Pengendalian pH Faktor Pembentuk Kristal

panas tinggi dimana pengolahan konvensional dengan bahan penghambat kerak tidak berhasil Lestari dkk., 2004. Namun penggunaan air bebas mineral dalam industri-industri besar membutuhkan biaya yang cukup tinggi sehingga dapat menurunkan efisiensi kerja. 3. Penggunaan inhibitor kerak Inhibitor kerak pada umumnya merupakan bahan kimia yang sengaja ditambahkan untuk mencegah atau menghentikan terbentuknya kerak bila ditambahkan dengan konsentrasi yang kecil ke dalam air Halimatuddahliana, 2003. Prinsip kerja dari inhibitor kerak adalah pembentukan senyawa kompleks khelat antara inhibitor dengan unsur-unsur penyusun kerak. Senyawa kompleks yang terbentuk dapat larut dalam air sehingga menutup kemungkinan pertumbuhan kristal yang besar dan mencegah kristal kerak untuk melekat pada permukaan pipa Patton, 1981. Biasanya, penggunaan bahan kimia tambahan untuk mencegah pembentukan kerak didukung dengan penggunaan bola-bola spons untuk membersihkan secara mekanis permukaan bagian dalam pipa. Syarat yang harus dimiliki senyawa kimia sebagai inhibitor kerak adalah sebagai berikut: a. Inhibitor kerak harus menunjukkan kestabilan termal yang cukup dan efektif untuk mencegah terbentuknya air sadah dari pembentukkan kerak. b. Inhibitor kerak juga harus dapat merusak struktur kristal dan padatan tersuspensi lain yang mungkin akan terbentuk. c. Selain itu, inhibitor kerak juga harus memiliki tingkat keamanan yang tinggi dalam penggunaannya sehingga tidak menimbulkan efek samping yang berbahaya bagi lingkungan sekitar Al-Deffeeri, 2006. Mekanisme kerja inhibitor kerak terbagi menjadi dua, yaitu : a. Inhibitor kerak dapat teradsorpsi pada permukaan kristal kerak pada saat mulai terbentuk. Inhibitor merupakan kristal yang besar yang dapat menutupi kristal yang kecil dan menghalangi pertumbuhan selanjutnya. b. Dalam banyak hal bahan kimia dapat dengan mudah mencegah menempelnya suatu partikel-partikel pada permukaan padatan Suharso dkk., 2007. Pada umumnya inhibitor kerak yang digunakan di ladang-ladang minyak atau pada peralatan industri dibagi menjadi dua macam yaitu inhibitor kerak anorganik dan inhibitor kerak organik. Senyawa anorganik fosfat yang umum digunakan sebagai inhibitor adalah kondesat fosfat dan dehidrat fosfat. Bahan-bahan kimia ini mengandung grup P-O-P dan cenderung untuk melekat pada permukaan kristal. Inhibitor kerak organik yang biasa digunakan adalah organofosfonat organofosfat ester dan polimer-polimer organik Asnawati, 2001. Inhibitor kerak yang pernah digunakan yaitu polimer-polimer yang larut dalam air dan senyawa fosfonat. Salah satu inhibitor kerak dari polimer-polimer yang larut dalam air adalah polifosfat. Polifosfat merupakan inhibitor kerak yang murah namun memiliki keefektifan yang terbatas. Keunggulan polifosfat sebagai inhibitor kerak CaCO 3 antara lain karena kemampuannya untuk menyerap pada permukaan kristal yang mikroskopik, menghambat pertumbuhan kristal pada batas konsentrasi rendah dan strukturnya yang mampu merusak padatan tersuspensi. Hal ini dapat mencegah pertumbuhan kristal lebih lanjut, atau setidaknya memperlambat proses pertumbuhan kerak. Namun, polifosfat yang memiliki kelemahan utama yaitu mudah terhidrolisis pada temperatur di atas 90°C menghasilkan ortofosfat. Reaksi hidrolisis polifosfat ditunjukkan pada Gambar 4. Gambar 4 . Reaksi hidrolisis polifosfat Gill, 1999. Reaksi tersebut merupakan reaksi hidrolisis polifosfat yang merupakan fungsi dari temperatur, pH, waktu, dan adanya ion-ion lain. Ortofosfat yang dihasilkan dapat menyebabkan menurunnya kemampuan untuk menghambat pertumbuhan kerak dan menyebabkan terbentuknya kerak baru dari presipitasi kalsium fosfat Gill, 1999, sehingga penggunaan polifosfat sebagai inhibitor kerak hanya efektif pada temperatur rendah Al-Deffeeri, 2006. Fosfonat merupakan inhibitor yang sangat baik bila dibandingkan dengan polifosfat. Namun fosfonat masih memiliki kelemahan yaitu struktur fosfonat yang monomerik sehingga tidak efektif jika digunakan sebagai dispersing agents Al-Deffeeri, 2006. Penggunaan senyawa-senyawa anorganik Zhang and Dawe, 2000, asam amino Manoli et al., 2003, polimer-polimer yang larut dalam air seperti poliaspartat Donachy and Sikes, 1994; Jones et al., 2005, polifosfat dan senyawa-senyawa lain seperti fosfonat, karboksilat Al-Deffeeri, 2006, dan sulfonat telah diketahui sangat efektif sebagai inhibitor endapan CaCO 3 He et al., 1999 and Choi et al., 2001. F. Tanaman Gambir dan Kandungannya Tanaman gambir U. gambir R tumbuh baik dalam daerah dengan ketinggian sampai 900 m. Tanaman ini membutuhkan cahaya matahari penuh dan curah hujan merata sepanjang tahun. Bagian tanaman gambir yang dipanen adalah daun dan rantingnya yang selanjutnya diolah untuk menghasilkan ekstrak gambir yang bernilai ekonomis Zamarel dan Hadad,1991 . Gambir termasuk ke dalam famili Rubiaceae dan merupakan jenis tanaman perdu yang memiliki batang tegak dan bercabang simpodial, daunnya berjenis daun tunggal dan berbentuk lonjong, bunganya merupakan bunga majemuk berbentuk lonceng, sedangkan buahnya berbentuk bulat telur dan berwarna hitam Suharso dan Buhani, 2012. Gambar 5 . Gambir Tanaman gambir merupakan tanaman perdu, termasuk salah satu diantara famili Rubiace kopi-kopian yang memiliki nilai ekonomi yang tinggi, yaitu dari ekstrak getah daun dan ranting mengandung asam tannat tanin, katekin, pyrocatecol, florisin, lilin, fixed oil. Thorper dan Whiteley 1921 mengemukakan bahwa kandungan utama gambir adalah asam kathecu tannat 20-50, katekin 7-33, dan pyrocatecol 20-30, sedangkan yang lainnya dalam jumlah terbatas. Sedangkan Bachtiar 1991 menyatakan bahwa kandungan kimia gambir yang paling banyak dimanfaatkan adalah tannin dan katekin. Kegunaan gambir secara tradisional adalah sebagai pelengkap makan sirih dan obat-obatan. Di Malaysia, gambir digunakan untuk obat luka bakar, di samping rebusan daun muda dan tunasnya digunakan sebagai obat diare dan disentri serta obat kumur-kumur pada sakit kerongkongan. Era modern ini gambir banyak digunakan sebagai bahan baku industri farmasi dan makan, diantaranya bahan baku obat penyakit hati dengan paten “ catergen”, bahan baku permen yang melegakan kerongkongan bagi perokok di Jepang karena gambir mampu menetralisir nikotin. Di Singapura, gambir digunakan sebagai bahan baku obat sakit perut dan sakit gigi Suherdi dkk, 1991 and Nazir, 2000 . Berbagai potensi yang dimiliki gambir sedang dipelajari dan diteliti kemampuannya, antara lain sebagai anti nematode dengan melakukan isolasi senyawa bioefektif anti nematode bursapeleucus xyplus dari ekstrak gambir Alen dkk., 2004, bahan infus dari gambir untuk penyembuhan gangguan pada pembuluh darah Sukati dan Kusharyono, 2004, perangsang sistem saraf otonom Kusharyono, 2004, dan gambir sebagai obat tukak lambung Tika dkk., 2004. Sebagai bahan toksitas terhadap organ ginjal, hati, dan jantung Armenia dkk, 2004. G. Asam Tanat Asam tanat merupakan unsur dasar dalam zat warna kimia tanaman. Asam tanat banyak terdapat dalam kayu oak, walnut, mahoni, dan gambir. Asam tanat merupakan salah satu golongan tannin terhidrolisis dan termasuk asam lemah. Rumus kimia dari asam tanat adalah C 41 H 32 O 26 . Pusat molekul dari asam tanat adalah glukosa, dimana terjadi esterefikasi gugus hidroksil dari karboksilat dengan gugus asam galat. Ikatan ester dari asam galat mudah mengalami hidrolisis dengan bantuan katalis asam, basa, enzim, dan air panas. Hidrolisis total dari asam tanat akan menghasilkan karboksilat dan asam gallat Hagerman, 2002 . Gambar 6. Struktur Asam Tanat Hagerman, 2002 H. Tanaman Kemenyan Putih dan Kandungannya Kemenyan toba termasuk dalam genus Styrax adalah jenis pohon yang tumbuh di lereng-lereng bukit dan pada tanah berpasir pada ketinggian 1000 –5000 m dari permukaan laut. Kedudukan tanaman kemenyan dalam sistematika adalah sebagai berikut: Kingdom : Plantae Divisio : Spermatophyta SubDivisio : Angiospermae Kelas : Dicotyledoneae Ordo : Ebenales Famili : Styracaceae Genus : Styrax Spesies : Styrax sumatrana J. J. SM Pohon kemenyan termasuk ke dalam ordo Ebenales, famili Styracaceae dan genus styrax . Terdapat 7 tujuh jenis kemenyan yang menghasilkan getah tetapi hanya 4 jenis yang secara umum lebih dikenal dan bernilai ekonomis yaitu: a kemenyan durame S. benzoine DRYAND b kemenyan bulu S. benzoine var. hiliferum c kemenyan toba S. sumatrana J. J. Sm d kemenyan siam S. tokinensis . Tetapi jenis kemenyan toba dan durame yang paling umum dibudidayakan secara luas di Sumatera Utara Jayusman dkk., 1999. Gambar 7. Kemenyan Putih Komposisi senyawa kimia kemenyan terdiri dari asam sinamat bebas sekitar 10, sedikit asam benzoat 2-3, dan koniferil sinamat, koniferil benzoat bersama sinamat sekitar 70-80 Sthal, 1985.

I. Asam Sitrat

Asam sitrat merupakan asam organik lemah yang ditemukan pada daun dan buah tumbuhan genus sitrus jeruk-jerukan. Senyawa ini merupakan bahan pengawet yang baik dan alami, selain digunakan sebagai penambahan rasa asam pada makanan dan minimanan ringan. Dalam biokimia, asam sitrat dikenal sebagai senyawa antara dalam siklus asam sitrat yang penting dalam metabolisme mahluk hidup. Asam sitrat juga dapat digunakan sebagai zat pembersih yang ramah lingkungan dan antioksidan. Asam sitrat terdapat pada berbagai jenis buah dan sayuran, namun ditemukan pada konsentrasi yang tinggi, yang dapat mencapai 8 bobot kering pada jeruk, lemon, dan limau. Asam sitrat mempunyai rumus molekul kimia C 6 H 8 O 7 . Nama IUPACnya adalah 2-hidroksi-1,2,3-propana tri karboksilat. Keasaman asam sitrat didapatkan dari tiga gugus karboksil COOH yang melepas proton dalam larutan penyangga buffer untuk mengendalian pH larutan. Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam dengan pengkhelat, sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air. Pada temperatur kamar, asam sitrat berbentuk krital berwarna putih. Kristal ini dapat berbentuk anhydrous bebas air atau bentuk monohidrat yang mengandung satu molekul air untuk setiap satu molekul asam sitrat. Secara kimia, asam sitrat bersifat seperti asam karboksilat lainya jika dipanaskan di atas temperatur 175 o C asam sitrat terurai dengan melepas karbondioksida dan air Harsanti, 2010.

J. Asam Benzoat

Asam benzoat C 6 H 5 COOH telah banyak digunakan untuk menghambat pertumbuhan mikroba dalam makanan. Asam benzoat juga disebut sebagai asam fenilformat atau asam benzenkarboksilat Chipley, 2005. Kelarutan asam benzoat dalam air sangat rendah 0.18, 0.27, dan 2.2 g larut dalam 100 ml air pada 4 o , 18 o , dan 75 o C Chipley, 2005. Asam benzoat termasuk asam lemah konstanta disosiasi pada 25 o C adalah 6.335 x 10 -5 dan pKa 4.19, sangat larut dalam etanol dan sangat sedikit larut dalam benzen dan aseton WHO 2000. Asam benzoat terdapat secara alami dalam buah-buahan dan rempah-rempah seperti cranberies, prunes, buah plum, kayu manis, dan cengkeh yang tua atau masak Fardiaz et al. 1988. Asam benzoat juga terdapat secara alami pada produk-produk fermentasi seperti bir, teh, dan anggur Chipley, 2005. K. Analisis Menggunakan Unseeded Experiment, Instrumen SEM dan PSA Pada penelitian ini dilakukan beberapa analisis terhadap kristal CaCO 3 yang terbentuk. Analisis tersebut meliputi analisis unseeded experiment, analisis morfologi permukaan kristal CaCO 3 menggunakan SEM, dan analisis distribusi ukuran partikel menggunakan PSA. Analisis ini dilakukan agar dapat mengetahui seberapa efektif ekstrak gambir dan kemenyan putih dalam menghambat pembentukkan kerak CaCO 3 .

1. Unseeded Experiment

Unseeded Experiment merupakan salah satu metode pembentukkan kristal dengan cara tanpa menambahkan bibit kristal ke dalam larutan pertumbuhan. Hal ini dilakukan untuk melihat laju pertumbuhan kerak CaCO 3 . Aplikasi metode ini digunakan untuk pemeliharaan alat-alat industri yang masih baru sehingga dibutuhkan pencegahan pertumbuhan kerak CaCO 3 .

2. Instrumentasi SEM

SEM adalah salah satu jenis mikroskop elektron yang dapat mengamati dan menganalisis karakteristik struktur mikro dari bahan padat yang konduktif maupun yang nonkonduktif. Sistem pencahayaan pada SEM menggunakan radiasi elektron yang mempunyai λ = 200 – 0,1 Å, daya pisah resolusi yang tinggi sekitar 5 nm sehingga dapat dicapai perbesaran hingga ± 100.000 kali dan menghasilkan gambar atau citra yang tampak seperti tiga dimensi karena mempunyai depth of field yang tinggi, sehingga SEM mampu menghasilkan gambar atau citra yang lebih baik dibandingkan dengan hasil mikroskop optik. Aplikasi mikroskop elektron ini tidak hanya terbatas pada analisis logam dan paduan di bidang metalurgi, melainkan dapat diaplikasikan di berbagai bidang lain, seperti farmasi, pertanian, biologi, kedokteran, dan industri bahan elektronika, komponen mesin serta pesawat terbang. Pada prinsipnya mikroskop elektron dapat mengamati morfologi, struktur mikro, komposisi, dan distribusi unsur. Untuk menentukan komposisi unsur secara