Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Dengan Menggunakan Katalis Pd/C Dalam Pelarut N-Heksan Kering

HIDROGENASI GLUKOSA MENJADI SORBITOL DENGAN

MENGGUNAKAN KATALIS Pd/C DALAM

PELARUT N-HEKSAN KERING

SKRIPSI

DERLIANY BELINDA SITOMPUL

080822021

PROGRAM STUDI SARJANA KIMIA

DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN

2010

HIDROGENASI GLUKOSA MENJADI SORBITOL DENGAN

MENGGUNAKAN KATALIS Pd/C DALAM

PELARUT N-HEKSAN KERING

SKRIPSI

Diajukan untuk melengkapi tugas dan memenuhi syarat mencapai gelar Sarjana Sains

DERLIANY BELINDA SITOMPUL 080822021

PROGRAM STUDI SARJANA KIMIA DEPARTEMEN KIMIA

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

MEDAN 2010

PERSETUJUAN

Judul : HIDROGENASI GLUKOSA MENJADI SORBITOL

DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS Pd/C DALAM PELARUT N-HEKSAN KERING

Kategori : SKRIPSI

Nama : DERLIANY BELINDA SITOMPUL

Nomor Induk Mahasiswa : 080822021

Program Studi : SARJANA (S1) KIMIA

Departemen : KIMIA

Fakultas : MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN

ALAM (FMIPA) UNIVERSITAS SUMATERA UTARA

Disetujui di

Medan, Juni 2010 Komisi Pembimbing :

Pembimbing 2 Pembimbing 1

Andriayani, MSi. Dra. Saur Lumban Raja, MSi.

NIP 196903051999032001 NIP 195506231986011002

Diketahui/Disetujui oleh

Departemen Kimia FMIPA USU Ketua,

Dr. Rumondang Bulan, MS. NIP 195408301985032001

PERNYATAAN

HIDROGENASI GLUKOSA MENJADI SORBITOL DENGAN MENGGUNAKAN KATALIS Pd/C DALAM PELARUT N-HEKSAN KERING

SKRIPSI

Saya mengakui bahwa skripsi ini adalah hasil kerja saya sendiri, kecuali beberapa kutipan dan ringkasan yang masing-masing disebutkan sumbernya.

Medan, Juni 2010

Derliany Belinda Sitompul 080822021

PENGHARGAAN

Puji dan Syukur penulis panjatkan kehadirat Tuhan Yang Maha Esa, atas limpahan kasih dan karunia-Nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan tepat pada waktunya.

Ucapan terima kasih yang sebesar-besarnya kepada kedua orang tua: Drs. D. Sitompul dan Dra. D. Simatupang, Apt. dan keluarga yang telah banyak membantu dan memberi dukungan baik secara moril maupun materil. Dan dengan segala kerendahan hati saya ucapkan terima kasih kepada: Ibu Dra. Saur Lumban Raja, M.Si selaku dosen pembimbing pertama dan Ibu Andriayani, Spd, M.Si selaku dosen pembimbing kedua yang telah banyak memberikan bimbingan dan arahan kepada penulis selama melakukan penelitian hingga selesainya penulisan skripsi ini. Kepada Ibu Dr. Rumondang Bulan, MS dan Bapak Drs. Firman Sebayang, MS selaku Ketua dan Sekretaris Departemen Kimia FMIPA-USU Medan. Bapak Prof. DR. Seri Bima Sembiring, M.Sc selaku Ketua Bidang Kimia Anorganik. Bapak Drs. Nimpan bangun, M.Sc beserta seluruh Asisten Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU atas bantuan dan fasilitas yang diberikan selama ini. Ucapan Terima kasih juga ditujukan kepada seluruh Bapak dan Ibu dosen departemen Kimia yang telah mendidik penulis selama ini. Dan kepada pihak Bea Cukai–Belawan atas bantuannya menganalisa sampel. Seluruh Staff pegawai FMIPA USU medan yang telah banyak membantu penulis selama masa perkuliahan. Serta kepada rekan-rekan perkuliahan yang telah banyak memberikan dukungan dalam penelitian ini.

Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna. Oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan yang membangun sehingga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi perkembangan ilmu Kimia.

ABSTRAK

Telah dilakukan hidrogenasi terhadap glukosa dengan menggunakan molekul hidrogen yang dikatalisis oleh katalis heterogen Pd/C dalam pelarut N-heksan kering pada suhu 1600C dan tekanan 200 Psi (13,52 atm) menghasilkan sorbitol (57,14%). Campuran reaksi diisolasi menggunakan destilasi vakum. Produk yang diperoleh dikarakterisasi dengan analisa spektroskopi FT-IR dan HPLC.

HYDROGENATION OF GLUCOSE TO SORBITOL WITH USING A CATALYST OF Pd/C IN N-HEXANE SOLVENTS DRY

ABSTRACT

Hydrogenation of glucose has been done using molecular hydrogen catalyzed by heterogeneous catalysts Pd/C in N-hexane solvent dried at a temperature of 1600C and pressures of 200 psi (13.52 atm) to produce sorbitol (57,14%). The reaction mixture was isolated using vacuum distillation. Products obtained were characterized by FT-IR spectroscopic analysis and HPLC.

DAFTAR ISI

Halaman

Persetujuan ii

Pernyataan iii

Penghargaan iv

Abstrak v

Abstract vi

Daftar isi vii

Daftar Lampiran ix

Bab 1 Pendahuluan 1

1.1 Latar Belakang 1

1.2 Permasalahan 3

1.3 Tujuan Penelitian 4

1.4 Manfaat Penelitian 4

1.5 Lokasi Penelitian 4

1.6 Metodologi Penelitian 4

Bab 2 Tinjauan Pustaka 5

2.1 Karbohidrat 5

2.1.1 Klasifikasi Karbohidrat dan Penamaan 5

2.2 Glukosa 6

2.3 Reaksi-Reaksi Glukosa 7

2.3.1 Oksidasi Gluko sa 7

2.3.2 Reduksi Monosakarida 9

2.4 Sorbitol 12

2.4.1 Penggunaan Sorbitol 12

2.4.2 Efek Samping Penggunaan Sorbitol 13

2.5 Katalis 13

2.5.1 Pembagian Katalis 14

2.5.1.1 Katalis Homogen 14

2.5.1.2 Katalis Heterogen 15

2.5.2 Reaksi-Reaksi Yang Dikatalisis Oleh Palladium 16

2.5.3 Reaksi-Reaksi Yang Dikatalisis Oleh Palladium Karbon 17

2.6 Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT) 20

Bab 3 Metodologi Penelitian 23

3.1 Alat dan bahan 23

3.1.1 Alat-alat 23

3.1.2 Bahan-bahan 24

3.2 Prosedur penelitian 24

3.2.1 Hidrogenasi Glukosa 23

3.2.2 Uji Fehling untuk Glukosa 25

3.2.3 Uji Tollens untuk Glukosa 25

3.3.1 Hidrogenasi Glukosa 26

3.3.2 Uji Fehling Untuk Glukosa 27

3.3.3 Uji Tollens Untuk Glukosa 27

Bab 4 Hasil dan Pembahasan 28

4.1 Hasil Penelitian 28

4.2 Pembahasan 28

4.2.1 Spektrum FT-IR Hasil Hidrogenasi (Produk) Fraksi Filtrat 30 4.2.2 Spektrum FT-IR Hasil Hidrogenasi (Produk) Fraksi Residu 31

4.2.3 Kromatogram HPLC Hasil Hidrogenasi (Produk) 32

Bab 5 Kesimpulan dan Saran 35

5.1 Kesimpulan 35

5.2 Saran 35

DAFTAR LAMPIRAN

Halaman Gambar 1 Spektrum FT-IR Glukosa berdasarkan SDBS

Gambar 2 Spektrum FT.IR Sorbitol berdasarkan SDBS Gambar 3 Spektrum FT-IR Glukosa

ABSTRAK

Telah dilakukan hidrogenasi terhadap glukosa dengan menggunakan molekul hidrogen yang dikatalisis oleh katalis heterogen Pd/C dalam pelarut N-heksan kering pada suhu 1600C dan tekanan 200 Psi (13,52 atm) menghasilkan sorbitol (57,14%). Campuran reaksi diisolasi menggunakan destilasi vakum. Produk yang diperoleh dikarakterisasi dengan analisa spektroskopi FT-IR dan HPLC.

HYDROGENATION OF GLUCOSE TO SORBITOL WITH USING A CATALYST OF Pd/C IN N-HEXANE SOLVENTS DRY

ABSTRACT

Hydrogenation of glucose has been done using molecular hydrogen catalyzed by heterogeneous catalysts Pd/C in N-hexane solvent dried at a temperature of 1600C and pressures of 200 psi (13.52 atm) to produce sorbitol (57,14%). The reaction mixture was isolated using vacuum distillation. Products obtained were characterized by FT-IR spectroscopic analysis and HPLC.

BAB 1

PENDAHULUAN

1.1Latar Belakang

Karbohidrat merupakan senyawa karbon, hidrogen dan oksigen yang terdapat dalam alam. Banyak karbohidrat mempunyai rumus empiris CH2O; misalnya, rumus molekul

glukosa ialah C6H12O6 (enam kali CH2O) (Fessenden et al, 1986). Molekul

karbohidrat paling sederhana yang tidak terikat pada karbohidrat lain dinamakan gula sederhana atau monosakarida, kedua nama ini sering dipertukarkan (Wilbraham et al, 1992).

Glukosa adalah monosakarida yang terpenting, kadang-kadang disebut gula darah (karena dijumpai dalam darah), gula anggur (karena dijumpai dalam buah anggur, atau dekstrosa (karena memutar bidang polarisasi ke kanan) (Fessenden et al, 1986). Glukosa dapat mengalami beberapa reaksi, antara lain: reaksi reduksi, oksidasi dan hidrogenasi. Glukosa dapat direduksi olek zat pereduksi, seperti hidrogen dan katalis atau suatu hidrida logam, menjadi polialkohol yang disebut alditol. Produk reduksi glukosa disebut glusitol (glucitol) atau sorbitol.

O ║

C – H CH2OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| H2 |

HO – C – H HO – C – H

| katalis Ni |

H – C – OH H – C – OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

Glukosa juga dapat mengalami reaksi hidrogenasi mengha silkan sorbitol. Beberapa reaksi hidrogenasi yang pernah dilakukan, antara lain: hidrogenasi glukosa dalam pelarut air melalui dua tahap reaksi. Reaksi tahap pertama reduksi air menjadi gas hidrogen dan oksigen oleh katalis bentonit terpilar TiO2. Reaksi tahap kedua,

hidrogen yang dihasilkan digunakan untuk mereduksi glukosa menjadi sorbitol dengan logam nikel sebagai katalis selama 30 hari dibawah sinar UV matahari (Rosida. M., 2009). Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis Pd/γ-Al2O3 pada

tekanan 150 Psi (10,20 atm) dalam pelarut air dan dipanaskan pada suhu 1000C menghasilkan sorbitol (Sari, H. P., 2009). Hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol menggunakan katalis nikel dalam reaktor berpengaduk dan bertekanan tinggi (Tjatoer, W., 2007). Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis Ru/Al2O3 C, Ru/TiO2 dan

Ni/SiO2 pada tekanan 120 bar dan suhu 120 0C (Schimpf, S et al, 1997), hidrogenasi

glukosa menggunakan katalis Ni/SiO2 ditambah etilendiamina pada tekanan 120 bar

dan suhu 120 0C (Claus, P., 2006), serta hidrogenasi glukosa menggunakan katalis RuCl3 dengan kelebihan KBH4 (5:1) dalam pelarut air dengan tekanan 4,0 MPa dan

suhu 800C (Luo. H. S et al, 2002).

Sorbitol alamiah telah diisolasi dari banyak buah (misalnya, buah ceri, priem, apel dan berri abu gunung) dan dari lumut serta rumput laut. Sorbitol sintetik digunakan sebagai pemanis sintetik (Fessenden et al, 1986).

Sorbitol adalah salah satu pemanis alternatif lain yang sering digunakan dalam makanan. Rasa manisnya sekitar 60% dari sukrosa, dengan kalori lebih kecil dari kalori sukrosa dalam jumlah yang sama. Sorbitol memiliki beberapa keunggulan dibanding gula lainnya. Rasanya cukup manis namun tidak merusak gigi. Selain itu juga sorbitol dapat mempertahankan kelembaban bahan makanan. Sorbitol cukup stabil, tidak reaktif, dan mampu bertahan dalam suhu tinggi. Sorbitol juga tidak rusak apabila dicampur dengan gula lain, gel, protein dan minyak sayur. Karena itu sorbitol cukup banyak dipakai dalam industri makanan. Penggunaan lain dari sorbitol adalah sebagai pencegah kristalisasi dalam produk makanan, karena sifatnya yang mampu mempertahankan kelembaban makanan yang cenderung mengering dan mengeras agar bahan makanan tersebut tetap segar. Sorbitol juga sering dipakai sebagai bahan tambahan untuk obat kumur dan pasta gigi. Sorbitol juga cukup aman dipakai sebagai

gula pengganti pada penderita diabetes melitus. Sorbitol yang dicampur dengan kalium nitrat dapat digunakan untuk bahan bakar roket amatir. Dengan proses reduksi, sorbitol dapat dijadikan bahan bakar biomass

Katalis Pd/C telah banyak digunakan dalam reaksi kimia, antara lain: reaksi oksidasi etanol menjadi asam asetat (Gunawan, M. L., 1989), reaksi hidrogenasi fenol secara endotermis membentuk sikloheksanol (Dianita, D., 2009).

Katalis Pd/C mempunyai aktifitas spesifik yang tinggi, namun memiliki tingkat volatilitas besar, mudah teroksidasi dan mudah rusak pada suhu 500-9000C.. Selain itu, logam paladium tersebut mempunyai kelimpahan yang rendah dan harga yang cukup mahal. Katalis Pd/C efektif sebagai katalis oksidasi dan reduksi. (Dianita, D., 2009).

Hidrogenasi glukosa pernah dilakukan dengan menggunakan pelarut polar yaitu air, maka dalam hal ini berdasarkan latar belakang diatas penulis ingin melakukan hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol dengan menggunakan pelarut non-polar yaitu pelarut N-heksan kering dengan menggunakan katalis heterogen Pd/C.

1.2Pemasalahan

Dalam reaksi hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol yang telah dilakukan dengan pelarut air masih diperoleh hasil yang rendah dan data untuk mendukung perolehan hasil tersebut masih kurang. Hal ini diduga karena gas hidrogen yang bersifat non polar tidak dapat masuk kedalam pelarut air yang bersifat polar. Maka dalam hal ini dilakukan perubahan terhadap pelarut yang digunakan. Apakah reaksi hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol dapat dilakukan dengan menggunakan katalis Pd/C dalam pelarut N-heksan kering.

1.3Tujuan Penelitian

Untuk menghidrogenasi glukosa menjadi Sorbitol dengan memanfaatkan katalis Pd/C dalam pelarut N-heksan kering.

1.4 Manfaat Penelitian

Hasil penelitian diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah terhadap perkembangan ilmu kimia anorganik serta meningkatkan daya guna katalis Pd/C dalam industri kimia pada proses hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol.

1.5 Lokasi Penelitian

Penelitian dilakukan di laboratorium Kimia Anorganik FMIPA-USU Medan. Karakterisasi analisa spekstroskopi FT-IR dilakukan di laboratorium Bea Cukai Belawan-Medan dan analisa HPLC dilakukan di laboratorium Bea Cukai Jakarta.

1.6 Metodologi Penelitian

Penelitian ini merupakan hasil eksplorasi yang dilakukan di dalam laboratorium. Bahan-bahan yang digunakan adalah glukosa, katalis Pd/C yang merupakan produk dari E’Merck, gas hidrogen dari PT.Aneka gas dan pelarut N-heksan kering. Reaksi dilakukan didalam alat autoclave dengan mereaksikan glukosa dan hidrogen menggunakan katalis Pd/C dalam N-heksan kering, produk yang diperoleh dikarakterisasi dengan analisis spektroskopi FT-IR dan analisa HPLC.

BAB 2

TINJAUAN PUSTAKA

2.1 Karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa yang mengandung unsur-unsur: C, H dan O, terutama terdapat didalam tumbuh-tumbuhan yaitu kira-kira 75%. Dinamakan karbohidrat karena senyawa-senyawa ini sebagai hidrat dari karbon; dalam senyawa tersebut perbandingan antara H dan O sering 2 berbanding 1 seperti air. Jadi C6H12O6 dapat

ditulis C6(H2O)6, C12H22O11 sebagai C12 (H2O)11 dan seterusnya, dan perumusan

empiris ditulis sebagai CnH2nOn atau Cn (H2O)n (Sastrohamidjojo, H., 2005).

2.1.1 Klasifikasi Karbohidrat dan Penamaan

Karbohidrat dibagi menjadi beberapa klas atau golongan sesuai dengan sifat-sifatnya terhadap zat-zat penghidrolisis. Karbohidrat atau gula dibagi menjadi empat klas pokok:

1. Gula yang sederhana atau monosakarida, kebanyakan adalah

senyawa-senyawa yang mengandung lima dan enam atom karbon. Karbohidrat yang mengandung 6 karbon disebut heksosa. Gula yang mengandung 5 karbon disebut pentosa. Kebanyakan gula sederhana adalah merupakan polihidroksi aldehida yang disebut aldosa dan polihidroksi keton disebut ketosa.

2. Oligosakarida, senyawa berisi dua atau lebih gula sederhana yang

dihubungkan oleh pembentukan asetal antara gugus aldehida dan gugus keton dengan gugus hidroksil. Bila dua gula digabungkan diperoleh disakarida, bila tiga diperoleh trisakarida dan seerusnya ikatan penggabungan bersama-sama gula ini disebut ikatan glikosida.

3. Polisakarida, di mana di dalamnya terikat lebih dari satu gula sederhana yang dihubungkan dalam ikatan glikosida. Polisakarida meliputi pati, sellulosa dan dekstrin.

4. Glikosida, dibedakan dari oligo dan polisakarida yaitu oleh kenyataan bahwa mereka mengandung molekul bukan gula yang dihubungkan dengan gula oleh ikatan glikosida (Sastrohamidjojo, H., 2005).

2.2 Glukosa

Glukosa merupakan salah satu tipe monosakarida dengan rumus molekul C6H12O6;

padatan kristal berwarna putih, berasa manis [75% dari kemanisan gula pasir (sukrosa) tetapi nilai kalornya sama]. Merupakan gula yang banyak ditemukan di alam terutama dalam buah anggur (karenanya disebut gula anggur). Glukosa juga disebut dekstrosa karena strukturnya sebagian besar berada dalam bentuk D- yakni D-glukosa. Glukosa merupakan monomer yang ditemukan di alam sebagai dimer sampai polimer. Karbohidrat yang dikonsumsi tubuh umumnya diubah menjadi glukosa dan mengalami sirkulasi dalam tubuh (dalam darah mengandung ± 0,08% sedangkan dalam urine 0,2% glukosa). Dalam perdagangan, glukosa dibuat dari hidrolisa amilum (Mulyono, 2006).

Glukosa biasanya tersedia dalam bentuk zat berwarna putih atau kristal padat. Glukosa diproduksi secara komersil melalui hidrolisis pati dengan bantuan enzim. Glukosa dapat di reduksi menjadi sorbitol, yang biasanya dikenal sebagai glusitol. Dimana gugus aldehida pada glukosa diganti menjadi gugus alkohol dengan adanya penambahan gas hidrogen

Glukosa mudah teroksidasi oleh perak atau ion tembaga. Bila ditambahkan dengan larutan perak nitrat amoniak akan terjadi cermin perak. Mereduksi larutan-larutan Fehling yaitu dengan timbulnya endapan kupro oksida. Larutan Fehling terdiri atas larutan Fehling A: larutan CuSO4, dan larutan Fehling B: larutan dari Na-K-tartrat

2.3 Reaksi-Reaksi Glukosa 2.3.1 Oksidasi Glukosa

Suatu gugus aldehida sangat mudah dioksidasi menjadi suatu gugus karboksil. Uji kimiawi untuk aldehida tergantung pada mudahnya oksidasi ini. Gula yang dapat dioksidasi oleh zat pengoksidasi lembut seperti reagensia Tollens, suatu larutan basa dan Ag(NH3)2+, disebut gula pereduksi (karena zat pengoksidasi anorganik direduksi

dalam reaksi itu) (Fessenden et al, 1986).

a. Asam Aldonat

Produk oksidasi dari gugus aldehida suatu aldosa adalah suatu asam polihidroksi karboksilat, yang disebut asam aldonat (aldonic acid). Meskipun reagensia Tollens dapat mengakibatkan perubahan ini, suatu reagensia yang lebih mudah dan murah untuk reaksi sintetik ialah larutan brom yang dibuffer (disangga).

CHO CO2H

| |

H – C – OH H – C – OH

| Br2 + H2O |

HO – C – H HO – C – H

| pH 5-6 |

H – C – OH H – C – OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

D-glukosa asam D-glukonat (suatu asam aldonat)

(Fessenden et al, 1986).

b Asam Aldarat

Zat pengoksidasi kuat mengoksidasi gugus aldehida dan juga gugus hidroksil ujung (suatu alkohol primer) dari suatu monosakarida. Produknya adalah asam polihidroksi dikarboksilat, yang disebut asam aldarat (aldaric acid).

CHO CO2H

| |

H – C – OH H – C – OH

| HNO3 |

HO – C – H HO – C – H

| kalor |

H – C – OH H – C – OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

D-glukosa Asam D-glukarat (suatu asam aldarat)

(Fessenden et al, 1986).

c Asam Uronat

Meskipun tidak mudah dilakukan dilaboratorium, dalam sistem biologis gugus CH2OH ujung dapat dioksidasi dengan enzime tanpa teroksidasinya gugus aldehida.

Produknya disebut asam uronat (uronic acid).

[O] enzime

D-glukosa asam D-glukuronat(suatu asam uronat)

(Fessenden et al, 1986).

d Oksidasi Asam Periodat

Oksidasi asam periodat merupakan uji untuk 1,2-diol dan untuk 1,2- atau α- hidroksi dari aldehida maupun keton. Suatu senyawa yang mengandung gugusan semacam itu dioksidasi dan dipaksapisah oleh asam periodat (HIO4). Dalam hal ini 1,2-diol

2.3.2 Reduksi Monosakarida

Baik aldosa maupun ketosa dapat direduksi oleh zat pereduksi karbonil, seperti hidrogen dan katalis atau suatu hidrida logam, menjadi polialkohol yang disebut alditol. Akhiran untuk nama dari salah satu polialkohol ini ialah –itol. Produk reduksi D-glukosa disebut D-glusitol (D-glucitol) atau sarbitol.

O ║

C – H CH2OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| H2 |

HO – C – H HO – C – H

| katalis Ni |

H – C – OH H – C – OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

Glukosa Glusitol (sorbitol)

(Fessenden et al, 1986).

Beberapa reaksi hidrogenasi yang pernah dilakukan antara lain:

1. Hidrogenasi glukosa dalam pelarut air melalui dua tahap reaksi. Reaksi tahap pertama reduksi air menjadi gas hidrogen dan oksigen oleh katalis bentonit terpilar TiO2. Reaksi tahap kedua, hidrogen yang dihasilkan digunakan untuk

mereduksi glukosa menjadi sorbitol dengan logam nikel sebagai katalis selama 30 hari dibawah sinar UV matahari, dengan kadar sorbitol sebesar 66.8% (Rosida. M., 2009).

O

║

C – H CH2OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| H2 |

H2O HO – C – H HO – C – H

| katalis Ni |

H – C – OH H – C – OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

2. Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis Pd/γ-Al2O3 pada tekanan 150 Psi

(10,20 atm) dalam pelarut air dan dipanaskan pada suhu 1000C menghasilkan sorbitol 65.09% (Sari, H. P., 2009).

C H C O OH C H C H HO OH C OH H H

CH2OH Glukosa rantai terbuka

Pd/γ−Αl₂Ο₃

100 ºC, 150 Psi H2 ( 10,20 atm )

C C C O C C

CH2OH

H H OH H OH OH H H OH Glukosa (siklik)

H₂O

CH2OH

C OH C H C H HO OH C OH H H

CH2OH Glusitol(Sorbitol)

3. Hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol menggunakan katalis nikel dalam

reaktor berpengaduk dan bertekanan tinggi, mengasilkan sorbitol sebasar

0,2963 g dari berat awal 30g (Tjatoer, W., 2007). O

║

C – H CH2OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| H2 |

HO – C – H HO – C – H

| katalis Ni |

H – C – OH 60 bar H – C – OH

| 1100C |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

Glukosa Glusitol (sorbitol)

4. Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis Ru/Al2O3 C, Ru/Al2O4, Ru/Al2O5,

Ru/TiO2 dan Ni/SiO2 pada tekanan 120 bar dan suhu 1200C (Schimpf, S.1997).

O ║

C – H CH2OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| H2 |

HO – C – H HO – C – H

| katalis |

H – C – OH 120 bar H – C – OH

| 1200C |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

Katalis

Katalis Persiapan Pendukung Kandungan logam

Ru3Ap Mempercepat Al2O3 C 2,75

Ru1Ap Mempercepat Al2O3 C 1,04

Ru1Ai Seluruhnya Al2O3 C 0,95

Ru09Ai Seluruhnya Al2O3 0,97

Ru08Ai Seluruhnya Al2O4 0,84

Ru05Ai Seluruhnya Al2O5 0,47

Ru03Ti Seluruhnya TiO2 P25 0,27

Ru01TiAi Seluruhnya TiO2 P25 0,11

Ru1Ti Seluruhnya TiO2 1,01

Ni68T Mempercepat SiO2 68

5. Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis Ni/SiO2 ditambah etilendiamina

pada tekanan 120 bar dan suhu 120 0C (Claus, P., 2006). O

║

C – H CH2OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| H2 |

HO – C – H HO – C – H

| katalis Ni/SiO2 |

H – C – OH H – C – OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

Glukosa Glusitol (sorbitol)

6. Hidrogenasi glukosa menggunakan katalis RuCl3 dengan kelebihan KBH4

(5:1) dalam pelarut air dengan tekanan 4,0 MPa dan suhu 800C (Luo. H. S, 2002).

O ║

C – H CH2OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| H2 |

HO – C – H HO – C – H

| katalis RuCl3 |

H – C – OH H – C – OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

2.4 Sorbitol

Bahan pemanis ini dikenal sebagai D-sorbitol, D-glucitol, L-gulitol, sorbit atau sorbol adalah monosakarida poliol mempunyai berat molekul 182,17 dengan rumus kimia C6H14O6. Kemanisannya hanya 0,5 kali gula tebu. Sorbitol larut dalam pelarut polar

seperti air dan alkohol. Sorbitol secara komersial dibuat dari glukosa dengan hidrogenasi dalam tekanan tinggi maupun reduksi elektrolit.

Sorbitol berupa senyawa yang berbentuk granul atau kristal dan berwarna putih dengan titik leleh berkisar antara 89-101°C, higroskopis dan berasa manis. Penggunaannya pada suhu tinggi tidak ikut berperan dalam reaksi pencoklatan (Maillard).

Kristal sorbitol mengandung 0,5 atau 1 molekul H2O. Kandungan kalorinya

3,994 K. Kalori setiap gram sama dengan kalori gula tebu, yaitu 3,940 K. Tujuh puluh

persen dari jumlah sorbitol yang masuk kedalam tubuh akan diubah menjadi CO2

tanpa menunjukan adanya kenaikan glukosa dalam darah sehingga sangat baik untuk penderita diabetes (Cahyadi. W., 2006).

2.4.1 Penggunaan Sorbitol

Sorbitol memiliki beberapa keunggulan dibanding gula lainnya. Rasanya cukup manis namun tidak merusak gigi. Poliol pada umumnya dan sorbitol khususnya, resisten terhadap metabolisme bakteri oral yang melepaskan asam dari reaksi penguraian gula dan pati. Asam ini dapat mengerosi email / enamel gigi.

Selain itu juga sorbitol dapat mempertahankan kelembaban bahan makanan merupakan contoh kelebihan sorbitol dibanding sukrosa. Sorbitol cukup stabil, tidak reaktif, dan mampu bertahan dalam suhu tinggi. Sorbitol juga tidak rusak apabila dicampur dengan gula lain, gel, protein, dan minyak sayur. Karena itu sorbitol cukup banyak dipakai dalam industri makanan. Produk yang mengandung sorbitol antara lain permen bebas gula, permen karet (biasanya rasa mint), industri gula-gula konfeksi, pemanis roti dan cokelat, serta pemanis makanan beku. Penggunaan lain dari sorbitol

adalah sebagai pencegah kristalisasi dalam produk makanan, karena sifatnya yang mampu mempertahankan kelembaban makanan yang cenderung mengering dan mengeras; agar bahan makanan tersebut tetap segar. Sorbitol juga sering dipakai sebagai bahan tambahan untuk obat kumur, sirup obat batuk dan pasta gigi.

Sorbitol juga cukup aman dipakai sebagai gula pengganti pada penderita diabetes melitus, karena penyerapannya lebih lambat daripada glukosa. Penyerapan yang lambat ini otomatis akan mengurangi derajat drastisnya peningkatan glukosa darah dan respons insulin. Kalori yang rendah juga sesuai dengan target pengendalian berat badan pada pasien diabetes melitus. Untuk tujuan ini sorbitol banyak digunakan untuk membuat produk makanan rendah kalori.

Di luar urusan makanan, sorbitol yang dicampur dengan kalium nitrat dapat digunakan untuk bahan bakar roket amatir. Dengan proses reduksi, sorbitol dapat dijadikan bahan bakar biomassa

2.4.2 Efek Samping Penggunaan Sorbitol

Sorbitol cukup aman dan jarang menimbulkan efek samping. Walaupun demikian ADI (acceptable daily intake) untuk sorbitol belum ditentukan sampai sekarang. Kelebihan konsumsi sorbitol dapat menimbulkan diare osmotik. Hal ini terjadi apabila sorbitol terdapat dalam saluran pencernaan dalam jumlah besar (lebih dari 50 gram per hari), sehingga tekanan osmosis dalam lumen usus lebih tinggi daripada sekitarnya. Hal ini menyebabkan sejumlah besar cairan yang ada di interstisial terdorong ke lumen usus, dan terjadilah diare. Efek samping lainnya adalah sakit perut dan kembung

2.5 Katalis

Reaksi yang berlangsung lambat dapat dipercepat dengan memberikan zat lain tanpa menambah konsentrasi atau suhu. Zat itu disebut katalis. Istilah ini mula-mula dipakai oleh Berzelius pada tahun 1835. Katalis biasanya ikut bereaksi sementara dan

kemudian terbentuk kembali sebagai zat bebas. Selanjutnya bereaksi lagi dengan pereaksi mempercepat reaksi dan bebas kembali. Demikian seterusnya berulang kali sehingga reaksi selesai.

Suatu reaksi yang menggunakan katalis disebut reaksi katalis dan prosesnya disebut katalisme (Syukri, 1999).

2.5.1 Pembagian Katalis 2.5.1.1 Katalis Homogen

Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fase sama dengan pereaksi (Hiskia, 2001). Katalis homogen umumnya bereaksi dengan satu atau lebih pereaksi untuk membentuk suatu zat antara yang selanjutnya bereaksi membentuk produk akhir reaksi. Contoh reaksi yang menggunakan katalis homogen adalah hidrolisis ester dengan katalis asam (Parker, 1982).

CH3COOC2H5(aq) + H2O(l) CH3COOH(aq) + C2H5OH(aq)

H+

Cara kerja katalis homogen umumnya melibatkan pembentukan senyawa-senyawa kompleks antara yang bersifat tidak stabil dalam tahap-tahap reaksi. Katalis dengan reaktan membentuk kompleks antara yang mengakibatkan reaktan dalam kompleks menjadi aktif membentuk produk baru dengan disertai pelepasan kembali katalisatornya. Oleh karena itu, unsur-unsur transisi sangat berperan dalam reaksi katalitik karena sifatnya mudah membentuk senyawa kompleks.

Berikut ini dikemukakan beberapa contoh reaksi organik katalitik:

1. Pada reaksi hidrokarbonilasi alkena menjadi aldehida (artinya pengikatan

hidrogen dan karbonil, CO) dipakai katalisator Co(I) atau Rh(I):

Co(I) atau O

RHC = CH2 + H2 + CO RH2C – CH2 – C

Rh(I) H

Reaksi ini, walaupun kurang tepat, sering juga disebut sebagai reaksi hidroformilasi yang mengacu pada terikatnya formaldehid pada alkena.

Katalisator Co(I) dalam bentuk konpleks hidrokarbonil diduga mengalami perubahan sebagai berikut:

HCo(CO)4  HCo(CO)3 + CO

2. Pada reaksi oksidasi etena menjadi metanal (proses Wacker) dipakai

katalisator Pd(II) dan Cu(II):

Pd(II) + Cu(II) O

H2C = CH2 + O2 CH3 – C

H

Pada proses ini dipakai katalisator PdCl2 yang pada awalnya diduga terjadi

reaksi dengan etena:

C2H4 + PdCl2 + H2O → CH3CHO + Pd + 2HCl

Oksidasi Pd kembali menjadi Pd(II) dipercepat dengan penambahan katalisator Cu(II):

Pd + 2Cu2+ → Pd2+ + 2Cu+,

Dan Cu+ mudah teroksidasi oleh udara kembali menjadi Cu2+: 4Cu+ + O2 + 4H+ → 4Cu2+ + 2H2O (Kristian et al, 2010).

Keuntungan dari katalisis homogen adalah kespesifikannya dan tidak membutuhkan suhu dan tekanan yang tinggi dalam reaksi. Kerugiannya dari katalisis homogen adalah kesulitan dalam pemisahan katalis dari produk, degradasi dari katalis dan harganya yang mahal (Leach. B, 1983).

2.5.1.2 Katalis Heterogen

Katalis heterogen adalah katalis yang mempunyai fasa yang tidak sama dengan fasa pereaksi. Pada umumnya katalis adalah padatan sedangkan pereaksi terbanyak adalah gas dan adakalanya cairan.

Contoh:

1. Proses Haber dalam pembuatan amoniak Fe

N2 + 3H2 2NH3

2. Proses kontak pada pembuatan H2SO4

Pt

2SO2 + O2 2SO3

3. Oksidasi amoniak pada pembuatan asam nitrat Fe2O3

4NH3 + 5O2 4NO + 6 H2O

BiO2

4. Hidrogenasi hidrokarbon

Ni

X – CH = CH – Y + H2 X – CH2 – CH2Y

Minyak tak jenuh lemak jenuh

5. Pembuatan asam klorida arang

H2 + Cl2 2HCl

(Hiskia, 2001).

2.5.2 Reaksi-reaksi yang Dikatalisis oleh Palladium

Telah lama diketahui bahwa senyawaan etilena dari palladium, misalnya, [C2H4PdCl2]2 cepat terdekomposisi dalam larutan air membentuk asetal dehida dan

logam Pd. Konversi reaksi stoikiometri ini kedalam suatu siklus (proses Wacker) membutuhkan kaitan bersama dari masing-masing reaksi yang diketahui:

C2H4 + PdCl2 + H2O → CH3CHO + Pd + 2HCl

Pd + 2CuCl2 → PdCl2 + 2CuCl

2CuCl + 2HCl + ½O2 → 2CuCl2 + H2O

C2H4 + ½O2 → CH3CHO

Oksidasi etilena oleh larutan palladium(II)-tembaga(II) klorida adalah benar-benar kuantitatif dan hanya dibutuhkan konsentrasi Pd yang rendah; ini dapat berlangsung baik dalam satu atau dua tahapan; dalam yang terakhir, oksidasi kembali oleh O2 terjadi secara terpisah.

Karena reaksi berlangsung dalam larutan PdII dengan konsentrasi ion klorida > 0,2M, logamnya paling mungkin ada sebagai [PdCl4]2-. Reaksi berikut kemudian

terjadi:

[PdCl4]2- + C2H4  [PdCl3(C2H4)]- + Cl

[PdCl3(C2H4)]- + H2O  [PdCl2(H2O)(C2H4)] + Cl

-[PdCl2(H2O)C2H4] + H2O  [PdCl2(OH)(C2H4)]- + H3O+

Mekanisme bagi oksidasi logam Pd oleh kompleks kloro CuII tidak diketahui dengan baik, namun pemindahan elektron melalui jembatan halida mungkin terlibat. Oksidasi di udara yang sangat cepat dari kompleks kloro CuI diketahui lebih baik dan mungkin berlangsung melalui suatu kompleks awal oksigen:

CuCl2- + O2  ClCuO2 + Cl

-Diikuti oleh pembentukkan radikal seperti O2-, OH, atau H2O

Kereaktifan kompleks palladium dalam sistem lain telah dikaji secara luas, dan sekarang terdapat banyak reaksi katalitik yang menyangkut alkena, arena, CO, asetilena, dan sejenisnya. Perluasan proses Wacker menggunakan media selain air, dikenal; jadi dalam asam asetat, diperoleh vinil asetat sedangkan dalam alkohol, diperoleh vinil eter. Juga dengan alkena selain etilena, dapat diperoleh keton. Sebagai contoh, propene menghasilkan aseton. (Cotton et al, 1989)

2.5.3 Reaksi-reaksi yang Dikatalisis oleh Palladium Karbon

Katalis palladium karbon terdiri dari 3 komposisi palladium. Dimana tiap-tiap komposisi mempunyai aplikasi fungsi yang berbeda dalam reaksi kimia.

Komposisi dari katalis palladium karbon antara lain: 1. Sebanyak 5% palladium didalam katalis palladium karbon. 2. Sebanyak 10% palladium didalam katalis palladium karbon. 3. Sebanyak 0,5% palladium didalam katalis palladium karbon.

1. Sebanyak 5% palladium didalam katalis palladium karbon

Mempunyai aplikasi penggunaan dalam reaksi kimia antara lain sebagai berikut:

a. Hidrogenasi alkena dan alkuna

b. Hidrogenasi aromatik aldehid menjadi alkohol

c. Hidrogenasi untuk Aldehida Aromatik Hidrokarbon

d. Hidrogenasi Senyawa Anilin

e. Reduksi untuk Senyawa Alkil dari Haloanilines

2. Sebanyak 10% palladium didalam katalis palladium karbon

Mempunyai aplikasi penggunaan dalam reaksi kimia antara lain sebagai berikut:

a. Pengurangan Alkilasi

b. Dehidrohalogenasi dari Alifatik dan Campuran Aromatik

c. Hidrogenasi Piridin menjadi Pipiridin

d. Sintesis Hidrosilamin

3. Sebanyak 0,5% palladium didalam katalis palladium karbon

Digunakan untuk hidrogenasi hydroxybenzaldehyde β-(4-CBA) untuk asam β -toluen dalam menghasilkan Terephthalic Acid (PTA). Yang pengotor dipisahkan oleh kristal.

2.6 Kromatografi Cair Kinerja Tinggi (KCKT)

Kromatografi Cair Kinerja Tinggi atau KCKT atau biasa juga disebut dengan HPLC (High Performance Liquid Chromatography) dikembangkan pada akhir tahun 1960-an dan awal tahun 1970-an. Saat ini, KCKT merupakan teknik pemisahan yang diterima secara luas untuk analisis dan pemurnian senyawa tertentu dalam suatu sampel pada sejumlah bidang, antara lain: farmasi, lingkungan, bioteknologi, polimer, dan industri-industri makanan. Beberapa perkembangan KCKT terbaru antara lain: miniaturisasi sistem KCKT, penggunaan KCKT untuk analisis asam-asam nukleat, analisis protein, analisis karbohidrat, dan analisis senyawa-senyawa kiral.

Kegunaan umum KCKT adalah untuk: pemisahan sejumlah senyawa organik, anorganik, maupun senyawa biologis; analisis ketidakmurnian (impurities); analisis senyawa-senyawa tidak mudah menguap (non-volatil); penentuan molekul-molekul total, ionik, maupun zwitter ion; isolasi dan pemurnian senyawa; pemisahan senyawa-senyawa yang strukturnya hampir sama;pemisahan senyawa-senyawa-senyawa-senyawa dalam jumlah sekelumit (trace elements), dalam jumlah banyak, dan dalam skala proses industri. KCKT merupakan metode yang tidak destruktif dan dapat digunakan baik untuk analisis kualitatif maupun kuantitatif.

KCKT paling sering digunakan untuk: menetapkan kadar senyawa-senyawa tertentu seperti asam-asam amino, asam-asam nukleat, dan protein-protein dalam cairan fisiologis; menentukan kadar senyawa-senyawa aktif obat, produk hasil sampingan proses sintetis, atau produk-produk degradasi dalam sedian farmasi; memonitor sampel-sampel yang berasal dari lingkungan; memurnikan senyawa dalam suatu campuran; memisahkan polimer dan menentukan distribusi berat molekulnya dalam suatu campuran; kontrol kualitas; dan mengikuti jalannya reaksi sintetis.

Keterbatasan metode KCKT adalah untuk identifikasi senyawa, kecuali jika KCKT dihubungkan dengan spektrometer massa (MS). Keterbatasan lainnya adalah jika sampelnya sangat kompleks, maka resolusi yang baik sulit diperoleh.

Kromatografi merupakan teknik yang mana solut atau zat-zat terlarut terpisah oleh perbedaan kecepatan elusi, dikarenakan solut-solut ini melewati suatu kolom kromatografi. Pemisahan solut-solut ini diatur oleh distribusi solut dalam fase gerak dan fase diam. Penggunaan kromatografi cair secara sukses terhadap suatu masalah yang dihadapi membutuhkan penggabungan secara tepat dari berbagai macam kondisi operasional seperti jenis kolom, fase gerak, panjang dan diameter kolom, kecepatan alir fase gerak, suhu kolom, dan ukuran sampel. Untuk tujuan memilih kombinasi kondisi kromatografi yang baik, maka dibutuhkan pemahaman yang mendasar tentang berbagai macam faktor yang mempengaruhi pemisahan pada kromatografi cair.

Instrumentasi KCKT pada dasarnya terdiri atas delapan komponen pokok yaitu (1) wadah fase gerak, (2) sistem penghantaran fase gerak, alat untuk memasukkan sampel, (4) kolom, (5) detektor, (6) wadah penampungan buangan fase gerak, (7) tabung penghubung dan (8) suatu komputer atau integrator atau perekam. Diagram blok untuk sistem KCKT ditunjukkan oleh gambar. (Ibnu Golib et al, 2007).

Pada beberapa tulisan, ”HP” pada HPLC diartikan ”tekanan tinggi” (high pressure) dan beberapa yang lainnya menghubungkan dengan masalah biaya bisa berpikir bahwa ”HP” adalah singkatan dari ”biaya yang tinggi” (high price) tetapi kebanyakan ”HP” itu berarti ”penampilan yang tinggi” (high performance) (Day et al, 2002).

Kromatografi Cair Kinerja Tinggi memisahkan komponen campuran senyawa kimia terlarut dengan sistem adsorpsi pada fase diam padat atau sistem partisi di antara fase diam cair yang terikat pada panyangga padat, dan fase gerak cair.

Kromatografi Cair Kinerja Tinggi dapat memisahkan makromolekul, ion, bahan alam yang tidak stabil, polimer dan berbagai gugus polifungsi dengan berat molekul tinggi. Berbeda dengan kromatografi gas, pemisahan pada KCKT adalah hasil antaraksi spesifik antaramolekul senyawa dengan fase diam dan fase gerak.

Kinerja kolom. Beberapa perangkat kondisi eksperimen dapat digunakan untuk mendapatkan pemisahan yang diinginkan dari komponen sampel dan ada perangkat yang lebih praktis daripada yang lainnya, sehingga perlu mencari optimasi.

Pertama-tama harus dipilih sistem KCKT yang tepat, karena itu semua parameter dalam persamaan yang tergantung kepada sistem atau kepada sifat fase diam dan fase gerak ditentukan dan tidak dapat dirubah.

Parameter tersebut adalah retensi relatif α, koefisian partisi dari senyawa yang paling lama ditahan k’ (rasio partisi), dan bilangan pelat. Senyawa yang dianalisis biasanya memerlukan waktu dua sampai sepuluh kali lebih lama untuk melewati kolom, dibandingkan dengan senyawa yang tidak diretensi tM. Perlu diperhatikan juga

viskositas fase gerak dan koefisien difusi senyawa dalam fase gerak. Selain itu tipe dan karakteristik pengisi kolom (terutama porositas, rentang sempit ukuran partikel, prosedur pengisian kolom yang baik dan pengisi kolom berkualitas tinggi), mempengaruhi panjang kolom dan ukuran partikelnya.

Karena proses pemisahan dalam kolom kromatografi dan identifikasinya dalam instrumen analisis berlangsung dalam kurun waktu yang sangat singkat, tidak dapat dilakukan secara manual, tetapi memerlukan koordinasi program kondisi dan operasional yang didapat dari jasa layanan komputer (Kosasih et al, 2004).

BAB 3

METODOLOGI PENELITIAN

3.1 Alat dan Bahan 3.1.1 Alat-alat

Nama Alat Spesifikasi Merek

1. Neraca Analitik Digital Mettler PM 2000

2. Hot plate stirrer Bibby

3. Gelas Erlenmeyer 100 ml Pyrex

4. Gelas Beaker 250 ml Pyrex

5. Termosetting 6. Magnetik bar

7. Autoclave 100 ml Duragauge

8. Termometer 200 0C Fisher

9. Labu alas 50 ml Pyrex

10.Pompa Vakum Welch Pou-Seal

11.Statif dan Klem

12.Corong saring Pyrex

13.Pipa kapiler

14.Buret 50 ml Pyrex

15.Perkin Elmer FT-IR

3.1.2 Bahan- bahan

Nama Bahan Spesifikasi Merek

1. Glukosa 99,9 % P.a. E’Merck

2. Katalis Pd/C P.a. E’Merck

3. Akuades

4. Gas hidrogen 99,999% PT. Aneka gas

5. N-Hexan kering

6. Etanol P.a. E’Merck

7. AgNO3 P.a. E’Merck

8. NaOH 0,1 N P.a. E’Merck

9. NH4OH P.a. E’Merck

10.Larutan Fehling A 11.Larutan Fehling B

3.2 Prosedur Penelitian 3.2.1 Hidrogenasi Glukosa

Sebanyak 9,0019 gram glukosa dimasukkan ke dalam tabung autoclave yang dilengkapi dengan pengaduk magnet. Dimasukkan kedalamnya N-Heksan kering sebanyak 40 ml. Dimasukkan katalis Pd/C sebanyak 0,0609 gram. Tabung autoclave di tutup rapat, kemudian dialirkan gas hidrogen sampai tekanan 200 psi (13,52 atm) dan dipanaskan pada suhu 1600C. kemudian di reaksikan selama 3 jam. Selanjutnya hasil reaksi disaring, filtrat diuapkan pelarutnya dan kemudian di vakum sampai kering dan terbentuk padatan. Kemudian residu dilarutkan dengan air dan disaring. Filtrat diuapkan pelarutnya dengan cara divakum. Selanjutnya produk dikarakterisasi dengan analisa spektroskopi FT-IR dan HPLC.

3.2.2 Uji Fehling untuk Glukosa

Sebanyak 2 ml filtrat dimasukkan kedalam tabung reaksi, ditambahkan larutan Fehling A dan Fehling B kemudian dipanaskan akan terbentuk endapan merah bata. Fehling A: larutan CuSO4 dan larutan Fehling B: larutan dari Na-K-tartrat.

3.2.3 Uji Tollens untuk Glukosa

Kedalam tabung reaksi dimasukkan 2 ml AgNO3 dan ditambahkan 2 ml NaOH 0,1 N

selanjutnya ditambahkan sebanyak 2 ml NH4OH sampai tidak terdapat endapan putih.

Glukosa 9,0019 g

Larutan Kuning

Filtrat Residu

Larutan Kental berwarna coklat tua

Analisa secara FT-IR dan HPLC

Filtrat Residu

Larutan Kental Berwarna Coklat Tua

Analisa secara FT-IR 3.3 Bagan Penelitian 3.3.1 Hidrogenasi Glukosa

Dimasukkan kedalam Autoclave

Ditambahkan N-hexan kering sebanyak 40 ml Ditambahkan katalis Pd/Csebanyak 0,0609 g Dialirkan gas H2 sebesar 200 psi (13,52 atm)

Diaduk dan dipanaskan pada suhu 1600C

Disaring

Ditambahkan etanol Ditambahkan air

Diupkan pelarutnya dengan cara Disaring

divakum sampai terbentuk larutan kental

Direaksikan dengan Direaksikan dengan

pereaksi Tollens pereaksi Tollens

Direaksikan dengan Direaksikan dengan

pereaksi Fehling pereaksi Fehling

Diuapkan pelarutnya dengan cara divakum sampai terbentuk larutan kental

Filtrat

Hasil

Ditambahkan AgNO3

Ditambahkan NaOH 0,1 N

Ditambahkan NH4OH

Filtrat

Hasil 3.3.2 Uji Fehling untuk Glukosa

Ditambahkan larutan Fehling A Ditambahkan larutan Fehling B Dipanaskan

BAB 4

HASIL DAN PEMBAHASAN

4.1 Hasil Penelitian

Reaksi hidrogenasi antara glukosa (9,0019 gram; 0,05 mol) dengan hidrogen bertekanan 200 psi (13,52 atm) yang berlangsung pada suhu 1600C selama 3 jam, dengan adanya Katalis Pd/C menghasilkan % yield sebanyak 57,14 %.

Dari hasil penelitian diperoleh data analisa FT-IR (Gambar 4.2.1) yang menunjukkan adanya pita serapan pada bilangan gelombang: 3628,79 cm-1; 2939,50 cm-1; 2091,15 cm-1; 1411,77 cm-1 dan 1040,18 cm-1. Sedangkan dari data analisa HPLC sebagai pengujian kuantitatif (Gambar 4.2.2) diperoleh puncak kromatogram untuk sorbitol pada waktu retensi 4,573 menit sebesar 90,45%.

Pengujian kualitatif yang dilakukan dengan menggunakan pereaksi Fehling masih menunjukkan adanya endapan merah bata sedangkan dengan pereaksi Tollens tidak lagi menunjukkan adanya cermin perak.

4.2 Pembahasan

Reaksi hidrogenasi glukosa (9,0019 gram; 0,05 mol) dengan gas hidrogen menggunakan katalis Pd/C dapat menghasilkan sorbitol. Dimana, gugus aldehida dari glukosa akan terhidrogenasi menjadi gugus alkohol. Dengan reaksi sebagai berikut:

O ║

C – H CH2OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| 1600C |

HO – C – H 200psi (13,52atm) HO – C – H

| Pd/C |

H – C – OH N-heksan kering H – C – OH

| |

H – C – OH H – C – OH

| |

CH2OH CH2OH

Glukosa Glusitol (sorbitol)

Reaksi hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol telah banyak dilakukan dengan pelarut air tetapi hasil yang diperoleh masih rendah. Hal ini diduga karena gas hidrogen yang bersifat non polar tidak dapat masuk kedalam pelarut air yang bersifat polar. Oleh karena itu perlu dilakukan perubahan terhadap pelarut yang digunakan. Pelarut n-heksan merupakan pelarut non polar sehingga cenderung melarutkan komponen yang bersifat non polar.

Interaksi dan absorbsi antara permukaan logam Palladium dan hidrogen terjadi pada suhu kamar. Pada suhu tersebut palladium mampu menyerap molekul hidrogen dalam jumlah besar, karena atom hidrogen mampu menempati sisi stabil di bawah permukaan lapisan palladium (Evans. J, 2005). Pertama-tama hidrogen mengalami absorbsi secara kimia. Seiring dengan pertambahan tekanan, hidrogen akan masuk ke dalam kisi-kisi atom logam Palladium yang disebut sebagai pembentukan fase α dan β hidrida. Dan hidrogen yang terserap akan dilepaskan kembali dengan adanya pemanasan (Greenwood, N.N dan Earnshaw. A, 1984).

Sedangkan molekul reaktan akan diadsorbsi oleh permukaan katalis pada sisi aktif katalis. Sisi aktif merupakan bagian dari permukaan katalis yang memiliki kemampuan menyerap yang sangat baik dan dapat membantu terjadinya reaksi. Interaksi antara molekul reaktan dengan permukaan katalis dapat melemahkan ikatan-ikatan molekul yang saling berdekatan. Pada tahap terjadinya reaksi, kedua molekul reaktan akan menempel pada permukaan katalis. Dan kemudian akan terjadi desorpsi,

yaitu molekul produk akan terlepas kembali dari sisi aktif katalis untuk bereaksi dan membentuk produk baru

Pendukung katalis karbon dapat mempengaruhi struktur permukaan dari fase aktif katalis yang berperan dalam proses katalitik (ITS-Master-7346-1407201744-bab1). Selain itu dapat memperpanjang umur katalis, karena tidak dapat terjadi penggumpalan logam aktif, luas permukaan katalis juga dapat bertambah sehingga reaksi lebih efekti

4.2.1 Spektrum FT-IR Hasil Hidrogenasi (Produk) Fraksi Filtrat.

Spektrum FT-IR dari produk (Gambar 4.2.1) menunjukkan adanya pita serapan pada

bilangan gelombang 3418,45 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi uluran O–H

yang melebar. Pita serapan pada bilangan gelombang 2981,22 cm-1 menunjukkan adanya gugus serapan C–H aldehida. Pita serapan pada bilangan gelombang 1644,96 cm-1 menunjukkan adanya gugus serapan aldehida tidak jenuh. Pita serapan pada

bilangan gelombang 1411,77 cm-1 menunjukkan adanya tekukan C–O–H didalam

bidang. Pita serapan pada bilangan gelombang 1040,18 cm-1 menunjukkan adanya rentangan C–O alkohol primer (Sylverstain, 1981).

4.2.2 Spektrum FT-IR Hasil Hidrogenasi (Produk) Fraksi Residu.

Spektrum FT-IR dari produk (Gambar 4.2.2) menunjukkan adanya pita serapan pada

bilangan gelombang 3628,79 cm-1 yang menunjukkan adanya vibrasi uluran O–H

yang bebas. Pita serapan pada bilangan gelombang 2939,50 cm-1 yang menunjukkan adanya uluran taksimetrik CH2. Pita serapan pada bilangan gelombang 2091,15 cm-1

menunjukkan adanya pita kombinasi. Pita serapan pada bilangan gelombang 1411.77

cm-1 menunjukkan adanya tekukan C–O–H didalam bidang. Pita serapan pada

bilangan gelombang 1040,18 cm-1 menunjukkan adanya rentangan C–O alkohol

primer (Sylverstain, 1981).

Gambar 4.2.2 Spektrum FT-IR Hasil Hidrogenasi (Produk) Fraksi Residu.

Sedangkan pada spektrum FT-IR glukosa (lampiran 1) menunjukkan adanya pita serapan pada bilangan gelombang : 3294,69 cm-1 yang menunjukkan vibrasi O–H

yang melebar, bilangan gelombang 3100.97 cm-1 yang menunjukkan serapan C-H

aldehida aromatik, bilangan gelombang 2943,94cm-1 yang menunjukkan uluran

asimetrik vibrasi CH2, bilangan gelombang 1422,59 cm-1 yang menunjukkan adanya

tekukan C–H pada bidang, bilangan gelombang 1034,16 cm-1 yang menunjukkan

Jika data spektrum FT-IR glukosa (Lampiran 1) dibandingkan dengan Spektrum FT-IR produk, sudah dapat dilihat perbedaan yang nyata. Dimana tidak terdapat lagi gugus serapan C-H aldehida aromatik pada bilangan gelombang 3100.97 cm-1.

Dari data spektrum FT-IR produk jika dibandingkan dengan data FT-IR berdasarkan SDBS (Spectral Data Base System for organic compounds) maka yang lebih mendekati spektrum sorbitol adalah data dari spektrum hasil hidrogenasi (produk) fraksi residu maka produk dari fraksi residu di HPLC untuk melihat berapa banyak produk yang berupa sorbitol didapat.

4.2.3 Kromatogram HPLC Hasil Hidrogenasi (Produk)

Produk hasil hidrogenasi berupa larutan yang diperkirakan masih terdiri dari campuran: glukosa yang belum terhidrogenasi, produk yang berupa sorbitol dan karamel yang sulit untuk dipisahkan. Oleh karena itu diperlukan adanya analisa HPLC untuk memisahkan dan melihat kadar dari masing-masing zat.

Gambar dibawah ini menunjukkan adanya sorbitol pada kromatogram HPLC yang mempunyai % area sekitar 90,45%. Luas dan tinggi puncak berbanding lurus dengan konsentrasi dan dapat dipakai untuk memperoleh hasil kualitatif (Johnson, 1991).

Gambar 4.2.3 Kromatogram HPLC Hasil Hidrogenasi.

Keterangan puncak:

1. Puncak 1 adalah sorbitol 2. Puncak 2 adalah glukosa 3. Puncak 3 adalah karamel

Untuk menentukan massa produk akhir digunakan rumus persen yield. Persen yield adalah perbandingan massa zat terlarut dalam massa sampel awal dikalikan 100%. Satuan ini biasa dipakai untuk larutan padat dalam cair atau padat dalam padat.

Sampel yang digunakan untuk HPLC = 2ml (campuran). Didalam 2ml sampel terdapat sorbitol dengan kadar 90,45%. Maka Vsorbitol = 90,45% x 2ml

= 0,9045 x 5ml = 1,809ml Berat sorbitol = ρ x Vsorbitol

= 1,3 g/ml x 1,809ml = 2,3517g

Jadi, berat sorbitol dalam 4ml (hasil keseluruhan dari penelitian) adalah:

g 35 , 2 2 4 Sorbitol

Berat = x

= 4,7 g

Sehingga % yield adalah:

x 100%

g 9,0019

g 4,7 %yield =

%yield =52,21%

Dalam perhitungan tersebut % yield massa produk akhir sebesar 52,21% yang berupa sorbitol dengan puncak yang dihasilkan pada kromatogram HPLC sebesar 90,45%.

BAB 5

KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan

Dari hasil penelitian ini dapat disimpulkan bahwa hidrogenasi glukosa dengan

molekul hidrogen yang berlangsung selama 3 jam pada suhu 1600C dan tekanan

hidrogen 200 psi (13,52 atm) dalam pelarut N-heksan kering, dengan adanya katalis Pd/C dapat menghasilkan % yield sebanyak 52,21% dengan puncak yang dihasilkan pada kromatogram HPLC sebesar 90,45%.

5.2 Saran

Dari penelitian ini, produk yang diperoleh masih berupa cairan kental berwarna coklat tua. Sehingga perlu diperhatikan suhu dan tekanan optimum pada proses hidrogenasi sehingga dihasilkan produk yang murni.

DAFTAR PUSTAKA

Albert Cotton; Geoffrey Wilkinson. 1989. Kimia Anorganik Dasar. Penerjemah: Suhati Suharto. Pedamping: Yanti R. A. Koestoer. Cetakan Pertama. Jakarta. Penerbit Universitas Indonesia (UI-Press).Hal: 61;628-630.

Antony C. Wilbraham dan Michael S. Matta.1992. Pengantar Kimia Organik Dan

Hayati. Penerjemah: Dr. Suminar Achmadi. Bandung. Penerbit ITB.Hal: 103.

Dita Dianita. 2009. Laporan Tugas Prarancangan Pabrik; Prarancangan Pabrik

Kaprolaktam Dari Sikloheksanon Dan Hidroksilamin Sulfat Kapasitas 40.000 Ton Per Tahun. Surakarta. Skripsi Jurusan Teknik Kimia. FT Universitas

Muhammadiyah Surakarta.

Edward L. Johnson. 1991. Dasar Kromatografi Cair. Penerjemah: Prof. Dr. Kosasih Padmawinata. Bandung. Penerbit ITB. Hal 7.

Evans, J. 2005. Focus On Palladium Hydrogen Storage Potential. E C H Sykes et

al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA (DOI: 10.1073/pnas.0506657102).

Greenwood, N.N dan Earnshaw, A, 1984. Chemistry Of the Element. New York : Pergamon-press.

Happy Puspita sari. 2009. Hidrogenasi Glukosa Menjadi Sorbitol Menggunakan

Katalis Pd/γ-Al2O3 Dalam Pelarut Air. Medan. Skripsi Jurusan Kimia FMIPA USU.

Hardjono Sastrohamidjojo. 2005. Kimia Organik; Stereokimia, Karbohidrat, Lemak

Dan Protein. Yogyakarta. Penerbit Gadjah Mada University Press. Hal:42-44,

47.

Hiskia Ahmad. 2001. Penuntun Belajar Kimia Dasar Elektrokimia Dan Kinetika

Kimia. Bandung. Penerbit PT. Citra Aditya Bakti. Hal: 214-216.

http://sorbitol suara merdeka - ragam.htm. Diakses tanggal 3 September, 2009.

http://sorbitol News1.htm. Diakses tanggal 8 September, 2009.

juni 2009.

Hong Shan LUO, Hai Bing GUO, He Xing LI, Ming Hui WANG, Ye Ping XU. 2002. A novel Ultrafine Ru-B Amorphous Alloy Catalyst for Glucose

Hydrogenation to Sorbitol. Chinese chemical letters vol.13, no.12, pp

1221-1224.

Holum, R. J. 1987. Elements of General and Biological Chemistry. Seventh Edition. USA: John Willey and Sons, Inc.

Ibnu Ghilib Gandjar dan Abdul Rohman. 2007.Kimia Farmasi Analisis. Cetakan II. Yogyakarta. Penerbit Pustaka Pelajar. Hal: 378-380.

KaiDa Technology Ltd All Rights Reserved. 2006. Grup Pemasok

terkemuka senyawa kata lis loga m dan an od a Titanium. (http://www.kaida.co.uk/palladium-1-3.html)

Kemp, W. 1987. Organic Spectroscopy. Second Edition.London : Macmilan Publishers Ltd.

Kosasih Satiadarma, dkk. 2004. Asas Pengembangan Prosedur Analisis. Cetakan I. Surabaya. Airlangga University Press. Hal: 201-202;211.

Kristian H. Sugiarto dan Retno D. Suyanti. 2010. Kimia Anorganik Logam. Edisi Pertama. Yogyakarta. Graha Ilmu. Hal: 201-202.

Leach, B. E. 1983. Applied Industrial Catalysis. Volume 2. New York : Academic Press.

Melia Laniwati Gunawan. 1989. Oksidasi Etanol Menjadi Asam Asetat Dengan

Katalis Palladium/Karbon. Bandung. Tesis Program Studi Teknik Kimia.

Program Pasca Sarjana ITB.

Mulyono Ham. 2006. Kamus Kimia. Bumi Aksara. Jakarta. Hal:151.

Parker, S. P. 1982. McGraw Hill Encyclopedia of Chemistry. Second Edition. New York : Mc Graw Hill,Inc.

Ralp J. Fessenden dan Joan S. Fessenden. 1986. Kimia Organik. Edisi ke-3. Jilid 2. Alih bahasa Aloysius Hadyana Pudjaatmaka, Ph. D. Jakarta. Penerbit Erlangga. Hal: 318; 319;337.

Rosida Marhusari. 2009. Bentonit Terpilar TiO2 sebagai katalis dalam pelarut air

pada hidrogenasi glukosa menjadi Sorbitol dengan katalis Nikel. Medan.

Skripsi Jurusan Kimia FMIPA USU.

R. A. Day dan A.L. Underwood. 2002. Analisis kimia kuantitatif. Edisi ke-6. Alih Bahasa dr. Ir. Iis Sopyan, M. Eng. Jakarta. Penerbit Erlangga. Hal:553.

Sabine Schimpf, Catherine Louis dan Peter Claus. 2006. Ni/SiO2 catalyst prepared

with ethylenediamine nickel precursors: influence of pretreatment on the catalytic properties in glucose hydrogenation. Applied Catalyst A:General 318

(2007)45-53.

S. Schimpf, B. Kusserow, C. Mohr, P. Claus. 1997. Deactivation Phenomena of

Catalyst used for the Hydrogenation of Glucose.Fachbereich chemie, Institut

for Chemistry Technologie II. Petersenstr.20, D- 64287 Damstadt.

Stanley H. Pine; James B. Hendrickson; Donald J. Cram; George S. Hammond.1988.

Kimia Organik 2. , diterjemahkan oleh Roehyati Joedodibroto dan Sasanti W.

Purbo Hadiwidjoyo. Terbitan Ke-4. Bandung. Penerbit ITB. Hal: 815-816.

Sylverstein, R. M; Bassler, G. C; Morrill, C. T. 1986. Penyidikan spektrometrik

senyawa organik. Alih Bahasa Drs. A.J. Hartomo dkk; Dra. Ani Victor Purba,

M. Sc. Edisi Keempat. Jakarta. Penerbit Erlangga.

Syukri. S. 1999. Kimia Dasar. Jilid 2. Bandung. Penerbit ITB. Hal: 502.

Tony Luqman Lutony. 1993. Tanaman Sumber Pemanis. Jakarta. Penebar swadaya. Hal: 4;11-13.

Welasih, T. 2007. Hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol menggunakan katalis nikel

dalam reaktor berpengaduk dan bertekanan tinggi. Surabaya: ITS- digital

library.

Wisnu Cahyadi. 2006. Analisi dan Aspek Kesehatan Bahan Tambahan Pangan. Jakarta. Penerbit Bumi Aksara. Hal: 70-71;78;84-85.

1. Rangkaian alat Autoclave

2. Rangkaian alat FT-IR

Sabine Schimpf, Catherine Louis dan Peter Claus. 2006. Ni/SiO2 catalyst prepared

with ethylenediamine nickel precursors: influence of pretreatment on the catalytic properties in glucose hydrogenation. Applied Catalyst A:General 318 (2007)45-53.

S. Schimpf, B. Kusserow, C. Mohr, P. Claus. 1997. Deactivation Phenomena of Catalyst used for the Hydrogenation of Glucose.Fachbereich chemie, Institut for Chemistry Technologie II. Petersenstr.20, D- 64287 Damstadt.

Stanley H. Pine; James B. Hendrickson; Donald J. Cram; George S. Hammond.1988. Kimia Organik 2. , diterjemahkan oleh Roehyati Joedodibroto dan Sasanti W. Purbo Hadiwidjoyo. Terbitan Ke-4. Bandung. Penerbit ITB. Hal: 815-816. Sylverstein, R. M; Bassler, G. C; Morrill, C. T. 1986. Penyidikan spektrometrik

senyawa organik. Alih Bahasa Drs. A.J. Hartomo dkk; Dra. Ani Victor Purba, M. Sc. Edisi Keempat. Jakarta. Penerbit Erlangga.

Syukri. S. 1999. Kimia Dasar. Jilid 2. Bandung. Penerbit ITB. Hal: 502.

Tony Luqman Lutony. 1993. Tanaman Sumber Pemanis. Jakarta. Penebar swadaya. Hal: 4;11-13.

Welasih, T. 2007. Hidrogenasi glukosa menjadi sorbitol menggunakan katalis nikel dalam reaktor berpengaduk dan bertekanan tinggi. Surabaya: ITS- digital library.

Wisnu Cahyadi. 2006. Analisi dan Aspek Kesehatan Bahan Tambahan Pangan. Jakarta. Penerbit Bumi Aksara. Hal: 70-71;78;84-85.

1. Rangkaian alat Autoclave

2. Rangkaian alat FT-IR