8 pereaksi dengan zat yang bereaksi sehingga mempercepat reaksi dan reaksi
terjadi sempurna. Sesuai dengan persamaan Archenius : k = A e-EaRT
Semakin besar tumbukan maka semakin besar pula harga konstanta kecepatan reaksi. Sehingga dalam hal ini pengadukan sangat penting
mengingat larutan minyak-katalis-metanol merupakan larutan yang immiscible.
c. Katalisator Katalisator berfungsi untuk mengurangi tenaga aktivasi pada suatu reaksi
sehingga pada suhu tertentu harga konstanta kecepatan reaksi semakin besar. Pada reaksi esterifikasi yang sudah dilakukan biasanya
menggunakan konsentrasi katalis antara 1 - 4 berat sampai 10 berat campuran pereaksi.
d. Suhu Reaksi Semakin tinggi suhu yang dioperasikan maka semakin banyak konversi
yang dihasilkan, hal ini sesuai dengan persamaan Archenius. Bila suhu naik maka harga k makin besar sehingga reaksi berjalan cepat dan hasil
konversi makin besar [10].
2.2 GLISEROL BENZOAT
Gliserol alfa monoklorhidrin dipanaskan dengan natrium benzoat selama dua jam pada 175
C memproduksi terutama gliserol alfa-gama dibenzoat. Alfa gama dibenzoat dibentuk oleh pertukaran ester diantara dua molekul pada monobenzoat.
Gliserol alfa monobenzoat bersifat kental, dapat larut dalam air yang mana terurai ketika didistilasi. Gliserol alfa gama dibenzoat adalah minyak kental yang
higroskopik yang mana hanya sedikit larut dalam air. Gliserol dibenzoat yang tercampur dengan sedikit gliserol monobenzoat juga terbentuk ketika suatu campuran
ekuimolar asam benzoat dan gliserol dipanaskan pada 225 C selama sepuluh jam
dalam atmosfer CO
2.
Gliserol biasanya disiapkan dari gliserin dan benzil klorida oleh reaksi Schotten Baumann. Itu terjadi dalam dua bentuk, biasanya meleleh sekitar 72
C dan
Universitas Sumatera Utara
9 lainnya 76
C. Jika meleleh lebih tinggi direkristalisasi dari ligroin atau digabung dan dibuat dingin secara lambat sehingga bentuk lelehan rendah diperoleh [13].
Kegunaan tribenzoin gliserol tribenzoat sangat banyak baik untuk keperluan bahan makanan maupun non makanan. Aplikasi pemnfaatan tribenzoin antara lain
dapat digunakan sebagai bahan plasticizer pada edibel coating makanan, bahan plasticizer yang aman pada pewarna kuku, bahan untuk meningkatkan sifat adhesive
dan water resistance pada tinta printer [5].
2.3 BAHAN BAKU PRODUKSI TURUNAN GLISEROL 2.3.1 Gliserol
Gliserol ialah suatu trihidroksi alkohol yang terdiri atas 3 atom karbon. Jadi tiap atom karbon mempunyai gugus
–OH. Satu molekul gliserol dapat mengikat satu, dua, tiga molekul asam lemak dalam bentuk ester, yang disebut
monogliserida, digliserida dan trigliserida [14]. Gliserol 1,2,3 propanatriol merupakan cairan bening tidak berwarna yang
memiliki kelarutan yang baik terhadap air. Karakteristik gliserol ditampilkan pada Tabel 2.1 berikut :
Parameter Nilai Karaketristik
Nomor registrasi CAS 56-81-5
Rumus Formula C
3
H
8
O
3
Bobot Molekul mol
-1
92,1 Fasa
Cair Warna
Tidak berwarna
Gliserol digunakan baik sebagai bahan baku proses, bahan antara dan sebagai bahan tambahan yang berfungsi untuk meningkatkan kualitas suatu produk [1].
Rincian penggunaan gliserol di berbagai macam industri dapat dilihat pada Tabel 2.2. Tabel 2.1. Karakterisasi Gliserol [1]
Tabel 2.2. Macam – Macam Penggunaan Gliserol di Industri [1]
Universitas Sumatera Utara
10
Bidang Industri Fungsi
Produk
Makanan dan Minuman
Pelembab, pemanis dan pengawet intermediet
Minuman ringan, permen, kue, pelapis daging dan keju, makanan
hewan peliharaan, margarin, salad, makanan beku dan
kemasan makanan. Farmasi
Pelembut, media Kapsul, obat infeksi, anestesi,
obat batuk, pelega tenggorokan, obat kulit, antiseptik dan
antibiotik. Kosmetika dan
Toiletris Pelembab, pelembut
Pasta gigi, krim dan lotion kulit, lotion cukur, deodorant, make up,
lipstik dan maskara. Kertas dan
pencetakan Pelembut,mencegah
Penyusutan Kertas minyak, kemasan makanan,
kertas cetakan tinta Tekstil
Pemasti ukuran, pelunak, Kain, serat dan benang
Lain —lain
Pelumas, pelicin, pelapis, menambah
fleksibilitas, Kemasan resin, plastik, karet,
busa, dinamit, komponen radio dan lampu neon.
2.3.2 Asam Benzoat
Senyawa asam benzoat dengan nama lain asam benzena karboksilat, asam fenilformat, asam drasilat mempunyai rumus molekul C
6
H
5
COOH. Struktur dari asam benzoat disajikan pada Gambar 2.3
Gambar 2.3. Struktur asam benzoat [15]
Universitas Sumatera Utara
11 Asam benzoat memiliki berat molekul 122,22, berupa padatan kristal
putih, mempunyai titik leleh 122,4 ºC dan titik didih 249,2 ºC, tersublimasi pada suhu 100 ºC, dan bersifat volatil. Asam benzoat sedikit terlarut dalam H
2
O dingin, namun terlarut dalam H
2
O panas, alkohol, maupun eter. Asam benzoat dapat digunakan sebagai pengawet makanan dan pasta parfum [15].
Asam benzoat merupakan salah satu pengawet sintetik yang bekerja efektif pada pH 2,5-4,0
sehingga banyak digunakan pada makanan atau minuman yang bersifat asam. Sifat-sifat asam benzoat adalah sebagai berikut : Bobot molekul 122,12;
mengandung tidak kurang dari 99,5 dan tidak lebih dari 100,5 C
7
H
6
O
2
dihitung terhadap zat anhidrat, pemerian : hablur berbentuk jarum atau sisik, putih,sedikit berbau, biasanya bau benzaldehid atau benzoin. Agak mudah menguap
pada suhu hangat, mudah menguap dalam uap air, kelarutan : sukar larut dalam air,
mudah larut dalam etanol, dalam kloroform, dan dalam eter [16].
2.3.3 Katalis
Katalis memainkan peranan penting dalam industri kimia dengan berkontribusi pada keberhasilan secara ekonomi dan kelestarian lingkungan. Lebih
dari 75 dari semua transformasi industri kimia menggunakan katalis dalam berbagai bidang, seperti polimer, farmasi, bahan kimia pertanian, dan petrokimia.
Pada kenyataannya, 90 dari proses baru – baru ini dikembangkan dengan
melibatkan penggunaan katalis. Selain itu, perkembangan yang fokus pada konservasi lingkungan sangat bergantung pada perkembangan di bidang katalis [17].
Adanya katalis dapat mempengaruhi faktor – faktor kinetika suatu reaksi
seperti laju reaksi, energi aktivasi, sifat dasar keadaan transisi dan lain – lain.
Karakteristik katalis adalah berinteraksi dengan reaktan tetapi tidak berubah pada akhir reaksi [11].
Katalis dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu katalis enzim, homogen dan heterogen.
a. Katalis Enzim
Universitas Sumatera Utara
12 Enzim adalah molekul protein ukuran koloidal, merupakan katalis diantara
homogen dan heterogen. Enzim merupakan driving force untuk reaksi biokimia, karakterisasinya adalah efisiensi dan selektivitas.
b. Katalis Homogen
Katalis homogen berada fasa yang sama seperti reaktan dan produk. Reaksi sangat spesifik dengan yield produk yang diinginkan yang tinggi. Kelemahannya
adalah hanya dapat digunakan pada skala laboratorium, sulit dilakukan secara komersial, operasi pada fasa cair dibatasi kondisi suhu dan tekanan, sehingga
peralatan menjadi lebih kompleks dan perlu pemisahan antara produk dengan katalis. Oleh karena itu katalis homogen dibatasi pada industri bahan
– bahan kimia tertentu, obat
– obatan dan makanan. c.
Katalis Heterogen Katalis heterogen secara umum berbentuk padat dan banyak digunakan pada
reaktan berwujud cair atau gas. Katalis heterogen paling luas digunakan dalam bidang industri, dikarenakan sistem katalis heterogen memiliki beberapa
keuntungan bila dibandingkan dengan sistem katalis homogen. Keuntungan katalis heterogen antara lain : selektivitas produk yang
diinginkan dapat ditingkatkan dengan adanya pori yang terdapat pada katalis heterogen, dapat digunakan pada suhu tinggi sehingga dapat dioperasikan pada
berbagai kondisi, aktivitas intrinsik dari active site dapat dimodifikasi oleh struktur padat, komposisi kimia pada permukaan dapat digunakan untuk
meminimalisasi atau meningkatkan adsorpsi komponen tertentu, katalis heterogen dapat dipisahkan dari produk dengan penyaringan dan dapat digunakan kembali,
mudah digunakan karena tidak memerlukan tahap yang panjang untuk memisahkan dari sistem yang dikatalisisnya [18].
Baru-baru ini, katalis asam heterogen lebih banyak disukai dibanding homogen karena lebih mudah dipisahkan sehingga lebih mudah pula untuk di
recovery. Ada beberapa studi tentang reaksi esterifikasi atau transesterifikasi non- katalitik yang menyebabkan pemurnian lebih sederhana dan proses yang ramah
lingkungan. Untuk menghindari pemisahan yang diperlukan dalam sistem katalitik homogen, beberapa penelitian telah mengembangkan penggunaan katalis heterogen,
seperti pada esterifikasi gliserol dengan asam laurat dan oleat menggunakan resin
Universitas Sumatera Utara
13 kation yang padat dan bahan zeolitic. Baru-baru ini, penelitian menunjukkan bahwa
katalis mesopori mengandung gugus SO
3
H merupakan katalis efisien dalam esterifikasi gliserol dengan asam lemak, di mana hasil yang tinggi dari mono
derivatif dapat diperoleh [19].
Katalis Homogen Katalis Keterogen
Active center Semua atom
Hanya permukaan atom Selektivitas
Tinggi Rendah
Keterbatasan transfer
massa Sangat jarang
Bisa parah
Struktur mekanisme Ditentukan
Tak ditentukan Pemisahan katalis
Lambatmahalekstraksi atau distilasi
Mudah
Penggunaan Terbatas
Luas Biaya kerugian katalis
Tinggi Rendah
Pemilihan Katalis atau pengembangan katalis perlu pertimbangan untuk mendapatkan efektivitas dalam pemakaian. Dalam pengembangannya, katalis cair
dapat digantikan dengan katalis asam padat seperti zeolit, clay, dan lain – lain.
Keuntungannya adalah dapat di-recovery, di-recycle, dan digunakan kembali [11].
2.3.3.1 Zeolit Zeolit adalah kristalin, mikropori, aluminasilikat hidrat yang dubangun dari
suatu pemanjangan tak terbatas hubungan tiga dimensi dari tetrahedra [SiO
4
]
4-
dan [AlO
4
]
5-
dihubungkan masing – masing oleh pembagian atom oksigen. Secara umum,
struktur mereka dapat dipertibangkan sebagai polimer anorgnaik yang dibentuk dari tetrahedral unit TO
4
dimana T adalah ion Si
4+
atau Al
3+
masing – masing O dibagi
antara dua atom T. Rumus struktur zeolit didasarkan pada unit sel kristalografi : M
xn
[AlO
2
xSiO
2 y
].WH
2
O, dimana M adalah alkali atau kation alkali tanah, n adalah valensi kation, w adalah jumlah molekul air per unit sel, x dan y adalah total
Tabel 2.3.Perbandingan Antara Katalis Homogen dan Heterogen [17]
Universitas Sumatera Utara
14 jumlah tetrahedra per unit sel, dan rasio yx biasanya bernilai 1 sampai 5, untuk silika
zeolit yx range dari 10 sampai 100 [20]. Pemanfaatan zeolit sangat luas seperti sebagai adsorben, penukar ion dan
katalis. Sifat katalitik zeolit pertama kali ditemukan oleh Weisz dan Frilette pada tahun 1960 dan dua tahun kemudian mulai diperkenalkan penggunaan zeolit Y
sebagai katalis perengkah [8]. Kemampuan zeolit sebagai katalis berkaitan dengan tersedianya pusat
– pusat aktif daam saluran antar zeolit. Bila zeolit digunakan pada proses katalitik
maka akan terjadi difusi molekul ke dalam ruang kosong antar kristal dan reaksi kimia juga terjadi di permukaan tersebut [21].
Sifat lain dari zeolit yang juga berpengaruh terhadap peranannya dalam katalisis adalah :
1. Komposisi kerangka dan strukur pori zeolit; Komposisi kerangka mengatur
muatan kerangka dan mempengaruhi stabilitas termal dan asam dari zeolit. 2.
Kenaikan rasio SiAl akan berpengaruh pada stabilitas zeolit terhadap temperatur tinggi dan lingkungan yang reaktif seperti naiknya keasaman.
3. Medan elektrostatis zeolit; keadaan ini menyebabkan interaksi adsorbsinya
dengan molekul lain berubah-ubah. 4.
Kekuatan asam dari sisi Bronsted akan bertambah dengan naiknya rasio SiAl, penurunan konsentrasi kation dalam zeolit.
Perubahan struktur bangun zeolit. Peran struktur pori zeolit sangat penting dalam proses katalisis karena pori inilah yang berperan sebagai mikroreaktor dan
darinya dimungkinkan untuk mendapatkan reaksi katalitik yang diinginkan menurut aturan selektivitas [8].
Zeolit dapat dikelompokkan menjadi dua kelompok besar yaitu zeolit alam dan zeolit sintetik. Zeolit alam yaitu zeolit yang diperoleh dari endapan di alam,
sedangkan zeolit sintetik adalah zeolit yang direkayasa dari bahan berkemurnian tinggi dan mempunyai karakteristik tertentu [22].
a. Zeolit Alam
Zeolit Alam terbentuk karena adanya proses kimia dan fisika yang kompleks dari batu
– batuan yang mengalami berbagai macam perubahan di alam. Para ahli geokimia dan mineralogi memperkirakan bahwa zeolit merupakan produk gunung
Universitas Sumatera Utara
15 berapi yang membeku menjadi batuan vulkanik, batuan sedimen dan batuan
metamorfosa yang selanjutnya mengalami proses pelapukan karena pengaruh panas dan dingin sehingga akhirnya terbentuk mineral
– mineral zeolit. Anggapan lain menyatakan proses terjadinya zeolit berawal dari gunung
– gunung berapi yang beterbangan kemudian mengendap di dasar danau dan dasar lautan. Debu
– debu tersebut kemudian selanjutnya mengalami berbagai macam perubahan oleh air danau
atau air laut sehingga terbentuk sedimen – sedimen yang mengandung zeolit di dasar
danau dan atau laut tersebut. Jenis zeolit alam dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu :
1. Zeolit yang terdapat di antara celah-celah batuan atau di antara
lapisan batuan zeolit jenis ini biasanya terdiri dari beberapa jenis mineral zeolit bersama-sama dengan mineral lain seperti kalsit, kwarsa,
renit, klorit, fluorit dan mineral sulfida. 2.
Zeolit yang berupa batuan; hanya sedikit jenis zeolit yang berbentuk batuan, diantaranya
adalah: klinoptilolit, analsim, laumontit, mordenit, filipsit, erionit, kabasit dan heulandit [23].
b. Zeolit Sintetik
