Esterifikasi gondorukem maleat dengan gliserol
ii
. E24060565. Esterifikasi Gondorukem Maleat
dengan Gliserol. Dibimbing oleh
.
Salah satu produk hasil hutan bukan kayu yang benilai tinggi dan
mempunyai prospek cerah untuk dikembangkan saat ini dan di masa mendatang
adalah gondorukem. Hal ini ditunjukkan dengan potensi dan ekspor gondorukem
Indonesia yang terus meningkat, dimana Indonesia merupakan negara produsen
gondorukem terbesar ketiga di dunia setelah Cina dan Brazil. Gondorukem yang
diperoleh dari hasil penyulingan getah pinus ini disebut sebagai gondorukem non
modifikasi. Gondorukem non modifikasi mempunyai kelemahan, yaitu sifatnya
yang cenderung mengkristal, mudah teroksidasi oleh oksigen pada udara terbuka
dan mudah bereaksi dengan garam(garam logam berat dalam vernis. Maka dari
itu, untuk mengurangi kelemahan tersebut perlu dilakukan penelitian tentang
modifikasi gondorukem yaitu dengan memodifikasi ikatan rangkap dan gugus
karboksil yang ada pada senyawa asam dalam rosin tersebut untuk memperbaiki
sifat(sifat kearah yang lebih baik.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan gliserol
pada proses esterifikasi dan fortifikasi dengan asam maleat terhadap rendemen
dan sifat fisiko kimia dari produk ester gliserol gondorukem maleat, serta
mengetahui kualitas produk ester gliserol gondorukem maleat yang dihasilkan.
Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan nilai tambah produk derivat
gondorukem dan memperluas penggunaan dari gondorukem modifikasi.
Bahan baku yang digunakan adalah gondorukem kualitas WW yang
berasal dari Jawa Timur dengan menggunakan asam maleat (8%, 10%, 12%) dan
gliserol (10%, 12%, 14%). Pengujian kualitas ester gliserol gondorukem maleat
mengacu pada RSNI3 7636:2010 yaitu meliputi titik lunak, bilangan asam,
kelarutan dalam toluena (1:1) dan kadar kotoran. Untuk warna dilakukan
pengamatan langsung kemudian membandingkannya dengan standar warna
gondorukem sedangkan rendemen diperoleh dengan menggunakan rumus [(berat
derivat gondorukem/berat gondorukem asal) x 100%]. Bahan baku yang
digunakan sudah memenuhi standar kualitas gondorukem (RSNI3 7636:2010)
baik itu dari warna, bilangan asam dan kadar kotoran, namun dari titik lunak
belum memenuhi standar kualitas gondorukem.
Rataan rendemen ester gliserol gondorukem maleat yang diperoleh
berkisar antara 41,91%(53,81%, warna kuning kecoklatan hampir ke hitam, rata(
rata titik lunak berkisar antara 82,33°C(121°C, rata(rata bilangan asam berkisar
antara 2,37 mg KOH/g ( 4,49 mg KOH/g, rata(rata kadar kotoran berkisar antara
0,005%(0,019% dan kelarutan dalam toluena (1:1) yaitu larut. Peningkatan
persentase gliserol menghasilkan ester gliserol gondorukem maleat dengan
bilangan asam yang semakin rendah, titik lunak dan rendemen yang semakin
tinggi serta warna yang semakin rendah. Ester gliserol gondorukem maleat yang
dihasilkan mampu memenuhi standar kualitas Cina dari segi bilangan asam, titik
lunak dan kelarutan dalam toluena (1:1).
Kata kunci : gondorukem, esterifikasi,
dan fortifikasi.
iii
Dengan ini saya menyatakan bahwa skipsi berjudul Esterifikasi
Gondorukem Maleat dengan Gliserol adalah benar(benar hasil karya saya sendiri
dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya
ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Februari 2011
Murtini Ari Rachmawati
NRP E24060565
iv
v
Judul Skripsi
: Esterifikasi Gondorukem Maleat Dengan Gliserol
Nama
: Murtini Ari Rachmawati
NIM
: E24060565
Menyetujui,
Dosen Pembimbing
Ketua,
Anggota,
Pror. Dr. Ir. Wasrin Syafi’i, M. Agr
Dr. Ir. Bambang Wiyono, M. For. Sc
NIP. 19541017 198003 1 004
NIP. 19590326 198703 1 004
Mengetahui,
Ketua Departemen Hasil Hutan
Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor
Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc.
NIP. 19660212 119103 1 002
Tanggal Lulus :
vi
Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia(Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul “Esterifikasi Gondorukem Maleat Dengan Gliserol” ini dengan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Kehutanan di Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah
membantu dalam penyelesaian karya tulis ini. Oleh karena itu, penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar(besarnya kepada :
1. Bapak, Ibu, Mas Budi, Mbak Niken dan segenap keluarga penulis atas
motivasi, dukungan baik moral maupun material, rasa sayang dan doa yang
tak henti(hentinya kepada penulis sampai hari ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Wasrin Syafii, M. Agr dan Bapak Dr. Ir. Bambang
Wiyono, M. For. Sc (Alm) selaku pembimbing skripsi yang telah memberikan
bimbingan secara teknis, teoritis maupun moral dalam penyusunan skripsi ini
sehingga dapat diselesaikan dengan baik.
3. Bapak Dr. Ir. Basuki Wasis, MS selaku dosen penguji dari Departemen
Silvikultur, Bapak Dr. Ir. Ahmad Budiaman, MS selaku dosen penguji dari
Departemen Manajemen Hutan dan Ibu Dr. Ir. Arzyana Sunkar, MS selaku
dosen penguji dari Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan yang telah
memberikan masukan dan arahan kepada penulis.
4. Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan dan Pengolahan Hasil Hutan
Hasil Hutan (PUSTEKOLAH), Gunung Batu Bogor yang telah memberikan
izin penulis dalam penyediaan tempat penelitian.
5. Ibu Evi, Ibu Puji, Ibu Umi dan Bapak Ahmad selaku laboran kimia hasil hutan
PUSTEKOLAH Bogor yang telah membantu penulis secara teknis maupun
moral selama penelitian.
6. Teman(teman satu bimbingan, Meiyana Wahyuni dan M. Adly Rahandi L
yang menjadi tempat bertukar pikiran dan berdiskusi dalam penyusunan
skripsi ini.
7. Sahabat(sahabat penulis, A’imatul F, Devie Retno Wulan, dan Wahdana MFS
yang selalu senantiasa memberikan dukungan dan menghabiskan waktu
vii
bersama untuk melepaskan penat serta mengisi hari(hari penulis dengan penuh
keceriaan.
8. Teman(teman mahasiswa Laboratorium Kimia Hasil Hutan dan teman(teman
angkatan 43 Teknologi Hasil Hutan yang tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu, terima kasih atas segala dukungan dan kebersamaannya.
9. Semua pihak yang telah membantu dalam penulisan skripsi. Semoga Allah
SWT memberikan pahala atas kebaikannya.
Penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu
penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
kesempurnaan penulisan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat terutama
bagi penulis, pembaca, kemajuan industri derivat gondorukem Indonesia dan
pihak(pihak yang membutuhkan.
Bogor, Februari 2011
Penulis
viii
Penulis bernama lengkap Murtini Ari Rachmawati,
dilahirkan di Rembang, Jawa Tengah pada tanggal 29
September 1988. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga
bersaudara dari pasangan Bapak Masrab dan Ibu Solichah.
Penulis menyelesaikan pendidikan di TK Bayangkari (1994(
1995), SD Banyudono (1994(2000), SLTP Negeri 1 Rembang
(2000(2003), SMU Negeri 1 Rembang (2003(2006). Pada tahun 2006, penulis
diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi
Masuk IPB) dan memilih program Studi Mayor Teknologi Hasil Hutan,
Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan. Pada tahun 2009, penulis memilih
Kimia Hasil Hutan sebagai bidang keahlian.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di beberapa organisasi
kemahasiswaan, yaitu Himpunan Profesi Mahasiswa Hasil Hutan (Himasiltan)
IPB sebagai staff Departemen Kimia Hasil Hutan periode 2007(2010, Koperasi
Mahasiswa (KOPMA) IPB periode 2006(2007, Himpunan Mahasiswa Keluarga
Rembang di Bogor (HKRB) periode 2006(2008, serta aktif di berbagai kegiatan
kepanitiaan internal yang diadakan IPB.
Penulis juga menjadi asisten praktikum mata kuliah Dendrologi. Penulis
telah melaksanakan Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH) pada Juli 2008
di Cilacap(Baturaden Jawa Tengah, Praktek Pengelolaan Hutan (PPH) di Hutan
Pendidikan Gunung Walat Sukabumi pada tahun 2009. Selain itu penulis juga
melakukan Praktek Kerja Lapang (PKL) di PGT Rejowinangun dan PT PAK
Trenggalek, Jawa Timur dan pernah melaksanakan PKM(P yang dibiayai DIKTI
dengan judul penelitian “Diversifikasi Pemanfaatan Kulit Kayu Manis Sebagai
Produk Pangan Yang Menyehatkan” di bawah bimbingan Ir. Rita Kartikasari,
M.Si. Penulis telah menyelesaikan skripsi dengan judul “Esterifikasi Gondorukem
Maleat Dengan Gliserol”.
Halaman
.................................................................................................
i
.........................................................................................
iii
....................................................................................
iv
................................................................................
v
1.1 Latar Belakang .............................................................................
1
1.2 Tujuan Penelitian ..........................................................................
2
1.3 Manfaat Penelitian ........................................................................
2
2.1 Gondorukem .................................................................................
3
2.1.1 Sifat(sifat Gondorukem .......................................................
3
2.1.2 Klasifikasi Gondorukem......................................................
6
2.1.3 Kegunaan Gondorukem .......................................................
8
2.2 Agen Modifikasi Gondorukem .....................................................
9
2.2.1 Gliserol ................................................................................
9
2.2.2 Asam Maleat ........................................................................
10
2.3 Proses Modifikasi Gondorukem ...................................................
10
2.3.1 Proses Fortifikasi .................................................................
11
2.3.2 Proses Esterifikasi ...............................................................
12
2.4 Produk Modifikasi Gondorukem ..................................................
13
2.4.1 Gondorukem Fortifikasi ......................................................
13
2.4.2 Gondorukem Ester ...............................................................
14
2.4.3 Ester Gliserol Gondorukem Maleat .....................................
15
3.1 Tempat dan Waktu ......................................................................
16
3.2 Bahan dan Alat .............................................................................
16
3.3 Metode Penelitian .........................................................................
16
3.3.1 Karakterisasi Bahan Baku ...................................................
16
3.3.2 Proses Fortifikasi .................................................................
17
ii
3.3.3 Proses Esterifikasi ...............................................................
17
3.3.3 Pengujian Kualitas ...............................................................
18
3.3.3.1 Rendemen ................................................................
18
3.3.3.2 Pengujian Sifat Fisis ................................................
19
3.3.3.3 Pengujian Sifat Kimia .............................................
19
3.4 Analisis Data ................................................................................
20
4.1 Karakteristik Bahan Baku ............................................................
22
4.2 Rendemen Ester Gliserol Gondorukem Maleat ............................
23
4.3 Sifat Fisis Ester Gliserol Gondorukem Maleat.............................
25
4.3.1 Warna ..................................................................................
25
4.3.2 Titik Lunak ..........................................................................
26
4.4 Sifat Kimia Ester Gliserol Gondorukem Maleat ..........................
28
4.4.1 Bilangan Asam ....................................................................
28
4.4.2 Kadar Kotoran .....................................................................
31
4.4.3 Kelarutan dalam Toluena (1:1)............................................
32
4.5 Perbandingan Kualitas Ester Gliserol Gondorukem Maleat
dengan Cina ..................................................................................
34
5.1 Kesimpulan ..................................................................................
37
5.2 Saran .............................................................................................
37
...................................................................................
38
..................................................................................................
41
No.
Halaman
1.
Komposisi asam resin pada berbagai jenis kayu pinus ............................... 5
2.
Komposisi asam resin pada gondorukem dari berbagai negara penghasil
gondorukem (%) .......................................................................................... 5
3.
Komposisi asam resin dari beberapa lokasi di Indonesia ............................ 6
4.
Klasifikasi khusus kualitas gondorukem ..................................................... 7
5.
Klasifikasi umum kualitas gondorukem ...................................................... 7
6.
Klasifikasi kualitas gondorukem berdasarkan standar warna Gardner ....... 8
7.
Karakteristik gliserol ................................................................................... 9
8.
Karakteristik asam maleat ........................................................................... 10
9.
Karakteristik ester gliserol gondorukem maleat .......................................... 15
10. Sifat fisiko kimia gondorukem ................................................................... 22
11. Kelarutan ester gliserol gondorukem maleat dalam toluena (1:1).............. 33
12. Kualitas ester gliserol gondorukem maleat ................................................ 34
ii
No.
Halaman
1.
Struktur kimia asam(asam resin .................................................................. 4
2.
Struktur kimia gliserol ................................................................................. 9
3.
Struktur kimia asam maleat ......................................................................... 10
4.
Reaksi pembuatan gondorukem fortifikasi ................................................. 11
5.
Reaksi esterifikasi fischer............................................................................ 12
6.
Diagram alir prosedur penelitian ................................................................. 18
7.
Histogram rataan rendemen ester gliserol gondorukem maleat ................. 23
8. Warna ester gliserol gondorukem maleat dengan penambahan persentase
gliserol dan asam maleat yang berbeda ...................................................... 26
9. Histogram rataan titik lunak ester gliserol gondorukem maleat ................. 27
10. Histogram rataan bilangan asam ester gliserol gondorukem maleat .......... 29
11. Reaksi esterifikasi pembentukan gondorukem ester gliserol ..................... 30
12. Histogram rataan kadar kotoran ester gliserol gondorukem maleat ........... 32
iii
No.
Halaman
1. Analisis Statistik (Uji Duncan dan Analisis Regresi Berganda) pada
Rendemen Ester Gliserol Gondorukem Maleat ............................................ 42
2.
Analisis Statistik (Uji Duncan dan Analisis Regresi Berganda) pada Titik
Lunak Ester Gliserol Gondorukem Maleat ................................................. 44
3. Analisis Statistik (Uji Duncan dan Analisis Regresi Berganda) pada Bilangan
Asam Ester Gliserol Gondorukem Maleat ................................................. 45
4. Analisis Statistik (Uji Duncan dan Analisis Regresi Berganda) pada Kadar
Kotoran Ester Gliserol Gondorukem Maleat ................................................ 47
! "# $
%
Sumberdaya hutan di Indonesia memiliki keanekaragaman hayati yang
luar biasa, dimana tercatat sekitar 30.000(40.000 jenis tumbuhan yang tersebar di
seluruh kepulauan (Hatta 2007). Sumber kekayaan alam yang dapat diperbaharui
ini mempunyai potensi multi fungsi yang dapat memberikan manfaat ekonomi,
lingkungan dan sosial bagi kesejahteraan manusia, baik itu yang berupa hasil
hutan kayu maupun hasil hutan bukan kayu (HHBK). Selama ini pemerintah
Indonesia lebih mengutamakan hasil hutan berupa kayu sebagai produk
primadona untuk meningkatkan devisa negara. Padahal HHBK dengan jenis dan
potensinya yang sangat melimpah di hutan dapat memiliki peran yang lebih
penting dibandingkan produk(produk kayu. Selain itu, HHBK merupakan salah
satu sumber daya hutan yang terbukti dapat memberikan dampak pada
peningkatan penghasilan masyarakat sekitar hutan dan memberikan kontribusi
bagi penambahan devisa negara (Sumadiwangsa dan Dendi 2001)
Salah satu produk hasil hutan bukan kayu yang benilai tinggi dan
mempunyai prospek cerah untuk dikembangkan saat ini dan di masa mendatang
adalah gondorukem. Hal ini ditunjukkan dengan potensi dan ekspor gondorukem
Indonesia yang terus meningkat, dimana Indonesia merupakan negara produsen
gondorukem terbesar ketiga di dunia setelah Cina dan Brasil yang memberikan
kontribusi 8% lebih terhadap produksi gondorukem dunia, sedangkan volume
produksi gondorukem Indonesia yang diperdagangkan setiap tahun sekitar 60 ribu
ton yang terdiri dari 80% untuk ekspor dan 20% untuk memenuhi kebutuhan pasar
domestik (Tambunan 2010). Data Perum Perhutani menunjukkan terjadinya
peningkatan produksi gondorukem untuk ekspor dari 36.276 ton (2001) menjadi
38.510 ton (2008) (Fachrodji 2009).
Gondorukem yang diperoleh dari hasil sadapan pohon pinus (
ekstraksi kayu pinus (
),
) dan hasil sampingan dari pabrik pulp yang
menggunakan bahan baku kayu pinus (
) disebut sebagai gondorukem non
modifikasi. Gondorukem non modifikasi ini mempunyai kelemahan karena
2
sifatnya yang cenderung mengkristal, mudah teroksidasi oleh oksigen pada udara
terbuka karena sifat ketidakjenuhannya dan mudah bereaksi dengan garam(garam
logam berat dalam vernis (Kirk dan Othmer 2007). Maka dari itu, untuk
mengurangi kelemahan tersebut perlu dilakukan penelitian tentang gondorukem
modifikasi yaitu dengan memodifikasi ikatan rangkap dan gugus karboksil yang
ada pada senyawa asam dalam rosin tersebut untuk memperbaiki sifat(sifat kearah
yang lebih baik. Modifikasi gondorukem ini dapat memperluas kegunaan dari
gondorukem non modifikasi diantaranya sebagai perekat, kertas, tinta cetak,
sabun, deterjen, pernis, cat, dan permen karet (Coppen dan Hone 1995
Wati 2005). Salah satu modifikasi gondorukem yang dapat dilakukan untuk
memperluas penggunaan adalah esterifikasi yang dapat dibuat dari gondorukem
non modifikasi maupun gondorukem modifikasi.
&'&
" "#( (
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui pengaruh penambahan gliserol pada proses esterifikasi dan
fortifikasi dengan asam maleat terhadap rendemen dan sifat fisiko kimia
dari produk ester gliserol gondorukem maleat.
2. Mengetahui kualitas produk ester gliserol gondorukem maleat yang
dihasilkan.
)
*
" "#( (
1. Menjadi informasi rujukan dalam hal modifikasi gondorukem bagi para
akademisi yang melakukan penelitian lebih lanjut.
2. Meningkatkan nilai tambah produk derivat gondorukem dan memperluas
penggunaan dari gondorukem modifikasi.
3
+
+!&$",
Gondorukem merupakan padatan yang diperoleh dengan cara penyulingan
getah pinus (
) dan bewarna jernih kekuning(kuningan sampai kuning
kecoklatan (Rancangan Standar Nasional Indonesia 3 7636 : 2010). Menurut Kirk
dan Othmer (2007) gondorukem merupakan resin padat yang terjadi secara alami
dari getah pohon pinus. Gondorukem berdasarkan sumber bahan bakunya dibagi
menjadi tiga macam yaitu gondorukem getah (
) diperoleh dari residu
penyulingan getah hasil sadapan pohon pinus, gondorukem kayu (
)
yang diperoleh dari hasil ekstraksi batang kayu dengan bahan pelarut organik
kemudian larutan tersebut disuling dan gondorukem tall oil (
) yang
merupakan hasil sampingan industri pulp yang berbahan baku kayu pinus.
(*
- (*
+
+!&$",
Gondorukem merupakan senyawa kompleks yang larut dalam pelarut
organik, yang terdiri dari 80% ( 90% asam(asam resin dan sekitar 10% komponen
netral. Secara garis besar asam(asam resin ini (Gambar 1) terbagi menjadi dua
golongan, yaitu tipe abietat dan tipe pimarat. Jenis asam resin yang termasuk
dalam tipe abietat terdiri dari asam abietat, levopimarat, neoabietat, palustrat,
dehidroabietat dan asam tetraabietat. Asam abietat ini mudah terisomer oleh panas
dan mudah teroksidasi oleh oksigen dari udara, sedangkan asam levopimarat yang
jumlahnya sedikit, sangat reaktif dan mudah terisomer menjadi asam lainnya oleh
pengaruh panas. Sedangkan jenis asam resin yang termasuk tipe pimarat terdiri
dari asam pimarat, isopimarat dan I8,9 isopimarat. Tipe pimarat lebih stabil
dibandingkan dengan asam lainnya yang terdapat dalam gondorukem kedua tipe
asam tersebut mempunyai rumus empiris yang sama yaitu C20H30O2 (Kirk dan
Othmer 2007).
4
Sumber : Kirk & Othmer (2007)
Gambar 1 Struktur kimia asam(asam resin.
Jenis(jenis asam resin yang tidak termasuk ke dalam tipe abietat dan
pimarat dikelompokkan ke dalam asam resin lain, misalnya asam elliotinoat, asam
sandaracopimarat dan asam merkusat. Distribusi jenis(jenis asam resin tersebut
berbeda(beda tergantung dari jenis gondorukem, jenis kayu dan lokasi atau tempat
tumbuh (Tabel 2 dan Tabel 3) dari kayu tersebut.
5
Tabel 1 Komposisi asam resin pada berbagai jenis kayu pinus (%)
" (. ( &.
Engelm.
)
/
0
1
2
3
4
3,4
5,5
1.8
25
23
7,2
19
16
(
0
4,8
1,6
35
16
8,6
18
15
1,0
0
5,4
0,9
10
0,9
8,1
69
4,7
1,0
Dougl. Ex Laws.
0
9,3
1,7
27
12
14
22
13
1,0
Miller
0
0
1,6
31
8,9
3,6
45
11
(
Tenore
0
0
1,4
32
10
4,8
40
12
(
Aiton
0
8,9
2,0
26
9,7
5,7
26
19
2,7
Morelet
0
6,9
2,3
27
18
9,0
19
17
0,8
Jungh. et de Fries
0
0,2
7,8
18,5
16
3.6
28,9
6,0
19*
Mill.
L.
Sumber : Anonim (2009)
*) termasuk asam merkusat yaitu jenis asam resin yang hanya dimiliki oleh jenis kayu
dari Indonesia.
Keterangan : 1 Asam elliotinoat, 2 Asam pimarat, 3 Asam sandaracopimarat, 4 Asam levopimarat
dan palustrat, 5 Asam isopimarat, 6 Asam dehydroabietat, 7 Asam abietat, 8 Asam neoabietat, 9
Asam lain.
Kandungan asam resin pada gondorukem berbeda berdasarkan letak
geografi maupun jenisnya yang dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Komposisi asam resin pada gondorukem dari berbagai negara penghasil
gondorukem (%)
" (. . , ".(
Asam Pimarat
+ ".(
0,2
(
8,3
"$.($+
5,4
+! &% #
8,6
! 5(#
4,0
Asam Sandaracopimarat
7,8
2,3
1,3
1,9
2,0
Asam Palustrat
18,5
13,1
23,4
21,5
12,3
Asam Isopimarat
16,0
1,5
12,4
4,5
15,9
Asam Abietat
28,9
48,4
12,8
26,3
36,1
Asam Dehidroabietat
3,6
4,5
5,4
5,9
3,1
Asam Neoabietat
6,0
12,4
10,3
18,1
12,8
Asam Dihidroabietat
0,0
0,8
0,6
0,0
0,4
Asam Merkusat
Sumber : Moyers (1989)
6,5
0,0
0,0
0,0
0,0
6
Tabel 3 Komposisi asam resin dari beberapa lokasi di Indonesia (%)
Jenis Asam Resin
Jawa Barat
Jawa Timur
Sumatera Utara
Asam Pimarat
(
(
(
Asam Sandaracopimarat
12,2
11,7
11,0
Asam Isopimarat
17,9
17,6
18,8
Asam Palustrat
9,7
17,2
12,7
Asam Dehidroabietat
27,7
15,6
11,6
Asam Abietat
17,0
24,0
33,8
Asam Neoabietat
1,3
1,5
2,5
Asam Dihidroabietat
14,2
12,3
9,7
Sumber : Wiyono (2009)
Komposisi asam resin dari beberapa lokasi di Indonesia cukup beragam, yang
dapat dilihat pada Tabel 3. Selain berbagai jenis asam resin yang disebutkan di
atas, gum rosin mengandung komponen netral yang jumlahnya relatif sedikit
(10%) dibandingkan kandungan komponen asam resin. Walaupun jumlahnya
relatif sedikit, komponen netral ini berpengaruh terhadap sifat(sifat gondorukem
yang dihasilkan, diantaranya berpengaruh terhadap sifat kristalinitas dan titik leleh
(Anonim 2009). Kristalitas yang terjadi pada gondorukem dapat menimbulkan
masalah seperti penyumbatan pada saluran pipa, saringan dan alat pada proses
penyaringan, selain itu hasilnya tidak dapat larut air dan alkali. Walaupun
kristalisasi tersebut terbentuk secara lambat, jika tidak dihambat akan
menyebabkan peningkatan viskositas dan mengurangi stabilitas produk (Kutsek
2005).
Warna gondorukem sangat bervariasi tergantung dari sumber bahan baku
dan metode pembuatannya. Warnanya mulai dari kuning pucat sampai merah tua
dan bahkan hampir hitam dengan sedikit warna merah. Sifat gondorukem
umumnya tembus cahaya, rapuh pada suhu ruangan, sedikit berbau dan berasa
terpentin, tidak dapat larut dalam air tetapi dapat larut pada hampir semua pelarut
organik seperti etil alkohol, etil eter dan benzena (Kirk dan Othmer 2007). Bila
waktu pengolahan lama akan menghasilkan warna gondorukem yang lebih gelap,
bilangan asam naik kemudian turun, sedangkan titik lunak turun kemudian naik
(Susilowati 2001
Wati 2005).
7
# .(*($ .(
+
+!&$",
Dalam Rancangan Standar Nasional Indonesia 3 (RSNI 3) 7636 : 2010,
kualitas gondorukem dibedakan menjadi dua kelompok yaitu klasifikasi khusus
dan klasifikasi umum. Klasifikasi khusus gondorukem meliputi penilaian warna,
titik lunak, kadar abu, bagian yang menguap dan kadar kotoran. Dalam klasifikasi
tersebut, kualitas gondorukem terbagi dalam empat macam kelas mutu yaitu mutu
utama, pertama, kedua dan ketiga. Klasifikasi khusus kualitas gondorukem dapat
dilihat lebih jelasnya pada Tabel 4. Sedangkan untuk klasifikasi umum
gondorukem yang terdiri dari bilangan asam, bilangan penyabunan dan bilangan
iod dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 4 Klasifikasi khusus kualitas gondorukem
No
1
Jenis Uji
Satuan
Persyaratan Mutu
U
P
D
T
Warna
a.
Metode Lovibond
X
WW
WG
N
b.
Metode Gardner
≤6
≤7
≤8
≤9
2
Titik Lunak
°C
≥ 78
≥ 78
≥ 76
≥ 74
3
Kadar Kotoran
%
≤ 0,02
≤ 0,05
≤ 0,07
≤ 0,10
4
Kadar Abu
%
≤ 0,01
≤ 0,04
≤ 0,05
≤ 0,08
5
Komponen Menguap
%
≤2
≤2
≤ 2,5
≤3
Sumber : RSNI3 7636 : 2010
Keterangan :
Kualitas U (Utama)
= Kualitas utama
X (Extra)
= kuning jernih
P (Pertama)
= Kualitas pertama
WW (Water White) = kuning
D (Kedua)
= Kualitas kedua
WG (Window Glass) = kuning kecoklatan
T (ketiga)
= Kualitas ketiga
N (Nancy)
= kecoklatan
Tabel 5 Klasifikasi umum kualitas gondorukem
No
Jenis Uji
Persyaratan
1
Bilangan asam
160(190
2
Bilangan penyabunan
170(220
3
Bilangan iod
Sumber : RSNI3 7636 : 2010
5(25
8
Gardner
Silitonga
. (1973) mengklasifikasikan gondorukem
berdasarkan warnanya. Warna pada standar gondorukem di atas mengikuti
klasifikasi warna Gardner.
Tabel 6 Klasifikasi kualitas gondorukem berdasarkan standar warna Gardner
Kualitas
Nama
Standar Warna
Warna
X
Ekstra
6(7
Kuning pucat
WW
Water White
6(7
Pucat
WG
Water Glass
7(8
N
Nancy
8(9
M
Mary
9(10
K
Kate
10(11
I
Isaac
10(11
H
Harry
11
G
George
12(13
F
Frank
14(15
E
Edward
16(17
Gelap
D
Dolly
18
Hitam kemerahan
Sumber : Gardner
)
"%&
Silitonga
+
Sedang
. (1973)
+!&$",
Penggunaan gondorukem bisa dalam dua bentuk yaitu
(gondorukem non(modifikasi) dan
(gondorukem modifikasi). Pada
mulanya gondorukem lebih banyak digunakan dalam bentuk gondorukem non(
modifikasi, seperti untuk bahan pengisi pada pabrik kertas, tinta cetak, varnis,
insulator listrik dan perekat. Penggunaan gondorukem non modifikasi yang paling
besar adalah untuk
(bahan pengisi) pada pabrik kertas untuk
mengurangi sifat higroskopis kertas (untuk mengurangi sifat daya serap kertas
akibat kelembaban). Namun sekarang gondorukem dalam bentuk modifikasi lebih
banyak digunakan di industri daripada gondorukem non modifikasi. Hal ini
disebabkan karena dalam beberapa hal penggunaan gondorukem non modifikasi
mempunyai kelemahan untuk penggunaan(penggunaan di atas, misalnya sering
terjadi kristalisasi, terjadi proses oksidasi secara alami terhadap gondorukem dan
dapat menyebabkan reaksi dengan garam(garam logam berat terutama pada
penggunaan untuk varnis. Maka dari itu, pengunaan gondorukem non modifikasi
9
menjadi tidak efisien dan beralih untuk lebih banyak menggunakan gondorukem
modifikasi yang dapat digunakan untuk berbagai macam penggunaan seperti
dalam industri perekat, tinta cetak,
, batik, permen karet, pelitur,
kertas, sabun, karet sintetik dan detergen (Anonim 2009)
%"
+ (*($ .(
+
+!&$",
#(."!+#
Gliserol adalah alkohol dengan tiga gugus hidroksil yang memilki susunan
molekul C3H8O3. Gliserol diartikan sebagai bahan kimia murni, namun dalam
dunia perdagangan dikenal dengan nama gliserin. Dalam kondisi yang murni,
gliserol bersifat tidak beracun, tidak bewarna, tidak berbau, berasa manis dan
mempunyai viskositas yang tinggi. Gliserol ini larut dalam air karena adanya tiga
gugus hidroksil (OH). Gliserol juga larut sempurna dalam alkohol, dapat terlarut
dalam pelarut tertentu misalnya eter dan etil asetat, namun bersifat tidak larut
dalam hidrokarbon. Gliserol memiliki banyak kegunaan, hal ini ditunjukkan
dengan adanya keragaman jenis produk berbahan baku gliserol yang saat ini
beredar secara luas di pasaran seperti dalam pembuatan pernis, tinta, permen dan
lain sebagainya (Wardani 2007).
OH OH OH
H C
C
H
C
H
H
H
Gambar 2. Struktur kimia gliserol
Tabel 7 Karakteristik gliserol
Nama IUPAC
Propan 1,2,3 triol
Nama lain
Gliserin, 1,2,3 propanetriol, 1,2,3 tritydroxypropana, glyceritol,
glycyl alcohol
Rumus kimia
C3H5(OH)3
Berat molekul
92,09382 g/mol
Densitas
1,261 g/ml
Viskositas
1,5 Pa.s
Titik leleh
17,8 °C (64,2°F)
Titik nyala
290 °C (554°F)
Sumber : Wales (2010)
10
. ,
#"
Asam maleat adalah asam karboksilat tak jenuh yang memiliki rumus
kimia C4H4O4. Asam maleat disebut juga asam toksilat atau butenadioat asam cis,
yang merupakan isomer cis dari asam butenadioat. Asam maleat ini berupa kristal
putih, mudah larut dalam air, aseton dan alkohol ( O’neil dkk 2001) Asam maleat
memiliki banyak kegunaan, diantaranya dapat digunakan untuk memproduksi
resin poliester tidak jenuh, pewarna dan pengawet tambahan. Selain itu asam
maleat telah menjadi rasa asam baru dalam industri makanan dan minuman.
H
H
C=C
HOOC
COOH
Sumber : O’neil dkk (2001)
Gambar 3 Struktur kimia asam maleat.
Tabel 8 Karakteristik asam maleat
Nama IUPAC
Cis(1,2 ethylenedicarboxylic acid
Nama lain
Asam Butenadioat
Rumus kimia
C4H4O4
Berat molekul
116,1 g/mol
Densitas
1,59 g/cm3, padat
Kelarutan dalam air
78 g/100 ml (25°C)
Titik leleh
131(139 °C
Titik didih
135 °C
Sumber : Gardner (2010)
)
!+.".
+ (*($ .(
+
+!&$",
Proses modifikasi gondorukem dapat dilakukan dengan berbagai macam
cara antara lain yaitu melalui proses fortifikasi, esterifikasi, hidrogenasi,
disproporsionasi, polimerisasi, dehidrogenasi atau kombinasi diantara proses(
proses tersebut.
11
)
!+.". +! (*($ .(
Proses fortifikasi pada gondorukem ini pada prinsipnya mensaturasi ikatan
rangkap yang ada pada asam levopimarat dengan asam maleat anhidrat atau asam
fumarat menjadi gondorukem fortifikasi. Dengan adanya pemanasan dalam proses
fortifikasi ini, senyawa asam abietat, asam palustrat dan asam neoabietat yang
mempunyai ikatan rangkap s(trans(conformasi berubah menjadi asam levopimarat
yang mempunyai ikatan rangkap s(cis(confirmasi. Segera setelah berubah menjadi
asam levopimarat, senyawa ini bereaksi dengan asam maleat dalam reaksi Diels(
Alder (Wiyono and Tachibana 2007).
Sumber : Sundqvis 2001
Wiyono and Tachibana 2007
Gambar 4 Reaksi pembuatan gondorukem fortifikasi.
Asam levopimarat dalam jumlah tetentu dalam campuran diasumsikan
bahwa asam levopimarat dengan sifat konfigurasi ikatan gandanya berkonjugasi
dalam satu cincin bereaksi dengan anhidrida maleat pada suhu ruangan tanpa
adanya asam mineral untuk membentuk reaksi Diels(Alder. Pada proses tersebut,
pemanasan campuran yang diberikan akan menjamin suplai asam levopimarat
secara terus menerus yang semula diberikan dalam jumlah sedikit dengan
mempertahankan isomerisasi aktif dari tipe asam abietat. Jumlah asam
levopimarat(anhidrida maleat yang beraksi dalam gondorukem kira(kira sama
dengan jumlah tipe asam abietat yang diberikan, yang biasanya sekitar 50% dari
gondorukem. Modifikasi gondorukem yang dihasilkan disusun lebih dari 50%
12
asam maleopimarat, sekitar 35% asam(asam resin dasar yang tidak dapat dirubah
dan 10% bahan netral (Kirk dan Othmer 2007).
)
!+.". . "!(*($ .(
Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam karboksilat dengan
alkohol yang membentuk ester dan melepaskan molekul air (Harold 1990). Reaksi
esterifikasi dapat dilakukan dengan atau tanpa menggunakan katalis. Katalis yang
umum digunakan adalah katalis asam, sedangkan untuk reaksi tanpa katalis dapat
dilakukan pada suhu di atas 250°C. Menurut Chartfield (1947) menyatakan bahwa
reaksi esterifikasi pada gondorukem dapat dilakukan pada suhu optimal 280°C.
Reaksi esterifikasi umumnya dilakukan pada bahan yang mengandung asam
lemak bebas atau asam resin (senyawa karboksilat).
Metode esterifikasi dilakukan untuk memproduksi karboksil ester
(RCOOR’). Metode yang paling umum digunakan untuk menghasilkan ester
adalah reaksi asam karboksilat dengan alkohol dengan melepaskan air. Ester juga
dapat dibentuk dengan reaksi lain termasuk menggunakan asam anhidrat, asam
klorida, amida, nitrat, eter, aldehid, hidrogenasi alkohol dan keton (Kirk dan
Othmer 2007). Reaksi esterifikasi ini merupakan suatu reaksi yang dapat balik
(reversibel) (Fessenden dan Fessenden 1986). Secara umum, rosin atau derivat
rosin diproses menjadi ester gum karena struktur alami dari gugus karboksil
memerlukan suhu tinggi (Anonim 2009). Persamaan untuk reaksi antara sebuah
asam RCOOH dengan sebuah alkohol ROH adalah sebagai berikut:
O
R
C
O
OH+HO
Asam Karboksilat
R’
R
C
Alkohol
OR’ + H2O
Ester
Air
Sumber : Mulyaningrum (2008)
Gambar 5 Reaksi esterifikasi fischer.
/ !+ &$
+ (*($ .(
+
+!&$",
Produk modifikasi gondorukem yang dihasilkan namanya sesuai dengan
proses yang digunakan. Turunan dari gondorukem modifikasi ini meliputi ester,
maleat anhidrida, hidrogenasi, disproporsionasi dan polimerisasi gondorukem.
Gondorukem modifikasi tersebut banyak digunakan di industri kertas, perekat,
13
tinta cetak, cat, permen karet, sabun dan detergen (FAO 1995). Secara umum
pemanfaatan derivat gondorukem lebih banyak ke arah
dan hanya
sebagian kecil yang pemanfaatannya ke arah
pengolahan derivat gondorukem
. Pada prinsipnya
dan
adalah sama,
namun hanya berbeda dalam persiapan bahannya. Seperti derivat gondorukem
memerlukan gondorukem mutu X dan bahan kimia pereaksi yang
digunakan memiliki kemurnian tinggi (Anonim 2009). Beberapa jenis produk
modifikasi gondorukem diantaranya adalah sebagai berikut :
/
+
+!&$", +! (*($ .(
Gondorukem fortifikasi merupakan produk olahan lanjutan yang diproses
dengan mengolah gondorukem atau getah pinus dengan cara menambahkan asam
maleat atau asam fumarat ke dalam proses tersebut. Apabila ditambahkan dengan
asam maleat produk yang dihasilkan adalah gondorukem maleat (gondorukem
maleo(pimarat) dan apabila ditambahkan dengan asam fumarat produk yang
dihasilkan adalah gondorukem fumarat (gondorukem fumaro(pimarat). Kelebihan
gondorukem fortifikasi diantaranya adalah menghemat waktu dan biaya
pengolahan, bahan fortifikasi mudah diperoleh di Indonesia dan sifat fisis kimia
gondorukem yang dihasilkan tidak kalah dengan kualitas Cina. Manfaat utama
dari gondorukem fortifikasi ini sebagai bahan baku sabun gondorukem fortifikasi,
tinta cetak dan cat (Silitonga dan Wiyono 2001).
Gondorukem maleat merupakan hasil reaksi dari gondorukem dengan
asam maleat sebagian besar komponennya adalah asam maleopimarat (Zhaobang
1995). Gondorukem maleat digunakan sebagai agen pendarihan dalam industri
kertas dan dalam pembuatan cairan nitroselulosa. Derivat ini digunakan pula
dalam industri tinta cetak, dan industri kimia lainnya. Dalam industri cat dapat
digunakan untuk memperbaiki tingkat kekerasan pelapisan dan tingkat kecerahan.
Produk gondorukem maleat ini mempunyai sifat keras, rapuh seperti bahan yang
mempunyai titik lunak 227°C(228°C (Agarwal 1970
Karmelita 2005).
14
. "!
+
+!&$",
Ester gondorukem merupakan salah satu dari turunan atau modifikasi
gondorukem, dimana gondorukem direaksikan dengan sejumlah besar alkohol
atau senyawa hidroksi membentuk formasi ester. Dalam membentuk ester ini ada
beberapa cara yang dilakukan, yaitu dengan interaksi langsung antara alkohol
dengan gondorukem saling tukar posisi ester dan cara lain seperti dengan
mereaksikan gondorukem dengan phenol, monobuthyl ether, diethylene glycol,
dsb. Ester gondorukem yang diharapkan dengan bilangan asam yang rendah ini
diperoleh melalui pemanasan gondorukem dengan gliserol pada suhu 250°C(
290°C untuk menghilangkan air selama proses esterifikasi (Kirk dan Othmer
2007).
Ester gondorukem atau dalam dunia perdagangan dikenal dengan
merupakan produk yang diperoleh dari proses esterifikasi rosin dan derivat
gondorukem seperti gondorukem maleat, gondorukem fumarat, gondorukem
polimerisasi, gondorukem disproposionasi, gondorukem dehidrogenasi dan
gondorukem hidrogenasi. Pada umumnya ester gum digunakan dalam bentuk
cairan ester selulosa untuk aplikasi interior yang akan meningkatkan kadar
padatan, daya rekat dan kehalusan lapisan. Ester gondorukem dapat digunakan
untuk bahan substitusi dalam pembuatan pernis dengan sifat tahan air yang baik.
Berkaitan dengan kualitasnya, beberapa sifat yang digunakan sebagai cara untuk
menentukan kualitas gondorukem ester antara lain sifat penampakan dan warna,
titik lunak dan bilangan asam (Anonim 2009).
Peningkatan
dalam
penggunaan
produk
esterifikasi
ini
adalah
digunakannya produk ini di industri makanan, misalnya digunakan di industri
minuman ringan. Gondoruken ester gliserol berguna sebagai agen pengemulsi
karena menghasilkan sifat yang anti garam, asam dan alkali yang akan
meningkatkan kemampuan emulsi dan kestabilan pada nilai pH yang berbeda,
sedangkan sebagai tackifier berguna untuk memberi penampilan potongan
permukaan yang lembut, kenyal dan bagus dari
yang manis. Untuk
minuman ringan, produk ini digunakan untuk mengendapkan partikel penyusun,
meningkatkan kestabilan terhadap penambahan protein dan mempertinggi rasa
dari minuman ringan (Anonim 2002
Wati 2005).
15
) . "!
#(."!+#
+
+!&$",
#"
Ester gliserol gondorukem maleat (
)
merupakan salah satu produk derivat gondorukem yang paling penting. Derivat
gondorukem ini diperoleh dengan kombinasi dua metode modifikasi yaitu metode
fortifikasi dan metode esterifikasi. Dalam proses pembuatan ester gliserol
gondorukem maleat ada tiga metode yang dapat digunakan secara umum antara
lain metode pertama yaitu rosin, gliserol dan asam maleat direaksikan bersama;
metode kedua yaitu rosin direaksikan pertama dengan asam maleat untuk
memproduksi
kemudian diesterifikasikan dengan gliserol dan metode
ketiga yaitu mereaksikan asam maleat dengan gliserol kemudian diikuti oleh
penambahan rosin (Anonim 2010). Karakteristik modifikasi ester gliserol
gondorukem maleat dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9 Karakteristik ester gliserol gondorukem maleat
Spesifikasi Jenis
Kelarutan (toluena 1:1)
Tipe
GER(95M
GER(100M
GER(120M
GER(130M
Larut
Larut
Larut
Larut
Warna
3(5
3(5
4(6
4(6
Bilangan Asam (mg KOH/g)
≤ 25
≤ 25
≤ 30
≤ 30
95(100
102(108
120(125
130(135
Titik Lunak (°C)
Sumber : Wuzhou (2005)
Ester gliserol gondorukem maleat memiliki titik lunak yang tinggi dan
bilangan asam yang rendah. Derivat gondorukem ini dapat memperluas serta
meningkatkan pengunaan produk modifikasi yaitu secara ekstensif dapat
digunakan pada cat termoplastik untuk jalan, perekat tahan panas, cat dan
formulasi tinta cetak (Wuzhou 2005).
16
)
",6
$&
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Pengolahan Hasil Hutan Bukan
Kayu, Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan
Pengolahan Hasil Hutan (PUSTEKOLAH), Kementrian Kehutanan, Jalan Gunung
Batu No. 5, Kecamatan Bogor Barat, Bogor. Waktu pelaksanaan dilaksanakan
selama 4 bulan mulai dari bulan Agustus sampai November 2010.
)
7
#
)
7
Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah
gondorukem (
) kualitas WW yang berasal dari Jawa Timur. Bahan
kimia yang digunakan untuk pengolahan produk derivat dan pengujian adalah
asam maleat, gliserol, larutan standar kalium hidroksida (KOH) 0,5 N, indikator
phenolphthalein 1% dalam alkohol 95%, toluena, alkohol 95%, dan aquades.
)
#
Alat yang digunakan dalam kegiatan penelitian ini adalah
, kompor listrik,
,
, termometer
gelas, timbangan analitik, oven, corong, labu pemisah, gelas piala 800 ml, gelas
piala 400 ml, cawan gooch, gegep, cawan porselen, erlenmeyer 300 ml, buret 50
ml, pipet 25 ml, 10 ml dan 50 ml, gelas ukur, pipet tetes, pengaduk kaca,
desikator,
))
" + " " "#( (
))
! $ "!(. .(
, wadah untuk mencetak gondorukem.
7
$&
Penelitian pendahuluan dilakukan dengan mengkarakterisasi bahan baku
yang akan digunakan dalam pembuatan ester gliserol gondorukem maleat melalui
beberapa pengujian yaitu diantaranya warna, titik lunak, bilangan asam, kadar
kotoran, kelarutan dalam toluena (1:1) yang dilakukan secara duplo.
17
))
!+.". +! (*($ .(
Pada proses ini dilakukan pengolahan gondorukem kualitas WW sebanyak
50 gram yang dipanaskan terlebih dahulu dengan suhu awal 150°C sampai
meleleh pada
. Setelah gondorukem meleleh semua, suhu dinaikkan
sampai mencapai 200°C kemudian campurkan asam maleat dengan taraf 8%, 10%
dan 12%. Taraf tersebut diperoleh dengan menghitung persen asam maleat dari
berat gondorukem yang digunakan. Kemudian aduk campuran gondorukem dan
asam maleat tersebut sampai homogen. Suhu tetap dipertahankan pada 200°C
selama ±1 jam. Setelah proses pengolahan gondorukem fortifikasi selesai maka
dilakukan pemasakan kembali secara esterifikasi dengan penambahan gliserol.
) ) ) !+.". . "!(*($ .(
Proses esterifikasi ini dilakukan dengan membuat produk ester
gondorukem dari gondorukem maleat (
) yaitu dengan
melakukan proses pemasakan lagi dengan menaikkan suhu sampai mencapai
280°C. Tambahkan gliserol dengan taraf 10%, 12% dan 14% terhadap berat
gondorukem awal yang digunakan. Kemudian diaduk sampai homogen. Setelah
suhu mencapai 280°C, pertahankan suhu tersebut selama ± 2 jam. Proses
pengolahan ester gliserol gondorukem maleat ini berlangsung selama ± 4(5 jam.
Setelah proses selesai diberi perlakuan lagi dengan melarutkan derivat
gondorukem tersebut dalam toluena untuk menghilangkan sisa(sisa asam maleat
yang terdapat di dalamnya. Kemudian tambahkan air dan kocok derivat
gondorukem yang sudah dilarutkan tersebut dalam labu pemisah berulang kali (±5
kali). Hasil pemisahan derivat gondorukem dengan air tersebut disuling sampai
menghasilkan
bentuk
gondorukem.
Setelah
menghasilkan
ester
gliserol
gondorukem maleat, produk dituangkan dalam wadah yang telah disiapkan untuk
dilakukan pengujian kualitas berdasarkan sifat fisis dan kimianya. Pengujian
kualitas derivat gondorukem dilakukan secara duplo.
18
Mulai
Karakterisasi bahan baku
Suhu 200°C (±1 jam)
Suhu 260°C(290°C (±2 jam)
Asam maleat
8%, 10%, 12%
Proses fortifikasi dengan asam maleat
Esterifikasi hasil produk gondorukem maleat
Gliserol 10%,
12%, 14%
pelarutan produk dalam toluena
Penyulingan
Pengujian kualitas produk derivat gondorukem
Rendemen
Sifat Fisis
Sifat Kimia
Gambar 5 Diagram alir prosedur penelitian.
))/
" %&'(
& #( .
Gondorukem ester gliserol gondorukem maleat yang dihasilkan dari
penelitian ini diuji sifat fisis dan kimianya. Kriteria kualitas yang diuji meliputi
rendemen, warna, titik lunak, bilangan asam, kadar kotoran dan kelarutan dalam
toluena (1:1). Metode yang dipergunakan dalam pengujian kualitas derivat
gondorukem tersebut adalah sebagai berikut :
))/
"
","
Rendemen yang dihasilkan dari proses derivat gondorukem dapat dihitung
dengan rumus sebagai berikut :
Rendemen = Berat derivat gondorukem akhir
Berat gondorukem awal
X 100%
19
))/
" %&'(
(*
(.(.
!
Pengujian warna dilakukan dengan pengamatan langsung kemudian
membandingkan warna gondorukem asal kualitas WW dengan warna ester
gliserol gondorukem maleat yang dihasilkan.
8
( ($ &
$
Pengujian titik lunak berdasarkan RSNI3 7636 : 2010 dilakukan dengan
menggunakan
. Contoh uji yang telah
dibuat serbuk halus dicairkan pada suhu rendah, masukkan ke dalam
selanjutnya permukaan diratakan dan biarkan beberapa waktu hingga
mengeras. Letakkan
yang berisi contoh uji pada
dan letakkan
bola baja diatas contoh uji tersebut. Setelah itu gelas piala volume 800 ml diisi
aquades sampai ketinggian 10,16 cm ( 10,78 cm, masukan ring beserta bola baja
dan termometer ke dalam gelas piala. Pemanasan dilakukan sampai gondorukem
tersebut melunak dan bola baja menyentuh plat dasar. Titik lunak adalah suhu
rata(rata dari hasil pembacaan pada waktu bola baja turun menyentuh plat dasar.
) ) / ) " %&'(
(#
(*
%
(,(
. ,
Pengujian bilangan asam berdasarkan RSNI3 7636 : 2010 dilakukan
dengan cara menimbang contoh uji gondorukem yang telah dibuat serbuk halus
sebanyak ± 2 gram dalam erlenmeyer 300 ml yang sudah diketahui beratnya.
Dalam erlenmeyer lain didihkan 50 ml alkohol, selama suhunya masih diatas 70
°C netralkan dengan larutan kalium hidroksida 0,5 N dan tambah indikator
phenolphthalein sebanyak 0,5 ml. Setelah itu menuangkan alkohol yang telah
dinetralkan ke dalam contoh uji dan dalam keadaan yang masih panas titrasi
dengan kalium hidroksida 0,5 N. Titik akhir titrasi dicapai apabila penambahan 1
tetes basa menghasilkan sedikit perubahan warna dari tidak berwarna menjadi
merah muda yang jelas dan dapat bertahan selama ± 15 detik. Lakukan pekerjaan
dua kali (
). Bilangan asam dihitung dengan menggunakan rumus sebagai
berikut :
Bilangan asam = V KOH x N KOH x 56,1
W
20
Keterangan : V adalah volume larutan kalium hidroksida yang diperlukan (ml)
N adalah normalitas kalium hidroksida (0,1 N)
W adalah berat contoh uji (g)
56,1 adalah berat molekul KOH.
8
!
+ +!
Pengujian kadar kotoran berdasarkan RSNI3 7636 : 2010 dilakukan
dengan cara menimbang + 5 gram contoh uji yang telah dibuat serbuk halus
berukuran 10 mesh dan masukkan ke dalam gelas piala 400 ml yang sudah
diketahui beratnya, kemudian larutkan dengan toluena sebanyak ± 40 ml. Contoh
uji yang sudah larut segera disaring melalui cawan gooch dengan dibantu
penyedotan. Bilas cawan gooch dengan larutan toluena. Cawan berserta isi
dipanaskan dalam oven pada suhu antara 105 °C sampai dengan 110 °C selama ±
1 jam, kemudian dinginkan dalam desikator selama ± 15 menit dan timbang
hingga berat tetap. Lakukan pekerjaan dua kali (
). Kadar kotoran dihitung
dengan menggunakan rumus :
Kadar kotoran = W2 – W0
W1
Keterangan : W0 adalah bobot saringan kosong, dinyatakan dalam gram.
W1 adalah bobot contoh (g)
W2 adalah bobot kotoran + saringan kosong (g)
9
"# !&
# , +#&"
: ; <
Pengujian kelarutan dalam toluena (1:1) dilakukan dengan cara
menimbang + 1 gram contoh uji yang telah dibuat serbuk halus dan masukkan ke
dalam gelas piala 50 ml yang sudah diketahui beratnya. Tambahkan toluena
sebanyak ± 1 ml dan aduk sampai larut.
)/
#(.(.
Analisis data yang digunakan untuk mengetahui pengaruh persentase
gliserol terhadap kualitas produk derivat gondorukem yang dihasilkan adalah
rancangan faktorial dengan pola acak lengkap (RAL). Model yang digunakan
tersusun atas 2 faktor perlakuan yaitu faktor A adalah persentase gliserol yang
terdiri dari 3 taraf yaitu 10%, 12% dan 14%, faktor B adalah persentase asam
21
maleat yeng terdiri dari 3 taraf yaitu 8%, 10% dan 12% dengan ulangan sebanyak
3 kali dan menggunakan program SAS. Menurut Matjik dan Sumettajaya (2002),
model umum rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Yijk = W + αi + βj + (αβ)ij + εijk
Keterangan :
Yijk
=
nilai derivat gondorukem yang dihasilkan faktor taraf persentase
penambahan gliserol ke(i, faktor penambahan persentase asam maleat
ke(j dan ulangan ke(k
W
= nilai rata(rata kualitas derivat gondorukem
αi
= pengaruh persentase penambahan gliserol taraf ke(i
βj
= pengaruh persentase penambahan persentase asam maleat taraf ke(j
(αβ)ij = interaksi antara penambahan persentase gliserol dan asam maleat
εijk
= pengaruh acak yang menyebar normal
Hipotesis yang dapat disusun dari RAL tersebut adalah sebagai berikut :
Pengaruh utama faktor A
H0: α1= ... = αa = 0 (faktor A tidak berpengaruh)
H1: paling sedikit ada satu i dimana αi≠0
Pengaruh utama faktor B
H0: β1= ... = βb = 0 (faktor B tidak berpengaruh)
H1: paling sedikit ada satu j dimana βj ≠ 0
Pengaruh sederhana (interaksi) faktor A dengan faktor B
H0: (αβ)11 = (αβ)12 = ... = (βα)ab = 0 (interaksi dari faktor A dengan
faktor B tidak berpengaruh terhadap respon yang diamati)
H1: paling sedikit ada sepasang (i,j) dimana (αβ)ij ≠ 0
Sedangkan kriteria ujinya yang digunakan Fhitung lebih kecil atau sama
dengan Ftabel maka perlakuan tidak berpengaruh nyata pada suatu tingkat
kepercayaan tertentu dan jika Fhitung lebih besar dari Ftabel atau jika peluang nyata
(p) lebih kecil dari taraf nyata (α) maka perpengaruh nyata pada tingkat
kepercayaan tertentu. Untuk mengetahui faktor yang berpengaruh nyata dapat
dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji Duncan.
22
/
! $ "!(. .(
7
$&
Sifat fisiko kimia bahan baku yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 10.
Tabel 10 Sifat fisiko kimia gondorukem
Jenis Uji
Warna
Nilai Mutu
Kuning (≤ 7)
Bilangan Asam (mg KOH/g)
Titik Lunak (°C)
182.46
70
Kadar Kotoran (%)
0.03
Kelarutan toluena (1:1)
Larut
Hasil karakterisasi bahan baku pada Tabel 10 di atas yang dibandingkan
dengan standar kualitas gondorukem yang ada yaitu sesuai RSNI3 7636 : 2010
(Tabel 4 dan Tabel 5), dapat dilihat bahwa sebagian besar hasil analisa bahan
baku yang digunakan sudah memenuhi standar kualitas gond
. E24060565. Esterifikasi Gondorukem Maleat
dengan Gliserol. Dibimbing oleh
.
Salah satu produk hasil hutan bukan kayu yang benilai tinggi dan
mempunyai prospek cerah untuk dikembangkan saat ini dan di masa mendatang
adalah gondorukem. Hal ini ditunjukkan dengan potensi dan ekspor gondorukem
Indonesia yang terus meningkat, dimana Indonesia merupakan negara produsen
gondorukem terbesar ketiga di dunia setelah Cina dan Brazil. Gondorukem yang
diperoleh dari hasil penyulingan getah pinus ini disebut sebagai gondorukem non
modifikasi. Gondorukem non modifikasi mempunyai kelemahan, yaitu sifatnya
yang cenderung mengkristal, mudah teroksidasi oleh oksigen pada udara terbuka
dan mudah bereaksi dengan garam(garam logam berat dalam vernis. Maka dari
itu, untuk mengurangi kelemahan tersebut perlu dilakukan penelitian tentang
modifikasi gondorukem yaitu dengan memodifikasi ikatan rangkap dan gugus
karboksil yang ada pada senyawa asam dalam rosin tersebut untuk memperbaiki
sifat(sifat kearah yang lebih baik.
Penelitian ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh penambahan gliserol
pada proses esterifikasi dan fortifikasi dengan asam maleat terhadap rendemen
dan sifat fisiko kimia dari produk ester gliserol gondorukem maleat, serta
mengetahui kualitas produk ester gliserol gondorukem maleat yang dihasilkan.
Penelitian ini diharapkan dapat meningkatkan nilai tambah produk derivat
gondorukem dan memperluas penggunaan dari gondorukem modifikasi.
Bahan baku yang digunakan adalah gondorukem kualitas WW yang
berasal dari Jawa Timur dengan menggunakan asam maleat (8%, 10%, 12%) dan
gliserol (10%, 12%, 14%). Pengujian kualitas ester gliserol gondorukem maleat
mengacu pada RSNI3 7636:2010 yaitu meliputi titik lunak, bilangan asam,
kelarutan dalam toluena (1:1) dan kadar kotoran. Untuk warna dilakukan
pengamatan langsung kemudian membandingkannya dengan standar warna
gondorukem sedangkan rendemen diperoleh dengan menggunakan rumus [(berat
derivat gondorukem/berat gondorukem asal) x 100%]. Bahan baku yang
digunakan sudah memenuhi standar kualitas gondorukem (RSNI3 7636:2010)
baik itu dari warna, bilangan asam dan kadar kotoran, namun dari titik lunak
belum memenuhi standar kualitas gondorukem.
Rataan rendemen ester gliserol gondorukem maleat yang diperoleh
berkisar antara 41,91%(53,81%, warna kuning kecoklatan hampir ke hitam, rata(
rata titik lunak berkisar antara 82,33°C(121°C, rata(rata bilangan asam berkisar
antara 2,37 mg KOH/g ( 4,49 mg KOH/g, rata(rata kadar kotoran berkisar antara
0,005%(0,019% dan kelarutan dalam toluena (1:1) yaitu larut. Peningkatan
persentase gliserol menghasilkan ester gliserol gondorukem maleat dengan
bilangan asam yang semakin rendah, titik lunak dan rendemen yang semakin
tinggi serta warna yang semakin rendah. Ester gliserol gondorukem maleat yang
dihasilkan mampu memenuhi standar kualitas Cina dari segi bilangan asam, titik
lunak dan kelarutan dalam toluena (1:1).
Kata kunci : gondorukem, esterifikasi,
dan fortifikasi.
iii
Dengan ini saya menyatakan bahwa skipsi berjudul Esterifikasi
Gondorukem Maleat dengan Gliserol adalah benar(benar hasil karya saya sendiri
dengan bimbingan dosen pembimbing dan belum pernah digunakan sebagai karya
ilmiah pada perguruan tinggi atau lembaga manapun. Sumber informasi yang
berasal atau dikutip dari karya yang diterbitkan maupun tidak diterbitkan dari
penulis lain telah disebutkan dalam teks dan dicantumkan dalam Daftar Pustaka di
bagian akhir skripsi ini.
Bogor, Februari 2011
Murtini Ari Rachmawati
NRP E24060565
iv
v
Judul Skripsi
: Esterifikasi Gondorukem Maleat Dengan Gliserol
Nama
: Murtini Ari Rachmawati
NIM
: E24060565
Menyetujui,
Dosen Pembimbing
Ketua,
Anggota,
Pror. Dr. Ir. Wasrin Syafi’i, M. Agr
Dr. Ir. Bambang Wiyono, M. For. Sc
NIP. 19541017 198003 1 004
NIP. 19590326 198703 1 004
Mengetahui,
Ketua Departemen Hasil Hutan
Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor
Dr. Ir. I Wayan Darmawan, M.Sc.
NIP. 19660212 119103 1 002
Tanggal Lulus :
vi
Segala puji dan syukur kehadirat Allah SWT yang telah memberikan
rahmat dan karunia(Nya sehingga penulis dapat menyelesaikan skripsi yang
berjudul “Esterifikasi Gondorukem Maleat Dengan Gliserol” ini dengan baik.
Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana
Kehutanan di Fakultas Kehutanan Institut Pertanian Bogor.
Penulis mengucapkan terima kasih kepada seluruh pihak yang telah
membantu dalam penyelesaian karya tulis ini. Oleh karena itu, penulis
mengucapkan terima kasih yang sebesar(besarnya kepada :
1. Bapak, Ibu, Mas Budi, Mbak Niken dan segenap keluarga penulis atas
motivasi, dukungan baik moral maupun material, rasa sayang dan doa yang
tak henti(hentinya kepada penulis sampai hari ini.
2. Bapak Prof. Dr. Ir. Wasrin Syafii, M. Agr dan Bapak Dr. Ir. Bambang
Wiyono, M. For. Sc (Alm) selaku pembimbing skripsi yang telah memberikan
bimbingan secara teknis, teoritis maupun moral dalam penyusunan skripsi ini
sehingga dapat diselesaikan dengan baik.
3. Bapak Dr. Ir. Basuki Wasis, MS selaku dosen penguji dari Departemen
Silvikultur, Bapak Dr. Ir. Ahmad Budiaman, MS selaku dosen penguji dari
Departemen Manajemen Hutan dan Ibu Dr. Ir. Arzyana Sunkar, MS selaku
dosen penguji dari Departemen Konservasi Sumberdaya Hutan yang telah
memberikan masukan dan arahan kepada penulis.
4. Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan dan Pengolahan Hasil Hutan
Hasil Hutan (PUSTEKOLAH), Gunung Batu Bogor yang telah memberikan
izin penulis dalam penyediaan tempat penelitian.
5. Ibu Evi, Ibu Puji, Ibu Umi dan Bapak Ahmad selaku laboran kimia hasil hutan
PUSTEKOLAH Bogor yang telah membantu penulis secara teknis maupun
moral selama penelitian.
6. Teman(teman satu bimbingan, Meiyana Wahyuni dan M. Adly Rahandi L
yang menjadi tempat bertukar pikiran dan berdiskusi dalam penyusunan
skripsi ini.
7. Sahabat(sahabat penulis, A’imatul F, Devie Retno Wulan, dan Wahdana MFS
yang selalu senantiasa memberikan dukungan dan menghabiskan waktu
vii
bersama untuk melepaskan penat serta mengisi hari(hari penulis dengan penuh
keceriaan.
8. Teman(teman mahasiswa Laboratorium Kimia Hasil Hutan dan teman(teman
angkatan 43 Teknologi Hasil Hutan yang tidak dapat penulis sebutkan satu
persatu, terima kasih atas segala dukungan dan kebersamaannya.
9. Semua pihak yang telah membantu dalam penulisan skripsi. Semoga Allah
SWT memberikan pahala atas kebaikannya.
Penulisan skripsi ini masih jauh dari kesempurnaan. Oleh karena itu
penulis mengharapkan kritik dan saran yang bersifat membangun demi
kesempurnaan penulisan skripsi ini. Semoga skripsi ini dapat bermanfaat terutama
bagi penulis, pembaca, kemajuan industri derivat gondorukem Indonesia dan
pihak(pihak yang membutuhkan.
Bogor, Februari 2011
Penulis
viii
Penulis bernama lengkap Murtini Ari Rachmawati,
dilahirkan di Rembang, Jawa Tengah pada tanggal 29
September 1988. Penulis merupakan anak ketiga dari tiga
bersaudara dari pasangan Bapak Masrab dan Ibu Solichah.
Penulis menyelesaikan pendidikan di TK Bayangkari (1994(
1995), SD Banyudono (1994(2000), SLTP Negeri 1 Rembang
(2000(2003), SMU Negeri 1 Rembang (2003(2006). Pada tahun 2006, penulis
diterima di Institut Pertanian Bogor melalui jalur USMI (Undangan Seleksi
Masuk IPB) dan memilih program Studi Mayor Teknologi Hasil Hutan,
Departemen Hasil Hutan, Fakultas Kehutanan. Pada tahun 2009, penulis memilih
Kimia Hasil Hutan sebagai bidang keahlian.
Selama menjadi mahasiswa, penulis aktif di beberapa organisasi
kemahasiswaan, yaitu Himpunan Profesi Mahasiswa Hasil Hutan (Himasiltan)
IPB sebagai staff Departemen Kimia Hasil Hutan periode 2007(2010, Koperasi
Mahasiswa (KOPMA) IPB periode 2006(2007, Himpunan Mahasiswa Keluarga
Rembang di Bogor (HKRB) periode 2006(2008, serta aktif di berbagai kegiatan
kepanitiaan internal yang diadakan IPB.
Penulis juga menjadi asisten praktikum mata kuliah Dendrologi. Penulis
telah melaksanakan Praktek Pengenalan Ekosistem Hutan (PPEH) pada Juli 2008
di Cilacap(Baturaden Jawa Tengah, Praktek Pengelolaan Hutan (PPH) di Hutan
Pendidikan Gunung Walat Sukabumi pada tahun 2009. Selain itu penulis juga
melakukan Praktek Kerja Lapang (PKL) di PGT Rejowinangun dan PT PAK
Trenggalek, Jawa Timur dan pernah melaksanakan PKM(P yang dibiayai DIKTI
dengan judul penelitian “Diversifikasi Pemanfaatan Kulit Kayu Manis Sebagai
Produk Pangan Yang Menyehatkan” di bawah bimbingan Ir. Rita Kartikasari,
M.Si. Penulis telah menyelesaikan skripsi dengan judul “Esterifikasi Gondorukem
Maleat Dengan Gliserol”.
Halaman
.................................................................................................
i
.........................................................................................
iii
....................................................................................
iv
................................................................................
v
1.1 Latar Belakang .............................................................................
1
1.2 Tujuan Penelitian ..........................................................................
2
1.3 Manfaat Penelitian ........................................................................
2
2.1 Gondorukem .................................................................................
3
2.1.1 Sifat(sifat Gondorukem .......................................................
3
2.1.2 Klasifikasi Gondorukem......................................................
6
2.1.3 Kegunaan Gondorukem .......................................................
8
2.2 Agen Modifikasi Gondorukem .....................................................
9
2.2.1 Gliserol ................................................................................
9
2.2.2 Asam Maleat ........................................................................
10
2.3 Proses Modifikasi Gondorukem ...................................................
10
2.3.1 Proses Fortifikasi .................................................................
11
2.3.2 Proses Esterifikasi ...............................................................
12
2.4 Produk Modifikasi Gondorukem ..................................................
13
2.4.1 Gondorukem Fortifikasi ......................................................
13
2.4.2 Gondorukem Ester ...............................................................
14
2.4.3 Ester Gliserol Gondorukem Maleat .....................................
15
3.1 Tempat dan Waktu ......................................................................
16
3.2 Bahan dan Alat .............................................................................
16
3.3 Metode Penelitian .........................................................................
16
3.3.1 Karakterisasi Bahan Baku ...................................................
16
3.3.2 Proses Fortifikasi .................................................................
17
ii
3.3.3 Proses Esterifikasi ...............................................................
17
3.3.3 Pengujian Kualitas ...............................................................
18
3.3.3.1 Rendemen ................................................................
18
3.3.3.2 Pengujian Sifat Fisis ................................................
19
3.3.3.3 Pengujian Sifat Kimia .............................................
19
3.4 Analisis Data ................................................................................
20
4.1 Karakteristik Bahan Baku ............................................................
22
4.2 Rendemen Ester Gliserol Gondorukem Maleat ............................
23
4.3 Sifat Fisis Ester Gliserol Gondorukem Maleat.............................
25
4.3.1 Warna ..................................................................................
25
4.3.2 Titik Lunak ..........................................................................
26
4.4 Sifat Kimia Ester Gliserol Gondorukem Maleat ..........................
28
4.4.1 Bilangan Asam ....................................................................
28
4.4.2 Kadar Kotoran .....................................................................
31
4.4.3 Kelarutan dalam Toluena (1:1)............................................
32
4.5 Perbandingan Kualitas Ester Gliserol Gondorukem Maleat
dengan Cina ..................................................................................
34
5.1 Kesimpulan ..................................................................................
37
5.2 Saran .............................................................................................
37
...................................................................................
38
..................................................................................................
41
No.
Halaman
1.
Komposisi asam resin pada berbagai jenis kayu pinus ............................... 5
2.
Komposisi asam resin pada gondorukem dari berbagai negara penghasil
gondorukem (%) .......................................................................................... 5
3.
Komposisi asam resin dari beberapa lokasi di Indonesia ............................ 6
4.
Klasifikasi khusus kualitas gondorukem ..................................................... 7
5.
Klasifikasi umum kualitas gondorukem ...................................................... 7
6.
Klasifikasi kualitas gondorukem berdasarkan standar warna Gardner ....... 8
7.
Karakteristik gliserol ................................................................................... 9
8.
Karakteristik asam maleat ........................................................................... 10
9.
Karakteristik ester gliserol gondorukem maleat .......................................... 15
10. Sifat fisiko kimia gondorukem ................................................................... 22
11. Kelarutan ester gliserol gondorukem maleat dalam toluena (1:1).............. 33
12. Kualitas ester gliserol gondorukem maleat ................................................ 34
ii
No.
Halaman
1.
Struktur kimia asam(asam resin .................................................................. 4
2.
Struktur kimia gliserol ................................................................................. 9
3.
Struktur kimia asam maleat ......................................................................... 10
4.
Reaksi pembuatan gondorukem fortifikasi ................................................. 11
5.
Reaksi esterifikasi fischer............................................................................ 12
6.
Diagram alir prosedur penelitian ................................................................. 18
7.
Histogram rataan rendemen ester gliserol gondorukem maleat ................. 23
8. Warna ester gliserol gondorukem maleat dengan penambahan persentase
gliserol dan asam maleat yang berbeda ...................................................... 26
9. Histogram rataan titik lunak ester gliserol gondorukem maleat ................. 27
10. Histogram rataan bilangan asam ester gliserol gondorukem maleat .......... 29
11. Reaksi esterifikasi pembentukan gondorukem ester gliserol ..................... 30
12. Histogram rataan kadar kotoran ester gliserol gondorukem maleat ........... 32
iii
No.
Halaman
1. Analisis Statistik (Uji Duncan dan Analisis Regresi Berganda) pada
Rendemen Ester Gliserol Gondorukem Maleat ............................................ 42
2.
Analisis Statistik (Uji Duncan dan Analisis Regresi Berganda) pada Titik
Lunak Ester Gliserol Gondorukem Maleat ................................................. 44
3. Analisis Statistik (Uji Duncan dan Analisis Regresi Berganda) pada Bilangan
Asam Ester Gliserol Gondorukem Maleat ................................................. 45
4. Analisis Statistik (Uji Duncan dan Analisis Regresi Berganda) pada Kadar
Kotoran Ester Gliserol Gondorukem Maleat ................................................ 47
! "# $
%
Sumberdaya hutan di Indonesia memiliki keanekaragaman hayati yang
luar biasa, dimana tercatat sekitar 30.000(40.000 jenis tumbuhan yang tersebar di
seluruh kepulauan (Hatta 2007). Sumber kekayaan alam yang dapat diperbaharui
ini mempunyai potensi multi fungsi yang dapat memberikan manfaat ekonomi,
lingkungan dan sosial bagi kesejahteraan manusia, baik itu yang berupa hasil
hutan kayu maupun hasil hutan bukan kayu (HHBK). Selama ini pemerintah
Indonesia lebih mengutamakan hasil hutan berupa kayu sebagai produk
primadona untuk meningkatkan devisa negara. Padahal HHBK dengan jenis dan
potensinya yang sangat melimpah di hutan dapat memiliki peran yang lebih
penting dibandingkan produk(produk kayu. Selain itu, HHBK merupakan salah
satu sumber daya hutan yang terbukti dapat memberikan dampak pada
peningkatan penghasilan masyarakat sekitar hutan dan memberikan kontribusi
bagi penambahan devisa negara (Sumadiwangsa dan Dendi 2001)
Salah satu produk hasil hutan bukan kayu yang benilai tinggi dan
mempunyai prospek cerah untuk dikembangkan saat ini dan di masa mendatang
adalah gondorukem. Hal ini ditunjukkan dengan potensi dan ekspor gondorukem
Indonesia yang terus meningkat, dimana Indonesia merupakan negara produsen
gondorukem terbesar ketiga di dunia setelah Cina dan Brasil yang memberikan
kontribusi 8% lebih terhadap produksi gondorukem dunia, sedangkan volume
produksi gondorukem Indonesia yang diperdagangkan setiap tahun sekitar 60 ribu
ton yang terdiri dari 80% untuk ekspor dan 20% untuk memenuhi kebutuhan pasar
domestik (Tambunan 2010). Data Perum Perhutani menunjukkan terjadinya
peningkatan produksi gondorukem untuk ekspor dari 36.276 ton (2001) menjadi
38.510 ton (2008) (Fachrodji 2009).
Gondorukem yang diperoleh dari hasil sadapan pohon pinus (
ekstraksi kayu pinus (
),
) dan hasil sampingan dari pabrik pulp yang
menggunakan bahan baku kayu pinus (
) disebut sebagai gondorukem non
modifikasi. Gondorukem non modifikasi ini mempunyai kelemahan karena
2
sifatnya yang cenderung mengkristal, mudah teroksidasi oleh oksigen pada udara
terbuka karena sifat ketidakjenuhannya dan mudah bereaksi dengan garam(garam
logam berat dalam vernis (Kirk dan Othmer 2007). Maka dari itu, untuk
mengurangi kelemahan tersebut perlu dilakukan penelitian tentang gondorukem
modifikasi yaitu dengan memodifikasi ikatan rangkap dan gugus karboksil yang
ada pada senyawa asam dalam rosin tersebut untuk memperbaiki sifat(sifat kearah
yang lebih baik. Modifikasi gondorukem ini dapat memperluas kegunaan dari
gondorukem non modifikasi diantaranya sebagai perekat, kertas, tinta cetak,
sabun, deterjen, pernis, cat, dan permen karet (Coppen dan Hone 1995
Wati 2005). Salah satu modifikasi gondorukem yang dapat dilakukan untuk
memperluas penggunaan adalah esterifikasi yang dapat dibuat dari gondorukem
non modifikasi maupun gondorukem modifikasi.
&'&
" "#( (
Penelitian ini bertujuan untuk :
1. Mengetahui pengaruh penambahan gliserol pada proses esterifikasi dan
fortifikasi dengan asam maleat terhadap rendemen dan sifat fisiko kimia
dari produk ester gliserol gondorukem maleat.
2. Mengetahui kualitas produk ester gliserol gondorukem maleat yang
dihasilkan.
)
*
" "#( (
1. Menjadi informasi rujukan dalam hal modifikasi gondorukem bagi para
akademisi yang melakukan penelitian lebih lanjut.
2. Meningkatkan nilai tambah produk derivat gondorukem dan memperluas
penggunaan dari gondorukem modifikasi.
3
+
+!&$",
Gondorukem merupakan padatan yang diperoleh dengan cara penyulingan
getah pinus (
) dan bewarna jernih kekuning(kuningan sampai kuning
kecoklatan (Rancangan Standar Nasional Indonesia 3 7636 : 2010). Menurut Kirk
dan Othmer (2007) gondorukem merupakan resin padat yang terjadi secara alami
dari getah pohon pinus. Gondorukem berdasarkan sumber bahan bakunya dibagi
menjadi tiga macam yaitu gondorukem getah (
) diperoleh dari residu
penyulingan getah hasil sadapan pohon pinus, gondorukem kayu (
)
yang diperoleh dari hasil ekstraksi batang kayu dengan bahan pelarut organik
kemudian larutan tersebut disuling dan gondorukem tall oil (
) yang
merupakan hasil sampingan industri pulp yang berbahan baku kayu pinus.
(*
- (*
+
+!&$",
Gondorukem merupakan senyawa kompleks yang larut dalam pelarut
organik, yang terdiri dari 80% ( 90% asam(asam resin dan sekitar 10% komponen
netral. Secara garis besar asam(asam resin ini (Gambar 1) terbagi menjadi dua
golongan, yaitu tipe abietat dan tipe pimarat. Jenis asam resin yang termasuk
dalam tipe abietat terdiri dari asam abietat, levopimarat, neoabietat, palustrat,
dehidroabietat dan asam tetraabietat. Asam abietat ini mudah terisomer oleh panas
dan mudah teroksidasi oleh oksigen dari udara, sedangkan asam levopimarat yang
jumlahnya sedikit, sangat reaktif dan mudah terisomer menjadi asam lainnya oleh
pengaruh panas. Sedangkan jenis asam resin yang termasuk tipe pimarat terdiri
dari asam pimarat, isopimarat dan I8,9 isopimarat. Tipe pimarat lebih stabil
dibandingkan dengan asam lainnya yang terdapat dalam gondorukem kedua tipe
asam tersebut mempunyai rumus empiris yang sama yaitu C20H30O2 (Kirk dan
Othmer 2007).
4
Sumber : Kirk & Othmer (2007)
Gambar 1 Struktur kimia asam(asam resin.
Jenis(jenis asam resin yang tidak termasuk ke dalam tipe abietat dan
pimarat dikelompokkan ke dalam asam resin lain, misalnya asam elliotinoat, asam
sandaracopimarat dan asam merkusat. Distribusi jenis(jenis asam resin tersebut
berbeda(beda tergantung dari jenis gondorukem, jenis kayu dan lokasi atau tempat
tumbuh (Tabel 2 dan Tabel 3) dari kayu tersebut.
5
Tabel 1 Komposisi asam resin pada berbagai jenis kayu pinus (%)
" (. ( &.
Engelm.
)
/
0
1
2
3
4
3,4
5,5
1.8
25
23
7,2
19
16
(
0
4,8
1,6
35
16
8,6
18
15
1,0
0
5,4
0,9
10
0,9
8,1
69
4,7
1,0
Dougl. Ex Laws.
0
9,3
1,7
27
12
14
22
13
1,0
Miller
0
0
1,6
31
8,9
3,6
45
11
(
Tenore
0
0
1,4
32
10
4,8
40
12
(
Aiton
0
8,9
2,0
26
9,7
5,7
26
19
2,7
Morelet
0
6,9
2,3
27
18
9,0
19
17
0,8
Jungh. et de Fries
0
0,2
7,8
18,5
16
3.6
28,9
6,0
19*
Mill.
L.
Sumber : Anonim (2009)
*) termasuk asam merkusat yaitu jenis asam resin yang hanya dimiliki oleh jenis kayu
dari Indonesia.
Keterangan : 1 Asam elliotinoat, 2 Asam pimarat, 3 Asam sandaracopimarat, 4 Asam levopimarat
dan palustrat, 5 Asam isopimarat, 6 Asam dehydroabietat, 7 Asam abietat, 8 Asam neoabietat, 9
Asam lain.
Kandungan asam resin pada gondorukem berbeda berdasarkan letak
geografi maupun jenisnya yang dapat dilihat pada Tabel 2.
Tabel 2 Komposisi asam resin pada gondorukem dari berbagai negara penghasil
gondorukem (%)
" (. . , ".(
Asam Pimarat
+ ".(
0,2
(
8,3
"$.($+
5,4
+! &% #
8,6
! 5(#
4,0
Asam Sandaracopimarat
7,8
2,3
1,3
1,9
2,0
Asam Palustrat
18,5
13,1
23,4
21,5
12,3
Asam Isopimarat
16,0
1,5
12,4
4,5
15,9
Asam Abietat
28,9
48,4
12,8
26,3
36,1
Asam Dehidroabietat
3,6
4,5
5,4
5,9
3,1
Asam Neoabietat
6,0
12,4
10,3
18,1
12,8
Asam Dihidroabietat
0,0
0,8
0,6
0,0
0,4
Asam Merkusat
Sumber : Moyers (1989)
6,5
0,0
0,0
0,0
0,0
6
Tabel 3 Komposisi asam resin dari beberapa lokasi di Indonesia (%)
Jenis Asam Resin
Jawa Barat
Jawa Timur
Sumatera Utara
Asam Pimarat
(
(
(
Asam Sandaracopimarat
12,2
11,7
11,0
Asam Isopimarat
17,9
17,6
18,8
Asam Palustrat
9,7
17,2
12,7
Asam Dehidroabietat
27,7
15,6
11,6
Asam Abietat
17,0
24,0
33,8
Asam Neoabietat
1,3
1,5
2,5
Asam Dihidroabietat
14,2
12,3
9,7
Sumber : Wiyono (2009)
Komposisi asam resin dari beberapa lokasi di Indonesia cukup beragam, yang
dapat dilihat pada Tabel 3. Selain berbagai jenis asam resin yang disebutkan di
atas, gum rosin mengandung komponen netral yang jumlahnya relatif sedikit
(10%) dibandingkan kandungan komponen asam resin. Walaupun jumlahnya
relatif sedikit, komponen netral ini berpengaruh terhadap sifat(sifat gondorukem
yang dihasilkan, diantaranya berpengaruh terhadap sifat kristalinitas dan titik leleh
(Anonim 2009). Kristalitas yang terjadi pada gondorukem dapat menimbulkan
masalah seperti penyumbatan pada saluran pipa, saringan dan alat pada proses
penyaringan, selain itu hasilnya tidak dapat larut air dan alkali. Walaupun
kristalisasi tersebut terbentuk secara lambat, jika tidak dihambat akan
menyebabkan peningkatan viskositas dan mengurangi stabilitas produk (Kutsek
2005).
Warna gondorukem sangat bervariasi tergantung dari sumber bahan baku
dan metode pembuatannya. Warnanya mulai dari kuning pucat sampai merah tua
dan bahkan hampir hitam dengan sedikit warna merah. Sifat gondorukem
umumnya tembus cahaya, rapuh pada suhu ruangan, sedikit berbau dan berasa
terpentin, tidak dapat larut dalam air tetapi dapat larut pada hampir semua pelarut
organik seperti etil alkohol, etil eter dan benzena (Kirk dan Othmer 2007). Bila
waktu pengolahan lama akan menghasilkan warna gondorukem yang lebih gelap,
bilangan asam naik kemudian turun, sedangkan titik lunak turun kemudian naik
(Susilowati 2001
Wati 2005).
7
# .(*($ .(
+
+!&$",
Dalam Rancangan Standar Nasional Indonesia 3 (RSNI 3) 7636 : 2010,
kualitas gondorukem dibedakan menjadi dua kelompok yaitu klasifikasi khusus
dan klasifikasi umum. Klasifikasi khusus gondorukem meliputi penilaian warna,
titik lunak, kadar abu, bagian yang menguap dan kadar kotoran. Dalam klasifikasi
tersebut, kualitas gondorukem terbagi dalam empat macam kelas mutu yaitu mutu
utama, pertama, kedua dan ketiga. Klasifikasi khusus kualitas gondorukem dapat
dilihat lebih jelasnya pada Tabel 4. Sedangkan untuk klasifikasi umum
gondorukem yang terdiri dari bilangan asam, bilangan penyabunan dan bilangan
iod dapat dilihat pada Tabel 5.
Tabel 4 Klasifikasi khusus kualitas gondorukem
No
1
Jenis Uji
Satuan
Persyaratan Mutu
U
P
D
T
Warna
a.
Metode Lovibond
X
WW
WG
N
b.
Metode Gardner
≤6
≤7
≤8
≤9
2
Titik Lunak
°C
≥ 78
≥ 78
≥ 76
≥ 74
3
Kadar Kotoran
%
≤ 0,02
≤ 0,05
≤ 0,07
≤ 0,10
4
Kadar Abu
%
≤ 0,01
≤ 0,04
≤ 0,05
≤ 0,08
5
Komponen Menguap
%
≤2
≤2
≤ 2,5
≤3
Sumber : RSNI3 7636 : 2010
Keterangan :
Kualitas U (Utama)
= Kualitas utama
X (Extra)
= kuning jernih
P (Pertama)
= Kualitas pertama
WW (Water White) = kuning
D (Kedua)
= Kualitas kedua
WG (Window Glass) = kuning kecoklatan
T (ketiga)
= Kualitas ketiga
N (Nancy)
= kecoklatan
Tabel 5 Klasifikasi umum kualitas gondorukem
No
Jenis Uji
Persyaratan
1
Bilangan asam
160(190
2
Bilangan penyabunan
170(220
3
Bilangan iod
Sumber : RSNI3 7636 : 2010
5(25
8
Gardner
Silitonga
. (1973) mengklasifikasikan gondorukem
berdasarkan warnanya. Warna pada standar gondorukem di atas mengikuti
klasifikasi warna Gardner.
Tabel 6 Klasifikasi kualitas gondorukem berdasarkan standar warna Gardner
Kualitas
Nama
Standar Warna
Warna
X
Ekstra
6(7
Kuning pucat
WW
Water White
6(7
Pucat
WG
Water Glass
7(8
N
Nancy
8(9
M
Mary
9(10
K
Kate
10(11
I
Isaac
10(11
H
Harry
11
G
George
12(13
F
Frank
14(15
E
Edward
16(17
Gelap
D
Dolly
18
Hitam kemerahan
Sumber : Gardner
)
"%&
Silitonga
+
Sedang
. (1973)
+!&$",
Penggunaan gondorukem bisa dalam dua bentuk yaitu
(gondorukem non(modifikasi) dan
(gondorukem modifikasi). Pada
mulanya gondorukem lebih banyak digunakan dalam bentuk gondorukem non(
modifikasi, seperti untuk bahan pengisi pada pabrik kertas, tinta cetak, varnis,
insulator listrik dan perekat. Penggunaan gondorukem non modifikasi yang paling
besar adalah untuk
(bahan pengisi) pada pabrik kertas untuk
mengurangi sifat higroskopis kertas (untuk mengurangi sifat daya serap kertas
akibat kelembaban). Namun sekarang gondorukem dalam bentuk modifikasi lebih
banyak digunakan di industri daripada gondorukem non modifikasi. Hal ini
disebabkan karena dalam beberapa hal penggunaan gondorukem non modifikasi
mempunyai kelemahan untuk penggunaan(penggunaan di atas, misalnya sering
terjadi kristalisasi, terjadi proses oksidasi secara alami terhadap gondorukem dan
dapat menyebabkan reaksi dengan garam(garam logam berat terutama pada
penggunaan untuk varnis. Maka dari itu, pengunaan gondorukem non modifikasi
9
menjadi tidak efisien dan beralih untuk lebih banyak menggunakan gondorukem
modifikasi yang dapat digunakan untuk berbagai macam penggunaan seperti
dalam industri perekat, tinta cetak,
, batik, permen karet, pelitur,
kertas, sabun, karet sintetik dan detergen (Anonim 2009)
%"
+ (*($ .(
+
+!&$",
#(."!+#
Gliserol adalah alkohol dengan tiga gugus hidroksil yang memilki susunan
molekul C3H8O3. Gliserol diartikan sebagai bahan kimia murni, namun dalam
dunia perdagangan dikenal dengan nama gliserin. Dalam kondisi yang murni,
gliserol bersifat tidak beracun, tidak bewarna, tidak berbau, berasa manis dan
mempunyai viskositas yang tinggi. Gliserol ini larut dalam air karena adanya tiga
gugus hidroksil (OH). Gliserol juga larut sempurna dalam alkohol, dapat terlarut
dalam pelarut tertentu misalnya eter dan etil asetat, namun bersifat tidak larut
dalam hidrokarbon. Gliserol memiliki banyak kegunaan, hal ini ditunjukkan
dengan adanya keragaman jenis produk berbahan baku gliserol yang saat ini
beredar secara luas di pasaran seperti dalam pembuatan pernis, tinta, permen dan
lain sebagainya (Wardani 2007).
OH OH OH
H C
C
H
C
H
H
H
Gambar 2. Struktur kimia gliserol
Tabel 7 Karakteristik gliserol
Nama IUPAC
Propan 1,2,3 triol
Nama lain
Gliserin, 1,2,3 propanetriol, 1,2,3 tritydroxypropana, glyceritol,
glycyl alcohol
Rumus kimia
C3H5(OH)3
Berat molekul
92,09382 g/mol
Densitas
1,261 g/ml
Viskositas
1,5 Pa.s
Titik leleh
17,8 °C (64,2°F)
Titik nyala
290 °C (554°F)
Sumber : Wales (2010)
10
. ,
#"
Asam maleat adalah asam karboksilat tak jenuh yang memiliki rumus
kimia C4H4O4. Asam maleat disebut juga asam toksilat atau butenadioat asam cis,
yang merupakan isomer cis dari asam butenadioat. Asam maleat ini berupa kristal
putih, mudah larut dalam air, aseton dan alkohol ( O’neil dkk 2001) Asam maleat
memiliki banyak kegunaan, diantaranya dapat digunakan untuk memproduksi
resin poliester tidak jenuh, pewarna dan pengawet tambahan. Selain itu asam
maleat telah menjadi rasa asam baru dalam industri makanan dan minuman.
H
H
C=C
HOOC
COOH
Sumber : O’neil dkk (2001)
Gambar 3 Struktur kimia asam maleat.
Tabel 8 Karakteristik asam maleat
Nama IUPAC
Cis(1,2 ethylenedicarboxylic acid
Nama lain
Asam Butenadioat
Rumus kimia
C4H4O4
Berat molekul
116,1 g/mol
Densitas
1,59 g/cm3, padat
Kelarutan dalam air
78 g/100 ml (25°C)
Titik leleh
131(139 °C
Titik didih
135 °C
Sumber : Gardner (2010)
)
!+.".
+ (*($ .(
+
+!&$",
Proses modifikasi gondorukem dapat dilakukan dengan berbagai macam
cara antara lain yaitu melalui proses fortifikasi, esterifikasi, hidrogenasi,
disproporsionasi, polimerisasi, dehidrogenasi atau kombinasi diantara proses(
proses tersebut.
11
)
!+.". +! (*($ .(
Proses fortifikasi pada gondorukem ini pada prinsipnya mensaturasi ikatan
rangkap yang ada pada asam levopimarat dengan asam maleat anhidrat atau asam
fumarat menjadi gondorukem fortifikasi. Dengan adanya pemanasan dalam proses
fortifikasi ini, senyawa asam abietat, asam palustrat dan asam neoabietat yang
mempunyai ikatan rangkap s(trans(conformasi berubah menjadi asam levopimarat
yang mempunyai ikatan rangkap s(cis(confirmasi. Segera setelah berubah menjadi
asam levopimarat, senyawa ini bereaksi dengan asam maleat dalam reaksi Diels(
Alder (Wiyono and Tachibana 2007).
Sumber : Sundqvis 2001
Wiyono and Tachibana 2007
Gambar 4 Reaksi pembuatan gondorukem fortifikasi.
Asam levopimarat dalam jumlah tetentu dalam campuran diasumsikan
bahwa asam levopimarat dengan sifat konfigurasi ikatan gandanya berkonjugasi
dalam satu cincin bereaksi dengan anhidrida maleat pada suhu ruangan tanpa
adanya asam mineral untuk membentuk reaksi Diels(Alder. Pada proses tersebut,
pemanasan campuran yang diberikan akan menjamin suplai asam levopimarat
secara terus menerus yang semula diberikan dalam jumlah sedikit dengan
mempertahankan isomerisasi aktif dari tipe asam abietat. Jumlah asam
levopimarat(anhidrida maleat yang beraksi dalam gondorukem kira(kira sama
dengan jumlah tipe asam abietat yang diberikan, yang biasanya sekitar 50% dari
gondorukem. Modifikasi gondorukem yang dihasilkan disusun lebih dari 50%
12
asam maleopimarat, sekitar 35% asam(asam resin dasar yang tidak dapat dirubah
dan 10% bahan netral (Kirk dan Othmer 2007).
)
!+.". . "!(*($ .(
Reaksi esterifikasi merupakan reaksi antara asam karboksilat dengan
alkohol yang membentuk ester dan melepaskan molekul air (Harold 1990). Reaksi
esterifikasi dapat dilakukan dengan atau tanpa menggunakan katalis. Katalis yang
umum digunakan adalah katalis asam, sedangkan untuk reaksi tanpa katalis dapat
dilakukan pada suhu di atas 250°C. Menurut Chartfield (1947) menyatakan bahwa
reaksi esterifikasi pada gondorukem dapat dilakukan pada suhu optimal 280°C.
Reaksi esterifikasi umumnya dilakukan pada bahan yang mengandung asam
lemak bebas atau asam resin (senyawa karboksilat).
Metode esterifikasi dilakukan untuk memproduksi karboksil ester
(RCOOR’). Metode yang paling umum digunakan untuk menghasilkan ester
adalah reaksi asam karboksilat dengan alkohol dengan melepaskan air. Ester juga
dapat dibentuk dengan reaksi lain termasuk menggunakan asam anhidrat, asam
klorida, amida, nitrat, eter, aldehid, hidrogenasi alkohol dan keton (Kirk dan
Othmer 2007). Reaksi esterifikasi ini merupakan suatu reaksi yang dapat balik
(reversibel) (Fessenden dan Fessenden 1986). Secara umum, rosin atau derivat
rosin diproses menjadi ester gum karena struktur alami dari gugus karboksil
memerlukan suhu tinggi (Anonim 2009). Persamaan untuk reaksi antara sebuah
asam RCOOH dengan sebuah alkohol ROH adalah sebagai berikut:
O
R
C
O
OH+HO
Asam Karboksilat
R’
R
C
Alkohol
OR’ + H2O
Ester
Air
Sumber : Mulyaningrum (2008)
Gambar 5 Reaksi esterifikasi fischer.
/ !+ &$
+ (*($ .(
+
+!&$",
Produk modifikasi gondorukem yang dihasilkan namanya sesuai dengan
proses yang digunakan. Turunan dari gondorukem modifikasi ini meliputi ester,
maleat anhidrida, hidrogenasi, disproporsionasi dan polimerisasi gondorukem.
Gondorukem modifikasi tersebut banyak digunakan di industri kertas, perekat,
13
tinta cetak, cat, permen karet, sabun dan detergen (FAO 1995). Secara umum
pemanfaatan derivat gondorukem lebih banyak ke arah
dan hanya
sebagian kecil yang pemanfaatannya ke arah
pengolahan derivat gondorukem
. Pada prinsipnya
dan
adalah sama,
namun hanya berbeda dalam persiapan bahannya. Seperti derivat gondorukem
memerlukan gondorukem mutu X dan bahan kimia pereaksi yang
digunakan memiliki kemurnian tinggi (Anonim 2009). Beberapa jenis produk
modifikasi gondorukem diantaranya adalah sebagai berikut :
/
+
+!&$", +! (*($ .(
Gondorukem fortifikasi merupakan produk olahan lanjutan yang diproses
dengan mengolah gondorukem atau getah pinus dengan cara menambahkan asam
maleat atau asam fumarat ke dalam proses tersebut. Apabila ditambahkan dengan
asam maleat produk yang dihasilkan adalah gondorukem maleat (gondorukem
maleo(pimarat) dan apabila ditambahkan dengan asam fumarat produk yang
dihasilkan adalah gondorukem fumarat (gondorukem fumaro(pimarat). Kelebihan
gondorukem fortifikasi diantaranya adalah menghemat waktu dan biaya
pengolahan, bahan fortifikasi mudah diperoleh di Indonesia dan sifat fisis kimia
gondorukem yang dihasilkan tidak kalah dengan kualitas Cina. Manfaat utama
dari gondorukem fortifikasi ini sebagai bahan baku sabun gondorukem fortifikasi,
tinta cetak dan cat (Silitonga dan Wiyono 2001).
Gondorukem maleat merupakan hasil reaksi dari gondorukem dengan
asam maleat sebagian besar komponennya adalah asam maleopimarat (Zhaobang
1995). Gondorukem maleat digunakan sebagai agen pendarihan dalam industri
kertas dan dalam pembuatan cairan nitroselulosa. Derivat ini digunakan pula
dalam industri tinta cetak, dan industri kimia lainnya. Dalam industri cat dapat
digunakan untuk memperbaiki tingkat kekerasan pelapisan dan tingkat kecerahan.
Produk gondorukem maleat ini mempunyai sifat keras, rapuh seperti bahan yang
mempunyai titik lunak 227°C(228°C (Agarwal 1970
Karmelita 2005).
14
. "!
+
+!&$",
Ester gondorukem merupakan salah satu dari turunan atau modifikasi
gondorukem, dimana gondorukem direaksikan dengan sejumlah besar alkohol
atau senyawa hidroksi membentuk formasi ester. Dalam membentuk ester ini ada
beberapa cara yang dilakukan, yaitu dengan interaksi langsung antara alkohol
dengan gondorukem saling tukar posisi ester dan cara lain seperti dengan
mereaksikan gondorukem dengan phenol, monobuthyl ether, diethylene glycol,
dsb. Ester gondorukem yang diharapkan dengan bilangan asam yang rendah ini
diperoleh melalui pemanasan gondorukem dengan gliserol pada suhu 250°C(
290°C untuk menghilangkan air selama proses esterifikasi (Kirk dan Othmer
2007).
Ester gondorukem atau dalam dunia perdagangan dikenal dengan
merupakan produk yang diperoleh dari proses esterifikasi rosin dan derivat
gondorukem seperti gondorukem maleat, gondorukem fumarat, gondorukem
polimerisasi, gondorukem disproposionasi, gondorukem dehidrogenasi dan
gondorukem hidrogenasi. Pada umumnya ester gum digunakan dalam bentuk
cairan ester selulosa untuk aplikasi interior yang akan meningkatkan kadar
padatan, daya rekat dan kehalusan lapisan. Ester gondorukem dapat digunakan
untuk bahan substitusi dalam pembuatan pernis dengan sifat tahan air yang baik.
Berkaitan dengan kualitasnya, beberapa sifat yang digunakan sebagai cara untuk
menentukan kualitas gondorukem ester antara lain sifat penampakan dan warna,
titik lunak dan bilangan asam (Anonim 2009).
Peningkatan
dalam
penggunaan
produk
esterifikasi
ini
adalah
digunakannya produk ini di industri makanan, misalnya digunakan di industri
minuman ringan. Gondoruken ester gliserol berguna sebagai agen pengemulsi
karena menghasilkan sifat yang anti garam, asam dan alkali yang akan
meningkatkan kemampuan emulsi dan kestabilan pada nilai pH yang berbeda,
sedangkan sebagai tackifier berguna untuk memberi penampilan potongan
permukaan yang lembut, kenyal dan bagus dari
yang manis. Untuk
minuman ringan, produk ini digunakan untuk mengendapkan partikel penyusun,
meningkatkan kestabilan terhadap penambahan protein dan mempertinggi rasa
dari minuman ringan (Anonim 2002
Wati 2005).
15
) . "!
#(."!+#
+
+!&$",
#"
Ester gliserol gondorukem maleat (
)
merupakan salah satu produk derivat gondorukem yang paling penting. Derivat
gondorukem ini diperoleh dengan kombinasi dua metode modifikasi yaitu metode
fortifikasi dan metode esterifikasi. Dalam proses pembuatan ester gliserol
gondorukem maleat ada tiga metode yang dapat digunakan secara umum antara
lain metode pertama yaitu rosin, gliserol dan asam maleat direaksikan bersama;
metode kedua yaitu rosin direaksikan pertama dengan asam maleat untuk
memproduksi
kemudian diesterifikasikan dengan gliserol dan metode
ketiga yaitu mereaksikan asam maleat dengan gliserol kemudian diikuti oleh
penambahan rosin (Anonim 2010). Karakteristik modifikasi ester gliserol
gondorukem maleat dapat dilihat pada Tabel 9.
Tabel 9 Karakteristik ester gliserol gondorukem maleat
Spesifikasi Jenis
Kelarutan (toluena 1:1)
Tipe
GER(95M
GER(100M
GER(120M
GER(130M
Larut
Larut
Larut
Larut
Warna
3(5
3(5
4(6
4(6
Bilangan Asam (mg KOH/g)
≤ 25
≤ 25
≤ 30
≤ 30
95(100
102(108
120(125
130(135
Titik Lunak (°C)
Sumber : Wuzhou (2005)
Ester gliserol gondorukem maleat memiliki titik lunak yang tinggi dan
bilangan asam yang rendah. Derivat gondorukem ini dapat memperluas serta
meningkatkan pengunaan produk modifikasi yaitu secara ekstensif dapat
digunakan pada cat termoplastik untuk jalan, perekat tahan panas, cat dan
formulasi tinta cetak (Wuzhou 2005).
16
)
",6
$&
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Pengolahan Hasil Hutan Bukan
Kayu, Pusat Penelitian dan Pengembangan Keteknikan Kehutanan dan
Pengolahan Hasil Hutan (PUSTEKOLAH), Kementrian Kehutanan, Jalan Gunung
Batu No. 5, Kecamatan Bogor Barat, Bogor. Waktu pelaksanaan dilaksanakan
selama 4 bulan mulai dari bulan Agustus sampai November 2010.
)
7
#
)
7
Bahan baku utama yang digunakan dalam penelitian ini adalah
gondorukem (
) kualitas WW yang berasal dari Jawa Timur. Bahan
kimia yang digunakan untuk pengolahan produk derivat dan pengujian adalah
asam maleat, gliserol, larutan standar kalium hidroksida (KOH) 0,5 N, indikator
phenolphthalein 1% dalam alkohol 95%, toluena, alkohol 95%, dan aquades.
)
#
Alat yang digunakan dalam kegiatan penelitian ini adalah
, kompor listrik,
,
, termometer
gelas, timbangan analitik, oven, corong, labu pemisah, gelas piala 800 ml, gelas
piala 400 ml, cawan gooch, gegep, cawan porselen, erlenmeyer 300 ml, buret 50
ml, pipet 25 ml, 10 ml dan 50 ml, gelas ukur, pipet tetes, pengaduk kaca,
desikator,
))
" + " " "#( (
))
! $ "!(. .(
, wadah untuk mencetak gondorukem.
7
$&
Penelitian pendahuluan dilakukan dengan mengkarakterisasi bahan baku
yang akan digunakan dalam pembuatan ester gliserol gondorukem maleat melalui
beberapa pengujian yaitu diantaranya warna, titik lunak, bilangan asam, kadar
kotoran, kelarutan dalam toluena (1:1) yang dilakukan secara duplo.
17
))
!+.". +! (*($ .(
Pada proses ini dilakukan pengolahan gondorukem kualitas WW sebanyak
50 gram yang dipanaskan terlebih dahulu dengan suhu awal 150°C sampai
meleleh pada
. Setelah gondorukem meleleh semua, suhu dinaikkan
sampai mencapai 200°C kemudian campurkan asam maleat dengan taraf 8%, 10%
dan 12%. Taraf tersebut diperoleh dengan menghitung persen asam maleat dari
berat gondorukem yang digunakan. Kemudian aduk campuran gondorukem dan
asam maleat tersebut sampai homogen. Suhu tetap dipertahankan pada 200°C
selama ±1 jam. Setelah proses pengolahan gondorukem fortifikasi selesai maka
dilakukan pemasakan kembali secara esterifikasi dengan penambahan gliserol.
) ) ) !+.". . "!(*($ .(
Proses esterifikasi ini dilakukan dengan membuat produk ester
gondorukem dari gondorukem maleat (
) yaitu dengan
melakukan proses pemasakan lagi dengan menaikkan suhu sampai mencapai
280°C. Tambahkan gliserol dengan taraf 10%, 12% dan 14% terhadap berat
gondorukem awal yang digunakan. Kemudian diaduk sampai homogen. Setelah
suhu mencapai 280°C, pertahankan suhu tersebut selama ± 2 jam. Proses
pengolahan ester gliserol gondorukem maleat ini berlangsung selama ± 4(5 jam.
Setelah proses selesai diberi perlakuan lagi dengan melarutkan derivat
gondorukem tersebut dalam toluena untuk menghilangkan sisa(sisa asam maleat
yang terdapat di dalamnya. Kemudian tambahkan air dan kocok derivat
gondorukem yang sudah dilarutkan tersebut dalam labu pemisah berulang kali (±5
kali). Hasil pemisahan derivat gondorukem dengan air tersebut disuling sampai
menghasilkan
bentuk
gondorukem.
Setelah
menghasilkan
ester
gliserol
gondorukem maleat, produk dituangkan dalam wadah yang telah disiapkan untuk
dilakukan pengujian kualitas berdasarkan sifat fisis dan kimianya. Pengujian
kualitas derivat gondorukem dilakukan secara duplo.
18
Mulai
Karakterisasi bahan baku
Suhu 200°C (±1 jam)
Suhu 260°C(290°C (±2 jam)
Asam maleat
8%, 10%, 12%
Proses fortifikasi dengan asam maleat
Esterifikasi hasil produk gondorukem maleat
Gliserol 10%,
12%, 14%
pelarutan produk dalam toluena
Penyulingan
Pengujian kualitas produk derivat gondorukem
Rendemen
Sifat Fisis
Sifat Kimia
Gambar 5 Diagram alir prosedur penelitian.
))/
" %&'(
& #( .
Gondorukem ester gliserol gondorukem maleat yang dihasilkan dari
penelitian ini diuji sifat fisis dan kimianya. Kriteria kualitas yang diuji meliputi
rendemen, warna, titik lunak, bilangan asam, kadar kotoran dan kelarutan dalam
toluena (1:1). Metode yang dipergunakan dalam pengujian kualitas derivat
gondorukem tersebut adalah sebagai berikut :
))/
"
","
Rendemen yang dihasilkan dari proses derivat gondorukem dapat dihitung
dengan rumus sebagai berikut :
Rendemen = Berat derivat gondorukem akhir
Berat gondorukem awal
X 100%
19
))/
" %&'(
(*
(.(.
!
Pengujian warna dilakukan dengan pengamatan langsung kemudian
membandingkan warna gondorukem asal kualitas WW dengan warna ester
gliserol gondorukem maleat yang dihasilkan.
8
( ($ &
$
Pengujian titik lunak berdasarkan RSNI3 7636 : 2010 dilakukan dengan
menggunakan
. Contoh uji yang telah
dibuat serbuk halus dicairkan pada suhu rendah, masukkan ke dalam
selanjutnya permukaan diratakan dan biarkan beberapa waktu hingga
mengeras. Letakkan
yang berisi contoh uji pada
dan letakkan
bola baja diatas contoh uji tersebut. Setelah itu gelas piala volume 800 ml diisi
aquades sampai ketinggian 10,16 cm ( 10,78 cm, masukan ring beserta bola baja
dan termometer ke dalam gelas piala. Pemanasan dilakukan sampai gondorukem
tersebut melunak dan bola baja menyentuh plat dasar. Titik lunak adalah suhu
rata(rata dari hasil pembacaan pada waktu bola baja turun menyentuh plat dasar.
) ) / ) " %&'(
(#
(*
%
(,(
. ,
Pengujian bilangan asam berdasarkan RSNI3 7636 : 2010 dilakukan
dengan cara menimbang contoh uji gondorukem yang telah dibuat serbuk halus
sebanyak ± 2 gram dalam erlenmeyer 300 ml yang sudah diketahui beratnya.
Dalam erlenmeyer lain didihkan 50 ml alkohol, selama suhunya masih diatas 70
°C netralkan dengan larutan kalium hidroksida 0,5 N dan tambah indikator
phenolphthalein sebanyak 0,5 ml. Setelah itu menuangkan alkohol yang telah
dinetralkan ke dalam contoh uji dan dalam keadaan yang masih panas titrasi
dengan kalium hidroksida 0,5 N. Titik akhir titrasi dicapai apabila penambahan 1
tetes basa menghasilkan sedikit perubahan warna dari tidak berwarna menjadi
merah muda yang jelas dan dapat bertahan selama ± 15 detik. Lakukan pekerjaan
dua kali (
). Bilangan asam dihitung dengan menggunakan rumus sebagai
berikut :
Bilangan asam = V KOH x N KOH x 56,1
W
20
Keterangan : V adalah volume larutan kalium hidroksida yang diperlukan (ml)
N adalah normalitas kalium hidroksida (0,1 N)
W adalah berat contoh uji (g)
56,1 adalah berat molekul KOH.
8
!
+ +!
Pengujian kadar kotoran berdasarkan RSNI3 7636 : 2010 dilakukan
dengan cara menimbang + 5 gram contoh uji yang telah dibuat serbuk halus
berukuran 10 mesh dan masukkan ke dalam gelas piala 400 ml yang sudah
diketahui beratnya, kemudian larutkan dengan toluena sebanyak ± 40 ml. Contoh
uji yang sudah larut segera disaring melalui cawan gooch dengan dibantu
penyedotan. Bilas cawan gooch dengan larutan toluena. Cawan berserta isi
dipanaskan dalam oven pada suhu antara 105 °C sampai dengan 110 °C selama ±
1 jam, kemudian dinginkan dalam desikator selama ± 15 menit dan timbang
hingga berat tetap. Lakukan pekerjaan dua kali (
). Kadar kotoran dihitung
dengan menggunakan rumus :
Kadar kotoran = W2 – W0
W1
Keterangan : W0 adalah bobot saringan kosong, dinyatakan dalam gram.
W1 adalah bobot contoh (g)
W2 adalah bobot kotoran + saringan kosong (g)
9
"# !&
# , +#&"
: ; <
Pengujian kelarutan dalam toluena (1:1) dilakukan dengan cara
menimbang + 1 gram contoh uji yang telah dibuat serbuk halus dan masukkan ke
dalam gelas piala 50 ml yang sudah diketahui beratnya. Tambahkan toluena
sebanyak ± 1 ml dan aduk sampai larut.
)/
#(.(.
Analisis data yang digunakan untuk mengetahui pengaruh persentase
gliserol terhadap kualitas produk derivat gondorukem yang dihasilkan adalah
rancangan faktorial dengan pola acak lengkap (RAL). Model yang digunakan
tersusun atas 2 faktor perlakuan yaitu faktor A adalah persentase gliserol yang
terdiri dari 3 taraf yaitu 10%, 12% dan 14%, faktor B adalah persentase asam
21
maleat yeng terdiri dari 3 taraf yaitu 8%, 10% dan 12% dengan ulangan sebanyak
3 kali dan menggunakan program SAS. Menurut Matjik dan Sumettajaya (2002),
model umum rancangan percobaan yang digunakan adalah sebagai berikut :
Yijk = W + αi + βj + (αβ)ij + εijk
Keterangan :
Yijk
=
nilai derivat gondorukem yang dihasilkan faktor taraf persentase
penambahan gliserol ke(i, faktor penambahan persentase asam maleat
ke(j dan ulangan ke(k
W
= nilai rata(rata kualitas derivat gondorukem
αi
= pengaruh persentase penambahan gliserol taraf ke(i
βj
= pengaruh persentase penambahan persentase asam maleat taraf ke(j
(αβ)ij = interaksi antara penambahan persentase gliserol dan asam maleat
εijk
= pengaruh acak yang menyebar normal
Hipotesis yang dapat disusun dari RAL tersebut adalah sebagai berikut :
Pengaruh utama faktor A
H0: α1= ... = αa = 0 (faktor A tidak berpengaruh)
H1: paling sedikit ada satu i dimana αi≠0
Pengaruh utama faktor B
H0: β1= ... = βb = 0 (faktor B tidak berpengaruh)
H1: paling sedikit ada satu j dimana βj ≠ 0
Pengaruh sederhana (interaksi) faktor A dengan faktor B
H0: (αβ)11 = (αβ)12 = ... = (βα)ab = 0 (interaksi dari faktor A dengan
faktor B tidak berpengaruh terhadap respon yang diamati)
H1: paling sedikit ada sepasang (i,j) dimana (αβ)ij ≠ 0
Sedangkan kriteria ujinya yang digunakan Fhitung lebih kecil atau sama
dengan Ftabel maka perlakuan tidak berpengaruh nyata pada suatu tingkat
kepercayaan tertentu dan jika Fhitung lebih besar dari Ftabel atau jika peluang nyata
(p) lebih kecil dari taraf nyata (α) maka perpengaruh nyata pada tingkat
kepercayaan tertentu. Untuk mengetahui faktor yang berpengaruh nyata dapat
dilakukan uji lanjut dengan menggunakan uji Duncan.
22
/
! $ "!(. .(
7
$&
Sifat fisiko kimia bahan baku yang dihasilkan dapat dilihat pada Tabel 10.
Tabel 10 Sifat fisiko kimia gondorukem
Jenis Uji
Warna
Nilai Mutu
Kuning (≤ 7)
Bilangan Asam (mg KOH/g)
Titik Lunak (°C)
182.46
70
Kadar Kotoran (%)
0.03
Kelarutan toluena (1:1)
Larut
Hasil karakterisasi bahan baku pada Tabel 10 di atas yang dibandingkan
dengan standar kualitas gondorukem yang ada yaitu sesuai RSNI3 7636 : 2010
(Tabel 4 dan Tabel 5), dapat dilihat bahwa sebagian besar hasil analisa bahan
baku yang digunakan sudah memenuhi standar kualitas gond