Isoeugenol Vanilin
Gambar 4 Oksidasi isoeugenol menjadi vanilin Jenis oksidator yang telah diketahui dapat digunakan dalam oksidasi
isoeugenol menjadi vanilin diantaranya nitrobenzen Sastrohamidjojo, 2002, KMnO
4
dengan katalis 18-crown eter-6 Setiyatno, 1991, dan H
2
O
2
dengan katalis methyltrioxorhenium MTO Herrmann et al., 2000.
Menurut Sastrohamidjojo 2002, oksidasi menggunakan oksidator nitrobenzen pada suhu 130
o
C selama 3 jam dapat menghasilkan vanilin sebanyak 53,8 pada pemanasan dengan cara konvensional. Pada pemanasan
dengan gelombang mikro vanilin yang dihasilkan sebanyak 86,10 Suwarso, 2005
. Rendemen vanilin yang dihasilkan pada oksidasi dengan KMnO
4
dan katalis 18-crown eter-6 lebih rendah dibandingkan dengan nitrobenzen, yaitu
sebesar 22.9. Menurut Cisadesi 2007, pada sintesis vanilin dengan nisbah penggunaan oksidator nitrobensen maupun KOH terhadap isoeugenol pada
jumlah yang sangat sedikit, tidak dapat menghasilkan rendemen maupun kemurnian produk vanilin yang tinggi.
Herrmann et al., 2000, telah melakukan oksidasi isoeugenol menjadi vanilin dengan oksidator H
2
O
2
dan katalis methyltrioxorhenium MTO. Rendemen vanilin yang dihasilkan cukup tinggi 64-75. Metode ini
menggunakan suhu reaksi yang lebih rendah 60
o
C dan waktu reaksi yang lebih singkat 2 jam, namun masalah utamanya yaitu ketersediaan katalis
MTO dan harganya yang tinggi.
E. Katalis
Katalis adalah suatu senyawa kimia yang mampu menyebabkan suatu reaksi lebih cepat mencapai kesetimbangannya tanpa terlibat langsung secara
OCH
3
OH
O Oksidator
Panas OCH
3
OH
permanen dalam reaksi Keenan, 1992. Fungsi katalis adalah untuk menurunkan energi suatu reaksi sehingga laju reaksi dapat meningkat.
Secara garis besar, katalis dikelompokkan menjadi tiga jenis: katalis homogen, katalis heterogen, dan katalis enzim. Katalis homogen adalah katalis
yang mempunyai fasa yang sama dengan substrat atau interaksi antara substrat dan katalis berada pada fasa yang sama. Katalis heterogen adalah katalis yang
yang mempunyai fasa yang berbeda dengan substrat atau interaksi antara substrat dan katalis berada pada fasa yang berbeda. Sedangkan katalis enzim
merupakan molekul protein dengan ukuran koloid, memiliki fasa yang berada di antara katalis homogen dan heterogen chem-is-try.org, 2006.
Katalis RhCl
3
.3H
2
O merupakan katalis dari logam transisi yang sering digunakan dalam proses reaksi sintesis senyawa kimia. RhCl
3
.3H
2
O mempunyai berat molekul 293.28, berwarna merah tua dengan bentuk kristal,
bersifat higroskopis. RhCl
3
.3H
2
O dihasilkan dari reaksi HCl terhadap Rhodium III Oxida Swan et al., 1974. Reaksi isomerisasi yang dikatalisis
oleh logam terdiri atas dua mekanisme Chiu, 2002, yaitu: 1 mekanisme eliminasi-adisi hidrida logam, dimana mekanisme ini memerlukan hidrogen
eksternal Gambar 5 dan 2 mekanisme π-allyl kompleks atau pergeseran atom hydrogen 1,3 Gambar 6. Menurut Sharma et al. 2006, kunci dari
mekanisme π-allyl kompleks yaitu pengaktifan –C-H pada posisi β yang merupakan tahap yang melibatkan penyusunan tiga atom karbon pada ikatan π
terhadap logam.
Gambar 5. Mekanisme eliminasi-adisi hidrida logam
Gambar 6 Mekanisme π-allyl kompleks α
γ β
F. Perancangan Proses Produksi Vanillin
Perancangan merupakan proses kreatif dan berdisiplin untuk memecahkan masalah yang mencakup pendefinisian dan penyelesaian masalah dengan
mengunakan prinsip metode ilmiah dan seni, imformasi teknis dan imajinasi menentukan struktur, mesin, proses atau sistem baru yang memenuhi fungsi yang
diinginkan dengan nilai ekonomis dan efisiensi tinggi Johnston et al. 2000. Proses perancangan pada intinya merupakan kegiatan yang berurutan secara
sistematis dan terpadu dalam bentuk sintesis yaitu bagaimana suatu masalah yang sulit dan komplek diurai menjadi beberapa masalah yang lebih mudah kemudian
dilanjutkan dengan menggabungkan dari masing-masing pemecahannya menjadi pemecahan masalah aslinya Johnston et al. 2000. Skema proses perancangan
menurut Roy dan Cross dalam Johnston et al. 2000 disajikan pada Gambar 7 berikut.
Gambar 7 Model proses perancangan Roy and Cross 1983 diacu dalam Johnston et al. 2000
Invensi
Sketsa modelpola Pengembangan
percobaan Spesifikasi dan
disain prototip Pengembangan
manufacturing Rancangan produk
dan peralatan Produksi
Pematangan Penurunan penggantian
Pengembangan bertahap
Inovasi tambahan dan
pengembangan rancangan
Engineering design
Pemasaran Inovasi
Science Sumber ide:
• Kreativitas
individutim •
Penelitian pasar •
Masukan konsumen •
Produk pesaing •
Komponenmaterial baru
• Penelitian dasar
• Masalah yang harus
diselesaikan •
Tantangan •
Kemampuan teknologi,
pengetahuan, material termasuk
ketrampilan
Engineering science
Dua teknik dasar dalam sintesis proses adalah teknik heuristik dan algoritma. Teknik algoritma adalah analisis sederhana untuk menganalisis
masalah komplek dengan cara pengamatan susunan terstruktur, sedangkan teknik heuristik adalah teknik pemilihan proses berdasarkan logika dan informasi dasar
Rudd dan Watson 1973. Sintesis proses secara heuristic merupakan pengambilan keputusan berdasarkan teori dan penyelesaian yang dapat dipercaya: rule of
thumb , spekulasi, dan subyektif Seider at al. 1999. Teknik heuristik dalam
sintesis proses adalah proses penjabaran sejumlah langkah praktis untuk mencapai tujuan kegiatan.
Beberapa teknik heuristic dalam sintesis proses dikembangkan oleh Rudd dan Watson 1973, Douglas 1988 dan Sieder et al. 1999. Sintesis proses
menurut Rudd dan Watson 1973 meliputi: 1 pemilihan jalur reaksi proses, 2 alokasi bahan atau pereaksi, 3 pertimbangan teknik pemisahan atau proses hilir,
4 pemilihan operasi pemisahan dan, 5 integrasi atau pemaduan rancangan satu sampai empat. Sedangkan menurut Douglas 1988 sintesis proses meliputi: 1
teknik reaksi proses, 2 analisis input-output, 3 pengalokasian output dan, 4 operasi pemisahan dan jaringan penukar panas. Sintesis proses menurut Seider at
al . 1999 meliputi: penghilanganmemperkecil perbedaan, 2 distribusi bahan,
3 teknik pemisahan, 4 eliminasi dan, 5 integrasi. Perancangan proses yang bersifat interaktif juga dikembangkan oleh
Sinnot 1999 seperti disajikan pada Gambar 8. Tahapan penting dalam perancangan tersebut meliputi pengumpulan data, sifat fisika, metode, seleksi dan
evaluasi proses. Perancangan proses melalui analisis sistem proses disampaikan oleh hartmann dan kaplick 1990 seperti ditunjukkan Gambar 9.
Gambar 8 Model proses perancangan interaktif Sinnot 1999
Gambar 9 Perancangan proses melalui tahapan analisis sistem proses Hartman and Kaplick 1990
Perancangan proses dilakukan karena adanya peluang untuk menghasilkan produk yang menguntungkan dan memuaskan serta adanya permasalahan
langsung dari masyarakat Sieder at al. 1999. Permasalahan dirumuskan secara Rancangan akhir
Tujuan Spesifikasi rancangan
Pengumpulan data, sifat fisika,
Generalisasi dari perekaan rancangan yang mungkin
Seleksi dan evaluasi Optimasi
Sintesis Perancangan sistem
AnalisisModeling dan Simulasi
Optimasi dan Evaluasi Multiobjective
Apakah properties sistem tercapai
Rancangan proses akhir
ya tidak
Sistem yang ada
Tujuan spesifikasi
kebutuhan
spesifik berdasarkan informasi dari survei literature. Informasi yang dimaksud berkaitan dengan bahan baku, skala proses, permintaan pasar, harga jual produk
dan lain-lain. Invensi dalam perancangan proses dimulai dengan membuat pernyataan masalah sederhana statemen problem primitive, kemudian
dilanjutkan pembentukan tim perancang, pengumpulan informasi, kreasi proses untuk menyelesaikan masalah spesifik.
Kreasi proses dilakukan setelah permasalahan dirumuskan dan survei literature dilaksanakan Gambar 10. Kreasi proses dilaksanakan melalui
pengumpulan data sifat-sifat termofisika bahan kimia dan percobaan laboratorium. Kegiatan terpenting dari kreasi proses adalah sintesis yang terdiri
atas eliminasi perbedaan tipe molekul, pencampuran, pemisahan, eliminasi perbedaan suhu, tekanan dan fase serta integrasi proses Sieder at al. 1999.
Kreasi proses diakhiri dengan analisis keuntungan kasar. Proses dihentikan ketika harga produk melebihi harga bahan baku.
Gambar 10 Tahap perancangan proses kimia Seider et al. 1999
Peluang Opportunity Menganalisis permasalahan
Survei literatur
Kreasi proses Process creation
Sintesis proses awal: reaksi, separasi, perubahan operasi, integrasi tugas, seleksi peralatan
Sintesis separasi Analisi hulumaturan
Penilaian pengendalian: Sintesis struktur pengendalian,
Analisis pengendalian, Simulasi dinamik
Penilaian start up: Peralatan tambahan Simulasi
dinamik
• Analisis keamanan dan uji
ketahanan •
Pengetesan pilot plant Integrasi panas dan daya
Konstruksi Startup
Operasi Rancangan rinci: Kondisi optimum proses, ukuran alat
etimasi biaya modal
Laporan perancangan Rancangan akhir: gambar peralatan, diagram perpipaan,
diagram instrumentasi, tata letak skala model knstruksi
Kreasi satabase awal Preliminary Database Creation
Percobaan
Pengembangan proses berdasarkan kasus
Proses rinci Sintesis – Metode Algoritma
Menciptakan flowsheet proses
Integrasi proses
Create a detailed database
Pengetesan Pilot plant Modifikasi flowsheet
Simulasi model
Apakah ada keuntungan kasar ? ?
tolak tidak
ya
tidak
Apakah proses menjanjikan?
ya
tolak ya
Apakah proses layak ?
tidak
Pengembangan proses dilakukan terhadap proses yang memberikan keuntungan. Tim perancang membuat membuat diagram alir proses yang rinci
disertai dengan neraca massa, neraca energi dan daftar peralatan. Inti dari perancangan proses adalah menemukan pilihan-pilihan proses
yang layak untuk dikembangkan sehingga pemilihan proses merupakan titik awal yang cukup menentukan Suryani dan Mangunwidjaja 2002. Perancangan proses
berhubungan erat dengan kegiatan sintesis yang marupakan kegiatan yangberurutan dan terpadu. Dalam sintesis dilakukan pemilihan proses dengan
mengikuti kaidah umum seperti mempertimbangkan biaya rendah, aman, memenuhi persyaratan lingkungan dan mudah mengoperasikannya.
G. Analisis Finansial