PEMBUATAN ISOEUGENOL DARI EUGENOL MENGGUNAKAN PEMANASAN GELOMBANG MIKRO

PEMBUATAN ISOEUGENOL DARI EUGENOL MENGGUNAKAN PEMANASAN GELOMBANG MIKRO

Oleh: HARI SOESANTO F34102029

2006 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

PEMBUATAN ISOEUGENOL DARI EUGENOL MENGGUNAKAN PEMANASAN GELOMBANG MIKRO

SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor


2006 FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN INSTITUT PERTANIAN BOGOR BOGOR

Ku persembahkan karya ini Untuk Ayah dan Ibu

Hari Soesanto. F34102029. Pembuatan Isoeugenol dari Eugenol Menggunakan Pemanasan Gelombang Mikro. Dibimbing oleh Meika Syahbana Rusli danTatang Hidayat. 2006.

RINGKASAN Indonesia merupakan salah satu penghasil minyak cengkeh terbesar di dunia. Pasokan minyak cengkeh Indonesia ke pasar dunia mencapai 60% kebutuhan dunia. Pada tahun 2000, dari 2,080 ton minyak cengkeh yang dipasarkan, Indonesia memasok 1,317 ton (Deptan, 2005). Di negara-negara industri seperti Amerika Serikat, Perancis, Jerman, Italia, dan Inggris, minyak cengkeh digunakan sebagai bahan baku untuk membuat isolat eugenol dan derivatnya seperti isoeugenol dengan nilai tambah yang lebih tinggi. Harga eugenol sebesar Rp 75 000/kg, harga isoeugenol sebesar Rp 95 000/kg (Indesso, 2006) sedangkan harga minyak daun cengkeh Indonesia di pasar Internasional sekitar Rp 25 000/kg (Deptan, 2005). Isoeugenol merupakan senyawa yang banyak digunakan sebagai campuran dalam fragrances dan dalam produk-produk konsumsi harian seperti parfum, produk perawatan kulit, deodoran, sabun, shampo, deterjen serta sebagai bahan intermediet dalam produksi vanilin sintetik. Isoeugenol dihasilkan dari reaksi isomerisasi eugenol. Reaksi isomerisasi eugenol umumnya dilakukan dengan cara mereaksikan eugenol dalam larutan basa KOH atau NaOH pada suhu tinggi selama 5 – 7 jam (Cerveny et al., 1987). Lamanya waktu pemanasan konvensional ini diduga dapat dipersingkat dengan menggunakan pemanasan gelombang mikro. Aplikasi katalis basa yang membutuhkan jumlah yang berlebih dalam reaksi isomerisasi juga dapat digantikan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O dalam jumlah yang lebih rendah (Chalk, 1977). Tujuan umum penelitian ini adalah mempelajari pembuatan isoeugenol dari eugenol dengan menggunakan pemanasan gelombang mikro sehingga dapat mempersingkat waktu proses. Adapun tujuan khususnya yaitu untuk mengetahui perbedaan pembuatan isoeugenol menggunakan pemanasan konvensional dan pemanasan gelombang mikro, mengetahui pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro pada proses pembuatan isoeugenol, mengetahui pengaruh katalis RhCl3.3H2O pada proses pembuatan isoeugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro, dan mengetahui pengaruh jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan pada proses pembuatan isoeugenol. Katalis RhCl3.3H2O yang terlarut dalam etanol direaksikan dengan eugenol. Kemudian campuran reaksi dipanaskan dengan gelombang mikro. Tanpa pemisahan dan pemurnian lebih lanjut, produk isomerisasi dianalisis sifat fisik dan kemurniannya. Pada tahap 1 dilakukan konversi waktu pemanasan konvensional dalam reaksi isomerisasi eugenol menjadi pemanasan gelombang mikro. Pada tahap 2 dilakukan isomerisasi eugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro (800 Watt) selama 10, 15, dan 20 menit dengan menggunakan 0.02 g katalis RhCl3.3H2O. Pada tahap 3 dilakukan isomerisasi eugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro (800 Watt) selama 10, 15, dan 20 menit dengan menggunakan 0.04 g katalis RhCl3.3H2O. Pada tahap 4 dilakukan isomerisasi eugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro (32 W/g bahan)

dengan menggunakan 0.06 g katalis RhCl3.3H2O. Pada tahap 5 dilakukan isomerisasi eugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro (48 W/g bahan) dengan menggunakan 0.06 g katalis RhCl3.3H2O. Kemurnian isoeugenol dalam produk isomerisasi pada perlakuan waktu pemanasan 10, 15, dan 20 menit dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g yaitu 73.94%, 77.65%, 78.79%. Kemurnian isoeugenol dalam produk isomerisasi pada perlakuan waktu pemanasan 10, 15, dan 20 menit dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.04 g yaitu 85.17%, 90.29%, 88.17%. Kemurnian isoeugenol dalam produk isomerisasi dengan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan 32 W/g pada waktu pemanasan gelombang mikro 15 menit dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.06 g yaitu 91.91%. Kemurnian isoeugenol dalam produk isomerisasi dengan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan 48 W/g pada waktu pemanasan gelombang mikro 15 menit dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.06 g yaitu 91.18%. Penggunaan teknologi gelombang mikro ternyata dapat diaplikasikan dalam reaksi isomerisasi eugenol menjadi isoeugenol yang dikatalisis oleh RhCl3.3H2O sehingga dapat mempersingkat waktu pemanasan yang dibutuhkan dari 7 jam (pemanasan konvensional) menjadi beberapa menit saja (10 – 20 menit). Konversi eugenol menjadi isoeugenol tertinggi sebesar 95.3% dicapai melalui reaksi isomerisasi eugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro selama 15 menit dan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.06 g.

Kata kunci : Eugenol; isoeugenol; isomerisasi; RhCl3.3H2O; gelombang mikro.

Hari Soesanto. F34102029. Synthesis of Isoeugenol from Eugenol by using Microwave Heating. Supervised by Meika Syahbana Rusli and Tatang Hidayat. 2006.

SUMMARY Indonesia is one of the biggest clove oil producer in the world. Supply of clove oil from Indonesia to the world market reach 60% demand of the world. In the year 2000, from 2,080 tons marketed of clove oil, Indonesia supplied 1,317 tons. In industrial nations like United States, French, Germany, Italian, and English, clove oil used as raw material to produce eugenol and isoegenol with higher level added value. Eugenol price equal to Rp 75 000/kg, isoeugenol price equal to Rp 95 000/kg while Indonesian clove leaf oil price in international market is about Rp 25 000/kg. Isoeugenol is a compound which used as by many mixture in fragrances and in consumer product like perfumes, skin care products, deodorants, soaps, shampoos, detergents and also as intermediate product in synthetic vanillin production. Isoeugenol produced from isomerization of eugenol. Isomerization of eugenol generally conducted by reacting eugenol in KOH alkali condensation or NaOH at high temperature. The duration of conventional heating for isomerization of eugenol is about 5 – 7 hours (Cerveny et al.,1987). The duration can be reduced by using microwave heating. Alkaline catalyst application which required in excessive amount can be also replaced by using lower amount of RhCl3.3H2O catalyst (Chalk, 1977). The objective of this research is to study the isoeugenol synthesis from eugenol using microwave heating in order to short cut the process time. The experiments are conducted to answer the following questions: the difference of synthesis isoeugenol using conventional heating and microwave heating, the influence of RhCl3.3H2O catalyst at synthesis of isoeugenol using microwave heating, the influence of microwave heating time at synthesis of isoeugenol, and the influence of amount of microwave power per materials mass unit at synthesis of isoeugenol. RhCl3.3H2O catalyst dissolved in ethanol reacted with eugenol. Then, the mixture heated by using microwave. Without separation and purification, isomerization products were analyzed. At first experimental stage, conventional heating time for eugenol isomerization was converted to microwave. At second experimental stage, isomerization of eugenol were done using microwave heating (800 Watt) for a periode of 10, 15, and 20 minutes respectively which catalysed by 0.02 g of RhCl3.3H2O. At third experimental stage, isomerization of eugenol were done using microwave heating (800 Watt) for a periode of 10, 15, and 20 minutes respectively which catalysed by 0.04 g of RhCl3.3H2O. At fourth experimental stage, isomerization of eugenol were done using microwave heating (32 W/g material) which catalysed by 0.06 g of RhCl3.3H2O. At the last experimental stage, isomerization of eugenol were done using microwave heating (48 W/g material) which catalysed by 0.06 g of RhCl3.3H2O. Products of isomerization of 10, 15, and 20 minutes microwave heating and catalysed by 0.02 g of RhCl3.3H2O contain isoeugenol (by GC) 73.94%,

77.65%, and 78.79% respectively. Products of isomerization of 10, 15, and 20 minutes microwave heating and catalysed by 0.04 g of RhCl3.3H2O catalyst contain isoeugenol (by GC) 85.17%, 90.29%, 88.17% respectively. Products of isomerization using microwave power per materials mass unit 32 W/g and 15 minutes heating time, catalysed by 0.06 g of RhCl3.3H2O have isoeugenol purity (by GC) 91.91%. Products of isomerization using microwave power per materials mass unit 48 W/g and 15 minutes heating time, catalysed by 0.06 g of RhCl3.3H2O have isoeugenol purity (by GC) 91.18%. Application of microwave energy in isomerization of eugenol to isoeugenol and catalysed by RhCl3.3H2O can reduced heating time from 7 hours (conventional heating) to 10 - 20 minutes. The highest conversion of eugenol to isoeugenol reaches 95.3% using microwave heating of 15 minutes and catalysed by 0.06 g of RhCl3.3H2O.

Keywords : Eugenol; isoeugenol; isomerization; RhCl3.3H2O; microwave.

INSTITUT PERTANIAN BOGOR FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN PEMBUATAN ISOEUGENOL DARI EUGENOL MENGGUNAKAN PEMANASAN GELOMBANG MIKRO

SKRIPSI Sebagai Salah Satu Syarat untuk Memperoleh Gelar SARJANA TEKNOLOGI PERTANIAN Pada Departemen Teknologi Industri Pertanian Fakultas Teknologi Pertanian Institut Pertanian Bogor


Dilahirkan di Tangerang pada tanggal 3 Maret 1984 Tanggal lulus : 29 Agustus 2006

Menyetujui, Bogor, 4 September 2006

Dr. Ir. Meika Syahbana Rusli , M.Sc Dosen Pembimbing I

Ir. Tatang Hidayat, M.Si Dosen Pembimbing II

PERNYATAAN Dengan ini saya menyatakan bahwa skripsi “Pembuatan Isoeugenol dari Eugenol Menggunakan Pemanasan Gelombang Mikro” adalah karya saya sendiri dan belum diajukan dalam bentuk apa pun kepada perguruan tinggi mana pun. 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, Agustus 2006

Hari Soesanto F34102029

KATA PENGANTAR Bismillahirrahmaanirrahiim. Segala puji dan syukur penulis panjatkan kepada Allah SWT, tuhan semesta alam yang atas izin-Nya penulis dapat menyelesaikan skripsi ini. Bidang penelitian yang menjadi kajian penulis dalam penelitian ini adalah teknologi minyak atsiri dengan judul Pembuatan Isoeugenol dari Eugenol Menggunakan Pemanasan Gelombang Mikro. Pada kesempatan ini penulis ingin menyampaikan terima kasih dan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada : •

Dr. Ir. Meika Syahbana Rusli, M.Sc selaku dosen pembimbing utama atas segala arahan, bimbingan, dan masukkan yang telah diberikan kepada penulis selama masa perkuliahan hingga selesainya tugas akhir ini

•

Ir. Tatang Hidayat, M.Si selaku dosen pembimbing kedua, peneliti pada Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian, Bogor, atas bimbingannya dan kerjasamanya selama penelitian berlangsung hingga selesai

•

Dr. Ir. Nastiti Siswi Indrasti selaku dosen penguji yang telah bersedia memberikan saran, masukan, dan menguji penulis.

•

Ayah, Ibu, dan keluargaku yang selalu memberikan perhatian, didikan, doa, kasih sayang, dan semangat yang tak terhingga.

•

Ir. Edy Mulyono, MS, Dra. Sri Yuliani, Apt., Ir. Khaeruddin, MFoodSc, peneliti pada BB Litbang Pascapanen Pertanian, Bogor atas bantuan dan kerjasamanya sehingga penelitian ini dapat berjalan lancar

•

Pak Danu, atas bantuannya dalam melakukan analisis GC

•

Pak Tri, Pak Budi, Bu Pia, atas bantuannya dalam persiapan peralatan di laboratorium kimia BB Litbang Pascapanen Pertanian Bogor

•

Lani Kasigit, Farikhin, Rosi Cisadesi, Wahyudin, Andri Susanto, Rini Budiarti, Fitriati, Iffa atas bantuan dan kerjasamanya dalam melakukan penelitian di BB Litbang Pascapanen Pertanian Bogor

•

Tarwin, Igma, Riski, dan Manto, Tim SC atas kebersamaannya

•

Dosen-dosen Teknologi Industri Pertanian IPB, atas transfer ilmu pengetahuan dan teknologinya serta keluarga besar Departemen Teknologi Industri Pertanian IPB khususnya rekan-rekan TIN’ 39. Penulis menyadari bahwa skripsi ini tidak sempurna, oleh karena itu

segala saran dan kritik yang sifatnya konstruktif akan penulis terima. Semoga skripsi ini dapat memberikan manfaat bagi pembaca dan kemajuan industri minyak atsiri di Indonesia .

Bogor, Agustus 2006 Penulis

DAFTAR ISI Halaman DAFTAR ISI .......................................................................................................

xii

DAFTAR TABEL ...............................................................................................

xiv

DAFTAR GAMBAR ..........................................................................................

xv

DAFTAR LAMPIRAN ....................................................................................... xvii BAB I. PENDAHULUAN .................................................................................

1

A. LATAR BELAKANG .............................................................................

1

B. TUJUAN PENELITIAN ...........................................................................

2

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA ......................................................................

4

A. MINYAK DAUN CENGKEH ................................................................

4

B. EUGENOL ..............................................................................................

5

C. ISOEUGENOL ........................................................................................

6

D. REAKSI ISOMERISASI ........................................................................

8

E. PEMANASAN GELOMBANG MIKRO .................................................

11

1.

Definisi Gelombang Mikro .........................................................

11

2.

Mekanisme Pemanasan Gelombang Mikro ................................

11

3.

Tipe Oven Gelombang Mikro .......................................................

14

4.

Aplikasi Pemanasan Gelombang Mikro .......................................

16

F. KATALIS..................................................................................................

16

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN ....................................................

18

A. BAHAN DAN ALAT PENELITIAN .......................................................

18

B. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN .................................................

19

C. TAHAPAN PENELITIAN .......................................................................

19

D. PROSEDUR PENELITIAN......................................................................

21

E. PENGAMATAN .......................................................................................

24

a.

Jumlah Bahan yang Menguap .......................................................

24

b.

Bobot Jenis ....................................................................................

24

c.

Indeks Bias ....................................................................................

25

d.

Kelarutan dalam Etanol 50% .......................................................

25

e.

Kemurnian Produk Isoseugenol ....................................................

26

f.

Persentase Konversi Eugenol Menjadi Isoeugenol ..................... ..

26

g.

Warna ............................................................................................

26

F. ANALISIS DATA ..................................................................................

27

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN .......................................................

28

A. PENELITIAN PENDAHULUAN ..........................................................

28

1. Karakterisasi Bahan Baku ..................................................................

28

2. Pembuatan Isoeugenol Menggunakan Pemanasan Gelombang Mikro

29

3. Konversi Pemanasan Konvensional Menjadi Pemanasan Gelombang Mikro ................................................................................

31

B. PENGARUH WAKTU PEMANASAN GELOMBANG MIKRO TERHADAP PRODUK ISOEUGENOL..................................................

33

C. PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH KATALIS RhCl3.3H2O TERHADAP PRODUK ISOEUGENOL..................................................

43

D. PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH DAYA GELOMBANG MIKRO PER SATUAN MASSA BAHAN TERHADAP PRODUK ISOEUGENOL.........................................................................................

50

E. PERBANDINGAN KONVERSI EUGENOL ANTARA PRODUK HASIL PEMANASAN KONVENSIONAL DAN PEMANASAN GELOMBANG MIKRO .......................................

56

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN ........................................................

58

A. KESIMPULAN .......................................................................................

58

B. SARAN ...................................................................................................

58

DAFTAR PUSTAKA ........................................................................................

60

..................................................................................................

63

RIWAYAT HIDUP ...........................................................................................

90

LAMPIRAN

DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1:

Standar mutu minyak daun cengkeh menurut SNI 1998 ..........

3

Tabel 2:

Sifat fisiko-kimia eugenol ......................................................

5

Tabel 3:

Spesifikasi eugenol dalam perdagangan ...................................

5

Tabel 4:

Karakteristik fisiko-kimia isoeugenol.......................................

7

Tabel 5:

Spesifikasi isoeugenol dalam perdagangan ..............................

8

Tabel 6:

Sifat fisiko-kimia eugenol bahan baku .....................................

28

Tabel 7:

Karakteristik produk isomerisasi menggunakan pemanasan konvensional .............................................................................

30

Konversi metode pemanasan konvensional menjadi pemanasan gelombang mikro ..................................................

32

Persentase konversi eugenol dengan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit dan aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g ................................

36

Nilai L produk isomerisasi pada beberapa waktu pemanasan (10, 15, 20 menit) dan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 g dan 0.04 g ..........................................................

40

Tabel 8: Tabel 9:

Tabel 10:

Tabel 11:

Perbandingan persentase konversi eugenol pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g, 0.04 g, dan 0.06 g dengan waktu pemanasan gelombang mikro selama 15 menitRhCl3.3H2O ... 45

Tabel 12:

Nilai L produk isomerisasi pada beberapa jumlah katalis .......

Tabel 13:

Nilai L produk isomerisasi hasil aplikasi daya gelombang mikro per satuan massa bahan yang berbeda ...................................... 54

Tabel 14:

Perbandingan persentase konversi eugenol antara produk pemanasan konvensional dan pemanasan gelombang mikro ...

48

57

DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 1:

Bentuk molekul eugenol .........................................................

5

Gambar 2:

Bentuk molekul cis-isoeugenol ...............................................

7

Gambar 3:

Bentuk molekul trans-isoeugenol ..........................................

7

Gambar 4:

Reaksi isomerisasi eugenol dalam basa kuat ..........................

9

Gambar 5:

Mekanisme eliminasi-adisi hidrida logam ................................

10

Gambar 6:

Mekanisme π-allyl kompleks ....................................................

10

Gambar 7:

Mekanisme pemanasan oleh radiasi gelombang mikro ............

12

Gambar 8:

Pola gelombang berdiri pada single mode microwave .............

14

Gambar 9:

Peralatan pemanas single-mode ................................................

15

Gambar 10:

Peralatan pemanas multi-mode .................................................

15

Gambar 11:

Oven gelombang mikro Sharp R-248 J ....................................

18

Gambar 12:

Peralatan pemanas konvensional ..............................................

21

Gambar 13:

Reaktan dalam oven gelombang mikro ...................................

22

Gambar 14:

Diagram alir pembuatan isoeugenol menggunakan gelombang mikro dan katalis RhCl3.3H2O (hasil modifikasi metode Kurniawan (2005); Cerveny et al. (1987) dan Chalk (1977)....

23

Gambar 15:

Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap kemurnian produk isomerisasi pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g ....................................................... 33

Gambar 16:

Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g terhadap komponen eugenol dalam produk isomerisasi .........................

35

Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap bobot jenis rata-rata produk isomerisasi ............................................

37

Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap indeks bias produk isomerisasi.............................................................

38

Koordinat warna produk isomerisasi menggunakan 0.02 g katalis RhCl3.3H2O dan variasi waktu pemanasan gelombang mikro .........................................................................................

40

Gambar 17: Gambar 18: Gambar 19:

Gambar 20:

Koordinat warna produk isomerisasi menggunakan 0.04 g katalis RhCl3.3H2O dan variasi waktu pemanasan gelombang mikro .........................................................................................

41

Gambar 21:

Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap jumlah bahan yang menguap ............................................................... 42

Gambar 22:

Pengaruh jumlah katalis RhCl3.3H2O terhadap kemurnian produk isomerisasi ...................................................................

44

Pengaruh peningkatan jumlah katalis RhCl3.3H2O terhadap bobot jenis produk isomerisasi ................................................

45

Pengaruh peningkatan jumlah katalis terhadap indeks bias produk isomerisasi ....................................................................

46

Koordinat warna (nilai a dan b) produk isomerisasi pada berbagai jumlah katalis ............................................................

48

Pengaruh peningkatan jumlah katalis RhCl3.3H2O terhadap akumulasi bahan yang hilang atau menguap ............................

49

Gambar 27:

Pengaruh katalis terhadap laju reaksi (Chem-is-try.org) ..........

50

Gambar 28:

Pengaruh daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap kemurnian produk isomerisasi ...................................

51

Pengaruh daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap bobot jenis rata-rata produk isomerisasi ....................

52

Pengaruh daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap indeks bias (250C) rata-rata produk isomerisasi .......

53

Koordinat warna (nilai a dan b) produk isomerisasi pada daya gelombang mikro per satuan massa bahan yang berbeda ........

55

Gambar 23: Gambar 24: Gambar 25: Gambar 26:

Gambar 29: Gambar 30: Gambar 31: Gambar 32:

Pengaruh daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap akumulasi bahan yang menguap atau hilang (%) selama proses pemanasan ..................................................................... 56

DAFTAR LAMPIRAN Halaman Lampiran 1:

Kromatogram eugenol bahan baku (injeksi ulangan 1) ............

64

Lampiran 2:

Kromatogram eugenol bahan baku (injeksi ulangan 2) ............

65

Lampiran 3:

Kromatogram isoeugenol standar (PT. Indesso) ......................

66

Lampiran 4:

Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan gelombang mikro 10 menit dan katalis RhCl3.3H2O 0.02 gram (ulangan 1) ..............................................................

67

Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan gelombang mikro 10 menit dan katalis RhCl3.3H2O 0.02 gram (ulangan 2) ...............................................................

68


69


70


71


72


73


74


75


76

Lampiran 5:

Lampiran 6:

Lampiran 7:

Lampiran 8:

Lampiran 9:

Lampiran 10:

Lampiran 11:

Lampiran 12:

Lampiran 13:

Lampiran 14:


77


78

Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan gelombang mikro 15 menit, katalis RhCl3.3H2O 0.06 gram, dosis MW 32 W/g (ulangan 1) ..............................

79


80


81

Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan gelombang mikro 15 menit, katalis RhCl3.3H2O 0.06 gram, dosis MW 48 W/g (ulangan 2) .............................

82

Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan konvensional 7 jam, katalis RhCl3.3H2O 0.02 gram (ulangan 1) ..............................................................

83

Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan konvensional 7 jam, katalis RhCl3.3H2O 0.02 gram (ulangan 2) ..............................................................

84

Lampiran 22:

Rekapitulasi bobot jenis (25/250C) produk isoeugenol ............

85

Lampiran 23:

Rekapitulasi indeks bias produk isoeugenol .............................

86

Lampiran 24:

Rekapitulasi kelarutan produk isoeugenol dalam etanol 50% ..

87

Lampiran 25:

Rekapitulasi kecerahan dan warna produk isoeugenol (dengan kromameter) ...............................................................

88

Rekapitulasi jumlah bahan yang menguap (%) ........................

89

Lampiran 15:

Lampiran 16:

Lampiran 17:

Lampiran 18:

Lampiran 19:

Lampiran 20:

Lampiran 21:

Lampiran 26:

BAB I. PENDAHULUAN

A.

LATAR BELAKANG Minyak cengkeh merupakan salah satu komoditas ekspor Indonesia yang dapat dihasilkan dari penyulingan bunga, gagang, dan daun cengkeh. Pasokan minyak cengkeh Indonesia ke pasar dunia cukup besar yaitu lebih dari 60 persen kebutuhan dunia. Pada tahun 2000, dari 2,080 ton minyak cengkeh yang dipasarkan, Indonesia memasok 1,317 ton. Saat ini usaha penyulingan minyak cengkeh dilakukan oleh rakyat dengan alat yang masih sederhana di sentra-sentra produksi cengkeh seperti di Jawa Barat, Jawa Tengah, Jawa timur dan Sulawesi Utara ( Deptan, 2005). Di negara-negara industri seperti Amerika Serikat, Perancis, Jerman, Italia, dan Inggris, minyak cengkeh digunakan sebagai bahan baku untuk membuat isolat eugenol dan derivatnya seperti isoeugenol. Mereka mengimpor bahan setengah jadi (minyak cengkeh) dari negara berkembang seperti Indonesia untuk diolah menjadi barang jadi kemudian mereka mengekspornya sebagian kembali ke negara-negara lain termasuk negara berkembang dalam bentuk barang jadi dengan nilai tambah yang lebih tinggi. Harga eugenol sebesar Rp 75 000/kg, harga isoeugenol sebesar Rp 95 000/kg (Indesso, 2006) sedangkan harga minyak daun cengkeh Indonesia di pasar Internasional sekitar Rp 25 000/kg (Deptan, 2005). Isoeugenol merupakan senyawa yang banyak digunakan sebagai campuran dalam fragrances dan dalam produk-produk konsumsi seperti parfum, produk perawatan kulit, deodoran, sabun, shampo, deterjen serta sebagai produk intermediet dalam produksi vanilin sintetik. European Flavour and Fragrance Association (2005) mencatat sekitar 25,600 kg isoeugenol digunakan di Eropa setiap tahunnya. Prinsip pembuatan isoeugenol adalah reaksi isomerisasi eugenol dimana ikatan rangkap pada grup alkenil pindah ke posisi konjugasi pada cincin benzena. Reaksi isomerisasi eugenol umumnya dilakukan dengan cara mereaksikan eugenol dengan larutan basa KOH pada suhu tinggi.

Pada tingkatan komersial, isoeugenol juga diproduksi melalui reaksi isomerisasi eugenol dalam larutan basa berlebih seperti KOH pada suhu yang tinggi (Sharma et al., 2006). Penggunaan basa yang berlebih dapat digantikan dengan penggunaan katalis dari kompleks logam transisi seperti Rhodium dalam jumlah yang rendah (Cerveny et al., 1987) sehingga dapat mengurangi pemakaian bahan kimia. Katalis RhCl3.3H2O yang digunakan dalam penelitian ini merupakan senyawa kompleks logam transisi yang dapat mengkatalisis reaksi isomerisasi eugenol menggantikan penggunaan larutan basa kuat. Lamanya waktu pemanasan pada reaksi isomerisasi eugenol ( 5 – 7 jam) serta suhu yang tinggi (Cerveny et al., 1987) dapat mengakibatkan terjadinya overheating serta dekomposisi pada bahan dan produk. Untuk mengatasi hal tersebut, teknologi gelombang mikro diduga dapat diaplikasikan untuk menghasilkan produk isoeugenol dengan kemurnian yang tinggi dalam waktu yang singkat. Fokus perhatian dalam aplikasi pemanasan gelombang mikro umumnya adalah waktu pemanasan dan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan. Penelitian ini diharapkan dapat berimplikasi terhadap efiesiensi proses pada industri pengolahan minyak atsiri menjadi isolat atau turunannya di Indonesia khususnya pengembangan industri pengolahan minyak daun cengkeh dan turunannya.

B.

TUJUAN PENELITIAN Tujuan umum penelitian ini adalah mempelajari pembuatan isoeugenol dari eugenol dengan menggunakan pemanasan gelombang mikro sehingga dapat mempersingkat waktu proses. Tujuan khusus penelitian ini adalah : 1. Mengetahui perbedaan pembuatan isoeugenol menggunakan pemanasan konvensional dan pemanasan gelombang mikro. 2. Mengetahui pengaruh jumlah katalis RhCl3.3H2O pada proses pembuatan isoeugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro.

3. Mengetahui pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro pada proses pembuatan isoeugenol. 4. Mengetahui pengaruh jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan pada proses pembuatan isoeugenol.

BAB II. TINJAUAN PUSTAKA

A. MINYAK DAUN CENGKEH Minyak daun cengkeh diperoleh dari penyulingan daun cengkeh (Syzigium

aromaticum,

Eugenia

caryophyllata

dan

Syzigium

caryophyllum). Metode yang umum digunakan yaitu penyulingan dengan uap air. Minyak daun cengkeh berwarna kuning muda. Minyak daun cengkeh digunakan sebagai bahan baku industri pangan, parfum, farmasi, dan bahan pembuatan vanilin sintetik (Ketaren, 1985). Minyak daun cengkeh pada umumnya mengandung jumlah eugenol lebih sedikit bila dibandingkan dengan minyak bunga cengkeh. Mutu minyak daun cengkeh terutama ditentukan oleh kandungan eugenol dan warna minyak (Ketaren, 1985). Tabel 1 memperlihatkan standar mutu minyak daun cengkeh berdasarkan Standar Nasional Indonesia. Tabel 1. Standar mutu minyak daun cengkeh menurut SNI 06-2387-1998 Karakteristik Bobot Jenis pada 15oC Indeks Bias pada 20oC Kadar eugenol minimal (%) Minyak pelikan Minyak lemak Kelarutan dalam Alkohol 70%

Nilai 1,03 - 1,06 1,52 - 1,54 78 Negatif Negatif Larut dalam dua volume

Sumber : BSN, 1998

Minyak daun cengkeh mengandung senyawa-senyawa betakariofilen, metil salisilat, metil eugenol, eugenol, cis-isoeugenol dan transisoeugenol. Minyak daun cengkeh juga mengandung eugenol asetat, metil n-amil keton dan seskuiterpenol serta naftalena dalam jumlah yang sangat kecil (Guenther, 1990). Minyak daun cengkeh umumnya dilakukan pengolahan lanjutan menjadi

eugenol. Proses lanjutan ini dapat menggunakan destilasi

fraksinasi atau ekstraksi secara kimia.

B. EUGENOL Eugenol [2-metoksi-4-{2 propenil) fenol, 4-alil-2-metoksi fenol] merupakan senyawa yang paling penting di dalam minyak cengkeh dan jumlahnya dapat mencapai 70 – 93 % dari berat minyak daun cengkeh. Eugenol bersifat mudah menguap, tidak berwarna atau berwarna agak kuning dan mempunyai rasa getir. Eugenol dapat berubah menjadi coklat jika kontak dengan udara karena terjadi peristiwa oksidasi. Eugenol bersifat larut dalam alkohol, kloroform dan eter serta sukar larut dalam air. Eugenol memiliki berat molekul 164.20 g/mol. Bentuk molekul eugenol ditunjukkan pada gambar 1. Sifat fisiko-kimia eugenol berdasarkan standar Essential Oil Association (1970) disajikan pada Tabel 2. Karakteristik eugenol ini tidak jauh berbeda dengan karakteristik eugenol yang diperdagangkan seperti yang disajikan pada Tabel 3.

Gambar 1. Bentuk molekul eugenol Tabel 2. Sifat fisiko-kimia eugenol Karakteristik Bobot jenis (25/250C) Indeks bias (200C) Putaran optik Kelarutan dalam etanol 50%

Nilai 1,053-1,064 1,5380-1,5420 -1030’ 1:5 atau 1:6

Sumber: EOA, 1970

Tabel 3. Spesifikasi eugenol dalam perdagangan Karakteristik Bobot jenis (25°/25°C) Indeks bias (200C) Kemurnian (GLC) Penampakan dan warna Aroma Kelarutan dalam etanol 70%

Nilai 1,064-1,070 1,540-1,542 Eugenol, min. 99% Cairan bening sampai kuning muda Seperti aroma cengkeh 1:2

Sumber: PT Indesso Aroma Indonesia , 2006

Senyawa eugenol digunakan sebagai flavour dalam produk rokok, minuman tidak beralkohol, es krim, permen karet, berbagai produk pangan (Furia, 1980), kosmetik (Bedoukian, 1967), antiseptik dan anestetik lokal serta sebagai bahan baku dalam produksi isoeugenol untuk sintesis vanillin (Wikipedia, 2006). Eugenol dapat diisolasi dari minyak cengkeh dengan menggunakan metode fisika dan kimia. Isolasi eugenol secara fisika dilakukan dengan cara destilasi fraksinasi yaitu pemisahan komponen berdasarkan perbedaan titik didihnya. Cara ini banyak digunakan oleh industri-industri besar pengolahan minyak atsiri. Keuntungan metode ini adalah waktu proses yang lebih singkat daripada metode kimia serta eugenol yang didapatkan memiliki kemurnian yang tinggi. Kerugiannya adalah memerlukan investasi yang tinggi karena mahalnya peralatan. Metode isolasi secara kimia relatif lebih murah dan dapat dilakukan industri

kecil

menengah.

Isolasi

eugenol

dilakukan

dengan

mereaksikannya dengan larutan basa NaOH 4-6% disertai pengadukan, kemudian direaksikan dengan asam encer (HCl) sehingga terjadi pemisahan komponen eugenol dan non-eugenol (Guenther, 1990). Metode isolasi eugenol secara kimia memerlukan banyak bahan kimia dan waktu proses yang lebih lama dibandingkan dengan cara destilasi fraksinasi.

B. ISOEUGENOL Isoeugenol [2-Methoxy-4-(1-propenyl)-phenol] terdapat di dalam berbagai minyak atsiri tetapi kandungan yang terbesar terutama terdapat di dalam cengkeh. Sebagian besar berada bersama eugenol tetapi bukan sebagai komponen utama. Isoeugenol merupakan cairan bening kental dengan aroma floral serta berwarna kekuning-kuningan. Isoeugenol komersial diperoleh dengan cara isomerisasi eugenol. Isoeugenol yang didapatkan dimurnikan melalui destilasi fraksinasi pada tekanan rendah. Isoeugenol komersial umumnya merupakan campuran dari isomer cis- dan trans- isoeugenol dengan kemurnian 99% (Indesso, 2006). Bentuk

molekul cis- dan trans- isoeugenol diperlihatkan pada Gambar 2 dan Gambar 3. Isoeugenol banyak digunakan sebagai flavouring agent, pembuatan vanillin, komponen fragrance dalam parfum, sabun, detergen, dan krim lotion (ntpweb, 2006). Rumus molekul isoeugenol yaitu C10H12O2. Berat molekulnya yaitu 164.2 g/mol. Sifat fisiko-kimia isoeugenol berdasarkan standar EOA (1970) disajikan pada Tabel 4. Sedangkan spesifikasi isoeugenol dalam perdagangan disajikan pada Tabel 5.

Gambar 2. Bentuk molekul cis-isoeugenol

Gambar 3. Bentuk molekul trans-isoeugenol Tabel 4. Karakteristik fisiko-kimia isoeugenol Karakteristik Bobot jenis (25/250C) Indeks bias (200C) Kandungan fenol Kelarutan dalam etanol Sumber: EOA, 1970

Nilai 1,079-1,085 1,572-1,577 99.5 1:5 dalam etanol 50%

Tabel 5. Spesifikasi isoeugenol dalam perdagangan Karakteristik Bobot jenis (25/250C) Indeks bias (200C) Kemurnian (GLC) Kelarutan dalam etanol

Nilai 1,079-1,085 1,576-1,579 trans-Isoeugenol, 91.0 – 93.0 % cis- and trans-Isoeugenol, min. 99.0 % 1:5 dalam etanol 50%

Sumber: PT. Indesso Aroma Indonesia , 2006

D. REAKSI ISOMERISASI Isomer adalah suatu fenomena dimana suatu senyawa atau lebih mempunyai rumus molekul yang sama. Isomer dibagi menjadi dua golongan besar, yaitu : 1) Isomer struktur, yang dibagi menjadi isomer kerangka, isomer posisi dan isomer fungsional; dan 2) Isomer ruang, yang terdiri dari isomer geometris dan optis (Wingrove dan Caret, 1981). Isomer kerangka adalah suatu fenomena dua senyawa atau lebih yang mempunyai rumus molekul sama tetapi kerangka karbon berbeda. Pada isomer posisi yang berbeda adalah posisi substituen, sedangkan pada isomer fungsional yang berbeda adalah letak gugus fungsinya (Wingrove dan Caret, 1981). Isomer ruang berkaitan dengan molekul-molekul yang mempunyai ikatan atom yang sama tetapi susunannya berbeda dalam ruang. Isomer geometris dibedakan menjadi isomer cis (bentuk perahu) dan isomer trans (bentuk kursi) (Wingrove dan Caret, 1981). Menurut Egloff et al. (1942), pembentukan isomer dalam reaksi isomerisasi dipengaruhi oleh beberapa faktor, yaitu bentuk fisik substrat (gas, padat, cair), konsentrasi awal dan akhir substrat, konsentrasi dan jenis katalis, konsentrasi dan jenis pereaksi, kecepatan reaksi (waktu kontak), suhu, tekanan, pengadukan, iradiasi, panas pengaktifan (heat of activation), panas isomerisasi (heat of isomerization) dan perubahan energi bebas. Proses pembuatan isoeugenol merupakan reaksi isomerisasi yang sebenarnya hanya menggeser posisi ikatan rangkap pada grup alkenil ke posisi konjugasi pada cincin benzena (Sharma et al., 2006). Proses yang biasa dipergunakan untuk mengubah eugenol menjadi isoeugenol ialah

pemanasan dalam lingkungan alkali kuat seperti KOH. Reaksi isomerisasi ini pernah dilakukan oleh Michael dan Reichenbacher (1977) dengan cara memanaskan eugenol dengan 1-1,5 kali dari 50% larutan Sodium atau Potasium Hidroksida pada suhu 100 – 2100C. Mekanisme reaksi isomerisasi menggunakan basa kuat yang disertai pemanasan diperlihatkan pada Gambar 4. OH

OK OCH3

OCH3 KOH

190 – 220 0C CH2-CH=CH2

CH=CH-CH3

Eugenol

K-isoeugenolat

OK

OH OCH3

OCH3 + HCl

CH=CH-CH3 K-Isoeugenolat

+

KCl

CH=CH-CH3 Isoeugenol

Gambar 4. Reaksi isomerisasi eugenol dalam basa kuat (Setiyatno, 1991) Penggunaan katalis KOH untuk isomerisasi eugenol juga dilakukan oleh Sari (2003), tetapi ia menggunakan pelarut etilen glikol dan trietanolamin yang dapat menghasilkan isoeugenol dengan persentase hasil total sebesar 86.33%. Persentase hasil dari cis-isoeugenol adalah 28.29% dan trans-isoeugenol 58.04%. Proses isomerisasi eugenol dengan KOH yang dipanaskan pada suhu 1500C dan dipantau selama 5 hingga 6 jam dapat mencapai konversi eugenol mencapai 95% (Sastrohamidjojo, 2002). Dengan menggunakan pemanasan gelombang mikro, Kurniawan (2005) melakukan isomerisasi 2

mL eugenol dengan 5 mL larutan KOH 10% selama 2 menit menghasilkan total konversi isoeugenol mencapai 92.44%. Penggunaan katalis basa sudah umum digunakan dalam proses isomerisasi eugenol. Chalk (1977) mencoba melakukan isomerisasi eugenol dengan jenis katalis yang lain dari logam transisi yaitu RhCl3.3H2O. Dengan menggunakan katalis ini disertai pemanasan pada rentang suhu 25-1600C dapat dihasilkan isoeugenol dengan rendemen berkisar 90-98%. Sedangkan Cerveny et al. (1987) melakukan proses isomerisasi eugenol dengan menggunakan perbandingan mol katalis rhodium triklorida dengan eugenol sebesar 5 mikromol : 10 milimol. Reaksi ini menggunakan pemanasan reflux selama 7 jam pada suhu 1430C menghasilkan persentase konversi isoeugenol sebesar 98%. Hal ini menunjukkan alternatif penggunaan katalis senyawa kompleks Rhodium dalam reaksi isomerisasi eugenol dapat menghasilkan produk isoeugeol dengan kemurnian yang lebih tinggi daripada isomerisasi dengan basa kuat. Reaksi isomerisasi yang dikatalisis oleh logam terdiri atas dua mekanisme. Pertama, memerlukan Hidrogen eksternal, disebut dengan mekanisme

eliminasi-adisi

hidrida

logam

dan

prosesnya

seperti

ditunjukkan pada Gambar 5. Mekanisme yang kedua yaitu mekanisme πallyl kompleks dan prosesnya seperti ditunjukkan pada Gambar 6.

Gambar 5. Mekanisme eliminasi-adisi hidrida logam

Gambar 6. Mekanisme π-allyl kompleks

E. PEMANASAN GELOMBANG MIKRO 1. Definisi Gelombang Mikro Gelombang

mikro

didefinisikan

sebagai

gelombang

elektromagnetik dengan panjang gelombang antara 1.0 cm – 1.0 m dengan frekuensi antara 0.3 – 30 GHz (Whittaker, 1997; Taylor, 2005). Frekuensi gelombang mikro memiliki kesamaan dengan gelombang pada radar dan telekomunikasi sehingga untuk menghindari gangguan pada pemakaian radar dan telekomunikasi maka pada tahun 1859 di Genewa, Federal Communications and International Radio Regulations menyetujui empat frekuensi gelombang mikro untuk digunakan dalam industri, sains, kedokteran dan aplikasi lainnya, yaitu 915±25, 2450±13, 5800±75, dan 1250±125 MHz. Dari frekuensi-frekuensi tersebut yang paling banyak digunakan untuk oven gelombang mikro domestik atau komersial adalah 2.45 GHz yaitu pada panjang gelombang 12.25 cm (Copson, 1975).

2. Mekanisme Pemanasan Gelombang Mikro Ada tiga tipe dasar dari mekanisme pindah panas yaitu konduksi, konveksi, dan radiasi. Konduksi adalah perpindahan panas dari satu bagian benda ke bagian yang lainnya pada benda yang sama, atau dari satu benda ke benda yang lainnya dengan adanya kontak fisik. Konveksi adalah perpindahan panas dari satu titik ke titik lainnya dalam suatu fluida, gas, atau cairan melalui pergerakan campuran fluida yang memiliki perbedaan suhu dan densitas. Radiasi adalah perpindahan panas dari suatu benda ke benda lainnya, tanpa adanya kontak fisik, melalui gerakan gelombang (Perry dan Green, 1999). Penggunaan energi gelombang mikro termasuk ke dalam tipe radiasi dalam hal mekanisme perpindahan panas. Mekanisme dasar dari pemanasan gelombang mikro yaitu adanya agitasi molekul-molekul polar atau ion-ion yang bergerak (oscillate) karena adanya gerakan medan magnetik atau elektrik. Dengan adanya gerakan medan tersebut, diantara partikel-partikel mencoba untuk orientasi atau mensejajarkan dengan medan tersebut. Bagaimanapun juga,

pergerakan partikel-partikel itu terbatas oleh gaya pembatas (interaksi inter-partikel dan ketahanan elektrik), yang menahan gerakan partikel dan membangkitkan gerakan acak menghasilkan panas (Taylor, 2005). Respon berbagai materi terhadap gelombang mikro berbeda-beda, tidak semua materi cocok untuk digunakan dalam pemanasan gelombang mikro. Berdasarkan responnya terhadap gelombang mikro, materi-materi dapat dikelompokkan menjadi : •

Materi yang memantulkan radiasi yaitu yang memiliki sifat konduktor, contohnya belerang

•

Materi yang transparan terhadap radiasi atau hanya sedikit mengubah energi gelombang mikro menjadi energi panas, yaitu yang memiliki sifat isolator, contohnya tembaga

•

Materi yang menyerap radiasi atau merubah sebagian dari energi microwave menjadi energi panas, yaitu yang memiliki sifat dielektrik Hanya materi yang menyerap (absorb) radiasi gelombang mikro

yang relevan dengan aplikasi sintesis kimia. Materi-materi tersebut dapat dikategorikan berdasarkan tiga mekanisme utama pemanasan (Gambar 7), yaitu : 1.

Polarisasi dipolar

2.

Mekanisme konduksi

3.

Polarisasi interfacial

Sumber : Pueschner.com

Gambar 7. Mekanisme pemanasan oleh radiasi gelombang mikro

Polarisasi dipolar adalah suatu proses dimana panas dibangkitkan dalam molekul-molekul polar. Untuk menyesuaikan gerakan medan elektromagnetik pada frekuensi tertentu, molekul-molekul polar berusaha untuk mengikuti orientasi medan tersebut dan membariskan dirinya searah dengan medan. Akhirnya gerakan acak dari partikel-partikel dan interaksi acak ini membangkitkan panas. Pada frekuensi 2.45 GHz, peristiwa pensejajaran diri dan kembali menjadi tidak beraturan dari molekul terjadi sampai 4.9 x 109 kali per detik, peristiwa ini menghasilkan pemanasan yang sangat cepat. Energi dalam foton gelombang mikro (0.037 kcal/mol) sangat kecil dibandingkan dengan energi tertentu yang diperlukan untuk memisahkan suatu ikatan molekul (80-120 kcal/mol). Oleh karena itu, eksitasi gelombang mikro dari suatu molekul tidak mempengaruhi struktur dari molekul organik dan interaksinya murni kinetika (Taylor, 2005). Mekanisme konduksi adalah migrasi konduktif dari ion-ion yang terlarut dalam medan elektromagnetik. Migrasi ion merupakan aliran arus tetapi karena adanya hambatan untuk menghalangi aliran ion tersebut maka dihasilkan daya dari energi gelombang mikro menjadi energi panas. Fraksi aliran arus yang dihasilkan oleh berbagai jenis ion bergantung pada konsentrasi relatif dan sifat mobilitas ion tersebut dalam medium karena hubungan antara berubahnya energi gelombang mikro menjadi energi panas dengan konduksi ion bergantung secara spesifik pada ukuran, muatan dan konduktivitas ion terlarut yang memberikan efek interaksi antara ion terlarut dengan molekul pelarut. Semakin tinggi konsentrasi ion terlarut maka semakin tinggi pula harga faktor disipasi dan semakin banyak panas yang dihasilkan (Taylor, 2005). Polarisasi interfacial merupakan kombinasi antara mekanisme konduksi dan polarisasi dipolar. Ini penting untuk sistem pemanasan dispersi materi konduksi dalam materi non-konduksi (Taylor, 2005). Interaksi gelombang mikro pada suatu zat dikarakterisasi dengan menghitung dalamnya penetrasi gelombang mikro ke dalam zat tersebut dengan volume yang meruah, dimana gelombang mikro hanya dapat menembus suatu materi dengan kedalaman tertentu (Taylor, 2005).

Radiasi gelombang mikro berbeda dengan metode pemanasan konvensional, menyajikan pemanasan yang merata pada campuran reaksi. Pada pemanasan konvensional dinding oil bath ataupun heating mantle dipanaskan terlebih dahulu, kemudian pelarutnya. Akibat distribusi panas seperti ini, selalu terjadi perbedaan suhu antara dinding dengan pelarut. Berbeda dengan pemanasan gelombang mikro, hanya pelarut dan partikel larutan yang dipanaskan, sehingga menimbulkan pemanasan yang merata pada pelarut (Taylor, 2005). Pemanasan gelombang mikro terjadi pada semua bagian dari sampel atau larutan reaksi karena melibatkan penyerapan energi secara langsung oleh sampel yang akan dipanaskan tanpa melibatkan wadah yang ada sehingga untuk mencapai reaksi sempurna diperlukan waktu yang cepat (Copson, 1975).

3. Tipe Oven Gelombang Mikro Bagian dari oven gelombang mikro yang mempengaruhi reaksi pemanasan adalah cavity atau ruangan tempat sampel pada oven gelombang mikro itu sendiri. Terdapat dua tipe dasar dari oven gelombang mikro, yaitu single mode atau mono mode dan multi mode. Variasi dari ruangan sampel gelombang mikro mempengaruhi tipe dasar dari oven gelombang mikro tersebut yang pada akhirnya mempengaruhi proses pemanasan dari reaksi kimia yang berlangsung (Taylor, 2005). Fitur pembeda pada single mode microwave yaitu kemampuannya untuk menghasilkan pola gelombang berdiri (Gambar 8).

Sumber : www.tufs.edu

Gambar 8. Pola gelombang berdiri pada single mode microwave

Faktor yang menyebabkan desain single mode microwave adalah jarak sampel dengan magnetron. Jarak ini harus sesuai untuk meyakinkan bahwa sampel berada pada antinodes dari pola gelombang berdiri (Gambar 9). Keterbatasan single mode microwave adalah hanya satu wadah yang dapat diradiasi pada satu waktu (Taylor, 2005).

Gambar 9. Peralatan pemanas single-mode Fitur yang penting dari multi-mode microwave adalah menghindari adanya pembentukan pola gelombang yang berdiri (Gambar 10).

Sumber : www.puescher.com

Gambar 10. Peralatan pemanas multi-mode

4.

Aplikasi Pemanasan Gelombang Mikro Pemanasan gelombang mikro sekarang banyak diaplikasikan dalam

reaksi kimia. Telah diketahui bahwa gelombang mikro banyak diaplikasikan dalam berbagai industri seperti bioteknologi, farmasi, plastik, kimia, dan lainnya. Bagaimanapun juga aplikasinya terbatas pada skala laboratorium dan belum diperluas dalam skala produksi (Taylor, 2005). Beberapa aplikasi radiasi gelombang mikro pada reaksi kimia, antara lain : reaksi Diels-Alder, reaksi Ene, reaksi Heck, reaksi Suzuki, Reaksi

Mannich,

Hidrolisis,

hidrogenasi

beta

laktam,

dehidrasi,

esterifikasi, reaksi sikloadisi, epoksidasi, reduksi, kondensasi, reaksi siklisasi, dan lainnya (Taylor, 2005). Keuntungan utama dari penggunaan gelombang mikro dalam sintesis kimia organik adalah kecepatan reaksinya. Efek termal (pemanasan dielekrikum) akan dihasilkan oleh polarisasi dipol sebagai interaksi dipol-dipol antara molekul polar dengan medan magnet elektromagnetik (Taylor, 2005).

J. KATALIS Katalis adalah suatu senyawa kimia yang mampu menyebabkan suatu reaksi lebih cepat mencapai kesetimbangannya tanpa terlibat langsung secara permanen dalam reaksi (Keenan, 1992). Fungsi katalis adalah untuk menurunkan energi suatu reaksi sehingga laju reaksi dapat meningkat (Wikipedia, 2006). Secara garis besar, katalis dikelompokkan menjadi tiga jenis: katalis homogen, katalis heterogen, dan katalis enzim. Katalis homogen adalah katalis yang mempunyai fasa yang sama dengan substrat atau interaksi antara substrat dan katalis berada pada fasa yang sama. Katalis heterogen adalah katalis yang yang mempunyai fasa yang berbeda dengan substrat atau interaksi antara substrat dan katalis berada pada fasa yang berbeda. Sedangkan katalis enzim merupakan molekul protein dengan

ukuran koloid, memiliki fasa yang berada di antara katalis homogen dan heterogen (chem-is-try.org, 2006). Katalis RhCl3.3 (H2O) merupakan katalis dari logam transisi yang sering

digunakan

dalam

proses

reaksi

sintesis

senyawa

kimia.

RhCl3.3(H2O) mempunyai berat molekul 293.28, berwarna merah tua dengan bentuk kristal, bersifat higroskopis. RhCl3.3 (H2O) dihasilkan dari reaksi HCL terhadap Rhodium (III) Oxida (Wikipedia, 2006).

BAB III. METODOLOGI PENELITIAN

A. BAHAN DAN ALAT PENELITIAN Bahan baku yang digunakan dalam penelitian ini adalah eugenol. Eugenol ini didapatkan dari Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian Bogor yaitu hasil isolasi dari minyak daun cengkeh pada tahun 2003. Eugenol yang digunakan dikemas dalam jerigen sebanyak 10 liter. Bahan-bahan kimia utama yang digunakan yaitu RhCl3 trihidrat (RhCl3.3H2O) dari Merck sebagai katalis dalam reaksi isomerisasi eugenol, dan etanol pro analisis dari Merck sebagai pelarut. Bahan-bahan penunjang yang digunakan yaitu isoeugenol (kemurnian 99%) dari PT. Indesso Jakarta sebagai standar, etanol 50% untuk analisis, dan aquades. Peralatan utama yang digunakan dalam penelitian yaitu oven gelombang mikro merk Sharp R-248 J (Gambar 11).

Gambar 11. Oven gelombang mikro Sharp R-248 J. Spesifikasi oven gelombang mikro yang digunakan dalam penelitian : Merk/Tipe

: SHARP R-248 J

Daya AC yang dibutuhkan : 1.21kW Daya keluaran

: 800 W

Frekuensi gelombang

: 2450 MHz

Ukuran luar

: 400 mm(P) x 275 mm(T) x 360 mm(L)

Ukuran rongga

: 322 mm(P) x 212 mm(T) x 336 mm (L)

Kapasitas oven

: 23 liter

Keseragaman pemanasan : Sistem meja putar (diameter dalam 295 mm) Berat

: Sekitar 12 kg

Tingkat daya

:10% (rendah), 30% (sedang rendah), 50% (sedang), 70% (sedang tinggi), 100% (tinggi)

Peralatan penunjang yang digunakan antara lain: timbangan analitik merk Precisa dengan ketelitian sampai 4 desimal, gelas piala pyrex ukuran 150 ml sebagai wadah reaktan, thermocontroller merk Autonics sebagai pengontrol suhu pada pemanasan konvensional, magnetic stirrer sebagai pengaduk, piknometer ukuran 10 ml, refraktometer digital Abbe untuk pengukuran indeks bias, kromameter merk Minolta untuk pengukuran warna, kromatograf gas merk Hitachi 263-50 untuk analisis kemurnian, pipet ukur, pipet tetes, tabung reaksi, dan

peralatan gelas lainnya untuk keperluan

analisis.

B. WAKTU DAN TEMPAT PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan selama tiga bulan, yaitu mulai Maret 2006 hingga Juni 2006 di Laboratorium Kimia Balai Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian Bogor.

C. TAHAPAN PENELITIAN Penelitian ini dilaksanakan dalam 5 tahap. Masing-masing tahap dirancang untuk mencapai tujuan khusus yang diinginkan. 1. Tahap 1 Tahap ini bertujuan untuk mendapatkan waktu pemanasan pada proses

pembuatan

isoeugenol

dengan

menggunakan

pemanasan

gelombang mikro. Metode trial and error dilakukan untuk mengkonversi waktu pemanasan pada proses pembuatan isoeugenol menjadi pemanasan gelombang mikro.

2. Tahap 2 Tahap ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, 20 menit dengan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan sebesar 32 Watt per gram bahan terhadap produk isoeugenol yang dihasilkan pada penggunaan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g. 3. Tahap 3 Tahap ini bertujuan untuk mengetahui pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, 20 menit dengan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan sebesar 32 Watt per gram bahan terhadap produk isoeugenol yang dihasilkan pada penggunaan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.04 g. 4. Tahap 4 Tahap ini bertujuan untuk mengetahui apakah peningkatan lebih lanjut dari jumlah katalis RhCl3.3H2O dapat meningkatkan kemurnian produk isoeugenol yang dihasilkan. Katalis yang digunakan sebanyak 0.06 g dengan menggunakan waktu pemanasan gelombang mikro berdasarkan hasil yang terbaik pada tahap sebelumnya. Jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan yaitu 32 Watt/gram bahan. 5. Tahap 5 Tahap ini bertujuan untuk mengetahui apakah peningkatan lebih lanjut dari jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan menjadi 48 Watt/gram bahan dapat meningkatkan kemurnian produk isoeugenol yang dihasilkan dengan menggunakan jumlah katalis RhCl3.3H2O dan waktu pemanasan gelombang mikro yang sama dengan tahap 4.

D. PROSEDUR PENELITIAN Rincian prosedur penelitian adalah sebagai berikut. •

Tahap 1 Sebanyak 0.02 gram (75.9 mikromol) RhCl3.3H2O yang terlarut dalam etanol pro analisis dimasukkan ke dalam gelas piala 150 ml lalu dicampurkan dengan 25 gram eugenol (0.15 mol) disertai pengadukan. Kemudian campuran dipanaskan dengan pemanasan konvensional yang dilengkapi dengan pengaduk dan pendingin (Gambar 12) pada suhu 1430C selama 7 jam (Cerveny et al., 1987). Hasil reaksi isomerisasi (isoeugenol) didinginkan kemudian dianalisis sifat fisik dan kemurniannya. Dengan komposisi campuran reaksi yang sama dilakukan pemanasan dengan menggunakan gelombang mikro hingga menghasilkan produk isoeugenol dengan kemurnian yang kurang lebih setara dengan produk isoeugenol yang dihasilkan dengan menggunakan pemanasan konvensional. Penempatan wadah reaktan dalam ruang oven gelombang mikro diperlihatkan pada Gambar 13. Hasil tahap 1 dijadikan sebagai dasar untuk melangkah ke tahap selanjutnya.

Gambar 12. Peralatan pemanas konvensional

Gambar 13. Reaktan dalam oven gelombang mikro •

Tahap 2 (a) Sebanyak 0.02 gram (75.9 mikromol) RhCl3.3H2O yang terlarut dalam etanol pro analisis dimasukkan ke dalam gelas piala 150 ml lalu direaksikan dengan 25 gram eugenol (0.15 mol) disertai pengadukan. Kemudian campuran dipanaskan dengan gelombang mikro pada tingkat daya (power level) 100% atau 800 Watt dengan variasi waktu pemanasan selama 10, 15, dan 20 menit. Hasil reaksi didinginkan lalu dianalisis sifat fisik dan kemurniannya.

•

Tahap 3 Prosedur sama dengan tahap 2, kecuali jumlah katalis RhCl3.3H2O yang digunakan yaitu sebanyak 0.04 gram (151.9 mikromol).

•

Tahap 4 Sebanyak 0.06 gram (227.9 mikromol) RhCl3.3H2O yang terlarut dalam etanol pro analisis dimasukkan ke dalam gelas piala 150 ml lalu direaksikan dengan 25 gram eugenol (0.15 mol) disertai pengadukan. Kemudian campuran dipanaskan dengan gelombang mikro pada tingkat daya (power level) 100% dengan waktu pemanasan selama 15 menit (jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan sebesar 800 Watt/25 gram bahan = 32 W/g bahan). Hasil reaksi didinginkan lalu dianalisis sifat fisik dan kemurniannya.

•

Tahap 5 Prosedur sama dengan tahap 4, kecuali jumlah eugenol yang direaksikan sebanyak 16.7 gram eugenol (0.10 mol) sehingga jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan sebesar 800 Watt/16.7 gram bahan = 48W/g bahan). Diagram alir pembuatan isoeugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro dan katalis RhCl3.3H2O ditunjukkan pada Gambar 14.

RhCl3.3H2O + etanol Eugenol Diaduk

Dipanaskan dengan gelombang mikro

Didinginkan

Produk (Hasil Isomerisasi)

Analisis sifat fisik dan kemurnian

Gambar 14. Diagram alir pembuatan isoeugenol menggunakan gelombang mikro dan katalis RhCl3.3H2O (hasil modifikasi metode Kurniawan (2005); Cerveny et al. (1987) dan Chalk, 1977)

E. PENGAMATAN Pengamatan yang dilakukan pada penelitian ini meliputi jumlah bahan yang menguap, bobot jenis, indeks bias, kelarutan dalam etanol 50 persen, dan kemurnian isoeugenol (berdasarkan analisis komatografi gas). 1. Jumlah bahan yang menguap Prinsip : Banyaknya bahan yang menguap dinyatakan dalam persentase selisih bobot awal dan bobot akhir bahan terhadap bobot awal bahan yang digunakan. Jumlah bahan yang menguap(% b/b) = Bobot awal bahan (gram)- Bobot akhir bahan (gram) x 100 % Bobot awal bahan (gram) 2. Bobot jenis Prinsip : Nilai bobot jenis dipengaruhi oleh kerapatan dan berat molekul senyawa kimianya. Bobot jenis minyak atsiri adalah perbandingan antara kerapatan air suling pada volume dan suhu yang sama. Prosedur: Piknometer dibersihkan dengan alkohol dan setelah kering piknometer tersebut ditimbang dengan teliti. Air suling diisikan sampai melebihi tanda tera dan air yang menempel dibagian luar piknometer dibersihkan. Piknometer yang telah berisi air suling didiamkan beberapa menit untuk menormalkan suhunya dan ditimbang. Dengan cara yang sama dilakukan terhadap contoh produk isoeugenol. Bobot jenis (t 0C) = Bobot isoeugenol (g) = d Bobot air suling (g) Bobot jenis (250C) = d ± 0.00087 (t -25) Keterangan : t

= suhu pengamatan

d

= bobot jenis produk isoeugenol pada suhu pengamatan (t 0C)

0.00087 = faktor koreksi bobot jenis isoeugenol untuk setiap perubahan suhu 10C

3. Indeks bias Prinsip : Jika cahaya datang dan menembus dua media dengan kerapatan yang berbeda maka akan dibelokkan atau dibiaskan menuju garis normal. Rumus = Sin i = N Sin r n Keterangan : N = indeks bias media lebih rapat n = indeks bias media kurang rapat i = sudut antar sinar datang dengan garis normal Prosedur : Prisma pada refraktometer dibersihkan dengan alcohol, kemudian diatas prisma diteteskan minyak menggunakan pipet tetes. Prisma diteteskan dan diatur slidenya sehingga diperoleh garis batas yang jelas antara terang dan gelap, saklar diatur sampai garis batas berimpit dengan titik potong dari dua garis bersilangan, indeks bias dibaca. Indeks bias (250C) = nt – 0.0005 (t-25) Keterangan : t

= suhu kamar (0C)

nt

= indeks bias pada suhu kamar

0.0005 = faktor koreksi indeks bias isoeugenol setiap perubahan suhu 10C. 4. Kelarutan dalam etanol 50 persen Kelarutan minyak atsiri dalam etanol dapat dilihat dari seberapa jauh minyak tersebut larut dalam etanol sampai jernih dengan perbandingan tertentu. .Prosedur : Satu mililiter minyak dimasukkan ke dalam tabung reaksi kemudian ditambahkan 1 ml etanol dan dikocok sampai jernih. Jika tidak jernih ditambahkan etanol lagi sampai jernih (tiap penambahan dengan 1 ml etanol). Perhitungan kelarutan minyak dalam etanol = ml minyak : ml etanol

5. Kemurnian produk isoeugenol Kemurnian produk isoeugenol yang dihasilkan dianalisis dengan menggunakan

kromatograf

gas

(berdasarkan

luas

puncak

pada

kromatogram). Kondisi operasi kromatografi gas diatur lalu contoh produk isoeugenol diinjeksikan sebanyak 2 µL. Kondisi operasi kromatografi gas yang digunakan adalah sebagai berikut : Instrumen

: Hitachi 263-50

Detektor

: FID

Kolom

: OV17 (panjang kolom 3 m, diameter kolom 1/8 inch)

Zat padat pendukung

: Chromosorb

Suhu awal kolom

:150 0C

Waktu retensi

: 5 menit

Suhu akhir kolom

: 180 0C

Kenaikan suhu kolom

: 1 0C/5 menit

Suhu Injektor

: 200 0C

Suhu detektor

: 250 0C

Kecepatan alir Nitrogen

: 50 mL/menit

Kecepatan alir Hidrogen

: 50 mL/menit

Kecepatan rekorder

: 5 mm/menit

6. Persentase konversi eugenol menjadi isoeugenol Rumus untuk menghitung persentase konversi eugenol menjadi isoeugenol =

% Isoeugenol dalam produk x 100% - % Isoeugenol dalam bahan baku % Eugenol dalam bahan baku

7. Warna Sampel dituangkan ke dalam cawan petri yang sudah dibersihkan. Kemudian ditutup dengan penutup cawan petri. Warna diukur dengan kromameter yang disajikan dengan nilai L, a, dan b.

L = Tingkat kecerahan suatu zat, semakin tinggi nilai L maka semakin cerah suatu zat a = Rentang perubahan warna dari hijau (nilai a negatif) sampai merah (nilai a positif) b = Rentang perubahan warna dari biru (nilai b negatif) sampai kuning (nilai b positif)

F. ANALISIS DATA Data hasil penelitian dianalisis dengan menggunakan metode deskriptif yaitu metode yang berkaitan dengan pengumpulan dan penyajian suatu gugus data sehingga memberikan informasi yang berguna (Walpole, 1995). Penyajian data ditampilkan dalam bentuk grafik, tabel, dan histogram.

BAB IV. HASIL DAN PEMBAHASAN

A.

PENELITIAN PENDAHULUAN 1. Karakterisasi Bahan Baku Pada tahap pertama penelitian ini dilakukan karakterisasi bahan baku yang digunakan, yaitu eugenol. Karakterisasi bahan baku juga bertujuan untuk mengetahui perubahan yang terjadi sesudah dilakukan proses sintesis isoeugenol. Sifat fisiko-kimia eugenol bahan baku (Tabel 6) akan mempengaruhi proses sintesis isoeugenol yang dilakukan. Tabel 6. Sifat fisiko-kimia eugenol bahan baku Karakteristik

Nilai Bahan Baku

Nilai Standar

Penampakan

Cairan bening

Cairan bening sampai

berwarna kuning

kuning muda*

kecoklatan 0

Bobot jenis (25/25) C

1.066

1,053 - 1,064**

Indeks bias (25 C)

1.5348

1.5403 – 1.5443

Kelarutan dalam

1:5

1 : 5 atau 1 : 6 **

Kadar eugenol (GC)

96%

Eugenol, min. 99%*

Kadar isoeugenol

0.4%

-

0

alkohol 50%

(GC) * PT. Indesso Aroma (2006) ** EOA (1970)

Eugenol yang digunakan dalam penelitian ini tidak sepenuhnya memenuhi standar EOA (1970). Indeks bias (250C) eugenol bahan baku sebesar 1.5348 berada dibawah selang indeks bias (250C) eugenol standar EOA (1970) sebesar 1.5403 – 1.5443. Perbedaan ini disebabkan kemurnian eugenol bahan baku lebih rendah daripada kemurnian eugenol standar. Dalam eugenol bahan baku masih terdapat sekitar 4% senyawasenyawa lain seperti beta-kariofilen, metil salisilat, dan metil eugenol yang

memiliki indeks bias lebih rendah daripada nilai indeks bias eugenol (Guenther, 1990). Bobot jenis (25/25)0C eugenol bahan baku sebesar 1.066 masuk selang bobot jenis (25/25)0C eugenol standar EOA (1970) sebesar 1.053 – 1.064. Sedangkan kelarutan eugenol dalam alkohol 50% sebesar 1 : 5 sesuai dengan standar EOA.

2. Pembuatan Isoeugenol Menggunakan Pemanasan Konvensional Proses

pembuatan

isoeugenol

dari

eugenol

menggunakan

pemanasan konvensional yang dikatalisis oleh RhCl3.3H2O merupakan reaksi

isomerisasi.

Pembuatan

isoeugenol

dengan

menggunakan

pemanasan konvensional digunakan sebagai rujukan untuk mengkonversi proses

pembuatan

isoeugenol

dengan

menggunakan

pemanasan

gelombang mikro. Reaksi isomerisasi merupakan reaksi paling kritis sebab reaksi isomerisasi merupakan reaksi dapat balik sehingga untuk mengarahkan keseimbangan reaksi ke arah terbentuknya senyawa isoeugenol (produk) dibutuhkan kondisi proses yang sesuai (Leody, 1992). Faktor-faktor yang menjadi

perhatian

dalam

proses

pembuatan

isoeugenol

dengan

menggunakan pemanasan konvensional ini yaitu suhu, waktu pemanasan, dan nisbah mol antara eugenol dengan katalis RhCl3.3H2O. Pada tahap ini, eugenol yang diisomerisasi sebanyak 25 gram (0.15 mol) dan dengan menambahkan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 gram (75.9) mikromol yang terlarut dalam etanol. Nisbah mol antara eugenol dengan katalis RhCl3.3H2O yaitu 0.15 mol : 75.9 mikromol. Penggunaan nisbah mol ini mengacu pada metode Cerveny et al. (1987). Proses pemanasan menggunakan peralatan labu three neck pada suhu konstan 1430C selama 7 jam. Sumber panas adalah heating mantle. Pada proses pemanasan konvensional ini terjadi proses perpindahan energi melalui peristiwa konduksi dari sumber panas. Pada saat penguapan dipermukaan tercapai, terjadi kesetimbangan termal oleh arus konveksi yang mengakibatkan hanya sebagian kecil dari larutan berada pada suhu yang

diaplikasikan oleh sumber energi diluar wadah reaksi, sehingga untuk mencapai reaksi sempurna diiperlukan waktu reaksi yang cukup lama. Selama

proses

reaksi

isomerisasi

berlangsung

dilakukan

pengadukan dengan kecepatan 100 rpm dan pendinginan dengan bantuan kondenser.

Pengadukan

bertujuan

agar

proses

pemanasan

dapat

berlangsung secara merata ke seluruh bagian bahan karena selama proses pemanasan yang cukup lama (7 jam) mengakibatkan bahan menjadi semakin pekat. Reaksi isomerisasi eugenol menggunakan pemanasan konvensional menghasilkan produk yang memiliki karakteristik seperti disajikan pada Tabel 7. Tabel 7. Karakteristik produk isomerisasi menggunakan pemanasan Konvensional Karakteristik

Nilai Produk

Penampakan

Cairan pekat berwarna gelap

Bobot jenis (25/25) 0C

1.1136

Indeks bias (250C)

1.5517

Kelarutan dalam alkohol 50%

1:6

Kadar cis-isoeugenol (GC)

20.09%

Kadar trans-isoeugenol (GC)

58.26%

Kadar isoeugenol total (GC)

78.35%

Aroma

Wangi floral

Terbentuknya isoeugenol hasil reaksi isomerisasi eugenol sebesar 78.35% memberikan indikasi bahwa tahapan percobaan menggunakan pemanasan konvensional dianggap telah berhasil sehingga dilanjutkan dengan tahapan percobaan berikutnya yaitu mengkonversi proses pemanasan

konvensional

(microwave

heating).

menjadi

Produk

pemanasan

hasil

reaksi

gelombang isomerisasi

mikro eugenol

konvensional ini digunakan sebagai pembanding produk isoeugenol yang dihasilkan dari pemanasan gelombang mikro.

3. Konversi Pemanasan Konvensional Menjadi Pemanasan Gelombang Mikro Proses

konversi

kondisi

proses

pembuatan

isoeugenol

menggunakan pemanasan konvensional menjadi pemanasan gelombang mikro pada awalnya dilakukan dengan cara trial and error. Proses pembuatan isoeugenol dengan pemanasan konvensional selama 7 jam dikonversi menggunakan pemanasan gelombang mikro selama 1 sampai 3 menit. Akan tetapi produk yang dihasilkan secara fisik belum menunjukkan karakteristik isoeugenol. Hal ini kemungkinan besar dikarenakan energi panas yang dibutuhkan untuk terjadinya reaksi isomerisasi belum tercapai. Percobaan selanjutnya dilakukan coba-coba dengan mengacu pada metode Biotage (2006) yaitu menggunakan tabel konversi waktu dan suhu pemanasan konvensional menjadi pemanasan gelombang mikro seperti yang ditunjukkan pada Tabel 8. Metode ini digunakan Biotage untuk mengkonversi waktu pemanasan konvensional menjadi pemanasan gelombang mikro untuk sintesis kimia organik. Cara menggunakan Tabel 8 yaitu dari kolom yang berwarna (misalnya

orange)

bergerak

ke

bawah

(misalnya

kolom

putih)

menunjukkan perubahan unit waktu (jam ke menit). Contohnya: suatu reaksi menggunakan metode konvensional dengan suhu 800C selama 24 jam bila dikonversi menjadi kondisi sintesis kimia organik dengan gelombang mikro (microwave assisted organic synthesis) terdiri dari beberapa langkah dibawah ini : a.) Pilih 800C pada kolom kiri-sumbu Y, dan bergerak ke kanan sampai ke kolom yang menunjukkan angka 23. Angka pada kolom warna putih ini berarti 23 jam (ini mendekati target 24 jam). b.) Bergerak ke bawah kolom ini sampai angka pada kolom warna biru yang bernilai 5 (angka ini menunjukkan 5 menit).

c.) Pindah ke kolom paling kiri-sumbu Y, dan akan ditemukan suhu 1600C. Jadi kondisi reaksi kimia bila mengunakan MAOS (microwave assisted organic synthesis) yaitu suhu 1600C selama 5 menit. Tabel 8. Konversi metode pemanasan konvensional menjadi pemanasan gelombang mikro

Sumber : www.biotage.com Dengan menggunakan pendekatan coba-coba mengacu tabel konversi ini dilakukan reaksi isomerisasi menggunakan pemanasan gelombang mikro selama 10 menit dan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 gram. Ternyata dengan waktu pemanasan selama 10 menit ini menghasilkan produk dengan kemurnian isoeugenol sebesar 74.0%. Hasil ini tidak berbeda jauh dengan kemurnian isoeugenol dalam produk yang dihasilkan dengan pemanasan konvensional yaitu sebesar 78.4%. Oleh karena itu waktu pemanasan gelombang mikro selama 10 menit ditetapkan sebagai titik awal (starting point) untuk proses percobaan selanjutnya.

B. PENGARUH WAKTU PEMANASAN GELOMBANG MIKRO TERHADAP PRODUK ISOEUGENOL Kemurnian Produk Isoeugenol Untuk mengetahui jumlah isoeugenol yang terdapat dalam produk isomerisasi (kemurniannya) dilakukan analisis dengan kromatografi

gas

dengan

menghitung

luas

peak

pada

kromatogramnya.

100 85.17

80

73.94

Isoeugenol (%)

1.

90.29

88.17

77.65

78.79

60 40 20 0 10

15

20

Waktu Pemanasan (Menit) Jumlah katalis 0.02 g RhCl3.3H2O

Gambar 15.

Jumlah katalis 0.04 g RhCl3

Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap kemurnian produk isomerisasi pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g

Berdasarkan grafik pada Gambar 15 diketahui bahwa semakin lama waktu pemanasan gelombang mikro (selang waktu 10 sampai 20 menit) dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g terjadi kecenderungan peningkatan isoeugenol yang terbentuk dari 73.94% sampai 78.79%. Pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.04 g, peningkatan waktu pemanasan dari 10 menit menjadi 15 menit dapat meningkatkan terbentuknya isoeugenol dari 85.17% menjadi 90.29% (Gambar 15). Akan tetapi peningkatan waktu pemanasan dari 15 menit ke 20 menit tidak meningkatkan pembentukan isoeugenol,

melainkan sebaliknya (Gambar 15). Hal ini kemungkinan disebabkan pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.04 g, waktu pemanasan gelombang mikro selama 15 menit sudah cukup atau sudah mencapai titik puncak pembentukan untuk mengisomerisasi eugenol menjadi isoeugenol sehingga perpanjangan waktu pemanasan menjadi 20 menit tidak meningkatkan pembentukan isoeugenol. Cerveny et al., (1987) menyatakan bahwa semakin lama waktu pemanasan pada reaksi isomerisasi maka akan semakin banyak isoeugenol yang terbentuk, akan tetapi waktu pemanasan akan mencapai optimal pada waktu atau suhu pemanasan tertentu. Percepatan reaksi kimia melalui pemanasan gelombang mikro merupakan hasil interaksi antara gelombang dan bahan (Perreux dan Loupy, 2001). Aplikasi suhu yang lebih tinggi menciptakan energi panas yang lebih tinggi dan meningkatkan laju reaksi kimia (Wikipedia, 2006). Secara teoritis, energi panas ini mempengaruhi laju reaksi. Semakin banyak energi radiasi yang diserap, maka semakin besar energi panas yang diterima oleh larutan atau semakin tinggi suhu larutan sampel, sehingga laju reaksi semakin cepat dan produk yang terbentuk semakin banyak. Energi merupakan hasil perkalian antara daya dengan waktu. Dengan menggunakan persamaan fisika sederhana (persamaan 2) akan terlihat bahwa semakin lama waktu pemanasan maka energi yang dihasilkan semakin besar. P = W ........................................................ Persamaan 1) t W = P . t....................................................... Persamaan 2) Keterangan : P = Daya (Watt),

W = Energi (Joule),

t = Waktu (Detik)

Untuk mengetahui pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap kemurnian produk isoeugenol dapat dilihat juga

konsentrasi eugenol (luas peak kromatogram) yang masih terdapat dalam produk isoeugenol. Peningkatan jumlah isoeugenol berbanding terbalik dengan jumlah eugenol yang tersisa. Pada Gambar 16 terlihat semakin lama waktu pemanasan, eugenol yang tersisa dalam produk isomerisasi semakin menurun karena eugenol yang terkonversi menjadi isoeugenol semakin banyak. 30 25 21.96

Eugenol (%)

20

18.76

17.25

15 10.78

10

6.10

5

5.96

0 10

15

Waktu Pemanasan (Menit)

20

Jumlah katalis 0.02 g RhCl3.3H2O Jumlah katalis 0.04 g RhCl3.3H2O

Gambar 16. Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g terhadap komponen eugenol dalam produk isomerisasi Banyaknya isoeugenol yang terkandung dalam produk isomerisasi dinyatakan dengan kemurnian isoeugenol. Sedangkan eugenol yang terkonversi menjadi isoeugenol dinyatakan dalam persentase konversi. Persentase konversi ini menyatakan tingkat keberhasilan reaksi isomerisasi eugenol yang dilakukan. Semakin tinggi persentase konversi maka semakin tinggi pula keberhasilan reaksi isomerisasi eugenol menjadi isoeugenol. Persentase konversi eugenol menjadi isoeugenol menggunakan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g ditunjukkan pada Tabel 9.

Tabel 9.

Jumlah

Persentase konversi eugenol dengan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, 20 menit dan aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g Waktu

Katalis

Cis-

Trans-

Isoeugenol Isoeugenol

Cis :

Isoeugenol

Trans

Total

0.02 g

10 menit

18.1%

58.5%

1 : 3.2

76.6%

0.02 g

15 menit

17.7%

62.8%

1 : 3.5

80.5%

0.02 g

20 menit

18.7%

63.0%

1 : 3.4

81.7%

0.04 g

10 menit

19.2%

69.1%

1 : 3.6

88.3%

0.04 g

15 menit

19.1%

74.5%

1 : 3.9

93.6%

0.04 g

20 menit

19.4%

72.0%

1 : 3.7

91.4%

Pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g dengan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit terjadi konversi eugenol menjadi cis-isoeugenol dan transisoeugenol (Tabel 9). Rasio cis dan trans isoeugenol ternyata berbedabeda. Komponen yang dominan disyaratkan dalam perdagangan isoeugenol di pasaran adalah komponen trans-isoeugenol dengan kandungan minimal 91 – 93% (Indesso, 2006). Berdasarkan Tabel 9, rasio trans terhadap cis isoeugenol yang paling tinggi pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g diperoleh dari pemanasan gelombang mikro selama 15 menit. Demikian pula, pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.04 g, rasio trans terhadap cis isoeugenol yang paling tinggi didapatkan dari pemanasan gelombang mikro selama 15 menit. Waktu pemanasan gelombang mikro selama 15 menit pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g diduga sebagai waktu pemanasan yang paling sesuai untuk reaksi isomerisasi eugenol.

2.

Bobot jenis (25/25) 0C Produk isomerisasi menggunakan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g disajikan pada Gambar 17.

Bobot Jenis

1.1500

1.1065

1.1000

1.0967 1.0896

1.0945

1.1078 1.0966

1.0500

1.0000 10

15 20 Waktu Pemanasan (Menit) Jumlah katalis 0.02 g RhCl3.3H2O Jumlah katalis 0.04 g RhCl3.3H2O

Gambar 17. Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap bobot jenis rata-rata produk isomerisasi Bobot jenis (25/25)0C rata-rata produk isomerisasi yang dihasilkan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 gram berkisar antara 1.0896 – 1.0966. Sedangkan bobot jenis (25/25)0C rata-rata produk isomerisasi yang dihasilkan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.04 gram berkisar antara 1.0967 – 1.1078. Terjadinya peningkatan nilai bobot jenis seiring meningkatnya waktu pemanasan karena isoeugenol yang terbentuk semakin banyak atau eugenol dalam produk semakin sedikit. Isoeugenol mempunyai bobot jenis yang lebih tinggi daripada eugenol (Guenther, 1990). Bobot jenis rata-rata produk isomerisasi baik dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 g dan 0.04 g lebih besar daripada bobot jenis (25/25)0C yang ditetapkan EOA (1970) yaitu berkisar antara 1.079 – 1.085. Hal ini disebabkan produk isomerisasi hasil penelitian ini tidak dilakukan proses pemisahan dan pemurnian lebih lanjut sehingga dalam produk masih mengandung zat pengotor dibuktikan dengan adanya endapan kental dalam produk yang memiliki bobot lebih tinggi daripada isoeugenol. Zat pengotor

ini kemungkinan besar terbentuk dari reaksi polimerisasi termal (Cowd, 1982) ketika pemanasan pada suhu tinggi berlangsung. Indeks bias (250C) Indeks bias rata-rata produk isomerisasi hasil penelitian dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 gram dan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit berkisar antara 1.5680 – 1.5714 (Gambar 18). Sedangkan indeks bias rata-rata produk isomerisasi hasil penelitian dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.04 gram dan pemanasan gelombang mikro selama 10, 15, dan 20 menit berkisar antara 1.5715 – 1.5741 (Gambar 18). 1.5800 1.5750

0

Indeks Bias 25 C

3.

1.5715

1.5700

1.5741 1.5714

1.5720 1.5713

1.5680

1.5650 1.5600 1.5550 1.5500 10

15 Waktu Pemanasan (Menit)

20


Gambar 18. Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap indeks bias produk isomerisasi Semakin lama waktu pemanasan gelombang mikro, semakin besar indeks bias rata-rata produk isoeugenol meskipun kecil peningkatannya. Hal ini disebabkan jumlah senyawa isoeugenol yang terbentuk semakin meningkat. Senyawa isoeugenol mempunyai indeks bias dan kerapatan yang lebih besar daripada eugenol (Guenther, 1990). Jika senyawa dilewati sinar monokromatis maka akan terjadi pembiasan cahaya yang lebih mendekati garis normal sehingga indeks biasnya semakin besar. Oleh karena itu, semakin

besar jumlah senyawa isoeugenol yang terbentuk maka indeks bias produk isomerisasi akan semakin besar.

4.

Kelarutan dalam Etanol 50% Kelarutan produk isomerisasi yang dihasilkan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 gram dan 0.04 gram dengan pemanasan selama 10 – 20 menit dalam etanol 50% mempunyai

perbandingan 1 : 5. Hal ini sesuai dengan kelarutan

isoeugenol standar EOA (1970) dalam alkohol 50% dengan perbandingan 1 : 5. Tingkat kelarutan produk isoeugenol dalam etanol 50% dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi senyawa-senyawa yang terdapat dalam produk isomerisasi. Produk isomerisasi mengandung sebagian besar isoeugenol dan sebagian kecil sisa eugenol. Terdapat kecenderungan kuat bagi senyawa non polar untuk larut ke dalam pelarut non polar dan bagi senyawa polar atau ion untuk larut ke dalam pelarut polar (Keenan, et al., 1992). Isoeugenol dan eugenol merupakan senyawa-senyawa polar sehingga dapat larut dalam pelarut polar seperti etanol.

5.

Warna Produk isoeugenol hasil penelitian dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 gram dan 0.04 gram dengan pemanasan selama 10 – 20 menit secara visual berwarna coklat kehitaman.

Pengukuran

dengan

kromameter

memperlihatkan

intensitas warna secara kuantitatif yang disajikan dengan nilai L, nilai a, dan nilai b. Nilai

L

menggambarkan

tingkat

kecerahan

produk

isoeugenol. Semakin tinggi nilai L semakin cerah produk isoeugenol. Nilai L produk isomerisasi disajikan dalam Tabel 10. Isoeugenol standar (PT. Indesso) memiliki nilai L 55.09. Sedangkan Produk isomerisasi hasil penelitian 35.29 – 36.26. Hal ini berarti tingkat

kecerahan produk isomerisasi hasil penelitian masih

dibawah

isoeugenol standar. Produk isomerisasi hasil penelitian masih berupa campuran

(belum

sepenuhnya

murni

isoeugenol)

sedangkan

isoeugenol standar merupakan isoeugenol yang murni (99%). Tabel 10. Nilai L produk isomerisasi pada beberapa waktu pemanasan (10, 15, 20 menit) dan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 g dan 0.04 g Waktu

Jumlah katalis

pemanasan

RhCl3.3H2O

10 menit

0.02 g

35.29

15 menit

0.02 g

35.67

20 menit

0.02 g

36.26

10 menit

0.04 g

36.19

15 menit

0.04 g

36.00

20 menit

0.04 g

35.74

Nilai L

Isoeugenol standar

55.09

Nilai a dan nilai b produk isomerisasi disajikan pada Gambar 19 dan 20.

Nilai b 6 4 2

Nilai a

0 -6

-4

-2

0

2

4

6

-2 -4 -6 waktu MW 10 menit waktu MW 20 menit

waktu MW 15 menit isoeugenol standar

Gambar 19. Koordinat warna produk isomerisasi menggunakan 0.02 g katalis RhCl3.3H2O dan variasi waktu pemanasan gelombang mikro

Nilai b 6 4 2

Nilai a

0 -6

-4

-2

0

2

4

6

-2 -4 -6 waktu MW 10 menit waktu MW 20 menit

waktu MW 15 menit isoeugenol standar

Gambar 20. Koordinat warna produk isomerisasi menggunakan 0.04 g katalis RhCl3.3H2O dan variasi waktu pemanasan gelombang mikro Nilai a menggambarkan rentang perubahan warna isoeugenol dari hijau (nilai a negatif) sampai merah (nilai a positif). Nilai a isoeugenol standar (PT. Indesso) bernilai –0.70, sedangkan nilai a produk isomerisasi hasil penelitian berkisar antara 1.20 sampai 5.26. Sedangkan Nilai b menggambarkan rentang perubahan warna dari biru (nilai b negatif) sampai kuning (nilai b positif). Nilai b isoeugenol standar (PT. Indesso) bernilai –0.87, sedangkan nilai b produk isoeugenol hasil penelitian berkisar antara –1.44 sampai 2.18.

6.

Jumlah Akumulasi Bahan yang Hilang (Menguap) Jumlah akumulasi bahan yang hilang atau menguap selama reaksi isomerisasi berlangsung dipengaruhi oleh lamanya waktu pemanasan gelombang mikro. Hal ini terlihat dari kecenderungan grafik pada Gambar 21 yang memperlihatkan jumlah bahan yang menguap semakin meningkat seiring dengan semakin lamanya waktu pemanasan baik pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 g dan 0.04 g.

25

Bahan yang menguap (%)

22.63

20 17.51 15.58 14.71

15 11.33 10.87

10 5 0 10

15 Waktu pemanasan (menit)

20


Gambar 21. Pengaruh waktu pemanasan gelombang mikro terhadap jumlah bahan yang menguap Penyebab semakin meningkatnya jumlah akumulasi bahan yang menguap selama pemanasan berlangsung seiring dengan semakin lamanya waktu pemanasan adalah dengan semakin lamanya waktu pemanasan, suhu yang terjadi dalam bahan semakin meningkat atau energi yang diserap oleh bahan semakin besar. Hasil penelitian Leody (1992) membuktikan bahwa semakin tinggi suhu dan lama pemanasan pada pemanasan konvensional, jumlah reaktan yang menguap semakin besar. Pada suhu tertentu molekul-molekul cairan mempunyai energi tertentu dan bergerak dengan kecepatan tertentu. Kenaikan suhu akan menyebabkan bertambahnya energi molekulmolekul gas, sehingga kecepatan menguap senyawa-senyawa dalam campuran reaksi akan semakin besar. Ditambah lagi dengan oven gelombang mikro yang digunakan adalah tanpa modifikasi yaitu tidak dilengkapi dengan kondenser sehingga uap yang keluar dari bahan akan keluar dari wadah reaktan.

C. PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH KATALIS RhCl3.3H2O TERHADAP PRODUK ISOEUGENOL Perpindahan ikatan rangkap sulit dilakukan apabila molekul yang akan di proses mudah terpecah. Metode klasik biasanya memerlukan kondisi yang ekstrem seperti basa atau asam kuat, suhu tinggi dengan katalis heterogen (Andrieux et al., 1977). Pada penelitian ini, digunakan katalis dari kompleks logam transisi yaitu RhCl3.3H2O yang merupakan katalis homogen (Andrieux et al., 1977), yang dapat mengisomerisasi ikatan rangkap pada senyawa eugenol sehingga dihasilkan senyawa cisisoeugenol dan trans-isoeugenol. Jumlah katalis yang ditambahkan pada reaksi kimia mempengaruhi laju dan kesempurnaan reaksi kimia yang terjadi. Semakin besar jumlah katalis yang ditambahkan maka akan semakin cepat laju reaksi dan semakin sempurna suatu reaksi kimia (Wikipedia, 2006). Pada tahap ini dilakukan percobaan isomerisasi eugenol dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.06 g selama 15 menit pemanasan gelombang mikro, dimana pada tahap sebelumnya telah dilakukan percobaan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g dengan waktu pemanasan yang sama sehingga dapat terlihat secara jelas pengaruh peningkatan jumlah katalis yang digunakan dalam reaksi isomerisasi eugenol.

1.

Kemurnian Produk Isoeugenol Pengaruh peningkatan jumlah katalis RhCl3.3H2O terhadap kemurnian produk isoeugenol disajikan pada Gambar 22. Pada Gambar tersebut terlihat kecenderungan semakin besar jumlah katalis yang digunakan

dalam reaksi isomerisasi eugenol, semakin besar

isoeugenol yang terbentuk.

100 90.29

Isoeugenol (%)

80

91.91

77.65

60 40 20 0 0.02 0.04 0.06 Jumlah Katalis RhCl 3.3H2O (g)

Gambar 22.

Pengaruh jumlah katalis RhCl3.3H2O terhadap kemurnian produk isomerisasi

Peningkatan jumlah katalis RhCl3.3H2O

dari 0.02 g

menjadi 0.04 g mampu meningkatkan kemurnian produk isoeugenol dari 77.7% menjadi

90.3% sedangkan peningkatan jumlah katalis

RhCl3.3H2O dari 0.04 g menjadi 0.06 g hanya mampu meningkatkan kemurnian produk isoeugenol hingga 91.9% . Perbedaan jumlah kenaikan isoeugenol yang terbentuk dijelaskan sebagai berikut. Ketika penggunaan katalis sebanyak 0.02 g masih banyak eugenol sisa yang belum terkonversi menjadi isoeugenol yaitu sebanyak 18.8% (Lampiran 6 dan 7) sehingga kemungkinan peningkatan jumlah katalis besar kemungkinan dapat mengurangi eugenol sisa ini. Kemudian setelah digunakan katalis sebanyak 0.04 g, eugenol sisa menjadi 6.1%. (Lampiran 12 dan 13) Harapan eugenol sisa menjadi 0% memang tidak akan mungkin terjadi karena efisiensi proses tidak ada yang mencapai 100%. Hal ini dapat dilihat juga dari persentase konversi eugenol pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O 0.06 g, dibandingkan dengan aplikasi katalis RhCl3.3H2O 0.02 g dan 0.04 g seperti yang disajikan pada Tabel 11.

Tabel 11.

Perbandingan persentase konversi eugenol pada aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g, 0.04 g, dan 0.06 g dan waktu pemanasan gelombang mikro selama 15 menit

Katalis

Cis-

Trans-

Cis :

Isoeugenol

RhCl3.3H2O

Isoeugenol

Isoeugenol

Trans

Total

0.02 g

17.7%

62.8%

1 : 3.5

80.5%

0.04 g

19.1%

74.5%

1 : 3.9

93.6%

0.06 g

19.0%

76.3%

1 : 4.0

95.3%

Berdasarkan Tabel 11, terlihat bahwa penggunaan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.06 g dapat mengkonversi eugenol menjadi isoeugenol sebesar 95.3%. Komponen trans-isoeugenol yang terbentuk juga paling banyak dibandingkan dengan aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g. Bobot jenis (25/25) 0C Bobot jenis rata-rata produk isomerisasi yang dihasilkan dari aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.06 g dibandingkan dengan bobot jenis produk isomerisasi tahap sebelumnya yaitu hasil aplikasi katalis sebanyak 0.02 g dan 0.04 g seperti yang disajikan pada Gambar 23. 1.1500

Bobot Jenis

2.

1.1000

1.1065

1.1103

1.0945

1.0500

1.0000 0.02

0.04

0.06

Jumlah Katalis RhCl3.3H2O (g)

Gambar 23. Pengaruh peningkatan jumlah katalis RhCl3.3H2O terhadap bobot jenis produk isomerisasi

Bobot jenis (25/25)0C produk isomerisasi yang dihasilkan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 g, 0.04 g, dan 0.06 g yaitu 1.0945, 1.1065, 1.1103. Terjadi peningkatan nilai bobot jenis seiring meningkatnya jumlah katalis karena isoeugenol yang terbentuk semakin banyak atau eugenol dalam produk semakin sedikit. Isoeugenol mempunyai bobot jenis yang lebih tinggi daripada eugenol (Guenther, 1990). Indeks bias (250C) Indeks bias rata-rata produk isomerisasi yang dihasilkan dari aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.06 g dibandingkan dengan indeks bias produk isomerisasi tahap sebelumnya yaitu hasil aplikasi katalis sebanyak 0.02 g dan 0.04 g seperti yang disajikan pada Gambar 24. Pada Gambar tersebut terlihat bahwa semakin besar jumlah katalis, semakin besar nilai indeks bias rata-rata produk isomerisasi.

1.5800 1.5750 Indeks Bias

3.

1.5700

1.5752 1.5713

1.5720

1.5650 1.5600 1.5550 1.5500 0.02

0.04

0.06

Jumlah Katalis RhCl3.3H2O

Gambar 24. Pengaruh peningkatan jumlah katalis terhadap indeks bias produk isomerisasi Peningkatan nilai indeks bias seiring dengan peningkatan jumlah katalis disebabkan semakin banyaknya jumlah isoeugenol yang terbentuk. Senyawa isoeugenol mempunyai indeks bias dan

kerapatan yang lebih besar daripada eugenol (Guenther, 1990). Jika senyawa dilewati sinar monokromatis maka akan terjadi pembiasan cahaya yang lebih mendekati garis normal sehingga indeks biasnya semakin besar. Oleh karena itu, semakin besar jumlah senyawa isoeugenol yang terbentuk maka indeks bias produk isomerisasi akan semakin besar.

4.

Kelarutan dalam Etanol 50% Kelarutan produk isomerisasi yang dihasilkan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebesar 0.02 g, 0.04 g, dan 0.06 g dengan pemanasan selama 15 menit dalam etanol 50% mempunyai perbandingan 1 : 5. Hal ini sesuai dengan kelarutan isoeugenol standar EOA (1970) dalam alkohol 50% dengan perbandingan 1 : 5. Tingkat kelarutan produk isoeugenol dalam etanol 50% dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi senyawa-senyawa yang terdapat dalam produk isomerisasi. Produk isomerisasi mengandung sebagian besar isoeugenol dan sebagian kecil sisa eugenol. Terdapat kecenderungan kuat bagi senyawa non polar untuk larut ke dalam pelarut non polar dan bagi senyawa polar atau ion untuk larut ke dalam pelarut polar (Keenan, et al., 1992). Isoeugenol dan eugenol merupakan senyawa-senyawa polar sehingga dapat larut dalam pelarut polar seperti etanol.

5.

Warna Secara visual, produk isoeugenol yang dihasilkan dari aplikasi katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.06 g berwarna coklat kehitaman.

Pengukuran

dengan

kromameter

memperlihatkan

intensitas warna secara kuantitatif yang disajikan dengan nilai L, nilai a, dan nilai b. Nilai

L

menggambarkan

tingkat

kecerahan

produk

isoeugenol. Semakin tinggi nilai L semakin cerah produk isoeugenol. Nilai L produk isomerisasi hasil percobaan dengan aplikasi katalis sebanyak 0.06 g yang dibandingkan dengan produk hasil percobaan

dengan aplikasi katalis sebanyak 0.02 g dan 0.04 g disajikan dalam Tabel 12. Isoeugenol standar (PT. Indesso) memiliki nilai L 55.09. Sedangkan produk isomerisasi hasil penelitian berkisar antara 35.67 – 36.17. Hal ini berarti tingkat kecerahan produk isomerisasi hasil penelitian masih

dibawah isoeugenol standar. Produk isomerisasi

hasil penelitian masih berupa campuran (belum sepenuhnya murni isoeugenol) sedangkan isoeugenol standar merupakan isoeugenol yang murni (99%). Tabel 12. Nilai L produk isomerisasi pada beberapa jumlah katalis Jumlah katalis RhCl3.3H2O

Nilai L

0.02 g

35.67

0.04 g

36.00

0.06 g

36.17

Isoeugenol standar

55.09

Nilai a dan nilai b produk isomerisasi hasil percobaan dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.06 g yang dibandingkan dengan produk hasil percobaan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 g dan 0.04 g disajikan pada Gambar 25.

Nilai b 6 4 2

Nilai a

0 -6

-4

-2

0

2

4

6

-2 -4 -6 Jumlah katalis RhCl3.3H2O 0.02 g Jumlah katalis RhCl3.3H2O 0.04 g Jumlah katalis RhCl3.3H2O 0.06 g Isoeugenol standar

Gambar 25. Koordinat warna (nilai a dan b) produk isomerisasi pada berbagai jumlah katalis

Nilai

a

menggambarkan

rentang

perubahan

warna

isoeugenol dari hijau (nilai a negatif) sampai merah (nilai a positif). Nilai a isoeugenol standar (PT. Indesso) bernilai –0.70, sedangkan nilai a produk isomerisasi hasil penelitian berkisar antara 2.01 sampai 3.83. Sedangkan

Nilai b menggambarkan rentang perubahan

warna dari biru (nilai b negatif) sampai kuning (nilai b positif). Nilai b isoeugenol standar (PT. Indesso) bernilai –0.87, sedangkan nilai b produk isoeugenol hasil penelitian berkisar antara –0.87 sampai 1.52

Jumlah Akumulasi Bahan yang Hilang (Menguap) Peningkatan jumlah katalis RhCl3.3H2O memberikan pengaruh terhadap akumulasi bahan yang hilang (menguap). Grafik pada Gambar 26 memperlihatkan kecenderungan semakin besar jumlah katalis RhCl3.3H2O yang ditambahkan, akumulasi bahan yang hilang (menguap) selama proses pemanasan semakin meningkat.

20 18.32

Bahan menguap (%)

6.

15

14.71

15.58

10 5 0 0.02

0.04

0.06

Jumlah katalis RhCl3.3H2O (g) Daya MW 800 Watt, Waktu 15 menit

Gambar 26. Pengaruh peningkatan jumlah katalis RhCl3.3H2O terhadap akumulasi bahan yang hilang atau menguap Katalis merupakan zat yang meningkatkan kecepatan suatu reaksi tanpa dirinya mengalami perubahan kimia yang permanen (Keenan, et al., 1992).

Penggunaan katalis berhubungan dengan

energi aktivasi. Tumbukan-tumbukan akan menghasilkan reaksi jika partikel-partikel bertumbukan dengan energi yang cukup untuk memulai suatu reaksi. Energi minimum yang diperlukan disebut dengan energi aktivasi (Keenan, et al., 1992). Menambahkan katalis memberikan perubahaan yang berarti pada energi aktivasi. Katalis menyediakan satu rute alternatif bagi reaksi (Gambar 27). Peningkatan jumlah katalis berarti kecepatan reaksi menjadi lebih cepat. Hal inilah yang menyebabkan jumlah bahan yang menguap dalam reaksi isomerisasi eugenol semakin banyak.

Gambar 27. Pengaruh katalis terhadap laju reaksi (Chem-is-try.org)

D. PENGARUH PENINGKATAN JUMLAH DAYA GELOMBANG MIKRO PER SATUAN MASSA BAHAN TERHADAP PRODUK ISOEUGENOL Untuk mengetahui pengaruh peningkatan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap produk isoeugenol dilakukan reaksi isomerisasi eugenol dengan menggunakan daya 48 Watt/gram bahan. Produk hasil percobaan ini dibandingkan dengan produk hasil percobaan pada tahap sebelumnya yang dihasilkan dari daya 32 Watt/gram bahan. Jumlah katalis RhCl3.3H2O yang digunakan sama yaitu 0.06 g serta waktu pemanasan gelombang mikro yang sama yaitu 15 menit.

1.

Kemurnian Produk Isoeugenol Berdasarkan histogram pada Gambar 28 terlihat tidak terlalu berbeda jauh kemurnian produk isoeugenol yang dihasilkan dari proses yang menggunakan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan sebesar 32 Watt/gram bahan dengan proses yang menggunakan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan sebesar 48 Watt/gram bahan. Kemungkinan besar hal ini disebabkan dengan penggunaan jumlah katalis sebesar 0.06 gram pada waktu pemanasan selama 15 menit tidak meningkatkan kemurnian produk isoeugenol yang sudah mencapai 91.91% atau sudah mencapai tingkat reaksi isomerisasi maksimal.

100

91.91

91.18

32

48

Isoeugenol (%)

80 60 40 20 0

Jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan (W/g)

Gambar 28. Pengaruh daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap kemurnian produk isomerisasi . Penggunaan variasi daya gelombang mikro mempengaruhi suhu reaksi dan rendemen produk akan tetapi pengaruh tersebut tergantung kondisi proses yang dilakukan. Loupy dan Le (1993) melakukan isomerisasi eugenol menjadi isoeugenol dengan katalis KOH menggunakan daya 600 watt menghasilkan konversi 65% sedangkan bila dayanya ditingkatkan menjadi 750 watt menghasilkan

34%. Hal ini menunjukkan bahwa peningkatan jumlah daya gelombang mikro tidak selalu meningkatkan pembentukan isoeugenol. Bobot jenis (25/25) 0C

2.

Bobot jenis (25/25)0C rata-rata produk isomerisasi yang dihasilkan dengan daya gelombang mikro per satuan massa bahan sebsar 32 Watt/gram bahan yaitu 1.1103. Sedangkan bobot jenis (25/25)0C rata-rata produk isomerisasi yang dihasilkan daya gelombang mikro per satuan massa bahan sebesar 48 Watt/gram bahan yaitu 1.1120 (Gambar 29). Terjadinya peningkatan bobot jenis seiring dengan peningkatan daya gelombang mikro per satuan massa bahan menggambarkan adanya pengaruh daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap bobot jenis produk isomerisasi.

Bobot Jenis

1.1500

1.1103

1.1120

32

48

1.1000

1.0500

1.0000


Gambar 29. Pengaruh daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap bobot jenis rata-rata produk isomerisasi . Penyebab bertambahnya bobot jenis ini diduga karena meningkatnya reaksi samping seperti polimerisasi.Peningkatan daya gelombang mikro sebesar 48 W/gram bahan (800 Watt daya gelombang mikro per 16.7 gram bahan) mengakibatkan lebih banyak energi panas yang diserap bahan dibandingkan dengan dosis 32

watt/gram bahan (800 Watt daya oven microwave per 25 gram bahan). Hal ini ditunjukkan dari produk dari aplikasi gelombang mikro 48 W/g yang mempunyai kepekatan yang lebih daripada produk hasil aplikasi gelombang mikro 32 W/g. Indeks bias (250C)

3.

Pengaruh peningkatan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap indeks bias rata-rata produk isomerisasi ditunjukkan pada Gambar 30. Terjadi kenaikan indeks bias dari 1.5752 menjadi 1.5765. Dari segi indeks bias, kedua produk ini memenuhi standar indeks bias (250C) EOA (1970) yang berkisar antara 1.5745 – 1.5795.

1.7000 1.6000

1.5752

1.5767

32

48

Indeks bias

1.5000 1.4000 1.3000 1.2000 1.1000 1.0000


Gambar 30.

Pengaruh daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap indeks bias (250C) rata-rata produk isomerisasi

. Lebih tingginya indeks bias produk isomerisasi pada aplikasi gelombang mikro 48 W/g diduga disebabkan terbentuknya senyawa polimer berantai karbon panjang hasil reaksi polimerisasi lebih banyak daripada produk isomerisasi yang menggunakan gelombang mikro sebesar 32 W/g. Menurut Forme (1979), semakin panjang rantai karbon semakin besar kerapatannya. Semakin besar kerapatan maka indeks biasnya semakin besar karena terjadi pembiasan cahaya yang lebih mendekati garis normal.

4.

Kelarutan dalam Alkohol 50% Kelarutan produk isoeugenol hasil isomerisasi dengan aplikasi jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan baik 32 W/g maupun 48 W/g memberikan perbandingan dalam etanol 50% sebesar 1 : 5. Tingkat kelarutan produk isoeugenol dalam etanol 50% dipengaruhi oleh jenis dan konsentrasi senyawa-senyawa yang terdapat dalam produk isomerisasi. Produk isomerisasi mengandung sebagian besar isoeugenol dan sebagian kecil sisa eugenol. Terdapat kecenderungan kuat bagi senyawa non polar untuk larut ke dalam pelarut non polar dan bagi senyawa polar atau ion untuk larut ke dalam pelarut polar (Keenan, et al., 1992). Isoeugenol dan eugenol merupakan senyawa-senyawa polar sehingga dapat larut dalam pelarut polar seperti etanol.

5.

Warna Tidak terjadi perubahan yang drastis pada warna produk isoeugenol yang dihasilkan dari penggunaan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan yang berbeda. Kecerahan (nilai L) produk isomerisasi disajikan pada Tabel 13. Tabel 13. Nilai L produk isomerisasi hasil aplikasi daya gelombang mikro per satuan massa bahan yang berbeda Daya gelombang mikro per satuan massa

Nilai L

bahan (W/g) 32

36.17

48

36.00

Isoeugenol standar

55.09

Nilai a dan nilai b produk isomerisasi pada daya gelombang mikro yang berbeda disajikan disajikan pada Gambar 31.

Nilai b 6 4 2

Nilai a

0 -6

-4

-2

0

2

4

6

-2 -4 -6 isoeugenol standar daya MW 48 W/g

daya MW 32 W/g

Gambar 31. Koordinat warna (nilai a dan b) produk isomerisasi pada daya gelombang mikro per satuan massa bahan yang berbeda Nilai

a

menggambarkan rentang perubahan warna

isoeugenol dari hijau (nilai a negatif) sampai merah (nilai a positif). Nilai a isoeugenol standar (PT. Indesso) bernilai –0.70, sedangkan nilai a produk isomerisasi hasil penelitian berkisar antara 1.22 sampai 2.01. Nilai b menggambarkan rentang perubahan warna dari biru (nilai b negatif) sampai kuning (nilai b positif). Nilai b isoeugenol standar (PT. Indesso) bernilai –0.87, sedangkan nilai b produk isoeugenol hasil penelitian berkisar antara –1.33 sampai –1.07.

6.

Jumlah Akumulasi Bahan yang Hilang (Menguap) Peningkatan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan dari 32 W/g menjadi 48 W/g mempengaruhi jumlah bahan yang menguap selama proses pemanasan ( Gambar 32).

bahan yg menguap (%)

25 18

20

16

15 10 5 0 32

48


Gambar 32. Pengaruh daya gelombang mikro per satuan massa bahan terhadap akumulasi bahan yang menguap atau hilang (%) selama proses pemanasan Jumlah bahan yang menguap pada aplikasi gelombang mikro per satuan massa bahan 32 W/g menghasilkan penguapan bahan yang lebih besar 2% daripada aplikasi gelombang mikro 48 W/g (800 Watt per 16.7 gram bahan). Perbedaan ini kemungkinan disebabkan pada aplikasi gelombang mikro 32 W/g (800 watt per 25 gram bahan), partikelpartikel bahan yang berpotensi menguap masih lebih banyak daripada partikel-partikel bahan pada aplikasi 48 W/g.

E. PERBANDINGAN KONVERSI EUGENOL ANTARA PRODUK HASIL PEMANASAN KONVENSIONAL DAN PEMANASAN GELOMBANG MIKRO Produk isomerisasi hasil pemanasan konvensional selama 7 jam (420 menit) dengan menggunakan katalis RhCl3.3H2O sebanyak 0.02 dibandingkan dengan produk hasil pemanasan gelombang mikro dengan jumlah katalis yang sama (Tabel 14). Parameter yang dijadikan pembanding yaitu persentase konversi eugenol menjadi isoeugenol karena keberhasilan reaksi isomerisasi eugenol dicerminkan dari tingginya persentase konversi eugenol.

Tabel 14. Perbandingan persentase konversi eugenol antara produk pemanasan konvensional dan pemanasan gelombang mikro Konvensional

% Konversi eugenol

Gelombang Mikro (menit)

(420 menit)

10

15

20

81.2%

76.6%

80.5%

81.7%

Berdasarkan Tabel 14, terlihat bahwa proses isomerisasi dengan menggunakan pemanasan gelombang mikro dapat bersaing dengan proses isomerisasi dengan menggunakan pemanasan konvensional. Proses isomerisasi dengan menggunakan waktu pemanasan gelombang mikro selama 20 menit dapat memberikan persentase konversi eugenol yang setara dengan hasil pemanasan konvensional selama 420 menit. Hal ini dapat berimplikasi terhadap peningkatan efisiensi proses dan bukan hanya waktu proses yang dapat dipersingkat akan tetapi penghematan waktu ini dapat mengurangi biaya akibat penggunaan energi panas yang dibutuhkan dalam reaksi isomerisasi.

BAB V. KESIMPULAN DAN SARAN

A. KESIMPULAN Dari penelitian yang telah dilakukan dapat disimpulkan bahwa : 1. Produk isoeugenol hasil penelitian berwarna coklat kehitaman dan berbau harum yang lembut seperti bau bunga (floral). 2. Pembuatan isoeugenol dengan menggunakan pemanasan gelombang mikro dapat mereduksi waktu reaksi isomerisasi dari 7 jam (pemanasan konvensional) hingga menjadi 10 – 20 menit. 3. Waktu pemanasan gelombang mikro berpengaruh terhadap reaksi isomerisasi eugenol. Waktu pemanasan yang memberikan konversi eugenol paling tinggi yaitu 15 menit. 4. Jumlah katalis RhCl3.3H2O berpengaruh terhadap reaksi isomerisasi. Jumlah katalis RhCl3.3H2O yang memberikan konversi isoeugenol paling tinggi yaitu 0.06 gram. 5. Reaksi isomerisasi eugenol dengan penambahan katalis RhCl3.3H2O 0.06 gram selama 15 menit pemanasan gelombang mikro (daya 800 Watt) memberikan persentase konversi eugenol menjadi isoeugenol sebesar 95.3%. 6. Peningkatan jumlah daya gelombang mikro per satuan massa bahan sebesar 50% dari 32 W/g menjadi 48 W/g tidak meningkatkan kemurnian produk isoeugenol yang dihasilkan.

B.

SARAN 1.

Perlu dilakukan modifikasi oven gelombang mikro yang akan digunakan untuk proses pembuatan isoeugenol agar lebih memberikan hasil yang lebih baik serta keamanan proses yang lebih terjamin.

2. Perlu dilakukan penelitian mengenai penggunaan ulang katalis RhCl3.3H2O (reusable) yang telah digunakan untuk reaksi yang sama untuk mengefisienkan penggunaan katalis.

3. Perlu dilakukan penelitian lebih lanjut tentang pemurnian produk isoeugenol yang dihasilkan sehingga akan didapatkan isoeugenol murni.

DAFTAR PUSTAKA

Andrieux, J., Derex, H., Barton, R., Patin, H. 1977. Rhodium-catalysed Isomerisation of Some Unsaturated Organic Substrates. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 359-363. Anonim. 2005. Microwave Isomerization of Safrole and Eugenol. Syn. Comm. 27(24), 4335-4340 (1997). http://www. Rhodium.ws Anonim. 2006. Efek Katalis pada Laju Reaksi. http://Chem-is-try.org Anonim. 2006. Isoeugenol. http://ntpweb.com Bedoukian, P.Z. 1967. Perfumery and Flavoring Synthetics. Second Edition. Elsevier Publishing Co. New York. Biotage.

2006. Converting http://Biotage.com

Conventional

Procedur

to

Microwave.

BSN. 1998. SNI Minyak Daun Cengkeh No. 06-2387-1998. BSN. Jakarta. Chalk,

A. J. 1977. Process http://v3.espacenet.com

For

The

Preparation

of

Isoeugenol.

Cerveny, L., Krejcikova, A., Marhoul, A., Ruzicka, V. 1987. Isomerization of Eugenol to Isoeugenol. Kinetics Studies. React. Kinet. Catal. Lett. 33, 471-6. www. Rhodium.ws Copson, D.A. 1975. Microwave Heating. Second Edition. The AVI Publishing Company, Inc. Connecticut. Cowd, M.A. 1982. Polymer Chemistry. John Murray Publisher Ltd. London. Deptan. 2005. Prospek dan Arah Pengembangan Agribisnis Cengkeh. Badan Litbang Deptan. Jakarta. Egloff, G., Hulla, G., Komasewsky, V.I. 1942. Isomerization of Pure Hydrocarbons. Di dalam Leody. Mempelajari Pembuatan Isoeugenol dari Minyak Daun Cengkeh. Skripsi. FATETA. IPB. Bogor. EOA. 1970. EOA Spesifications and Standards. Di dalam Leody. Mempelajari Pembuatan Isoeugenol dari Minyak Daun Cengkeh. Skripsi. FATETA. IPB. Bogor.

Forme, M.W. 1979. Physical Properties of Fats and Fatty Acid. Di dalam D. swern (ed.). Bailey’s Industrial Oil and Fat Products. John Wiley and Sons. New York. Furia, T.E. 1980. Handbook of Food Additives. Volume II. Second Edition. CRC Press Inc. Florida. Guenther, E. 1987. Minyak Atsiri. Jilid 1. Terjemahan. Ketaren, S. UI Press. Jakarta. Guenther, E. 1990. Minyak Atsiri. Jilid 4. Terjemahan. Ketaren, S. UI Press. Jakarta. Hubert, A.J. dan Reimlinger, H. 1969. The Isomerization of Olefins Part I. BaseCatalysed Isomerization of Olefins. Synthesis (3), 97-112. Diakses dari http://www.rhodium.ws/pdf/isomerization.of.alkenes-1.pdf Indesso. 2006. Eugenol and Isoeugenol Spesification. Indesso Aroma. Jakarta. Keenan, K. dan Wood. 1992. Kimia Untuk Universitas. Jilid 1. Terjemahan. Pudjaatmaka, A.H. Erlangga. Jakarta. Keenan, K. dan Wood. 1992. Kimia Untuk Universitas. Jilid 2. Terjemahan. Pudjaatmaka, A.H. Erlangga. Jakarta. Ketaren, S. 1985. Pengantar Teknologi Minyak Atsiri. Balai Pustaka. Jakarta. Kurniawan, Harry. 2005. Semi Sintesis Vanili dari Eugenol dengan Metode Microwave. Skripsi. Departemen Kimia, FMIPA UI. Depok. Leody. 1992. Mempelajari Pembuatan Isoeugenol dari Minyak Daun Cengkeh. Skripsi. FATETA. IPB. Bogor. Loupy, A. dan Le Ngoc Thach. 1993. Base-Catalysed Isomerization of Eugenol: Solvent-Free Conditions and Microwave activation. Synthetic Communications, 23(18), 2571-2577. Michael, M. dan Reichenbacher. 1977. Method of Preparing Vanillin from Eugenol. Diakses dari http://v3.espacenet.com Perreux, L. dan Loupy, A. 2001. A Tentative Rationalization of Microwave Effects in Organic Synthesis According To The Reaction Medium, and Mechanistic Consideration. Tetrahedron 57, 9199-9223. Perry, R.H. dan Green, D.W. 1999. Perry’s Chemical Engineers Handbook. McGraw Hill. USA.

Sari, R.D. 2003. Aplikasi Katalis V2O5-MoO3 pada Reaksi Pembuatan Vanili dari Eugenol. Skripsi. FMIPA UI. Sastrohamidjojo, H. 2002. Kimia Minyak Atsiri. FMIPA UGM. Yogyakarta. Setiyatno, H. 1991. Semi Sintesis vanili dari Eugenol dengan Metode Fotokimia dan Katalis Transfer Fasa: [18]-Crown Ether-6. Skripsi. Jurusan Kimia FMIPA UI. Depok. Sharma, S.K, Srivastava, Jasra. 2006. Selective double bond isomerization of allyl phenyl ethers catalyzed by ruthenium metal complexes. Journal of Molecular Catalysis A: Chemical 245, 200–209. Taylor, M. dan Atri, S. 2005. Development in Microwave Chemistry. Evalueserve. United Kingdom. Walpole, R.E. 1992. Pengantar Statistika. Edisi ke-3. Terjemahan. Sumantri, B. PT. Gramedia. Jakarta. Whittaker, G. 1997. Microwave http://ed.ac.uk-ah05-ch1a

Heating

Mechanism.

Diakses

dari

Wikipedia. 2006. Microwave Oven. Diakses dari http://en.wikipedia.org/wiki/ Microwave_oven ________. 2006. Reaction Rate. http://en.wikipedia.org/wiki/Reaction_rate

Diakses

________. 2006. Rhodium (III) Chloride. Diakses http://en.wikipedia.org/wiki/ Rhodium/28III%29_chloride

dari dari

Wingrove, A.S. dan. Caret, R.L 1981. Organic Chemistry. Harper and Row Publisher. New York.

LAMPIRAN

Lampiran 1. Kromatogram eugenol bahan baku (injeksi ulangan 1)

RT

CONC

KET

0.713 0.0042 0.972 0.0070 1.33 1.8995 2.583 0.0183 3.697 0.1204 4.43 0.0292 4.908 0.2103 6.233 97.1872 eugenol 7.392 0.1791 cis-isoeugenol 10.463 0.1202 trans-isoeugenol 16.897 0.1238

Lampiran 2. Kromatogram eugenol bahan baku (injeksi ulangan 2)

PEAK

RT

CONC

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

0.8 1.02 1.4 1.83 2.69 2.92 3.23 3.41 3.92 4.48 4.79 5.36 6.76 7.88 13.04 20.28 25.35

0.2492 0.0405 0.1204 1.8998 0.0363 0.0197 0.0228 0.0301 0.0291 0.1111 0.0343 0.1889 95.0221 0.3935 1.4721 0.2045 0.0197

KET

Eugenol Cis-isoeugenol

19 28.1 0.1090 Lampiran 3. Kromatogram isoeugenol standar (PT. Indesso)

PEAK

RT

CONC

KET

1 2 4 5 6 7

0.42 4.04 4.94 5.78 7.08 9.92

0.036 0.026 0.125 0.618 Eugenol 15.197 Cis-Isoeugenol 83.999 Trans-Isoeugenol

Lampiran 4. Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan gelombang mikro 10 menit dan katalis RhCl3.3H2O 0.02 gram (ulangan 1)

PEAK

RT

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0.42 0.76 1.34 2.66 3.82 4.32 5.13 6.04 7.34 9.8 11.94

CONC

KET

0.1630 0.0190 1.5274 0.3931 0.3961 0.1640 1.5674 20.0668 Eugenol 18.0053 Cis-isoeugenol 57.6718 Trans-isoeugenol 0.0270


PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0.46 1.26 2.49 3.64 4.1 4.9 5.83 7.08 9.54 11.62 14.3 17.16

CONC

KET

0.0840 1.4654 0.3841 0.3581 0.1380 1.1963 23.8617 Eugenol 17.3342 Cis-isoeugenol 54.8872 Trans-isoeugenol 0.0310 0.0120 0.2501


PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

1.2 1.46 2 2.38 3.38 3.86 4.63 5.02 5.85 7.16 9.25 18.63

CONC

KET

0.5629 0.3540 0.0453 0.2552 0.2037 0.1152 0.0535 1.2821 18.0731 Eugenol 16.6665 Cis-isoeugenol 62.3556 Trans-isoeugenol 0.0340


PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.49 1.25 2.48 3.66 4.9 5.79 7.09 9.58 11.66

CONC

KET

0.0450 1.3224 0.3551 0.4581 2.0727 19.4362 Eugenol 17.8937 Cis-isoeugenol 58.3907 Trans-isoeugenol 0.0250


PEAK

RT

CONC

KET

2 3 4 5 6 7 8 9

1.27 1.52 2.5 3.62 5.12 5.96 7.28 9.64

0.5651 0.4360 0.3175 0.3947 2.0158 17.5645 Eugenol 17.7889 Cis-isoeugenol 60.9176 Trans-isoeugenol


PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8 9 10

0.5 1.32 2.58 3.75 5.03 5.89 7.21 9.68 17.42

CONC

KET

0.0590 1.0273 0.3421 0.4411 2.0676 16.9451 Eugenol 18.7106 Cis-isoeugenol 60.1580 Trans-isoeugenol 0.2501


PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0.5 1.36 1.66 2.7 3.9 5.2 6.05 7.4 9.9 17.75

CONC

KET

0.0670 0.6762 0.5882 0.3671 0.5322 1.8327 10.4508 Eugenol 18.5437 Cis-isoeugenol 66.6900 Trans-isoeugenol 0.2511


PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0.5 1.3 1.58 2.62 3.89 5.2 6.06 7.41 9.96 17.76

CONC

KET



PEAK

RT

CONC

KET

2 3 4 5 6 7 8 9 10

1.27 1.56 2.5 3.52 3.99 5.03 5.8 7.18 9.33

0.2083 0.1617 0.1026 0.1710 0.1140 2.1141 5.2034 Eugenol 18.2590 Cis-isoeugenol 73.6650 Trans-isoeugenol


PEAK

RT

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0.44 1.24 1.53 2.54 3.74 4.3 5.12 6 7.36 9.74 17.68

CONC

KET



PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0.48 1.3 1.58 2.58 0.75 4.23 5.02 5.87 7.21 9.69 17.42

CONC

KET



PEAK

RT

3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13

0.41 1.22 1.5 2.44 3.6 4.04 4.87 5.72 7.04 9.34 17.23

CONC

KET


Lampiran 16. Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan gelombang mikro 15 menit, katalis RhCl3.3H2O 0.06 gram, dosis MW 32 W/g (ulangan 1)

PEAK 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

RT

CONC

KET

1.313 0.3027 1.625 0.3114 2.21 0.0524 2.63 0.2998 3.75 0.3182 4.117 0.2676 5.092 2.3489 5.958 3.6635 Eugenol 7.277 18.1257 Cis-isoeugenol 9.413 74.0727 Trans-isoeugenol 17.512 0.2374

Lampiran 17. Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan gelombang mikro 15 menit, katalis RhCl3.3H2O 0.06 gram, dosis MW 32 W/g (ulangan 2)

PEAK 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

RT

CONC

KET

1.282 0.4426 1.587 0.4069 2.142 0.0425 2.562 0.3747 3.667 0.3734 4.117 0.2356 5 2.5543 5.865 3.7140 Eugenol 7.205 19.0083 Cis-isoeugenol 9.483 72.6055 Trans-isoeugenol 17.428 0.2422

Lampiran 18. Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan gelombang mikro 15 menit, katalis RhCl3.3H2O 0.06 gram, dosis MW 48 W/g

PEAK

RT

CONC

KET

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

1.32 1.66 2.5 2.7 3.88 5.2 6.07 7.43 9.8 12 17.6

0.3462 0.3109 0.1079 0.2778 0.6197 2.8559 4.7310 Eugenol 19.2604 Cis-isoeugenol 71.1334 Trans-isoeugenol 0.0203 0.3387

Lampiran 19. Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan gelombang mikro 15 menit, katalis RhCl3.3H2O 0.06 gram, dosis MW 48 W/g

PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

0.94 1.21 1.68 1.9 2.98 3.41 4.22 4.98 6.14 7.88 14.55

CONC

KET


Lampiran

20.

PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8

1.31 2.265 3.668 4.93 5.767 7.14 9.633

Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan konvensional 7 jam, katalis RhCl3.3H2O 0.02 gram (ulangan 1)

CONC

KET

0.7835 1.9427 0.3129 0.5869 11.1759 Eugenol 21.9064 Cis-isoeugenol 63.2917 Trans-isoeugenol

Lampiran

21.

PEAK

RT

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11

0.48 0.77 1.37 2.43 3.79 5.16 6.06 7.37 9.68 17.19

Kromatogram produk isoeugenol hasil pemanasan konvensional 7 jam, katalis RhCl3.3H2O 0.02 gram (ulangan 2)

CONC

KET


Lampiran 22. Rekapitulasi bobot jenis (25/250C) produk isoeugenol Waktu

Jumlah

Ulangan 1

Ulangan 2

BJ Rata-rata

Pemanasan

Katalis

(menit)

(gram)

10

0.02

1.0928

1.0863

1.0896

15

0.02

1.0941

1.0948

1.0945

20

0.02

1.0966

1.0966

1.0966

10

0.04

1.0978

1.0955

1.0967

15

0.04

1.1099

1.1031

1.1065

20

0.04

1.1078

1.1077

1.1078

15

0.06

1.1112

1.1093

1.1103

15

0.06

1.1120

1.1120

1.1120

420

0.02

1.1123

1.1148

1.1136

Lampiran 23. Rekapitulasi indeks bias produk isoeugenol Waktu Pemanasan (menit) 10

Jumlah Katalis (gram)

Ulangan

Indeks Bias 250C

Indeks Bias 250C Rata-Rata

0.02 0.02

20

0.02

10

0.04

15

0.04

20

0.04

15

0.06

15

0.06

420

0.02

1.5685 1.5676 1.5710 1.5716 1.5723 1.5706 1.5723 1.5708 1.5734 1.5707 1.5735 1.5747 1.5774 1.5731 1.5762 1.5769 1.5621 1.5414

1.5680

15

1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2

1.5713 1.5714 1.5715 1.5720 1.5741 1.5752 1.5765 1.5517

Lampiran 24. Rekapitulasi kelarutan produk isoeugenol dalam etanol 50% Waktu Pemanasan

Jumlah katalis

Kelarutan

(menit)

(gram)

(alkohol 50%)

10

0.02

1:5 1:5

15

0.02

1:5 1:5

20

0.02

1:5 1:5

10

0.04

1:5 1:5

15

0.04

1:5 1:5

20

0.04

1:5 1:5

15

0.06

1:5 1:5

15

0.06

1:5 1:5

420

0.02

1:6 1:6

Lampiran 25. Rekapitulasi kecerahan dan warna produk isoeugenol (dengan kromameter) Waktu Pemana Jumlah san

Katalis

(menit)

(g)

Ulangan 1 L

a

Ulangan 2

Rata-rata

b

L

a

b

L

a

b

10

0.02

35.07 4.98

1.68

35.51

5.54

2.67

35.29

5.26

2.18

15

0.02

35.33 4.25

2.95

36.01

3.40

0.08

35.67

3.83

1.52

20

0.02

36.40 3.80

0.50

36.12

3.17 -0.24

36.26

3.49

0.13

10

0.04

35.95 2.52

-0.70

36.42

2.96 -0.32

36.19

2.74

-0.51

15

0.04

36.02 2.86

-0.72

35.97

2.49 -1.01

36.00

2.68

-0.87

20

0.04

35.65 1.02

-1.51

35.82

1.38 -1.37

35.74

1.20

-1.44

15

0.06

36.07 2.36

-0.91

36.26

1.66 -1.23

36.17

2.01

-1.07

15

0.06

35.97 0.94

-1.43

36.02

1.49 -1.23

36.00

1.22

-1.33

420

0.06

35.78 0.61

-1.60

36.09

0.57 -1.54

35.94

0.59

-1.57

Isoeugenol standar 55.09 -0.70

-0.87

55.09

-0.70 -0.87

55.09

-0.70

-0.87

Lampiran 26. Rekapitulasi jumlah bahan yang menguap (%) Waktu

Jumlah

Jumlah bahan

Jumlah bahan

Jumlah bahan

Pemanasan Katalis

yg menguap

yg menguap

yang menguap

(menit)

(%) Ulangan 1

(%) Ulangan 2

rata-rata (%)

(gram)

10

0.02

10.59

12.06

11.33

15

0.02

14.14

15.28

14.71

20

0.02

19.44

15.57

17.51

10

0.04

12.36

9.37

10.87

15

0.04

15.28

15.88

15.58

20

0.04

22.56

22.70

22.63

15

0.06

20.12

16.52

18.32

15

0.06

16.42

15.25

15.84

420

0.02

12.83

11.99

12.41

RIWAYAT HIDUP

Hari Soesanto, lahir di Ciputat, Tangerang pada tanggal 3 Maret 1984 dari orang tua yang bernama Sahlan S H Markum dan Eli Marlinah. Penulis adalah anak ketiga dari empat bersaudara. Pendidikan dasar diselesaikan di SDN Kampung Sawah II, Ciputat pada tahun 1996 dan pendidikan menengah pertama di SLTPN II Ciputat pada tahun 1999. Pada tahun 2002, penulis lulus dari SMUN 1 Ciputat. Pada tahun yang sama, penulis diterima sebagai mahasiswa IPB melalui jalur Undangan Seleksi Masuk IPB (USMI) di Departemen Teknologi Industri Pertanian. Selama menjadi mahasiswa, penulis menjadi asisten praktikum Penerapan Komputer pada tahun 2004, asisten praktikum Teknologi Emulsi pada tahun 2005, asisten praktikum Analisis Bahan dan Produk Agroindustri (ABPA) pada tahun 2005 dan asisten praktikum Peralatan Industri Pertanian pada tahun 2006. Penulis melakukan kegiatan Praktek Lapang (PL) di Perkebunan dan Pabrik Pengolahan Teh Gunung Mas, Bogor, PTPN VIII pada tahun 2005 dengan judul Kinerja Satuan Operasi dan Efektivitas Proses Produksi Teh Hitam. Penulis menyelesaikan penelitian tingkat Sarjana bekerjasama dengan peneliti pada Balai Besar Penelitian dan Pengembangan Pascapanen Pertanian Bogor pada tahun 2006 dengan judul Pembuatan Isoeugenol dari Eugenol Menggunakan Pemanasan Gelombang Mikro. Penulis juga aktif dikegiatan kemahasiswaan antara lain sebagai anggota Komisi Litbang mahasiswa Dewan Perwakilan Mahasiswa (DPM) – Fateta IPB pada tahun 2003-2004, staf Departemen Profesi Himpunan Mahasiswa Teknologi Industri (Himalogin) Fateta IPB pada tahun 2004-2005 dan berbagai kepanitian kampus lainnya.

Untuk korespondensi dapat melalui e-mail : [email protected]

PEMBUATAN ISOEUGENOL DARI EUGENOL MENGGUNAKAN PEMANASAN GELOMBANG MIKRO

Recommend Documents