64
2. Rendemen
Rendemen produk vanilin yang dihasilkan dari reaksi oksidasi isoeugenol dan oksidator nitrobenzene pada penelitian ini berkisar antara
1,97 – 9,1 . Kombinasi perlakuan dengan tingkat daya 400 Watt dan lama reaksi 4 menit menghasilkan rendemen terkecil, sedangkan
kombinasi perlakuan dengan tingkat daya 800 watt dan lama reaksi 4 menit menghasilkan rendemen produk vanilin terbesar.
Grafik pengaruh tingkat daya dan lama reaksi oksidasi terhadap rendemen produk vanilin disajikan pada Gambar 31. Pada tingkat daya
400 Watt dengan lama reaksi 4, 6 dan 8 menit diperoleh rendemen vanilin sebesar 1,97 , 5,00 dan 7,42 . Sedangkan pada tingkat daya 560
Watt dengan lama reaksi 4, 6 dan 8 menit diperoleh rendemen sebesar 6,4 , 6,84 dan 9,1 . Pada tingkat daya 800 Watt dengan tingkat daya 2,
3, dan 4 menit diperoleh rendemen vanilin sebesar 4,13 , 5,96 dan 8,98 .
Berdasarkan perhitungan standar deviasi Lampiran 3c menunjukkan bahwa perlakuan tingkat daya dan lama reaksi memberikan
nilai yang berbeda terhadap rendemen produk vanilin kasar, sehingga semakin besar tingkat daya dan semakin lama reaksi, maka rendemen
produk vanilin semakin besar. Gambar 31. Pengaruh lama reaksi pada tingkat daya 400 watt, 560 watt
dan 800 watt terhadap rendemen vanilin
5 6,84
9,1
1,96 7,42
6,17 5,96
8,98 4,12
2 4
6 8
10 12
2 menit 3 menit
4 menit 6 menit
8 menit
Lama reaksi menit R
e nde
m e
n
400 watt 560 watt
800 watt
65 Pada pemanasan gelombang mikro, besarnya energi panas yang
dihasilkan bergantung dari lamanya waktu radiasi gelombang mikro lamanya larutan sampel dalam oven gelombang mikro dan tingkat daya
Kurniawan, 2005. Semakin lama waktu radiasi gelombang mikro dan semakin tinggi tingkat daya yang digunakan, maka semakin besar energi
panas yang dihasilkan atau semakin tinggi suhu larutan sehingga semakin banyak isoeugenol yang teroksidasi menjadi vanilin, akan tetapi lama
reaksi akan mencapai optimal pada waktu tertentu. Menurut Cerveny et al., 1987, suatu reaksi terjadi ketika molekul-
molekul reaktan bertumbukan. Laju reaksi yang semakin cepat menandakan tumbukan efektif untuk membentuk produk semakin banyak.
Bergeraknya molekul-molekul dalam campuran mengakibatkan terjadinya tumbukan antara satu molekul semakin cepat dengan meningkatnya lama
reaksi. Dari hasil kromatografi gas pada tingkat daya 400 Watt dengan
lama reaksi 4, 6 dan 8 menit serta pada tingkat daya 800 Watt dengan waktu rekasi 2, 3 dan 4 menit dapat dilihat banyaknya K-vanilat dan
rendahnya konsentrasi isoeugenol yang terbentuk dengan semakin meningkatnya jumlah vanilin yang terbentuk hasil reaksi K-isoeugenolat
dengan oksidator nitrobenzene yang berjalan sempurna. Rendahnya konsentrasi isoeugenol yang terdapat dalam produk menunjukkan tingkat
keberhasilan reaksi oksidasi menjadi vanilin semakin besar. Lampiran 10, 12, dan 14 pada tingkat daya 400 Watt dan Lampiran 22, 24, dan 26 pada
tingkat daya 800 Watt menunjukan perubahan puncak isoeugenol pada kemurnian campuran vanilin. Namun pada tingkat daya 560 Watt dengan
lama reaksi 8 menit terjadi punurunan jumlah vanilin karena semakin lama reaksi, tebentuknya reaksi samping yaitu reaksi polimerisasi semakin besar
Lampiran 20. Hasil reaksi samping tersebut diantaranya polimer dan garam yang ikut bercampur dengan produk vanilin sehingga sulit untuk
dipisahkan dan menyebabkan rendemen produk vanilin pada tingkat daya dan lama reaksi tersebut tinggi.
66 Gambar 31 memperlihatkan juga pengaruh tingkat daya pada lama
reaksi yang sama 4 menit terhadap rendemen vanilin. Gambar tersebut menunjukkan peningkatan rendemen vanilin seiring dengan meningkatnya
tingkat daya pada lama reaksi yang sama yaitu 4 menit. Berdasarkan perhitungan standar deviasi Lampiran 3c
menunjukkan bahwa perlakuan tingkat daya pada lama reaksi yang sama 4 menit dalam oven gelombang mikro memberikan nilai yang berbeda
terhadap rendemen produk vanilin kasar. Perlakuan tingkat daya 800 Watt pada lama reaksi 4 menit menghasilkan rendemen produk vanilin kasar
yang lebih besar dari perlakuan lainnya, yaitu sebesar 8,98 . Aplikasi suhu yang lebih tinggi menciptakan energi panas yang lebih
tinggi dan meningkatkan laju reaksi kimia Connors, 1990. Secara teoritis, energi panas ini mempengaruhi laju reaksi. Kenaikkan tingkat
daya menyebabkan kenaikkan suhu reaksi, sehingga semakin banyak energi panas yang diserap oleh bahan dan meningkatkan laju reaksi.
Peningkatan tingkat daya pada gelombang mikro menyebabkan terjadinya tumbukan dan interaksi antara molekul dan radiasi gelombang semakin
besar, sehingga K-isoeugenolat dan K-vanilat terbentuk dalam jumlah yang banyak seiring dengan berkurangnya jumlah isoeugenol yang tidak
bereaksi. Banyaknya K-isoeugenolat yang terbentuk dapat dilihat dari puncak
kromatogram isoeugenol yang semakin kecil. Lampiran 11, 17 dan 27 menunjukan perubahan puncak isoeugenol yang semakin berkurang.
Setiyatno 1991 melakukan sintesis vanilin dari eugenol dengan menggunakan metode fotokimia dan katalis transfer fase menghasilkan
produk vanilin berdasarkan data kromatografi gas sebesar 15,43 . Soemadhiharga et al., 1973, melakukan sintesis vanilin pada skala besar
dengan mereaksikan KOH, nitrobenzene dan air di dalam autoklaf pada suhu 170 – 190
o
C dengan tekanan 8 atm menghasilkan rendemen 3,6 . Sari 2003, mereaksikan eugenol dengan bantuan katalis V
2
O
5
MoO
3
menghasilkan vanilin dengan rendemen 3,15 . Sedangkan Kurschner 1928 dalam Kurniawan 2005 menghasilkan vanilin sebesar 5 – 10
67 yang diperoleh dari pemanasan lignin dengan alkali metal hidroksida.
Perbedaan rendemen produk vanilin dari berbagai penelitian tersebut, sangat tergantung dari kondisi proses yang dilakukan.
Tabel 14. Perbandingan rendemen vanilin yang dihasilkan dari penelitian ini dengan rendemen vanilin hasil penelitian Sastrohamidjojo
1981.
Metode Rendemen
Modifikasi 1, Gelombang mikro 800 Watt, 4 menit Modifikasi 1, Refluks 130
o
C, 3 jam Metode Sastrohamidjojo, Refluks 130
o
C, 3 jam Hasil penelitian Sastrohamidjojo 1981, 130
o
C, 3 jam 8,96
6,20 25,6
56,25
Dari Tabel 14 dapat dilihat rendemen vanilin yang dihasilkan dari proses oksidasi pada penelitian ini lebih rendah jika dibandingkan dengan
rendemen hasil penelitian yang dilakukan Sastrohamidjojo. Rendahnya rendemen yang dihasilkan pada penelitian ini disebabkan
oleh faktor kecepatan pengadukan sebelum proses oksidasi di luar oven gelombang mikro dan kecepatan pengadukan dengan pemanasan
konvensional serta lamanya pengocokan lamanya proses ekstraksi campuran vanilin setelah proses oksidasi dengan pelarut dietil eter.
Pengadukan kedua campuran antara fase air dan fase organik sebelum reaksi oksidasi berlangsung di luar oven gelombang mikro pada
metode penelitian ini dilakukan pada kecepatan pengadukan rendah dan waktu pengadukan yang singkat. Pengadukan sebelum proses oksidasi ini
bertujuan untuk meratakan campuran, dilakukan dengan menggunakan pengaduk magnetik dengan kecepatan 600 rpm dan hanya beberapa menit
saja. Sedangkan sintesis vanilin dengan pemanasan konvensional, pengadukan sebelum reaksi oksidasi dan pada saat reaksi oksidasi
berlangsung dilakukan dengan mesin pengaduk yang dimasukan dalam refluks dengan kecepatan yang sama yaitu 600 rpm. Kecepatan ini
digunakan karena merupakan kecepatan maksimum bahan bersentuhan
68 dengan pengaduk. Ketika kecepatannya dinaikan menjadi 700 rpm atau
lebih, maka pengaduk akan berputar dengan kecepatan tinggi di atas bahan sehingga pengaduk tidak besentuhan dengan bahan karena jumlah volume
keseluruhan bahan hanya 70,94 gram dengan ukuran refluks 2000 ml. Diduga rendahnya rendemen pada penelitian ini karena singkatnya waktu
pengadukan sebelum proses oksidasi pada metode pemanasan dengan gelombang mikro dan rendahnya kecepatan pengadukan pada saat reaksi
oksidasi berlangsung dengan cara konvensional menyebabkan rendahnya interaksi antara fase air dan fase organik, sehingga sebagian besar substrat
awal tidak ikut bereaksi. Hal ini dapat dibuktikan setelah proses oksidasi dan hidrolisis asam, terdapatnya senyawa organik yang masih tersisa
seperti isoeugenol dan nitrobenzene yang terdapat pada lapisan bawah lapisan organik yang ikut bersamaan dengan hasil samping reaksi seperti
azobenzene, asetaldehid dan senyawa lain, sehingga hanya sedikit vanilin yang terikat bersamaan dengan air pada lapisan atas.
Menurut Suwarso, et al 2002, penyebab rendahnya rendemen hasil reaksi adalah karena sebagian besar substrat awalnya tidak bereaksi.
Kemungkinan lainnya disebabkan karena terbentuknya senyawa-senyawa reaksi samping bukan pembentuk produk by-product.
Menurut Setiyanto 1991, untuk keberhasilan reaksi dua fase, faktor pengadukan harus betul-betul diperhatikan. Makin cepat derajat
pemutaran dan makin lama waktu pemutaran, maka reaksi akan berjalan makin baik. Aturan umum mengatakan bahwa pemutaran reaksi bisa
berjalan dengan baik adalah 1000 rpm. Pada kecepatan pemutaran tersebut, diharapkan kemungkinan untuk saling bertemunya zat-zat yang
harus bereaksi yang ada di dua fase yang berbeda sering terjadi. Kecepatan dan lamanya pengocokan proses ekstraksi campuran
vanilin setelah proses oksidasi dengan pelarut dietil eter sangat berpengaruh terhadap rendemen yang dihasilkan. Proses ekstraksi ini
tidak dilakukan dengan alat khusus atau mesin ekstraksi, melainkan mengekstraksinya dalam labu pisah dengan menggunakan tangan,
sehingga kecepatan pengocokan dan lamanya waktu ekstraksi tidak
69 diperhitungkan. Dalam satu kali perlakuan pada prosedur pembuatan
sintesis vanilin ini dilakukan 7 kali proses ekstraksi, yaitu ekstraksi dengan dietil eter sebanyak 5 kali dan 2 kali ekstraksi dengan natrium bisulfit
untuk mengikat vanilin dari campuran yang tidak bereaksi lainnya. Pada saat proses ekstraksi sebagian vanilin terikat oleh pelarut dietil eter dan
sebagian lagi masih berada dalam campuran sehingga ikut terbuang karena proses ekstraksi yang kurang maksimal. Selain itu juga pada saat
ekstraksi, vanilin yang terikat dalam dietil eter terdapat beberapa yang menempel pada dinding luar labu pisah dan membentuk butiran halus
dengan aroma vanilin ketika pelarutnya hilang. Butiran tersebut sulit untuk dipisahkan karena menempel pada dinding luar labu sehingga
banyak vanilin yang terbuang. Mariana 2004, melakukan ekstraksi oleoresin jahe dengan
menggunakan oven gelombang mikro menghasilkan rendemen oleoresin yang rendah, yaitu 7,6 - 7,96 . Menurutnya, rendahnya rendemen
oleoresin ini dikarenakan waktu proses pengocokan yang rendah, karena semakin lama proses pengocokan ekstraksi menyebabkan rendemen
oleoresin yang diperoleh semakin banyak. Proses ekstraksi yang maksimal dapat dilakukan dengan
menggunakan alat ekstraksi yang dilengkapi dengan pengaduk dengan memperhitungkan lamanya waktu ekstraksi. Semakin lama proses
ekstraksi pengocokan, semakin banyak vanilin yang terikat dalam pelarutnya, sehingga rendemen vanilin yang diperoleh semakin banyak.
Faktor lain yang menyebabkan rendahnya rendemen vanilin ini adalah karena adanya sejumlah bahan yang hilang menguap pada saat
reaksi oksidasi berlangsung. Banyaknya bahan yang hilang ini dipengaruhi oleh lamanya waktu reaksi pemanasan gelombang mikro.
Semakin lamanya waktu reaksi, semakin tinggi suhu menyebabkan semakin banyak isoeugenol teroksidasi menjadi vanilin, namun lamanya
reaksi ini menyebabkan sejumlah bahan yang akan direaksikan dan produk vanilin yang terbentuk menguap pada suhu tertentu. Leody 1992, pada
hasil penelitiannya mengisomerisasi eugenol menjadi isoeugenol terdapat
70 sejumlah besar bahan yang menguap dengan semakin tingginya suhu dan
lama reaksi pada pemanasan konvensional. Kenaikan suhu akan menyebabkan bertambahnya energi molekul-molekul gas, sehingga
kecepatan senyawa dalam larutan akan semakin besar. Selain itu juga oven gelombang mikro yang digunakan tidak dilengkapi dengan
kondensor sehingga uap mudah sekali keluar. Tabel hasil analisis sintesis vanilin metode Sastrohamidjojo dan metode modifikasi 1 menggunakan
cara konvensional dapat dilihat pada Lampiran 1b.
3. Densitas
Kategori