Studi pengaruh flowrate waktu kontak
Seminar Teknik Kimia
Soehadi Reksowardojo
ISSN 0854-7769
© 2007
http://www.che.itb.ac.id/stksr
Studi Pengaruh Flowrate, Waktu Kontak dan Tinggi Bed
Terhadap Proses Pemisahan Larutan D-Glukosa dan DFruktosa
1.
Sri Haryati1, Erfina Oktariani2, Triana Prihatin2
Program Studi Teknik Kimia,Program Pasca Sarjana Universitas Sriwijaya, Palembang
Jalan Padang Selasa No. 524, Bukit Besar, Palembang 30139
Telp: (0711)352132 354222, Fax: (0711) 317202 320310,
Email : haryati_djoni@yahoo.co.id
Abstrak: Menurunnya tingkat kesehatan masyarakat akibat mengkonsumsi gula pasir (sukrosa)
berlebih dapat dilihat dengan meningkatnya jumlah penderita penyakit seperti diabetes melitus.
Penyakit ini disebabkan oleh kadar glukosa darah yang tinggi akibat konsumsi gula pasir (sukrosa)
yang berlebihan. Padahal, gula pasir merupakan salah satu bahan pokok yang dikonsumsi secara
langsung dan sebagai bahan pemanis untuk keperluan berbagai industri pangan dan minuman. Gula
yang sehat adalah yang mengandung D-fruktosa karena di dalam darah D-fruktosa tidak mudah
terbakar dibandingkan dengan D-glukosa. Untuk itu dibutuhkan teknologi pengolahan gula untuk
mengubah D-glukosa menjadi D-fruktosa dan memisahkan D-Glukosa dan D-Fruktosa.
Pada penelitian ini pemisahan larutan D-Glukosa dan D-Fruktosa menggunakan kolom adsorpsi
dengan zeolit alam sebagai adsorben. Penelitian ini difokuskan untuk mempelajari pengaruh variabel
flowrate, waktu kontak, dan tinggi bed terhadap pemisahan D-Fruktosa dan D-Glukosa untuk
mendapatkan derajat pemisahan yang relatif tinggi. Pada waktu kontak 60 menit, dengan tinggi bed
30 cm, flowrate 900 ml/menit, dan temperatur 600C, konsentrasi fruktosa yang teradsorpsi
cenderung naik.
Keywords: D-Fruktosa, proses adsorbsi, konsentrasi fruktosa, zeolit alam.
1. Pendahuluan
Salah satu tujuan pembangunan nasional adalah menciptakan masyarakat yang makmur dan
sejahtera. Untuk menciptakan kondisi tersebut diperlukan pembangunan yang merata di segala bidang.
Tetapi pada kenyataannya, sangat sulit untuk menciptakan kondisi yang demikian, karena begitu
banyak permasalahan yang kompleks dan dilematis, seperti kondisi sosial , ekonomi, dan politik yang
tidak stabil. Ketidakseimbangan antara peningkatan populasi dengan pemerataan pembangunan dan
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
2
tingkat kesejahteraan dalam skala mikro, kondisi stagnasi pembangunan juga akan memunculkan
permasalahan yang menyangkut komunitas, seperti menurunnya tingkat kualitas kesehatan masyarakat
akibat mengkonsumsi kebutuhan hidup yang belum terjamin kualitasnya sebagai akibat rendahnya
daya beli masyarakat.
Menurunnya tingkat kesehatan masyarakat akibat mengkonsumsi kebutuhan hidup yang belum
terjamin kualitasnya dapat dilihat dengan meningkatnya jumlah penderita penyakit seperti diabetes
melitus. Penyakit ini diakibatkan oleh konsumsi gula pasir (sukrosa) secara berlebihan yang notabene
disebabkan oleh konsumsi karbohidrat yang berlebihan.
Ironisnya, di Indonesia, gula pasir (sukrosa) merupakan salah satu dari sembilan bahan pokok yang
dikonsumsi secara langsung dan sebagai bahan pemanis untuk keperluan berbagai industri pangan dan
minuman. Dan permintaan akan gula terus meningkat mengikuti pertumbuhan jumlah penduduk.
Berbeda dengan negara-negara seperti Eropa yang telah melakukan teknologi pengolahan dalam
penghasilan gula fruktosa dari tanaman lain seperti jagung. Di Indonesia umumnya berasal dari
tanaman tebu, dengan kandungan kadar gula hampir sebagian besar sukrosa. Salah satu contoh gula
pasir (sukrosa) yang diproduksi oleh PT.Gula Putih Mataram kandungan sukrosa 84,83% didalamnya
terdapat D-glukosa 68,25% dan D-fruktosa 16,58% dengan kandungan energi sebesar 225 erg/cm3.
Data yang berasal dari berbagai instansi yang terkait dapat dijadikan salah satu acuan dan
pertimbangan untuk peramalan (forecasting) mengenai keadaan dan kondisi kesehatan masyarakat,
secara makro. Bukan tidak mungkin, satu atau dua dekade mendatang, sebagian besar masyarakat
Indonesia akan terkena penyakit ini, yang dipercaya sebagian orang adalah penyakit turunan. Untuk
menjamin lancarnya proses pembangunan sehingga menjadi suatu proses yang berkesinambungan
(sustainable development), maka diperlukan upaya-upaya yang berkenaan dengan peningkatan kualitas
kesehatan masyarakat. Slogan Lebih baik mencegah daripada mengobati tampaknya lebih tepat
untuk mengatasi masalah ini. Upaya riil yang telah dilakukan oleh pihak terkait, seperti Dinas
Kesehatan, antara lain mengadakan sosialisasi tentang bahaya konsumsi gula pasir dan sumber
karbohidrat yang berlebihan harus didukung dan ditunjang oleh upaya pengadaan sumber gula yang
lebih baik kualitasnya. Solusi yang terbaik adalah dengan menggunakan teknologi pengolahan gula
secara tepat sehingga akan berguna bagi kesehatan masyarakat.
Ilmu pengetahuan dan teknologi memegang peranan penting serta mempengaruhi perkembangan di
segala bidang kehidupan dan pembangunan. Oleh karena itu pengembangan dan penguasaannya perlu
dilanjutkan dan diarahkan untuk memajukan kesejahteraan seluruh masyarakat. Dalam rangka
peningkatan kualitas hidup, pengembangan dan penerapan teknologi dalam pemanfaatan potensi yang
ada perlu terus dikembangkan. Teknologi proses sintesis sukrosa untuk menghasilkan fruktosa telah
dikembangkan pertama kali pada tahun 1847. Proses ini dapat dilakukan melalui biokimia dan kimia.
Proses biokimia lebih lazim digunakan daripada proses kimia, karena proses kimia cenderung
menghasilkan campuran gula komplek dan kecenderungan untuk fruktosa yang dihasilkan selama
proses kimia untuk kembali membentuk glukosa.
Pada tahun 1987 Sidney A. Barker dan Peter J. Somer menemukan suatu proses yang efektif untuk
merubah suatu aldosa menjadi ketose dalam suasana asam dengan halida logam sebagai katalis yang
terdiri dari beberapa contoh percobaan yaitu: D-mannosa 0,25 gr dilarutkan dalam larutan CaBr2H2O 6
gr dalam air sebanyak 4 gr dengan penambahan NaOH. Bejana reaksi dipertahankan pada temperatur
700C selama 60 menit. Setelah pendinginan campuran reaksi dianalisa dengan kromatografi pertukaran
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
3
anion borat. Dengan konversi D-fruktosa 95% dan D-mannosa 5%. Selanjutnya contoh 3, D-manossa
0,25 gr dilarutkan dalam larutan anhydrous MgCl2 4 gr dalam air 6 gr. Larutan dipanaskan pada
temperatur 700C selama 60 menit. Dengan konversi D-fruktosa 25%. Dan contoh 4 dengan cara yang
sama D-manossa 0,25 gr direaksikan dengan larutan anhydrous ZnCl2 8 gr dalam air 2 gr. Dengan
konversi D-fruktosa 41%. Proses kimia yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti masih dalam skala
laboratorium dan acapkali menimbulkan masalah yang berhubungan dengan warna dan konversi
terbentuknya fruktosa yang masih kecil disebabkan derajat turbulensi fluida yang rendah.
Untuk meningkatkan warna dan konversi terbentuknya fruktosa yang besar maka diupayakan suatu
teknologi, dimana teknologi yang dipilih adalah teknologi pulsasi. Teknologi pulsasi memiliki
keuntungan di dalam meningkatkan proses perpindahan massa dan perpindahan panas, serta energi
proses yang dipergunakan dapat seminimal mungkin dibanding dengan teknologi agitator. Dan pola
aliran yang dihasilkan oleh teknologi pulsasi merupakan komponen aksial yang dihasilkan oleh gerak
rotasi menjadi gerak translasi, dimana pada gerak translasi akan terbentuk fase pemisahan campuran
glukosa fruktosa menjadi glukosa dan fruktosa dengan akselerasi dan dekselerasi. Sehingga derajat
turbulensi yang dihasilkan besar dan dispersi larutan lebih homogen.
Lain halnya dengan teknologi agitator. Pada proses ini pola aliran yang dihasilkan terdiri dari
komponen radial, longitudinal dan tangensial yang didapat dari gerak rotasi. Dimana komponen
tangensial di dalam teknologi agitator dapat menyebabkan terbentuknya vorteks dan derajat turbulensi
yang dihasilkan menjadi kecil. Sehingga dispersi larutan lambat terjadi.
Selain teknologi merubah D-glukosa menjadi D-fruktosa terus dikembangkan. Teknologi
pemisahan campuran yang terdiri dari D-glukosa dan D-fruktosa juga terus dikembangkan oleh
beberapa peneliti sejak tahun 1980-an. Pada tahun 1984 Richard W Neusoil dkk. menemukan suatu
metoda untuk memisahkan glukosa dari campuran glukosa dan fruktosa dengan menggunakan zeolit
sintetis yang terdiri dari beberapa tipe yaitu: zeolit A tipe molecular sieves 5A, zeolit Y tipe molucular
sieves linde SK-40 dan zeolit X tipe molecular sieves 13X.
Pada penelitian ini mencoba memisahkan larutan campuran D-glukosa dan D-fruktosa dengan
menggunakan zeolit alam yang diproduksi oleh PT.Minatama Mineral Perdana.
2. Metodologi Penelitian
Penelitian ini merupakan kelanjutan dari proses tautomerisasi larutan D-glukosa menjadi D-fruktosa
dengan menggunakan bantuan aliran pulsasi. Dimana pada tahap ini yang akan diteliti yaitu
penggunaan kolom adsorpsi untuk memisahkan D-glukosa dan D-fruktosa di dalam larutan gula
berdasarkan pada sifat adsorbat dan adsorbennya. Untuk memisahkan D-glukosa dan D-fruktosa
diperlukan suatu media adsorben di dalam kolom adsorpsi tersebut, media yang mempunyai
kapabilitas yang baik untuk proses adsorpsi, salah satu diantaranya adalah zeolit alam. D-glukosa dan
D-fruktosa terikat pada zeolit secara fisisorpsi. Komposisi D-glukosa dan D-fruktosa yang terikat pada
zeolit tergantung dari selektivitas zeolit dari jenis kation serta kadar air yang terdapat di dalam rongga
zeolit.
Pada penelitian ini akan dipelajari variabel apa saja yang mempengaruhi proses adsorpsi, yang
meliputi laju alir fluida, temperatur, waktu kontak dan tinggi bed dari zeolit.
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
4
2.1. Persiapan Bahan Baku
2.1.1 α.D-glukopiranosa
Bahan baku yang dipergunakan terdiri dari dua bahan baku yaitu α.D-glukopiranosa murni
sebesar 98% dan gula pasir yang diproduksi oleh PT.Gula Putih Mataram dengan kandungan Dglukosa 68,25% dan D-fruktosa 16,58%. Dengan katalis NaBr.2H2O dan larutan NaOH 50% untuk
membuat suasana larutan dalam kondisi basa pada pH 8 - 11.
2.1.2 Zeolit
Zeolit yang dipergunakan merupakan zeolit alam jenis Klinoptilolite yang terdapat di
Lampung. Zeolit jenis ini telah dipakai sebagai adsorben pada berbagai bidang keperluan misalnya
pada bidang pertanian dan bidang industri. Pada bidang industri zeolit ini dipergunakan untuk
pemisahan gas, penyerapan gas dan pengeluaran logam berat.
2.2 Deskripsi Penelitian
Penelitian ini terbagi atas dua proses tahapan yang diuraikan sebagai berikut:
α -D -g lu k o p ir a n o s a
H 2O
N aO H
N aB r . 2 H 2O
P en cam p uran
T a u t o m e r is a s i
R e c y c le
76%
R e c y c le
P en cam p uran
B ack w ash
H 2O
P ro d u k
A d sorb si
Gambar 1. Blok Diagram Transformasi D-Glukosa Menjadi D-Fruktosa
Pada proses pemisahan larutan D-glukosa dengan D-fruktosa menggunakan metode
adsorbsi dimana zeolit dgunakan sebagai adsorben. Dimana larutan gula tersebut dimasukkan ke
dalam tangki pencampur, dipanaskan pada 500C 600C dan tekanan 1 atm, selanjutnya fluida
dialirkan ke dalam kolom adsorpsi yang telah berisi zeolit dengan tinggi zeolit bervariasi pada
packed bed.
Kolom adsorpsi terdiri dari dua kolom yang dipergunakan secara bergantian. Larutan gula
dari tangki pencampur dialirkan lewat samping dinding kolom adsorpsi pada bagian atas kolom
dengan kecepatan laju alir fluida bervariasi antara 540 ml/menit sampai dengan 900 ml/menit yang
diatur dengan flowmeter, dengan waktu operasi selama 60 90 menit. Selanjutnya D-fruktosa
yang telah teradsorpsi dilepaskan dari zeolit dengan menggunakan air lewat bagian bawah.
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
5
3. Hasil dan Diskusi
3.1 Pengaruh Flowrate terhadap Konsentrasi D-Fruktosa Teradsorb
Konsentrasi D-fruktosa yang teradsorpsi cenderung naik pada waktu kontak antara 10 60
menit dengan kenaikan flowrate. Hal ini disebabkan semakin tinggi flowrate, semakin besar massa
yang masuk ke dalam kolom adsorpsi. Kosentrasi fruktosa yang diadsorpsi dalam kolom tersebut
dipengaruhi oleh struktur bentuk zeolit itu sendiri. Salah satunya porositas zeolit. Dimana porositas
o
zeolit antara 5 A
o
o
o
10 A , molekul size D-fruktosa, D-glukosa, NaBr.2H2O dan H2O masing-masing
o
o
7,7 A , 13,16 A , 13,89 A dan 2,5 A . Sehingga molekul yang dapat masuk ke dalam pori zeolit hanya
molekul D-fruktosa dan air sementara D-glukosa dan NaBr.2H2O tidak dapat masuk karena ukuran
partikelnya lebih besar dari porositas zeolit. Konsentrasi fruktosa yang teradsorpsi pada waktu
kontak 60 menit dengan kenaikkan flowrate cenderung konstan, hal ini disebabkan karena daya
serap zeolit sudah mencapai titik jenuh.
3.2 Pengaruh Waktu Kontak terhadap Konsentrasi D-Fruktosa Teradsorb
Konsentrasi fruktosa sisa pada flow rate antara 540 ml/menit 900 ml/menit dengan waktu
kontak yang lama, cenderung turun. Sebaliknya dengan waktu kontak yang lama, konsentrasi
fruktosa yang teradsorpsi cenderung naik. Hal ini terbukti waktu kontak mempengaruhi proses
adsorpsi.
3.3 Pengaruh Volume bed terhadap konsentrasi D-fruktosa teradsorb
Konsentrasi fruktosa yang teradsorpsi dengan waktu kontak antara 10 60 menit dan tinggi
bed bertambah konsentrasi D-fruktosa teradsorpsi cenderung turun. Konsentrasi D-fruktosa yang
teradsorpsi pada waktu 10 menit, dengan naiknya tinggi bed cenderung turun, Hal ini disebabkan
penyebaran fluida ke dalam zeolit belum merata.
4. Kesimpulan
Zeolit alam yang dipergunakan untuk pemisahan D-glukosa dan D-fruktosa bisa dipakai
sebagai adsorben, sebagai pengganti zeolit sintetis. Dengan derajat pemisahan D-glukosa dan Dfruktosa yang hampir sama sebesar 76%.
Daftar Pustaka
1.
2.
3.
4.
Clifford, A. Hampel, dan Gessnes G. Hawley, (1973), The Ecyclopedia of Chemistry , Third
Edition
Frederick,W. Parrish, dan Natick, (1969), Fructose Formation From Glucose . US.Patent
3,431,253
G.V. Tsitsishvili FG. Andronikashvili and G.N. Kirov L.D. Filizova, Zeolit .
Miyahara, et.al., (1984), Method For The Separation Of Glocose And Fructose . US.Patent
4,472,203.
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
5.
6.
7.
8.
6
Neusil.et.al., (1984), Process For Separating Glucose From Fructose By Selective
Adsorption .US.Patent.4,442,285.
Ni., X, and Gao. Siwen, (1994), Study of Mass Transfer in Yeast in a Pulsed Baffeled
Bioreaktor , Biotechnology and Bioengineering, U.K.
Suyartono, dan Komardi O.S (1986), Penerapan Model Pengolahan dan Pemanfaatan zeolite
Bayah untuk Gas & Cairan
Sidney, A.Barker, dan Peter J.Somers, (1987), Process For Effecting Aldose To Ketose
Conversion .US.Patent 4,663,449.
Soehadi Reksowardojo
ISSN 0854-7769
© 2007
http://www.che.itb.ac.id/stksr
Studi Pengaruh Flowrate, Waktu Kontak dan Tinggi Bed
Terhadap Proses Pemisahan Larutan D-Glukosa dan DFruktosa
1.
Sri Haryati1, Erfina Oktariani2, Triana Prihatin2
Program Studi Teknik Kimia,Program Pasca Sarjana Universitas Sriwijaya, Palembang
Jalan Padang Selasa No. 524, Bukit Besar, Palembang 30139
Telp: (0711)352132 354222, Fax: (0711) 317202 320310,
Email : haryati_djoni@yahoo.co.id
Abstrak: Menurunnya tingkat kesehatan masyarakat akibat mengkonsumsi gula pasir (sukrosa)
berlebih dapat dilihat dengan meningkatnya jumlah penderita penyakit seperti diabetes melitus.
Penyakit ini disebabkan oleh kadar glukosa darah yang tinggi akibat konsumsi gula pasir (sukrosa)
yang berlebihan. Padahal, gula pasir merupakan salah satu bahan pokok yang dikonsumsi secara
langsung dan sebagai bahan pemanis untuk keperluan berbagai industri pangan dan minuman. Gula
yang sehat adalah yang mengandung D-fruktosa karena di dalam darah D-fruktosa tidak mudah
terbakar dibandingkan dengan D-glukosa. Untuk itu dibutuhkan teknologi pengolahan gula untuk
mengubah D-glukosa menjadi D-fruktosa dan memisahkan D-Glukosa dan D-Fruktosa.
Pada penelitian ini pemisahan larutan D-Glukosa dan D-Fruktosa menggunakan kolom adsorpsi
dengan zeolit alam sebagai adsorben. Penelitian ini difokuskan untuk mempelajari pengaruh variabel
flowrate, waktu kontak, dan tinggi bed terhadap pemisahan D-Fruktosa dan D-Glukosa untuk
mendapatkan derajat pemisahan yang relatif tinggi. Pada waktu kontak 60 menit, dengan tinggi bed
30 cm, flowrate 900 ml/menit, dan temperatur 600C, konsentrasi fruktosa yang teradsorpsi
cenderung naik.
Keywords: D-Fruktosa, proses adsorbsi, konsentrasi fruktosa, zeolit alam.
1. Pendahuluan
Salah satu tujuan pembangunan nasional adalah menciptakan masyarakat yang makmur dan
sejahtera. Untuk menciptakan kondisi tersebut diperlukan pembangunan yang merata di segala bidang.
Tetapi pada kenyataannya, sangat sulit untuk menciptakan kondisi yang demikian, karena begitu
banyak permasalahan yang kompleks dan dilematis, seperti kondisi sosial , ekonomi, dan politik yang
tidak stabil. Ketidakseimbangan antara peningkatan populasi dengan pemerataan pembangunan dan
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
2
tingkat kesejahteraan dalam skala mikro, kondisi stagnasi pembangunan juga akan memunculkan
permasalahan yang menyangkut komunitas, seperti menurunnya tingkat kualitas kesehatan masyarakat
akibat mengkonsumsi kebutuhan hidup yang belum terjamin kualitasnya sebagai akibat rendahnya
daya beli masyarakat.
Menurunnya tingkat kesehatan masyarakat akibat mengkonsumsi kebutuhan hidup yang belum
terjamin kualitasnya dapat dilihat dengan meningkatnya jumlah penderita penyakit seperti diabetes
melitus. Penyakit ini diakibatkan oleh konsumsi gula pasir (sukrosa) secara berlebihan yang notabene
disebabkan oleh konsumsi karbohidrat yang berlebihan.
Ironisnya, di Indonesia, gula pasir (sukrosa) merupakan salah satu dari sembilan bahan pokok yang
dikonsumsi secara langsung dan sebagai bahan pemanis untuk keperluan berbagai industri pangan dan
minuman. Dan permintaan akan gula terus meningkat mengikuti pertumbuhan jumlah penduduk.
Berbeda dengan negara-negara seperti Eropa yang telah melakukan teknologi pengolahan dalam
penghasilan gula fruktosa dari tanaman lain seperti jagung. Di Indonesia umumnya berasal dari
tanaman tebu, dengan kandungan kadar gula hampir sebagian besar sukrosa. Salah satu contoh gula
pasir (sukrosa) yang diproduksi oleh PT.Gula Putih Mataram kandungan sukrosa 84,83% didalamnya
terdapat D-glukosa 68,25% dan D-fruktosa 16,58% dengan kandungan energi sebesar 225 erg/cm3.
Data yang berasal dari berbagai instansi yang terkait dapat dijadikan salah satu acuan dan
pertimbangan untuk peramalan (forecasting) mengenai keadaan dan kondisi kesehatan masyarakat,
secara makro. Bukan tidak mungkin, satu atau dua dekade mendatang, sebagian besar masyarakat
Indonesia akan terkena penyakit ini, yang dipercaya sebagian orang adalah penyakit turunan. Untuk
menjamin lancarnya proses pembangunan sehingga menjadi suatu proses yang berkesinambungan
(sustainable development), maka diperlukan upaya-upaya yang berkenaan dengan peningkatan kualitas
kesehatan masyarakat. Slogan Lebih baik mencegah daripada mengobati tampaknya lebih tepat
untuk mengatasi masalah ini. Upaya riil yang telah dilakukan oleh pihak terkait, seperti Dinas
Kesehatan, antara lain mengadakan sosialisasi tentang bahaya konsumsi gula pasir dan sumber
karbohidrat yang berlebihan harus didukung dan ditunjang oleh upaya pengadaan sumber gula yang
lebih baik kualitasnya. Solusi yang terbaik adalah dengan menggunakan teknologi pengolahan gula
secara tepat sehingga akan berguna bagi kesehatan masyarakat.
Ilmu pengetahuan dan teknologi memegang peranan penting serta mempengaruhi perkembangan di
segala bidang kehidupan dan pembangunan. Oleh karena itu pengembangan dan penguasaannya perlu
dilanjutkan dan diarahkan untuk memajukan kesejahteraan seluruh masyarakat. Dalam rangka
peningkatan kualitas hidup, pengembangan dan penerapan teknologi dalam pemanfaatan potensi yang
ada perlu terus dikembangkan. Teknologi proses sintesis sukrosa untuk menghasilkan fruktosa telah
dikembangkan pertama kali pada tahun 1847. Proses ini dapat dilakukan melalui biokimia dan kimia.
Proses biokimia lebih lazim digunakan daripada proses kimia, karena proses kimia cenderung
menghasilkan campuran gula komplek dan kecenderungan untuk fruktosa yang dihasilkan selama
proses kimia untuk kembali membentuk glukosa.
Pada tahun 1987 Sidney A. Barker dan Peter J. Somer menemukan suatu proses yang efektif untuk
merubah suatu aldosa menjadi ketose dalam suasana asam dengan halida logam sebagai katalis yang
terdiri dari beberapa contoh percobaan yaitu: D-mannosa 0,25 gr dilarutkan dalam larutan CaBr2H2O 6
gr dalam air sebanyak 4 gr dengan penambahan NaOH. Bejana reaksi dipertahankan pada temperatur
700C selama 60 menit. Setelah pendinginan campuran reaksi dianalisa dengan kromatografi pertukaran
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
3
anion borat. Dengan konversi D-fruktosa 95% dan D-mannosa 5%. Selanjutnya contoh 3, D-manossa
0,25 gr dilarutkan dalam larutan anhydrous MgCl2 4 gr dalam air 6 gr. Larutan dipanaskan pada
temperatur 700C selama 60 menit. Dengan konversi D-fruktosa 25%. Dan contoh 4 dengan cara yang
sama D-manossa 0,25 gr direaksikan dengan larutan anhydrous ZnCl2 8 gr dalam air 2 gr. Dengan
konversi D-fruktosa 41%. Proses kimia yang telah dilakukan oleh beberapa peneliti masih dalam skala
laboratorium dan acapkali menimbulkan masalah yang berhubungan dengan warna dan konversi
terbentuknya fruktosa yang masih kecil disebabkan derajat turbulensi fluida yang rendah.
Untuk meningkatkan warna dan konversi terbentuknya fruktosa yang besar maka diupayakan suatu
teknologi, dimana teknologi yang dipilih adalah teknologi pulsasi. Teknologi pulsasi memiliki
keuntungan di dalam meningkatkan proses perpindahan massa dan perpindahan panas, serta energi
proses yang dipergunakan dapat seminimal mungkin dibanding dengan teknologi agitator. Dan pola
aliran yang dihasilkan oleh teknologi pulsasi merupakan komponen aksial yang dihasilkan oleh gerak
rotasi menjadi gerak translasi, dimana pada gerak translasi akan terbentuk fase pemisahan campuran
glukosa fruktosa menjadi glukosa dan fruktosa dengan akselerasi dan dekselerasi. Sehingga derajat
turbulensi yang dihasilkan besar dan dispersi larutan lebih homogen.
Lain halnya dengan teknologi agitator. Pada proses ini pola aliran yang dihasilkan terdiri dari
komponen radial, longitudinal dan tangensial yang didapat dari gerak rotasi. Dimana komponen
tangensial di dalam teknologi agitator dapat menyebabkan terbentuknya vorteks dan derajat turbulensi
yang dihasilkan menjadi kecil. Sehingga dispersi larutan lambat terjadi.
Selain teknologi merubah D-glukosa menjadi D-fruktosa terus dikembangkan. Teknologi
pemisahan campuran yang terdiri dari D-glukosa dan D-fruktosa juga terus dikembangkan oleh
beberapa peneliti sejak tahun 1980-an. Pada tahun 1984 Richard W Neusoil dkk. menemukan suatu
metoda untuk memisahkan glukosa dari campuran glukosa dan fruktosa dengan menggunakan zeolit
sintetis yang terdiri dari beberapa tipe yaitu: zeolit A tipe molecular sieves 5A, zeolit Y tipe molucular
sieves linde SK-40 dan zeolit X tipe molecular sieves 13X.
Pada penelitian ini mencoba memisahkan larutan campuran D-glukosa dan D-fruktosa dengan
menggunakan zeolit alam yang diproduksi oleh PT.Minatama Mineral Perdana.
2. Metodologi Penelitian
Penelitian ini merupakan kelanjutan dari proses tautomerisasi larutan D-glukosa menjadi D-fruktosa
dengan menggunakan bantuan aliran pulsasi. Dimana pada tahap ini yang akan diteliti yaitu
penggunaan kolom adsorpsi untuk memisahkan D-glukosa dan D-fruktosa di dalam larutan gula
berdasarkan pada sifat adsorbat dan adsorbennya. Untuk memisahkan D-glukosa dan D-fruktosa
diperlukan suatu media adsorben di dalam kolom adsorpsi tersebut, media yang mempunyai
kapabilitas yang baik untuk proses adsorpsi, salah satu diantaranya adalah zeolit alam. D-glukosa dan
D-fruktosa terikat pada zeolit secara fisisorpsi. Komposisi D-glukosa dan D-fruktosa yang terikat pada
zeolit tergantung dari selektivitas zeolit dari jenis kation serta kadar air yang terdapat di dalam rongga
zeolit.
Pada penelitian ini akan dipelajari variabel apa saja yang mempengaruhi proses adsorpsi, yang
meliputi laju alir fluida, temperatur, waktu kontak dan tinggi bed dari zeolit.
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
4
2.1. Persiapan Bahan Baku
2.1.1 α.D-glukopiranosa
Bahan baku yang dipergunakan terdiri dari dua bahan baku yaitu α.D-glukopiranosa murni
sebesar 98% dan gula pasir yang diproduksi oleh PT.Gula Putih Mataram dengan kandungan Dglukosa 68,25% dan D-fruktosa 16,58%. Dengan katalis NaBr.2H2O dan larutan NaOH 50% untuk
membuat suasana larutan dalam kondisi basa pada pH 8 - 11.
2.1.2 Zeolit
Zeolit yang dipergunakan merupakan zeolit alam jenis Klinoptilolite yang terdapat di
Lampung. Zeolit jenis ini telah dipakai sebagai adsorben pada berbagai bidang keperluan misalnya
pada bidang pertanian dan bidang industri. Pada bidang industri zeolit ini dipergunakan untuk
pemisahan gas, penyerapan gas dan pengeluaran logam berat.
2.2 Deskripsi Penelitian
Penelitian ini terbagi atas dua proses tahapan yang diuraikan sebagai berikut:
α -D -g lu k o p ir a n o s a
H 2O
N aO H
N aB r . 2 H 2O
P en cam p uran
T a u t o m e r is a s i
R e c y c le
76%
R e c y c le
P en cam p uran
B ack w ash
H 2O
P ro d u k
A d sorb si
Gambar 1. Blok Diagram Transformasi D-Glukosa Menjadi D-Fruktosa
Pada proses pemisahan larutan D-glukosa dengan D-fruktosa menggunakan metode
adsorbsi dimana zeolit dgunakan sebagai adsorben. Dimana larutan gula tersebut dimasukkan ke
dalam tangki pencampur, dipanaskan pada 500C 600C dan tekanan 1 atm, selanjutnya fluida
dialirkan ke dalam kolom adsorpsi yang telah berisi zeolit dengan tinggi zeolit bervariasi pada
packed bed.
Kolom adsorpsi terdiri dari dua kolom yang dipergunakan secara bergantian. Larutan gula
dari tangki pencampur dialirkan lewat samping dinding kolom adsorpsi pada bagian atas kolom
dengan kecepatan laju alir fluida bervariasi antara 540 ml/menit sampai dengan 900 ml/menit yang
diatur dengan flowmeter, dengan waktu operasi selama 60 90 menit. Selanjutnya D-fruktosa
yang telah teradsorpsi dilepaskan dari zeolit dengan menggunakan air lewat bagian bawah.
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
5
3. Hasil dan Diskusi
3.1 Pengaruh Flowrate terhadap Konsentrasi D-Fruktosa Teradsorb
Konsentrasi D-fruktosa yang teradsorpsi cenderung naik pada waktu kontak antara 10 60
menit dengan kenaikan flowrate. Hal ini disebabkan semakin tinggi flowrate, semakin besar massa
yang masuk ke dalam kolom adsorpsi. Kosentrasi fruktosa yang diadsorpsi dalam kolom tersebut
dipengaruhi oleh struktur bentuk zeolit itu sendiri. Salah satunya porositas zeolit. Dimana porositas
o
zeolit antara 5 A
o
o
o
10 A , molekul size D-fruktosa, D-glukosa, NaBr.2H2O dan H2O masing-masing
o
o
7,7 A , 13,16 A , 13,89 A dan 2,5 A . Sehingga molekul yang dapat masuk ke dalam pori zeolit hanya
molekul D-fruktosa dan air sementara D-glukosa dan NaBr.2H2O tidak dapat masuk karena ukuran
partikelnya lebih besar dari porositas zeolit. Konsentrasi fruktosa yang teradsorpsi pada waktu
kontak 60 menit dengan kenaikkan flowrate cenderung konstan, hal ini disebabkan karena daya
serap zeolit sudah mencapai titik jenuh.
3.2 Pengaruh Waktu Kontak terhadap Konsentrasi D-Fruktosa Teradsorb
Konsentrasi fruktosa sisa pada flow rate antara 540 ml/menit 900 ml/menit dengan waktu
kontak yang lama, cenderung turun. Sebaliknya dengan waktu kontak yang lama, konsentrasi
fruktosa yang teradsorpsi cenderung naik. Hal ini terbukti waktu kontak mempengaruhi proses
adsorpsi.
3.3 Pengaruh Volume bed terhadap konsentrasi D-fruktosa teradsorb
Konsentrasi fruktosa yang teradsorpsi dengan waktu kontak antara 10 60 menit dan tinggi
bed bertambah konsentrasi D-fruktosa teradsorpsi cenderung turun. Konsentrasi D-fruktosa yang
teradsorpsi pada waktu 10 menit, dengan naiknya tinggi bed cenderung turun, Hal ini disebabkan
penyebaran fluida ke dalam zeolit belum merata.
4. Kesimpulan
Zeolit alam yang dipergunakan untuk pemisahan D-glukosa dan D-fruktosa bisa dipakai
sebagai adsorben, sebagai pengganti zeolit sintetis. Dengan derajat pemisahan D-glukosa dan Dfruktosa yang hampir sama sebesar 76%.
Daftar Pustaka
1.
2.
3.
4.
Clifford, A. Hampel, dan Gessnes G. Hawley, (1973), The Ecyclopedia of Chemistry , Third
Edition
Frederick,W. Parrish, dan Natick, (1969), Fructose Formation From Glucose . US.Patent
3,431,253
G.V. Tsitsishvili FG. Andronikashvili and G.N. Kirov L.D. Filizova, Zeolit .
Miyahara, et.al., (1984), Method For The Separation Of Glocose And Fructose . US.Patent
4,472,203.
Seminar Teknik Kimia Soehadi Reksowardojo 2007, 21
5.
6.
7.
8.
6
Neusil.et.al., (1984), Process For Separating Glucose From Fructose By Selective
Adsorption .US.Patent.4,442,285.
Ni., X, and Gao. Siwen, (1994), Study of Mass Transfer in Yeast in a Pulsed Baffeled
Bioreaktor , Biotechnology and Bioengineering, U.K.
Suyartono, dan Komardi O.S (1986), Penerapan Model Pengolahan dan Pemanfaatan zeolite
Bayah untuk Gas & Cairan
Sidney, A.Barker, dan Peter J.Somers, (1987), Process For Effecting Aldose To Ketose
Conversion .US.Patent 4,663,449.