Pembuatan 1,2,3-trioleilgliserol dari Esterifikasi Asam Oleat dengan Gliserol Menggunakan Katalis 1,1-dimetil- 1,1,2,2- tetrafenilsulfonatodisilana
BAB 1
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Gliserol merupakan produk samping pada pembuatan biodiesel dan pada tahun
2015 diperkirakan diproduksi sekitar 0,5 juta kL gliserol yang mana hampir 50%
berasal dari produksi biodiesel (Mufrodi, Z, 2015). Oleh sebab itu, mulai
dilakukan penelitian tentang proses produksi turunan gliserol agar produk
mempunyai nilai ekonomi yang lebih tinggi, serta dapat diaplikasikan untuk
pembuatan produk yang beragam. (Prasetyo, A. 2012)
Turunan gliserol, seperti 1,2,3-trioleilgliserol dapat dimanfaatkan dalam
industri pangan, farmasi dan kosmetik agar bernilai ekonomi tinggi. Dalam
industri pangan, 1,2,3-trioleilgliserol digunakan sebagai pengganti dietary fat,
karena dapat menyediakan energi sebesar 9 Kkal/gram, membantu pengangkutan
vitamin A, D, E, K dan menyediakan asam lemak essensial bagi tubuh manusia
(Yasunaga, et al.,2001). Dalam industri farmasi, digunakan sebagai bahan
pembuatan obat-obatan dan aromaterapi, dan dalam industri kosmetik digunakan
sebagai bahan pembuatan moisturizer atau pelembab kulit. (Yazid, 2006)
Pada umumnya, trigliserida dapat dihasilkan melalui proses esterifikasi antara
asam lemak dengan gliserol dan menggunakan enzim sebagai biokatalis. Chen,
M.L (2004) telah membuat 1,3-dioleil, 2-palmitoilgliserol dengan cara
mereaksikan etil palmitat dengan gliserol menghasilkan tripalmitin menggunakan
katalis enzim Novozym 435 60 pada suhu 60 oC dalam keadaan vakum ( 40
mmHg) kemudian mereaksikan kembali tripalmitin dengan asam oleat
menggunakan katalis Lipase IM 60 dan didapatkan campuran hasil reaksi dengan
yield sekitar 97%.
Tahapan reaksi pembentukan 1,3-dioleil, 2-palmitoilgliserol dapat dilihat pada
Gambar 1.1.
Langkah 1 :
O
H2 C
OH
3C18H36O2
HC
OH
Etil palmitat
H2 C
OH
novozym 435 60
Gliserol
H2C
O
C
HC
O
C
H2C
O
C
O
C15H31
O
C15H31
3C2H5OH
Etanol
C15H31
1,2,3-Tripalmitin
Langkah 2 :
O
H 2C
O
HC
O
C
H2C
O
C
C
O
O
C15H31
O
C15H31
2C17H33C OH
C15H31
Asam Oleat
O
H2C
O
C
HC
O
C
H 2C
O
C
katalis lipase
1,2,3-Tripalmitin
O
C17H33
O
C15H31
C17H33
2C15H31COOH
1,3-dioleil, 2-palmitoilgliserol
Gambar 1.1. Tahapan Reaksi Pembentukan 1,3-dioleil, 2-palmitoilgliserol
Sutijan, dkk (2012) telah melakukan esterifikasi antara gliserol dengan asam
asetat menggunakan katalis asam sulfat pada suhu 115o C selama 90 menit dan
didapatkan triacetin sebesar 77,84%. Namun, penggunaan asam sulfat tidak ramah
lingkungan karena menyebabkan korosi pada reaktor. Wu, Y ( 2013) telah
membuat trimetilolpropana trioleat dengan cara esterifikasi antara 1,1,1trimetilolpropana dengan asam oleat menggunakan katalis asam (SO42-/MxOy, M
= Zr, Ti, Sn) pada suhu 220 oC selama 3 jam dengan yield 91,65%. Reaksi
pembentukan trimetilolpropana trioleat dapat dilihat pada Gambar 1.2.
O
C
C17H33COOH + HO
Asam Oleat
C17H33
O
katalis
OH
O
O
t = 220o C
OH
1,1,1-Trimetilolpropana
C
C17H33
O
C
O
C17H33
Trimetilolpropanatrioleat (TMPTO)
Gambar 1.2. Reaksi Pembentukan Trimetilolpropana Trioleat
Umumnya, pembuatan trigliserida secara kimiawi berlangsung pada suhu
tinggi dan menggunakan katalis yang tidak ramah lingkungan seperti asam sulfat,
zeolit, CaO, MgO, dan resin penukar ion. Katalis yang digunakan tidak dapat
diregenerasi. Selain itu, sulitnya dalam mengesterifikasi gugus-OH sekunder
untuk menghasilkan trigliserida.
chroBangun, N dkk (2015) telah membuat suatu katalis asam sulfonat dengan
mensulfonasi 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana menjadi 1,2-dimetil-1,1,2,2tetrafenilsulfonatodisilana. Katalis ini digunakan dalam reaksi esterifikasi antara
asam lemak dengan alkohol primer dan alkohol sekunder untuk menghasilkan
metil ester. Katalis heterogen bergugus asam sulfonat ini memiliki aktivitas
penggunaan ulang (reusable activity) yang sangat baik, stabil pada suhu tinggi,
mudah dipisahkan dari produk reaksi dan rendah polusi terhadap lingkungan
sehingga mendukung Green Chemistry.
Dari uraian diatas, diketahui 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenilsulfonatodisilana
dapat mengkatalisis reaksi esterifikasi antara asam lemak berantai panjang dengan
alkohol primer dan alkohol sekunder pada suhu tinggi sehingga, dalam penelitian
ini akan dilakukan reaksi esterifikasi antara asam oleat dengan gliserol
menggunakan
1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenilsulfonatodisilana, dimana
gliserol
sebagai alkohol primer dan alkohol sekunder untuk menghasilkan 1,2,3trioleilgliserol.
1.2. Permasalahan
1. Reaksi-reaksi esterifikasi umumnya menggunakan suhu tinggi dan katalis tidak
ramah lingkungan, sehingga pada pembuatan 1,2,3-trioleilgliserol dilakukan
reaksi esterifikasi menggunakan katalis yang tahan suhu tinggi, ramah lingkungan
dan reusable.
2. Dalam menghasilkan trigliserida, sulitnya untuk mengesterkan gugus-OH
sekunder pada gliserol, sehingga pada penelitian ini digunakan katalis 1,2-dimetil1,1,2,2-tetrafenilsulfonatodisilana yang telah diketahui dapat mengesterifikasi
alkohol sekunder.
1.3.Tujuan Penelitian
Untuk memperoleh 1,2,3-trioleilgliserol melalui reaksi esterifikasi antara gliserol
dan
asam
oleat
dengan
menggunakan
katalis
1,2-dimetil-1,1,2,2-
tetrafenilsulfonatodisilana dan mengetahui kondisi reaksi yang tepat.
1.4. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah terhadap
industri pangan terutama produk turunan gliserol yang bernilai ekonomi tinggi
seperti 1,2,3-trioleilgliserol dengan penggunaan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2tetrafenilsulfonatodisilana yang ramah lingkungan dan reusable.
I.5. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU.
Karakterisasi produk dengan Kromatografi Gas dilakukan di PT. WBI (Wilmart
Bioenergi Indonesia). Karakterisasi produk dengan spektroskopi FT-IR dilakukan
di PT. Soci Mas.
1.6. Metodologi Penelitian
Reaksi Esterifikasi dilakukan dengan mencampurkan asam oleat, gliserol dan
katalis
1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenilsulfonatodisilana
ke
dalam
autoclave.
Campuran tersebut dipanaskan pada suhu 180oC selama 20 jam sambil diaduk
dengan pengaduk magnet. Setelah reaksi selesai, campuran hasil reaksi
ditambahkan n-heksana kemudian dicuci fraksi n-heksana dengan akuades
berulang-ulang. Lapisan n-heksana dikeringkan, divakum, ditimbang dan
dianalisis dengan FT-IR dan Kromatografi Gas sedangkan lapisan akuades
dikeringkan dan divakum, ditimbang untuk mendapatkan katalisnya kembali.
Dilakukan prosedur yang sama untuk variasi suhu 160 oC, dan rasio mol asam
oleat : gliserol : 6 : 1 pada suhu 180 oC.
PENDAHULUAN
1.1. Latar Belakang
Gliserol merupakan produk samping pada pembuatan biodiesel dan pada tahun
2015 diperkirakan diproduksi sekitar 0,5 juta kL gliserol yang mana hampir 50%
berasal dari produksi biodiesel (Mufrodi, Z, 2015). Oleh sebab itu, mulai
dilakukan penelitian tentang proses produksi turunan gliserol agar produk
mempunyai nilai ekonomi yang lebih tinggi, serta dapat diaplikasikan untuk
pembuatan produk yang beragam. (Prasetyo, A. 2012)
Turunan gliserol, seperti 1,2,3-trioleilgliserol dapat dimanfaatkan dalam
industri pangan, farmasi dan kosmetik agar bernilai ekonomi tinggi. Dalam
industri pangan, 1,2,3-trioleilgliserol digunakan sebagai pengganti dietary fat,
karena dapat menyediakan energi sebesar 9 Kkal/gram, membantu pengangkutan
vitamin A, D, E, K dan menyediakan asam lemak essensial bagi tubuh manusia
(Yasunaga, et al.,2001). Dalam industri farmasi, digunakan sebagai bahan
pembuatan obat-obatan dan aromaterapi, dan dalam industri kosmetik digunakan
sebagai bahan pembuatan moisturizer atau pelembab kulit. (Yazid, 2006)
Pada umumnya, trigliserida dapat dihasilkan melalui proses esterifikasi antara
asam lemak dengan gliserol dan menggunakan enzim sebagai biokatalis. Chen,
M.L (2004) telah membuat 1,3-dioleil, 2-palmitoilgliserol dengan cara
mereaksikan etil palmitat dengan gliserol menghasilkan tripalmitin menggunakan
katalis enzim Novozym 435 60 pada suhu 60 oC dalam keadaan vakum ( 40
mmHg) kemudian mereaksikan kembali tripalmitin dengan asam oleat
menggunakan katalis Lipase IM 60 dan didapatkan campuran hasil reaksi dengan
yield sekitar 97%.
Tahapan reaksi pembentukan 1,3-dioleil, 2-palmitoilgliserol dapat dilihat pada
Gambar 1.1.
Langkah 1 :
O
H2 C
OH
3C18H36O2
HC
OH
Etil palmitat
H2 C
OH
novozym 435 60
Gliserol
H2C
O
C
HC
O
C
H2C
O
C
O
C15H31
O
C15H31
3C2H5OH
Etanol
C15H31
1,2,3-Tripalmitin
Langkah 2 :
O
H 2C
O
HC
O
C
H2C
O
C
C
O
O
C15H31
O
C15H31
2C17H33C OH
C15H31
Asam Oleat
O
H2C
O
C
HC
O
C
H 2C
O
C
katalis lipase
1,2,3-Tripalmitin
O
C17H33
O
C15H31
C17H33
2C15H31COOH
1,3-dioleil, 2-palmitoilgliserol
Gambar 1.1. Tahapan Reaksi Pembentukan 1,3-dioleil, 2-palmitoilgliserol
Sutijan, dkk (2012) telah melakukan esterifikasi antara gliserol dengan asam
asetat menggunakan katalis asam sulfat pada suhu 115o C selama 90 menit dan
didapatkan triacetin sebesar 77,84%. Namun, penggunaan asam sulfat tidak ramah
lingkungan karena menyebabkan korosi pada reaktor. Wu, Y ( 2013) telah
membuat trimetilolpropana trioleat dengan cara esterifikasi antara 1,1,1trimetilolpropana dengan asam oleat menggunakan katalis asam (SO42-/MxOy, M
= Zr, Ti, Sn) pada suhu 220 oC selama 3 jam dengan yield 91,65%. Reaksi
pembentukan trimetilolpropana trioleat dapat dilihat pada Gambar 1.2.
O
C
C17H33COOH + HO
Asam Oleat
C17H33
O
katalis
OH
O
O
t = 220o C
OH
1,1,1-Trimetilolpropana
C
C17H33
O
C
O
C17H33
Trimetilolpropanatrioleat (TMPTO)
Gambar 1.2. Reaksi Pembentukan Trimetilolpropana Trioleat
Umumnya, pembuatan trigliserida secara kimiawi berlangsung pada suhu
tinggi dan menggunakan katalis yang tidak ramah lingkungan seperti asam sulfat,
zeolit, CaO, MgO, dan resin penukar ion. Katalis yang digunakan tidak dapat
diregenerasi. Selain itu, sulitnya dalam mengesterifikasi gugus-OH sekunder
untuk menghasilkan trigliserida.
chroBangun, N dkk (2015) telah membuat suatu katalis asam sulfonat dengan
mensulfonasi 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenildisilana menjadi 1,2-dimetil-1,1,2,2tetrafenilsulfonatodisilana. Katalis ini digunakan dalam reaksi esterifikasi antara
asam lemak dengan alkohol primer dan alkohol sekunder untuk menghasilkan
metil ester. Katalis heterogen bergugus asam sulfonat ini memiliki aktivitas
penggunaan ulang (reusable activity) yang sangat baik, stabil pada suhu tinggi,
mudah dipisahkan dari produk reaksi dan rendah polusi terhadap lingkungan
sehingga mendukung Green Chemistry.
Dari uraian diatas, diketahui 1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenilsulfonatodisilana
dapat mengkatalisis reaksi esterifikasi antara asam lemak berantai panjang dengan
alkohol primer dan alkohol sekunder pada suhu tinggi sehingga, dalam penelitian
ini akan dilakukan reaksi esterifikasi antara asam oleat dengan gliserol
menggunakan
1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenilsulfonatodisilana, dimana
gliserol
sebagai alkohol primer dan alkohol sekunder untuk menghasilkan 1,2,3trioleilgliserol.
1.2. Permasalahan
1. Reaksi-reaksi esterifikasi umumnya menggunakan suhu tinggi dan katalis tidak
ramah lingkungan, sehingga pada pembuatan 1,2,3-trioleilgliserol dilakukan
reaksi esterifikasi menggunakan katalis yang tahan suhu tinggi, ramah lingkungan
dan reusable.
2. Dalam menghasilkan trigliserida, sulitnya untuk mengesterkan gugus-OH
sekunder pada gliserol, sehingga pada penelitian ini digunakan katalis 1,2-dimetil1,1,2,2-tetrafenilsulfonatodisilana yang telah diketahui dapat mengesterifikasi
alkohol sekunder.
1.3.Tujuan Penelitian
Untuk memperoleh 1,2,3-trioleilgliserol melalui reaksi esterifikasi antara gliserol
dan
asam
oleat
dengan
menggunakan
katalis
1,2-dimetil-1,1,2,2-
tetrafenilsulfonatodisilana dan mengetahui kondisi reaksi yang tepat.
1.4. Manfaat Penelitian
Hasil penelitian ini diharapkan dapat memberikan informasi ilmiah terhadap
industri pangan terutama produk turunan gliserol yang bernilai ekonomi tinggi
seperti 1,2,3-trioleilgliserol dengan penggunaan katalis 1,2-dimetil-1,1,2,2tetrafenilsulfonatodisilana yang ramah lingkungan dan reusable.
I.5. Lokasi Penelitian
Penelitian ini dilakukan di Laboratorium Kimia Anorganik FMIPA USU.
Karakterisasi produk dengan Kromatografi Gas dilakukan di PT. WBI (Wilmart
Bioenergi Indonesia). Karakterisasi produk dengan spektroskopi FT-IR dilakukan
di PT. Soci Mas.
1.6. Metodologi Penelitian
Reaksi Esterifikasi dilakukan dengan mencampurkan asam oleat, gliserol dan
katalis
1,2-dimetil-1,1,2,2-tetrafenilsulfonatodisilana
ke
dalam
autoclave.
Campuran tersebut dipanaskan pada suhu 180oC selama 20 jam sambil diaduk
dengan pengaduk magnet. Setelah reaksi selesai, campuran hasil reaksi
ditambahkan n-heksana kemudian dicuci fraksi n-heksana dengan akuades
berulang-ulang. Lapisan n-heksana dikeringkan, divakum, ditimbang dan
dianalisis dengan FT-IR dan Kromatografi Gas sedangkan lapisan akuades
dikeringkan dan divakum, ditimbang untuk mendapatkan katalisnya kembali.
Dilakukan prosedur yang sama untuk variasi suhu 160 oC, dan rasio mol asam
oleat : gliserol : 6 : 1 pada suhu 180 oC.