................................................................................................... 4 2.2 Asam Benzoat ................................................. ............................................... 5 2.3 Konversi Gliserol .............................................................. ........ ................................................................................... ............................. 6 2.4 Proses Esterifikasi Gliserol Gliserol ............................................... ............................. 8 2.5 Tribenzoin .......... ...................................................... ............................................................................................ ...................................... 9 2.6 HCl ( Hydrochloric Hydrochloric Acid ) .................................................. ............................. 10 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 3.1 Rancangan Penelitian ............................................... ....................................... 12 3.2 Bahan dan Alat yang Digunakan ............................................... ..................... 12 3.3. Pengolahan Data ..................................................... ............................................................................................ ....................................... 13 3.4 Prosedur Percobaan .................................................................................... .... 15 3.5 Analisa Produk ................................................ ................................................ 16 BAB IV JADWAL PELAKSANAAN DAFTAR PUSTAKA ........................................................ ....................................................................................................... ............................................... 19 vi
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Sifat Fisika Gliserol pada Suhu ..................................................................... 4 Tabel 2.2 Sifat Fisika Asam Benzoat ................................................................ ............ 6 Tabel 2.3 Sifat Fisika Asam Klorida ........................................................................... 11 Tabel 3.1 Rancangan Penelitian Central Composite Design 3 Variabe ...................... 14 Tabel 3.2 Realisasi Penelitian Central Composite Design 3 Variabel ........................ 15 Tabel 4.1 Jadwal Pelaksanaan Kegiatan ..................................................................... 18
vii
DAFTAR GAMBAR
Gambar 2.1 Struktur Molekul Tribenzoin ................................................. .................... 9 Gambar 2.2 Reaksi Pembentukan Tribenzoin ............................................................. 10 Gambar 3.1 Rangkaian Alat KonversiGliserol .......................................... .................. 13 Gambar 3.2 Diagram Blok Pembuatan Tribenzoin ..................................................... 15
viii
DAFTAR PUSTAKA
Box, G. E. P., Hunter G. William., Hunter J. Stuart., 1952. Statistics for Experimenters An Introduction to Desaign, Data Analysis, and Model Building. John Wiley & Sons, Inc. Canada Cochran, G., William., Cox M. Gertrude. 1992. Experimental Design, 2nd edition. A Willey-Interscience Publication, Canada Corma, A., Huber,G.W., Sauvanaud,L., O’Connor,P., 2008. Biomass to Chemicals: Catalytic Convertion of Glycerol/Water Mixtures into Acroelin. Reaction Network. Elsevier Journal of Catalysis 257, 163-171. Dakka, J.M., Mozeleski., E.J., Baugh,L.S., 2010. Process for Making Triglyceride Plasticizer from Crude Glycerol . US Patent Application Publication. th
Fessenden and Fessenden., 1986. Organic Chemistry,3 ed., Wadsworth,Inc., Belmont,California. Gelosa, D., Ramaioli, M., Valente, G., and Morbidelli, M., 2003. Chromatographic Reactors: Esterification of Glycerol with Acetic Acid Using Acidic Polymeric Resins. Ind. Eng. Chem. Res 42, 6536-6544. Guilbert, S. 2001. A Survey On Protein Absed Materials For Food, Agricultural And Biotechnological Uses. In Active Bioplymer Films And Coating For Food And Biotechnological Uses. Park,H.J., R.F.Testin, M.S.Chinnan and J.W.Park Ed). Materials of Pre-Congress Short Course of IUFoST, Korea University-Seoul, Korea. Groggins, P.H., 1958, “Unit Processes in Organic Synthesis”, pp.699, McGraw Hill, Inc., New York. Hilyati, Wuryaningsih, Anah,L., 2001. Pembuatan Gliserol Monostearat dari Gliserol dan Asam Stearat Minyak Sawit. Prosiding Seminar Nasional X “Kimia dalam Industri dan Lingkungan” http://en.wikipedia.org/wiki/Glycerol http://www.chembase.com/iupac_(3-benzoyloxy-2-hydroxypropyl)_benzoate.htm http://www.chemicaldictionary.org/Glyceryl-Tribenzoate_109.html
19
20
http://www.trigon-chemie.com/en_glycerol_tribenzoate.html Kato,Y., Fujiwara,I., Asano,Y., 1999. Synthesis of optically active a-monobenzoyl glycerol by asymmetric transesterification of glycerol. Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic 9 000. 193 – 200 Miner & Dalton., 1953. Chemical properties and Derivatives of Glycerol. Reinhold Publishing Corp. New York Othmer, Kirk., 1990. Encyclopedia of Chemical Technology, 4 th edition. Volume 1: A to Alkaloids. John Wiley & Sons Inc., New York Pagliaro, Mario., Rossi, Michele., 2008. The Future of Glycerol: New Uses of a Versatile Raw Material. RSC Green Chemistry Book Series. Pathak, K.K., Reddy ,M.N.N., Dalai,B.A.K.,2010. Catalytic Convertion of Glycerol to Value Added Liquid Products. Elsevier Applied Catalysis A: General 372, 224-238. Tamayo,J.J., Ladero,M., Santos,V.E., 2011. Esterification Of Benzoic Acid And Glycerol To _-Monobenzoate Glycerol In Solventless Media Using An Industrial Free Candida Antarctica Lipase B. Process Biochemistry, Elsevier Ltd. SciVerse ScienceDirect.
BAB I PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Gliserol adalah produk samping produksi biodisel dari reaksi transesterifikasi. Gliserol (1,2,3 propanetriol) merupakan sesuatu yang tidak berwarna, tidak berbau dan merupakan cairan kental yang memiliki rasa manis (Pagliaro dan Rossi., 2008). Gliserol dari proses biodiesel banyak mengandung impuritas dan memiliki kualitas yang rendah, yang tidak dapat digunakan untuk industri petroleum maupun untuk bahan bakar diesel. Gliserol dapat dimurnikan dengan proses destilasi agar dapat digunakan pada industri makanan, farmasi atau juga dapat digunakan untuk water treatment, namun sampai saat ini belum banyak diolah. Dengan demikian dibutuhkan suatu penelitian untuk mengolah gliserol tersebut. Konversi gliserol biasanya dilakukan dengan cara esterifikasi gliserol, eterifikasi gliserol, oksidasi gliserol dan reduksi gliserol. Proses esterifikasi gliserol yaitu mereaksikan gliserol dengan asam organik maupun asam anorganik akan menghasilkan gliserol ester, dari golongan asam organik misalnya dari kelompok asam karboksilat bisa dihasilkan gliserol asetat, gliserol benzoat, gliserol carbonat dan sebagainya. Proses eterifikasi gliserol yaitu mereaksikan gliserol dengan aryl/alkyl alcohol dihasilkan gliserol eter. Proses oksidasi gliserol biasa dilakukan untuk mendapatkan berbagai produk yang mengandung asam glikolat, asam oksalat, asam formiat. Dakka dkk., (2010) meneliti tentang pembuatan glycerol trihepthanoate yang dilakukan dengan cara esterifikasi antara gliserol dengan asam heptanoate, kemudian glycerol trihepthanoate ini digunakan sebagai plasticizer untuk PVC (poly vinyl chloride). Pada konversi gliserol lain, Trejda dkk., (2011) juga meneliti tentang konversi gliserol menjadi glycerol triacetate dengan reaksi esterifikasi gliserol dan asam asetat dengan katalis Niobium silica SBA-15. Dora dkk., (2006) juga meneliti tentang konversi gliserol menjadi glycerol triacetate dengan reaksi mereaksikan gliserol dan asam asetat dengan katalis strong solid acid tungstated zirconia (WZ). Rita dkk., (2008) meneliti tentang esterifikasi enzimatis gliserol dengan asam laurat yang menghasilkan senyawa lesitin yang mampu menurunkan tegangan permukaan air dan stabilitas emulsi minyak-air. Hilyati dkk., (2001) juga melakukan percobaan pembuatan 1
2
gliserol monostearat yang dilakukan dengan reaksi esterifikasi antara gliserol dan asam stearat dengan katalis asam (HCl) dan basa (KOH). Worapon dkk., (2010) melakukan penelitian tentang sintesis gliserol eter dengan eterifikasi gliserol dengan tetra-butyl alcohol dengan reaktor berpengaduk dan kemudian dipisahkan menggunakan kolom destilasi dalam skala laboratorium hasilnya adalah TTBG (tri tert-butyl ether glycerol ). Tamayo dkk., (2011) mereaksikan gliserol dan asam benzoat secara esterifikasi secara enzimatis dalam media yang miskin solvent dengan menggunakan katalis lipase B, dihasilkan senyawa
-monobenzoate
α
glycerol . Salah satu proses pengolahan gliserol adalah proses esterifikasi dengan asam organik misalnya dari kelompok asam karboksilat seperti asam asetat, asam benzoat. Gelosa dkk., (2003) mempelajari reaksi esterifikasi gliserol dengan asam asetat memakai katalisator berupa resin amberlyst-15 dalam reaktor kromatografi. Jika menilik pada esterifikasi gliserol dengan asam karboksilat, gliserol ini dapat diesterifikasi dengan asam benzoat sehingga akan membentuk tribenzoin. Kegunaan tribenzoin sangat banyak baik untuk keperluan bahan makanan maupun non makanan. Aplikasi pemanfaatan tribenzoin antara lain dapat digunakan sebagai bahan plasticizer pada edibel coating makanan, bahan pasticizer yang aman pada pewarna kuku, bahan untuk meningkatkan sifat adhesive dan water resistance pada tinta printer. Edible coating diaplikasikan dan dibentuk secara langsung pada produk yang dikemas (Guilbert etal, 1996.). Karena edible coating dapat dikonsumsi, bahan yang digunakan untuk pembuatan edible coating harus dianggap sebagai GRAS (Park et al, 1994;. Krochta dan Mulder-Johnston, 1997) disetujui oleh FDA dan harus sesuai dengan peraturan yang berlaku untuk produk makanan yang bersangkutan (Guilbert et al., 1996). Tujuan dari edible coating adalah untuk menghambat transfer massa (misalnya kelembaban, oksigen, lemak dan zat terlarut) dan atau sebagai carrier bahan makanan atau aditif dan atau untuk meningkatkan penanganan
makanan (Krochta, 1992). Persyaratan khusus untuk edible film atau edible
coating sebagai berikut(Arvanitoyannis dan Gorris, 1999) 1) Lapisan ini harus kedap air sehingga tetap utuh dan untuk menutupi seluruh bagian suatu produk secara memadai; 2) Seharusnya tidak menghabiskan oksigen atau menumpuk karbon dioksida yang berlebihan. Minimal Oksigen 1-3% diperlukan di sekitar komoditas untuk mencegah peralihan dari aerob ke anaerob; 3) Harus mampu mengurangi permeabilitas uap air; meningkatkan penampilan, dan mempertahankan aroma senyawa yang mudah menguap.
3
1.2. Perumusan Masalah
Berdasarkan latar belakang masalah, dimana Gliserol merupakan produk hasil samping pembuatan biodiesel yang terbentuk dari trigliserida/minyak nabati dengan proses transesterifikasi. Berdasar reaksi esterifikasi gliserol dengan asam karboksilat, gliserol ini dapat diesterifikasi dengan asam benzoat sehingga gliserol dapat dikonversi menjadi senyawa tribenzoin yang nantinya akan dimanfaatkan sebagai bahan plasticizer . Proses konversi gliserol ini dilakukan dengan menggunakan katalis asam cair yaitu asam klorida (HCl). Berdasarkan hal tersebut di atas permasalahan yang dihadapi dalam proses produksi tribenzoin dari gliserol dan asam benzoat dengan menggunakan katalis HCl adalah pengaruh variabel suhu, konsentrasi berat katalis terhadap berat asam benzoat, dan perbandingan berat asam benzoat dengan gliserol.
1.3. Tujuan Penelitian
Penelitian konversi gliserol menjadi senyawa tribenzoin dengan menggunakan katalis asam klorida (HCl) bertujuan untuk: 1. Mempelajari pengaruh perbandingan pereaksi gliserol dan asam benzoat terhadap konversi gliserol dalam produksi tribenzoin. 2. Mempelajari pengaruh temperatur untuk memproduksi tribenzoin. 3. Mempelajari pengaruh konsentrasi katalis untuk memproduksi tribenzoin.
1.4. Manfaat Penelitian
Data yang diperoleh dari penelitian ini dapat digunakan sebagai parameter untuk proses pembuatan tribenzoin sebagai bahan pelarut aroma pada citrus oil , pada tinta cetak / printer untuk sifat adhesive dan water resisstance, pada edible coating sebagai plasticizer untuk resin selulosa, polimer dan ko-polimer. Dalam aspek ilmu pengetahuan manfaat yang diharapkan dari penelitian ini adalah untuk menambah wawasan bagi masyarakat umumnya dan bagi mahasiswa khususnya. Bagi mahasiswa yaitu sebagai sarana menuangkan ide gagasannya mengenai pemanfaatan sumber daya alam terbaharukan dan ramah lingkungan. Sedangkan bagi masyarakat yaitu dapat memanfaatkannya dalam kehidupan sehari-hari bila nantinya telah dikembangkan.
BAB II TINJAUAN PUSTAKA
2.1
Gliserol
Gliserol (1,2,3 – propanetriol) merupakan senyawa yang tidak berwarna, tidak berbau, dan merupakan cairan viscous dengan rasa manis.Gliserol berasal dari alam dan petrokimia. Nama gliserol berasal dari bahasa Yunani glykys yang artinya manis, istilah glycerin, glycerine, dan glycerol biasa digunakan pada literatur. Di lain hal, gliserin umumnya mengacu pada larutan gliserol dalam air (tidak murni) dimana komponen yang paling besar adalah gliserol. Gliserol mentah mempunyai kemurnian 70 - 80 %, sebelum diperdagangkangliserol mentah dimurnikan hingga didapat kemurnian sebesar 95,5 - 99 % (Pagliaro dan Rossi, 2008). Gliserol dapat dilarutkan pada air dan alkohol, kurang larut pada ether dan dioxane, dan tidak dapat larut pada hidrokarbon. Pada kondisi anhidrous, gliserol memiliki spesifik gravity 1,261 gr/ml, titik leleh 18,2 °C, dan titik didih 290 °C dengan tekanan atmosferik normal disertai dekomposisi. Gliserol sudah banyak digunakan dan diaplikasikan sebagai bahan tambahan dalam pembuatan kosmetik, formulasi dibidang farmasi dan makanan. Gliserol sangat stabil pada kondisi normal, cocok digunakan dengan bahan kimia lainnya, non-iritasi pada berbagai macam penggunaannya, dan tidak berefek negatif pada lingkungan (Pagliaro dan Rossi, 2008). Tabel 2.1. Sifat fisika gliserol pada suhu 20°C Sifat
Nilai
Berat molekul
92,09382 g/mol
Densitas
1,261 g/ml
Viskositas
1,5 Pa.s
Titik leleh
18,2 0C
Titik didih
290 0C
Titik nyala
160 0C 64.00 mN -1m
Tegangan permukaan
-0.0598 mN (mK) -1
Koefisien suhu
Sumber: Pagliaro dan Rossi, 2008
4
5
Gliserol mengandung grup tiga hidrofilik alkoholik hidroksil, yang menentukan kelarutan gliserol pada air dan sifat higroskopik dari gliserol. Gliserol merupakan molekul yang sangat fleksibel dan terbentuk dari intra dan intermolekular ikatan hidrogen (Pagliaro dan Rossi, 2008). Gliserol dihasilkan sebagai produk samping pembuatan biodiesel dengan reaksi transesterifikasi minyak nabati, reaksi menggunakan metanol dengan KOH. Minyak nabati mentah dimurnikan dengan deguming (penghilangan lecithin dan phosphorus) dan deacidifikasi (penghilangan free fatty acid ). Fatty acid (asam lemak) terdiri dari 2 % original produk, dan setelah didistilasi muncul lapisan baru sebagai hasil samping. Minyak diisikan ke reaktor batch dan dipanaskan pada suhu 55 °C dengan 30 % ekses campuran metanol dan KOH. Setelah bereaksi selama 2 jam campuran keluar dari reaktor. Larutan gliserol-metanol lebih berat daripada metanol ester, sehingga gliserol-metanol berada di bagian dasar reaktor. Mengingat campuran terdiri dari biodiesel, larutan gliserol-metanol, dan metanol, maka campuran didistilasi untuk melengkapi recovery metanol dan dicentrifugasi untuk menghilangkan gliserol. Hasilnya berupa campuran biodiesel dan air yang kemudian dikeringkan dengan vacuum dan dianalisa dengan parameter ester (minimum 96,5%) dan gliserol (maksimum 200 ppm) (Pagliaro dan Rossi, 2008). Gliserol masih memiliki garam dan free fatty acid (FFA) yang tinggi dan masih berwarna kuning, coklat tua, penggunaan langsung gliserol ini masih sedikit dan belum menguntungkan. Oleh karena itu solusi yang diambil adalah memurnikannya dengan kombinasi proses elektrodialisis dan nanofiltrasi, proses ini menghasilkan cairan tanpa warna dengan kandungan garam rendah. Untuk recovery gliserol jika perlu, menggunakan ion exchange dan menghilangkan larutan air dengan evaporasi, sehingga gliserol yang dihasilkan sesuai standart (Pagliaro dan Rossi, 2008).
2.2
Asam Benzoat
Asam benzoat, C7H6O2 (atau C6H5COOH), adalah padatan kristal berwarna putih dan merupakan asam karboksilataromatik yang paling sederhana. Nama asam ini berasal dari gum benzoin (getah kemenyan), yang dahulu merupakan satu-satunya sumber asam benzoat. Asam lemah ini beserta garam turunannya digunakan sebagai pengawet makanan. Asam benzoat adalah prekursor yang penting dalam sintesis banyak bahan-bahan kimia lainnya.
6
2.2.1
Sifat Fisika Asam Benzoat
Tabel 2.2 Sifat Fisika Asam Benzoat Sifat
Nilai
Titik leleh
122,4 C
Titik didih
249 °C
°
1,32 g/cm3
Densitas Massa molar
122,12 g/mol °
Panas spesifik (pada 124 C) Temperatur kritis Spesifik gravity
5,029 J/gr K 592,71 K 1.2659 Sumber : Kirk Othmer, 1998
2.2.2
Sifat Kimia Asam Benzoat
Asam benzoat yang memiliki rumus kimia C 6H5COOH adalah asam organik yang bersifat larut dalam alkohol, eter, benzen; kloroform; aseton, karbon disulfida, minyak terpentin, karbon tetraklorida, minyak-minyak menguap. Asam benzoate ini juga memiliki sifat dapat terbakar.
2.3
Konversi Gliserol
Gliserol diproduksi sebagai hasil samping reaksi transesterifikasi pada produksi biodiesel yang memiliki nilai ekonomi yang rendah. Dari segi ekonomi nilai gliserol dapat ditingkatkan dengan mengubahnya menjadi produk yang memiliki nilai ekonomi tinggi seperti hidrogen, gas sintesis atau bahan kimia cair. Proses konversi gliserol dapat dilakukan dengan berbagai cara yaitu dengan proses oksidasi gliserol , reduksi gliserol , esterifikasi gliserol dan eterifikasi gliserol . Jihad dkk., (2010) meneliti tentang pembuatan glycerol trihepthanoate yang dilakukan dengan cara esterifikasi antara gliserol dengan asam heptanoate, kemudian glycerol trihepthanoate ini digunakan sebagai plasticizer untuk PVC ( poly vinyl chloride). Dalam penelitian ini asam heksanoat terlebih dahulu dibuat dari reaksi hexane dengan gas H2 dan CO. Reaksi tersebut akan menghasilkan hexanal, yang kemudian akan dioksidasi menjadi asam hexanoat.
7
Pada konversi gliserol yang lain, Trejda dkk., (2011) juga meneliti tentang konversi gliserol menjadi glycerol triacetate dengan reaksi esterifikasi gliserol dan asam asetat dengan berbagai katalis dari jenis Niobium silica SBA-15, pada penelitian ini diperoleh konversi paling besar adalah 94% dan selektivitas paling besar untuk glycerol triacetateadalah 40%. Dora dkk., (2006) juga meneliti tentang konversi gliserol menjadi glycerol triacetate dengan reaksi mereaksikan gliserol dan asam asetat dengan katalis strong solid acid tungstated zirconia (WZ). Anindito juga telah melakukan pembuatan triacetin antara gliserol dan asam asetat dengan katalisator asam sulfat, konversi tertinggi diperoleh pada perbandingan pereaksi 6 gmol asam asetat/gmol gliserol, konsentrasi katalisator 0,67% berat gliserol, dan konversi 85% (Anindito, 2008) Rita dkk., (2008) meneliti tentang esterifikasi enzimatis gliserol dengan asam laurat yang menghasilkan senyawa lesitin. Dari hasilpenelitian reaksi esterifikasi-enzimatis diperoleh kondisi operasi optimum yaitu pada perbandinganjumlah mol gliserol dan asam laurat 3:3, waktu reaksi esterifikasi-enzimatis 18 jam, dan persentaseberat penambahan wijen terhadap substrat sebesar 90% dengan nilai penurunan teganganpermukaan air setelah ditambahkan agen pengemulsi sebesar 21,6 mN/m dan stabilitas emulsiminyak-air setelah ditambahkan agen pengemulsi sebesar 150,6 detik. Hilyati dkk., (2001) juga melakukan percobaan pembuatan gliserol monostearat yang dilakukan dengan reaksi esterifikasi antara gliserol dan asam stearat dengan katalis asam (HCl) dan basa (KOH). Pembuatan gliserol stearat ini dilakukan dalam range temperature 1400-1900C dengan waktu yang digunakan untuk percobaan adalah 8 jam. Kondisi optimal dihasilkan pada temperature 180 0C dengan waktu reaksi 8 jam yaitu diperoleh ester 94,58 %. Worapon dkk., (2010) melakukan penelitian tentang sintesis gliserol eter dengan eterifikasi gliserol dengan tetra-butyl alcohol dengan reaktor berpengaduk dan kemudian dipisahkan menggunakan kolom destilasi dalam skala laboratorium hasilnya adalah TTBG (tri tert-butyl ether glycerol ). Tamayo dkk., (2011) mereaksikan gliserol dan asam benzoat secara esterifikasi secara enzimatis dalam media yang miskin solvent dengan menggunakan katalis
lipase
B, dihasilkan senyawa3-monobenzoate glycerol atau
α-monobenzoate
glycerol .Reaksi ini menggunakan katalis lipase Bdengan konsentrasi 30 g/L dan didapat konversi sebesar 80%.
8
2.4
Proses Esterifikasi Gliserol
Reaksi esterifikasi adalah reaksi antara asam karboksilat dan alkohol yang membentuk ester.Turunan asam karboksilat membentuk ester asam karboksilat.Ester asam karboksilat ialah suatu senyawa yang mengandung gugus -CO 2 R dengan R dapat berupa alkil maupun aril.Esterifikasi menggunakan katalis asam dan bersifat reversible (Fessenden, 1982). Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :
C H5 (OH)
+
gliserol
RCOOH
→
C H5 (OH) OOCR
asam karboksilat
+ H O
ester
air
Reaksi esterifikasi melalui beberapa tahap reaksi yaitu : 1.
Pembentukan senyawa proton pada asam karboksilat. Pada proses ini terjadi perpindahan proton dari katalis asam atom oksigen pada gugus karbonil.
O
R
C
+ OH
OH + H +
R
C
OH
OH
R
C
OH
+
2.
Alkohol nukleofilik menyerang karbon positif. Dimana atom karbon karbonil kemudian diserang oleh atom oksigen dari alkohol, yang bersifat nukleofilik sehingga terbentuk ion oksonium. Pada proses ini terjadi pelepasan proton atau deprotonasi dari gugus hidroksil milik alkohol, menghasilkan senyawa kompleks teraktivasi.
R
C +
OH
OH
OH
OH + R'OH
R
C
OH
R'
O
H
-H
+
R
C
R'
O
OH
+
3.
Protonasi terhadap salah satu gugus hidroksil yang diikuti pelepasan molekul air menghasilkan ester
9
OH
OH +H R
C
R'
O
+
+
OH
R
C
R'
O
+ OH
OH
OH2
-H2O
R
C
R'
O
+
O -H
R
C
R'
O
+
R
C
OR'
Tahapan reaksi diatas dapat dirangkum sebagai berikut : OH H R
C
O
OH
OH + R'OH
+
R
asam karboksilat
C
OH
R
C
OR' + H2O
ester
OR'
Proses reaksi esterifikasi merupakan reaksi reversible, sehingga untuk memperoleh konversi maksimum dapat dilakukan usaha - usaha sebagai berikut : a. Penambahan alkoholsecara berlebih ke dalam reaksi b. Menghilangkan air secara distilasi atau dengan dehydrating agent . Molecular sieve merupakan salah satu contoh dehydrating agent . c. Penggunaan katalis 2.5
Tribenzoin
Tribenzoin yang memiliki rumus kimia C 24H20O6 adalah nama lain dari 1,2,3 propanetriol tribenzoate atau glycerol tribenzoate atau 1,3-dibenzoyloxypropan-2-yl benzoate adalah triester dari gliserol dan asam benzoat. Tribenzoin merupakan senyawa kimia buatan, kegunaan Tribenzoin sangat banyak baik untuk keperluan bahan makanan maupun non makanan. Aplikasi pemanfaatan Tribenzoin antara lain 10dapat digunakan sebagai bahan plasticizer pada edibel coating makanan, bahan pasticizer yang aman pada pewarna kuku, bahan untuk meningkatkan sifat adhesive dan water resistance pada tinta printer. Tribenzoin berbentuk cairan berwarna kuning bening (colourless to yellowish liquid ) berbau herbal dan tidak menyengat.
Gambar 2.1.Struktur molekul tribenzoin
10
Mekanisme reaksi esterifikasi gliserol dan asam benzoat menjadi tribenzoin adalah sebagaiberikut:
C H5 (OH)
+
gliserol
C6 H5 COOH
↔ C10 H1 O4
asam benzoate
C H5 (OH)
+
gliserol
C H5 (OH)
+
gliserol
+ H O
glycerol monobenzoate
2 C6 H5 COOH
↔ C17 H16 O5
asam benzoate
glycerol dibenzoate
3 C6 H5 COOH asam benzoate
+ 2 H O
↔ C4 H0 O6
+ 3 H O
glycerol tribenzoate
Untuk reaksi pembentukan tribenzoinsecara rumus bangun adalah sebagai berikut :
+ 3 H2 O
+ 3
Gambar 2.2. Reaksi pembentukan tribenzoin
2.6
HCl (H ydrochlori c Acid )
Hidrogen klorida (HCl) adalah asam monoprotik, yang berarti bahwa ia dapat berdisosiasi melepaskan satu H+ hanya sekali. Dalam larutan asam klorida, H + ini bergabung dengan molekul air membentuk ion hidronium, H 3O+: H3O+ + Cl−
HCl + H2O
Dari tujuh asam mineral kuat dalam kimia, asam klorida merupakan asam monoprotik yang paling sulit menjalani reaksi redoks. HCl juga merupakan asam kuat yang paling tidak berbahaya untuk ditangani dibandingkan dengan asam kuat lainnya. Walaupun asam, ia mengandung ion klorida yang tidak reaktif dan tidak beracun. Asam klorida dalam konsentrasi
menengah
cukup
stabil
untuk
disimpan
dan
terus
mempertahankan
konsentrasinya. Oleh karena alasan inilah, asam klorida merupakan reagen pengasam yang sangat baik.
11
Asam klorida merupakan asam pilihan dalam titrasi untuk menentukan jumlah basa. Asam yang lebih kuat akan memberikan hasil yang lebih baik oleh karena titik akhir yang jelas. Asam klorida azeotropik (kira-kira 20,2%) dapat digunakan sebagai standar primer dalam analisis kuantitatif, walaupun konsentrasinya bergantung pada tekanan atmosfernya ketika dibuat. 2.6.1
Sifat Fisikia Asam Klorida:
Tabel 2.3 Sifat Fisika Asam Klorida Nilai
Sifat Massa molar
36,46 g/mol (HCl)
Penampilan
Cairan tak berwarna-kuning pucat
Densitas
1,18 g/cm3
Titik leleh
−27,32 °C (247 K), larutan 38%
Titik didih
48 °C (321 K), larutan 38%.
Keasaman (pKa)
−8,0
Viskositas
1,9 mPa•s pada 25 °C,larutan 31,5% Sumber : www.wikipedia.com
2.6.2
Sifat Kimia Asam Klorida
Seketika asam klorida bercampur dengan bahan kimia oksidator lainnya, seperti natrium hipoklorit (pemutih NaClO) atau kalium permanganat (KMnO4), gas beracun klorin akan terbentuk. NaClO + 2 HCl → H2O + NaCl + Cl 2 2 KMnO4 + 16 HCl → 2 MnCl 2 + 8H2O + 2 KCl + 5 Cl 2
BAB III METODOLOGI PENELITIAN
Penelitian ini merupakan penelitian yang bersifat ekspermintal. Penelitian terbagi dalam dua tahap, yaitu tahap pendahuluan dan optimasi. Penelitian pendahuluan bertujuan untuk menentukan variable dan metode proses produksi. Dalam penelitian pendahuluan digunakan metode (Ari dan Anggra, 2011). Hasil penelitian pendahuluan tersebut menggunakan proses esterifikasi gliserol dengan asam benzoat dengan menggunakan katalis asam sulfat (H2SO4). Hasil penelitian pendahuluan dengan metode (Ari dan Anggra, 2011) tersebut menghasilkan produk reaksi yang baik. Sesuai dengan hasil analisa pengujian titrasi acidi alkali didapatkan nilai konversi gliserol yang cukup tinggi 64,165 % Sehingga metode ini digunakan untuk optimasi proses.
3.1
Rancangan Penelitian
Penelitian yang kami lakukan ialah esterifikasi gliserol dengan asam benzoat menggunakan katalis asam klorida (HCl) menghasilkan gliserol tri-benzoate pada proses batch dalam fase cair – cair. 1. Variabel Tetap a.
Kecepatan pengadukan
: 100 rpm
b.
Volume gliserol dan asam benzoat
: 500 ml
c.
Waktu reaksi
: 30 menit
2. Variabel Berubah
3.2
a.
Temperatur (oC)
b.
Perbandingan asam benzoat terhadap gliserol (mol) : 2:1, 3:1, 4:1
c.
Konsentrasi katalis (% berat gliserol)
: 50, 60, 70
: 3%, 4%, 5%
Alat dan Bahan yang Digunakan
Bahan yang digunakan untuk proses esterifikasi gliserol dan asam benzoat adalah sebagai berikut: 1.
Gliserol yang mempunyai kadar 90 % sebagai pereaksi
2.
Asam Benzoat yang mempunyai kadar 99 % sebagai pereaksi
3.
Asam Klorida yang mempunyai kadar 33% sebagai katalis 12
13
4.
0.5 N NaOH yang mempunyai kadar 98 % sebagai penitran
5.
Asam Oksalat untuk standarisasi NaOH
6.
Aquadest sebagai pelarut / pengencer
7.
Metanol sebagai pelarut
8.
Indikator PP
Alat untuk proses produksi terdiri dari labu leher tiga yang dilengkapi pendingin balik dan pengaduk sistem mekanik. Sistem pengadukan harus dibuat kedap udara dengan penambahan seal. Rangkaian alat secara lengkap disajikan pada gambar berikut (Gambar 3.1). 1
3
Keterangan : 1. Statif 2. Klem
2
3. Pendingin balik 4
5
4. Thermometer 5. Labu leher tiga
8 7
6. Pemanas + magnetic stirer 7. Pengaduk
6
8. Oilbath
Gambar 3.1. Rangkaian alat proses konversi gliserol
3.3
Pengolahan Data
Pengolahan data yang digunakan dalam penelitian ini adalah metoda Central Composite Design (CCD) dimana metodologi respon permukaan terdiri dari sekelompok teknik yang digunakan dalam studi empiris dari hubungan antara satu atau lebih respon measurred seperti yield, indeks warna, dan viskositas, serta sejumlah variabel input seperti waktu, suhu, dan kosentrasi (Cochran and Cox., 1992). Teknik ini telah digunakan untuk menjawab pertanyaan dari jumlah jenis yang berbeda. Yield atau konversi akan menjadi output (y) dan variabel yang ditetapkan di awal sebagai variabel terikat (x). Korelasi berikut berdasarkan Response Surface Methodology (RSM) : X1 = rasio – 3 1 X2 = konsentrasi katalis – 4 1 X3 = temperatur – 60 10
14
Optimasi berdasarkan RSM akan digunakan untuk menentukan kondisi proses optimal dari esterifikasi gliserol dengan asam benzoat menggunakan katalis HCl. Tabel 3.1 Rancangan Penelitian Central Composite Design 3 Variabel Run
Block
X1
X2
X3
Y
1
1
-1
-1
-1
Y1
2
1
-1
-1
+1
Y2
3
1
-1
+1
-1
Y3
4
1
-1
+1
+1
Y4
5
1
+1
-1
-1
Y5
6
1
+1
-1
+1
Y6
7
1
+1
+1
-1
Y7
8
1
+1
+1
+1
Y8
9
1
-1.68
0
0
Y9
10
2
+1.68
0
0
Y10
11
2
0
-1.68
0
Y11
12
2
0
+1.68
0
Y12
13
2
0
0
-1.68
Y13
14
2
0
0
+1.68
Y14
15
2
0
0
0
Y15
16
2
0
0
0
Y16
Keterangan : -1
= batas nilai bawah
+1 0
= batas nilai atas = nilai tengah
- 1.68 = batas kritis bawah +1.68 = batas kritis atas X1 = pengkodean untuk variabel rasio reaktan X2 = pengkodean untuk variabel konsentrasi katalis X3 = pengkodean untuk variabel suhu operasi Y = konversi reaksi
15
Tabel 3.2 Realisasi Penelitian Central Composite Design 3 Variabel Rasio Mol
Rasio Berat
% Katalis
Kebutuhan Katalis (ml)
Suhu (oC)
81,14
3
2,341
50
244,24
81,14
3
2,341
70
2:1
244,24
81,14
5
3,902
50
4
2:1
244,24
81,14
5
3,902
70
5
4:1
488,48
81,14
3
2,341
50
6
4:1
488,48
81,14
3
2,341
70
7
4:1
488,48
81,14
5
3,902
50
8
4:1
488,48
81,14
5
3,902
70
9
1,3 : 1
158,76
81,14
4
3,122
60
10
4,7 : 1
573,96
81,14
4
3,122
60
11
3:1
366,36
81,14
2.3
1,795
60
12
3:1
366,36
81,14
5.7
4,449
60
13
3:1
366,36
81,14
4
3,122
43,2
14
3:1
366,36
81,14
4
3,122
76,8
15
3:1
366,36
81,14
4
3,122
60
16
3:1
366,36
81,14
4
3,122
60
Run
As.Benzoat : Gliserol
As. Benzoat (gr)
Gliserol (ml)
1
2:1
244,24
2
2:1
3
3.4
Prosedur Percobaan
Langkah - langkah pembuatan gliserol tri- benzoate (tribenzoin) dengan mereaksikan gliserol dan asam benzoat adalah sebagai berikut : Gliserol
Asam benzoate
Katalis
Reaktor Pengambilan sampel berkala
Analisa Hasil Konversi gliserol
Sisa asam benzoat
FTIR
Gambar 3.2. Diagram blok pembuatan tribenzoin
16
Langkah Proses Percobaan Untuk perbandingan pereaksi asam benzoat terhadap gliserol = 3:1 dan konsentrasi katalis 3% 1.
366,36 gr asam benzoat dilarutkan dalam 300 ml methanol pada bekker gelas.
2.
Larutan asam benzoat dan 81,14 ml gliserol 90% dimasukkan dalam labu leher tiga.
3.
Lubang leher tiga ditutup dan pengaduk dihidupkan.
4.
Pemanas dihidupkan hingga suhu 50 oC. Setelah mencapai pada suhu 50 oC katalis asam klorida 1,534 ml dimasukkan ke dalam labu leher tiga.
5.
Sampel diambil sebanyak 5ml setiap 5 menit sampai dengan waktu reaksi 30 menit. Perlakuan yang sama dilakukan untuk rancangan penelitian Central Composit Desain pada Tabel 3.2
6.
Langkah pemurnian produk, dilakukan dengan memisahkan methanol dari produk. Seperti pencucian ester, tahapan ini dilakukan dengan mencuci produk dengan aquadest, sehingga terbentuk padatan yang terpisah dari cairan. Kemudian padatan ini disaring dan dikeringkan pada oven.
3.5
Analisa Produk
1.
Titrasi Acidi Alkali Pengujian dilakukan dengan titrasi acidi alkali yaitu s ebagai berikut: a. Membuat larutan penitran NaOH 0,5 N b. Standarisasi NaOH dengan Asam Oksalat
10 ml NaOH dimasukkan dalam erlemeyer
Indikator PP ditambahkan ke dalam erlemeyer sebanyak 2 tetes
NaOH dititrasi dengan Oksalat Titrasi dilakukan sampai terjadi perubahan warna yang tidak hilang selama 0,5 menit
Kebutuhan Oksalat dicatat
Titrasi dilakukan sebanyak 3 kali
c. Sampel 5 ml diencerkan dengan methanol dalam erlemeyer hingga volumenya menjadi 25 ml. d. Titrasi dengan NaOH 0,5 N
Sampel dimasukkan ke dalam erlemeyer sebanyak 10 ml
Indikator PP ditambahkan ke dalam erlemeyer sebanyak 2 tetes
Sampel dititrasi dengan NaOH 0,5 N
17
Titrasi dihentikan apabila terbentuk warna merah muda yang tidak hilang selama 0,5 menit
Kebutuhan NaOH dicatat
Titrasi dilakukan sebanyak 5 kali
e. Penentuan asam benzoat sisa Besarnya asam benzoat sisa ditentukan dengan rumus: Normalitas sampel =
Volume NaOH
x
Normalitas NaOH
Volume sampel
Mol asam asam benzoat = mol sampel – mol asam klorida
2.
Konversi Gliserol Dalam menghitung nilai konversi yang dihasilkan, dengan mengetahui terlebih
dahulu asam benzoat sisa, sehingga akan diperoleh banyaknya gliserol yang bereaksi. Untuk mengetahui konversi gliserol menggunakan persamaan sebagai berikut : Mol asam benzoat yang bereaksi = (mol asam benzoat awal) – (mol asam benzoat sisa) Mol gliserol yang bereaksi =
Konversi = 3.
mol asam benzoat yang bereaksi 3
mol gliserol yang bereaksi mol gliserol mula mula
Analisa FT-IR Analisa ini dilakukan untuk mengetahui sejumlah komponen dalam produk secara
Spektofotometri Infra Red. Dapat diketahui panjang gelombang dari senyawa tersebut.
BAB IV PELAKSANAAN KEGIATAN
Tabel 4.1 Jadwal Pelaksanaa Kegiatan
Minggu Kegiatan
Studi literatur
Penyiapan bahan, peralatan, dan perancangan Proses Percobaan Esterifikasi Gliserol dengan Asam Benzoat Analisa Produk
Analisa Data
Pembuatan laporan
1 2 3 4 1 2
3
4 1 2 3 4 1 2 3 4
