- Industri Kimia Sorbitol banyak dibutuhkan sebagai bahan baku surfaktan seperti
polyoxyethylene Sorbitan fatty acid Esters dan Sorbitan fatty Acid Esters. Pada industri
Polyurethane, sorbitol bersama dengan senyawa polyhidric alcohol lain seperti glycerol merupakan salah satu komposisi utama alkyl resin dan rigid polyurethane
foams. Pada industri textil, kulit, semir sepatu dan kertas, sorbitol digunakan sebagai softener dan stabilisator warna. Sedangkan pada industri rokok sorbitol
digunakan sebagai stabilisator kelembaban, penambah aroma dan menambah rasa sejuk.
Aplikasi lain, sorbitol digunakan sebagai bahan baku pembuatan vitamin C. Negara-negara barat mengaplikasikan sorbitol sebagai bahan baku pembuatan
vitamin C.
2.2 Sirup Glukosa
Sirup glukosa adalah produk yang dibuat dengan cara hidrolisis parsial dari pati. Sirup glukosa yang mempunyai rasa manis dan tidak berwarna ini terdiri
dari glukosa, dextrins, maltosa dan air. Rumus kimia dari glucosa C
6
H
12
O
6
Tabel 2.1 Komposisi sirup glukosa adalah sebagai berikut:
.
Bahan baku sirup glukosa sendiri diperoleh dari PT. Sorini Corporation.
Komponen Spesifikasi
Glukosa 50
Maltosa 2
Air 47,9
Dextrin 0,03
Sumber: SII 0418-81
2.3 Sifat-sifat Bahan baku dan Produk
Universitas Sumatera Utara
2.3.1 Sorbitol
Sifat Fisik : - Specific gravity
: 1.472 -5
o
- Rumus molekul : C
C
6
H
14
O - Meelting Point
: 93
6 o
97,5 C Metasable form
o
- Titik didih : 296
C Stable form
o
- Kelarutan dalam air : 235 gr100 gr H
C
2
- Panas Pelarutan dalam air : 20.2 KJmol
O
- Panas pembakaran : -3025.5 KJmol
Sifat Kimia : - Berbentuk kristal pada suhu kamar
- Berwarna putih tidak berbau dan berasa manis - Larut dalam air,glycerol dan propylene glycol
- Sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat dan phenol - Tidak larut dalam sebagian besar pelarut organik
Perry, 1950
2.3.2 Maltosa
Sifat fisik: - Rumus molekul
: C
12
H
22
O - Densitas
: 1,54 gcm
11
- Meelting Point : 102-103
3 o
- Ttitik didih : 2173
C
o
K = 899,85
o
Sifat Kimia: C
- Larut dalam air - Tidak larut dalam eter dan alkohol
http:en.www.wikipedia.orgwikisorbitol
2.3.3 Dextrin
Sifat fisik: - Rumus molekul
: C
12
H
20
O
10
Universitas Sumatera Utara
- Berat molekul : Berubah-ubah
- ph : 5-7
- Titik Cair : 178
o
Sifat Kimia C
- Larut dalam air pada suhu 212
o
C http:en.www.wikipedia.orgwikisorbitol
2.3.4 Glukosa
Sifat fisik: - Rumus molekul
: C
6
H
12
O - Berat molekul
: 180 grmol
6
- Densitas : 1,54 grcm
- Meelting point : 140-150
3 o
- Titik didih : 146
C
o
Sifat Kimia: C
- Larut dalam air - Larut dalam etanol dan metanol
- Berasa manis - Berfungsi sebagai sumber energi.
Perry, 1997
2.3.5 Katalis Raney Nickel
Sifat Fisik : Komposisi Kimia
Ni,wt : 50
Al, wt : 50
- Densitas pada fase solid, g cm
-3
- Densitas Partikel : 3,32
: 8,1
- Porosity : 0,59
- Purc Vol,cm
3
g
-1
- Berbentuk bubuk halus berwarna kelabu. : 0,178
- Suhu yang umum digunakan pada 70-100
o
Sifat Kimia : C.
Universitas Sumatera Utara
- Cukup resistensi terhadap dekomposisi, dapat disimpan dan digunakan kembali
dalam beberapa waktu - Stabilitas termal tidak terurai pada temperatur yang tinggi
http: id.wikipedia.orgwikiNikel.Raney.
2.3.6 Hidrogen
Sifat Fisika : - Berat molekul
: 2,016 grmol - Densitas
: 0,08987 grlt - Specific gravity
: 0,0695 - Titik didih 1 atm
: -252,8
o
- Titik lebur : -259,2
C
o
- Konduktivitas termal 25 C
o
C : 0,000444 kalcm.det.
o
- Potensial ionisasi : 13,54 volt
C
- Panas Penguapan -252,8
o
C : 107 kalgr.
o
- Kapasitas Panas 25 C
o
C : 3,42 kalgr.
o
- Temperatur kritis : -240
C
o
- Tekanan Kritis : 13 atm
C
- Densitas kritis : 0,0301 grcm
3
Sifat Kimia - Reaksi dengan oksigen akan menghasilkan air
- Hidrogen sangat reaktif terhadap senyawa halogen, reaksi dengan flourin membentuk senyawa HF
- Dengan nitrogen, hidrogen bereaksi mementuk amoniak - Hidrogen bereaksi pada temperatur tertentu dengan sejumlah logam,
seperti dengan lithium mementuk senyawa LiH - Hdrogenasi asetldehid menghasilkan etil alkohol
perry,1950
2.4 Pemilihan Proses
Universitas Sumatera Utara
Proses pembuatan sorbitol bisa dilakukan dengan berbagai cara dan bahan baku yang digunakan juga bermacam-macam, dengan kondisi operasi dan
konversi yang berbeda. Macam-macam proses pembuatan sorbitol dari sirup glukosa:
1. Proses reduksi elektrolitik.
2. Proses hidrogenasi katalitik.
2.4.1 Proses reduksi elektrolitik
Bagian utama dari proses ini adalah ”elektrolitik cell” yang merupakan tempat terjadinya reduksi D-glukosa menjadi sorbitol. Biasanya pada bagian ini
dilengkapi dengan sumber arus yang tidak berfluktuasi. Elektroda yang dipakai adalah amalgam sebagai katoda dan timbal sebagai anoda, sedangkan larutan yang
dipakai NaOH dan Na
2
SO
4.
Pada prinsipnya glukosa akan direduksi dengan H
2
sebagai hasil proses elektrolisis diatas. Dari proses diatas akan dihasilkan sorbitol.Faith,sfour edition, 1975
2.4.2. Proses Hidrogenasi katalitik
Proses pembuatan sorbitol dengan hidrogenasi katalitik dilakukan dengan cara mereaksikan dextrosa dan gas hirogen bertekanan tinggi dengan
menggunakan katalis Raney nickel dalam reaktor, sehingga kontak yang terjadi semakin baik.
Universitas Sumatera Utara
Dari proses yang telah disebutkan diatas, maka dipilih proses hidrogenasi katalitik untuk pembuatan sorbitol dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut:
Tabel 2.2 Perandingan antara Reduksi elektronik dan Hidrogenasi Katalitik. Parameter
Proses Reduksi Elektrolitik
Hidrogenasi Katalitik 1. Segi proses
• Bahan baku
• Konversi reaksi
• Kualitas
produk
2. Segi ekonomi Glukosa
Rendah Dalam proses reduksi
dibutuhkan waktu yang lama untuk mencapai
produk yang diinginkan.
Rendah Untuk bahan baku dari
sirupglukosa produk sorbitol yang dihasilkan
kurang begitu bagus. Harga dari electrode sangat
mahal. Glukosa
Tinggi Dalam proses
hidrogenasi waktu yang dibutuhkan untuk
mencapai proses yang diinginkan lebih cepat.
Tinggi Bila dibandingkan
dengan proses reduksi, produk sorbitol yang
dihasilkan lebih bagus. Bahan tambahan seperti
gas hydrogen dan katalis nikel mudah dijangkau
dan murah serta efektif.
Universitas Sumatera Utara
2.5 Deskripsi proses
Proses hidrogenasi katalitik terdiri dari beberapa tahap : 1.
Tahap Pencampuran Bahan Baku 2.
Tahap Hidrogenasi 3.
Tahap Pemurnian Proses reaksi dilakukan secara continiu, dengan menggunakan reaktor
fixed bed dimana kondisi operasi pada reaktor adalah temperatur 145
o
C dan tekanan 68 atm.
1. Tahap Pencampuran Bahan Baku
Pada tahap ini, bahan baku berupa sirup gukosa disimpan di dalam tangki penyimpanan tangki bahan baku F-101. Bahan baku yang digunakan dalam
proses pembuatan sorbitol melalui proses hidrogenasi ini adalah sirup glukosa yang telah memenuhi standart syarat yaitu konsentrasi 50 dan pH 7. sirup
glukosa dengan menggunakan pompa di alirkan menuju Heater E-106 untuk dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu 100
o
C, kemudian di alirkan kembali dengan menggunakan pompa L-107 menuju ke Reaktor R-201. Pada saat yang
sama H
2
yang disimpan pada tangki penyimpanan F-101 juga dialirkan dengan menggunakan kompressor C-103 menuju Heater untuk dipanaskan hinga suhu
100 C, sehingga kedua reaktan tersebut bertemu pada titik pencampur pada kondisi 68 atm. Kemudian kedua reaktan tersebut mengalir secara bersamaan,
menuju masuk ke dalam Reaktor.
2. Tahap Hidrogenasi
Tahap ini terjadi di dalam reaktor. Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed R-201 dimana kedua reaktan tersebut akan melewati partikel-partikel
katalis yang ada di dalam reaktor. Kondisi operasi yang terjadi di dalam reaktor adalah 145
o
C dan tekanan 68 atm untuk menghasilkan sorbitol. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan katalis Nickel. Mekanisme reaksinya adalah sebagai
berikut :
C
6
H
12
O
6
+ H
2
C
6
H
14
O
6
Universitas Sumatera Utara
Hasil yang diperoleh terdiri dari sorbitol, air, maltosa, dextrin dan hidrogen. Setelah reksi terjadi pendinginanpun dilakukan dengan menggunakan Cooler E-
301. Sebelum larutan campuran sorbitol didinginkan terlebih dahulu diturunkan tekanannya dengan menggunakan reducer sampai mencapai kondisi 10 atm,
dimana larutan campuran sorbitol akan melewati reducer dan kemudian akan mengalir menuju cooler untuk didinginkan terlebuh dahulu sampai suhu 90
o
C sebelum masuk ke Flash drump.
3. Tahap Pemurnian
Pada tahap ini akan dilakukan pemurnian H
2
dan larutan campuran sorbitol. Setelah melalui cooler larutan campuran sorbitol akan menuju ke Flash
drump D-302 untuk memisahkan gas hidrogen dari campuran sorbitol. Dimana hidrogen akan menuju unit pemurnian hidrogen Unit Pressure Swing Adsorbtion
untuk dimurnikan kembali. Setelah pemurnian dilakukan gas H
2
akan melewati Blower G-403 agarelanjutnya gas H
2
tersebut akan mengalir menuju Heater dan digunakan kembali di reaktor. Sedangkan campuran sorbitol akan keluar dari
bawah separator dan akan mengalir menuju reducer untuk terlebih dahulu diturunkan tekanannya sampai 1 atm kemudian dengan menggunakan pompa akan
dialirkan menuju Evaporator V-501. Proses ini bertujuan untuk memekatkan larutan campuran sorbitol kondisi operasi di evaporator tekanan 1 atm dan suhu
110
o
C, dimana pada tahap ini air yang terkandung di dalam larutan akan diuapkan sebanyak 20 dari total kandungan air pada bahan baku. Untuk
selanjutnya produk berupa larutan sorbitol dialirkan menuju tangki produk.
Universitas Sumatera Utara
BAB III NERACA MASSA
Pra Rancangan Pabrik Sorbitol direncanakan beroperasi dengan kapasitas 50 tonhari selama 330 haritahun. Unit peralataninstrument yang menghasilkan
adanya perubahan massa pada proses produksi minyak makan merah tersebut adalah sebagai berikut :
Evaporator V-501
Separator D-302
Adsorber D-401
Reaktor R-201
Setelah dilakukan perhitungan berdasarkan basis 1 jam operasi pada Lampiran A, maka didapat hasil perhitungan neraca massa pada Tabel 3.1 sd
Tabel 3.3 di bawah ini :
3.1 Evaporator V-501
Tabel 3.1 Hasil perhitungan neraca massa pada Evaporator V-501
Komponen Masuk kgjam; F
Keluar kgjam
8
F F
9 10
Sorbitol 1458,3333
1458,3333 Glukosa
11,6666 11,6666
Universitas Sumatera Utara
