Gondorukem Hidrogenasi Proses Hidrogenasi

Gardner dalam Silitonga et al. 1973 mengklasifikasikan gondorukem berdasarkan warnanya. Warna pada standar gondorukem di atas mengikuti klasifikasi warna Gardner. Tabel 4 Klasifikasi Kualitas Gondorukem Berdasarkan Standar Warna Gardner Kualitas Nama Standar Warna Warna X Ekstra 6-7 Kuning pucat WW Water White 6-7 Pucat WG Window Glass 7-8 N Nancy 8-9 M Mary 9-10 Sedang K Kate 10-11 I Isaac 10-11 H Harry 11 G George 12-13 F Frank 14-15 E Edward 16-17 Gelap D Dolly 18 Hitam kemerahan Sumber : Gardner dalam Silitonga et al. 1973

2.2 Gondorukem Hidrogenasi

Gondorukem hidrogenasi merupakan campuran yang kompleks karena terjadi reaksi yang simultan, meliputi saturasi ikatan ganda asam resin, cis-trans- isomerisasi ikatan ganda, dan penempatan lokasi ikatan ganda yang biasanya menuju tingkat energi yang lebih rendah O’ Brien 2009. Dalam proses hidrogenasi gondorukem, dilakukan penambahan atom Hidrogen H pada senyawa rantai tidak jenuh ikatan ganda seperti Asam Abietat termasuk isomerisasi dari Asam Palustrat dan Asam Neoabietat yang terkandung di dalam gondorukem, dan akan menghasilkan senyawa yang lebih stabil, yaitu Asam Hidroabietat dan Asam Tetrahidroabietat. Produk ini transparan dengan warna terang dan mempunyai ketahanan yang tinggi terhadap oksidasi oksigen di udara. Pemanfaatan produk ini digunakan secara luas di industri perekatan untuk meningkatkan daya rekat pada perekat yang meleleh jika terkena panas hot-melt adhesives, dan perekat yang sensitif terhadap tekanan pressure-sensitive adhesives Anonim 2009. Selain itu, gondorukem hidrogenasi ini digunakan juga di industri makanan, dan farmasi Zhaobang 1995. Persyaratan gondorukem hidrogenasi secara umum disajikan pada tabel 5. Tabel 5 Spesifikasi gondorukem hidrogenasi Kelas X WW WG Satuan Parameter Bilangan asam ≥ 162 160 158 mg KOHg Titik lunak ≥ 72 71 70 °C Fraksi tak larut alkohol ≤ 0,02 0,03 0,01 Fraksi tak tersabunkan ≤ 7 8 9 Asam Abietat ≤ 2,00 2,50 3,00 Asam Dehidroabietat ≤ 10,0 10,0 15,0 Sumber: Wuzhou 2006

2.3 Proses Hidrogenasi

Hidrogenasi merupakan proses pemutusan ikatan ganda menjadi ikatan tunggal dengan bantuan katalis. Katalis yang umum digunakan adalah Nikel Ni, Alumunium Al, dan Silika Si. Sampel, katalis dan gas Hidrogen H 2 dicampur dan kemudian diaduk untuk mendistribusikan gas Hidrogen H 2 ke dalam minyak serta secara terus-menerus memperbaharui minyak pada permukaan katalis. McMurry 2004 dalam bukunya yang berjudul Organic Chemistry menjelaskan empat tahap mekanisme hidrogenasi yaitu: 1. Molekul Hidrogen H 2 diserap ke permukaan katalis dan terurai menjadi atom Hidrogen H. H H P e rm u k a a n k ata lis Gambar 4 Penyerapan atom Hidrogen ke permukaan katalis. 2. Sampel alkena diserap ke permukaan katalis dan berikatan dengan katalis menggunakan ikatan π phi. H H C H 2 C H 2 ik a ta n p h i P e rm u k a a n k ata lis Gambar 5 Penyerapan sampel ke permukaan katalis dengan memutus ikatan ganda phi. 3. Sebuah atom Hidrogen H ditransfer dari permukaan katalis menuju salah satu atom karbon alkena sehingga membentuk ikatan C-H. H C H 2 C H 2 H P e rm u k a a n k ata lis Gambar 6 Pengikatan satu atom Hidrogen oleh sampel. 4. Atom Hidrogen yang kedua selanjutnya ditransfer ke atom karbon yang kedua sehingga membentuk produk baru. C C H H H H H H P e rm u k a a n k ata lis Gambar 7 Pengikatan satu atom Hidrogen lainnya oleh sampel. Reaksi hidrogenasi berlangsung di permukaan katalis dimana sampel dan gas Hidrogen H 2 diserap dan dibawa ke permukaan katalis. Oleh karena itu, kondisi apapun yang mempengaruhi permukaan katalis atau mengganggu pasokan gas Hidrogen H 2 ke permukaan katalis akan mempengaruhi laju reaksi hidrogenasi O’Brien 2009. Berikut ini faktor-faktor yang mempengaruhi laju reaksi hidrogenasi: a Suhu T Laju reaksi akan lebih cepat seiring dengan meningkatnya suhu. Peningkatan suhu akan menurunkan daya larut dari gas Hidrogen H 2 di dalam larutan sampel. Peningkatan suhu juga akan meningkatkan selektivitas serta pengembangan isomer trans. Karena hidrogenasi merupakan reaksi eksoterm atau melepaskan panas, maka selama reaksi berlangsung akan terus mengeluarkan panas. Penurunan 1 bilangan iod akan meningkatkan suhu reaksi dari 1,6°C sampai dengan 1,7°C 2,9°F sampai dengan 3,1°F. Suhu akan terus meningkat selama laju reaksi terus meningkat sampai mencapai keadaan optimum. Pada titik ini, pendinginan dari campuran reaksi diperlukan untuk meneruskan reaksi Hidrogenasi. Suhu optimum pada reaksi Hidrogenasi berbeda untuk berbagai produk, tapi kebanyakan minyak mencapai suhu maksimum pada 230°C sampai dengan 260°C 450°F sampai dengan 500°F. Maeda et al 1997 menyatakan bahwa suhu reaksi yang sesuai untuk hidrogenasi gondorukem sebesar 150°C – 290°C. b Tekanan Sebagian besar minyak dan lemak hidrogenasi yang dapat dimakan dibuat pada tekanan 0,7 bar - 4,0 bar 10 Psig - 60 Psig. Pada saat tekanan rendah, gas Hidrogen H 2 yang larut dalam minyak tidak melapisi permukaan katalis, kemudian saat tekanan meningkat gas Hidrogen H 2 sudah melapisi permukaan katalis untuk proses pemutusan ikatan ganda. Peningkatan laju saturasi pemutusan ikatan ganda akan menghasilkan penurunan isomer trans. c Agitasi Fungsi utama agitasi adalah untuk memasok gas Hidrogen H 2 ke permukaan katalis. Akan tetapi, keseluruhan reaksi juga harus diagitasi untuk mendistribusikan panas ataupun dingin sebagai pengendali suhu dan distribusi katalis keseluruh campuran sehingga reaksi menjadi seragam atau homogen. Agitasi memiliki pengaruh yang penting pada selektivitas dan isomerisasi. d Konsentrasi Katalis Laju reaksi hidrogenasi meningkat seiring peningkatan konsentrasi katalis sampai suatu titik tertentu. Peningkatan laju reaksi disebabkan oleh peningkatan permukaan katalis aktif, akan tetapi keadaan maksimum diperoleh karena pada tingkat yang sangat tinggi gas Hidrogen H 2 tidak dapat larut dengan cepat untuk memasok katalis pada tingkat yang lebih tinggi. Selektivitas dan pembentukan isomer trans akan meningkat dengan peningkatan konsentrasi katalis, tetapi hanya sedikit. e Tipe katalis Pemilihan dari katalis memiliki pengaruh yang kuat terhadap laju reaksi, selektivitas pendahuluan, dan isomer geometris. Katalis nikel telah digunakan secara umum dan eksklusif untuk proses hidrogenasi minyak dan lemak konsumsi. f Katalis TeracuniTerkontaminasi Minyak yang disuling dan gas Hidrogen H 2 dapat mengandung ketidakmurnian yang dapat memodifikasi atau meracuni katalis. Katalis teracuni merupakan suatu faktor yang mempunyai pengaruh penting terhadap produk hidrogenasi. Kontaminasi tersebut sangat efektif mengurangi konsentrasi katalis dan sangat mempengaruhi selektivitas, isomerisasi, dan laju reaksi. Gas Hidrogen H 2 dapat mengandung Karbon monoksida, Hidrogen sulfat, atau Ammonia, sedangkan minyak yang disuling dapat mengandung sabun, komponen belerang Sulfur, air, asam lemak bebas, asam mineral, dan material lain yang dapat mempengaruhi katalis. Peningkatan derajat hidrogenasi, akan meningkatkan kemampuan untuk memutus ikatan ganda, dan akan meningkatkan titik lunak dari produk hidrogenasi. Peningkatan titik lunak akibat meningkatnya derajat hidrogenisasi dapat dilihat pada tabel 6. Tabel 6 Peningkatan titik lunak berbanding lurus dengan peningkatan derajat hidrogenasi Senyawa Konfigurasi Titik lunak Linolenic C18 : 3 3 ikatan ganda -13°C Linoleic C18 : 2 2 ikatan ganda -7°C Oleic C18 : 1 1 ikatan ganda 16°C Stearic C18 : 0 Tidak ada ikatan ganda 70°C Sumber: Shahidi 2005 Tao et al 2005 dalam Studies on Hydrogenation of Rosin over PdC in Supercritical CO 2 menggambarkan mekanisme reaksi hidrogenasi Asam Abietat menjadi Asam Hidroabietat sebagai berikut: C O O H C O O H C O O H + H 2 N ik el + H 2 N ike l Gambar 8 Reaksi hidrogenasi pada Asam Abietat. Sumber : Tao et al 2005

BAB III METODE PENELITIAN

3.1 Waktu dan Lokasi Penelitian

Penelitian ini dilakukan pada tanggal Oktober 2010 – Nopember 2010 di Laboratorium Pengolahan Hasil Hutan Bukan Kayu, Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan Pengolahan Hasil Hutan Pustekolah, Badan Penelitian dan Pengembangan Kehutanan Balitbang, Kementrian Kehutanan, Bogor.

3.2 Bahan

Gondorukem kualitas WG sebanyak 13,5 Kg, gas Hidrogen H 2 dengan kemurnian 99,9, katalis Nikel Ni sebanyak 1 : 2000 dari jumlah gondorukem yang digunakan, Toluena, Etanol 95, larutan standar Kalium hidroksida 0,5 N, larutan indikator Phenolphthalein 1 dalam alkohol 95, larutan standar Asam Klorida 0,5 N, Asam Nitrat 65, Petroleum benzene, dan Aquades.

3.3 Alat

Reaktor hidrogenasi 1000 ml, Softening Point Ring and Ball Apparatus, Atomic Absorption Spektrofotometer AAS seri AA7000 dengan merk Shimadzu, termometer, timbangan analitik, oven, desikator, gelas piala 500 ml dan 1000 ml, gegep, cawan porselen, Hot Plate, erlenmeyer 300 ml, buret 50 ml, Static and Plate, pipet volumetrik 50 ml dan labu ukur 100 ml.

3.4 Prosedur penelitian

Penelitian ini terdiri dari 3 tahap yaitu, persiapan sampel, proses hidrogenasi gondorukem, dan pengujian sifat fisiko-kimia gondorukem hidrogenasi.

3.4.1 Persiapan Sampel

Sampel yang digunakan adalah gondorukem kualitas WG window glass dari Perum Perhutani Jawa Tengah sebanyak 500 g. Gondorukem dihaluskan terlebih dahulu menggunakan cawan porselen lalu ditimbang sebanyak 500 g.