B. PENGARUH FAKTOR REAKSI
Proses penghilangan asam akonitat secara karbonatasi dengan menggunakan Reaktor Venturi Bersirkulasi (RVB) dipengaruhi oleh beberapa faktor diantaranya suhu, laju alir cairan, dan tekanan. Faktor-faktor tersebut dapat dioptimalkan sehingga dapat menurunkan jumlah asam akonitat di dalam larutan gula hasil karbonatasi menggunakan RVB.
Hubungan dan pengaruh faktor reaksi terhadap respon dapat diketahui melalui serangkaian percobaan yang sistematis dan diuji melalui analisis statistika, yang disajikan dalam suatu model atau persamaan linier. Dengan persamaan linier ini, maka akan diketahui pengaruh linier dari suhu, laju alir cairan, dan tekanan serta interaksi faktor yang berpengaruh terhadap respon.
Berikut ini merupakan pengaruh linier dari faktor utama dan interaksi faktor terhadap asam akonitat larutan gula hasil karbonatasi dengan RVB disajikan pada Tabel 6.
Tabel 6. Pengaruh linier dari faktor utama dan interaksi faktor terhadap asam akonitat larutan gula hasil karbonatasi dengan RVB
Hasil dari analisa statistik menunjukkan bahwa faktor-faktor reaksi yaitu suhu (X1), laju alir cairan (X2), dan tekanan (X3) memberikan pengaruh terhadap penghilangan asam akonitat. Faktor-faktor tersebut memberikan
Parameter Koefisien Signifikansi (%) Pengaruh (%)
Intersep 3.716875 95.08
Suhu (X1) -0.380875 58.80 0.34
Laju alir cairan (X2) -0.146625 29.99 0.01
Tekanan (X3) -0.355625 56.68 47.84 Interaksi X1 dan X2 0.064125 13.95 Interaksi X1 dan X3 -0.360375 57.09 Interaksi X2 dan X3 0.274375 48.47 R2 0.8584 22
pengaruh untuk menurunkan jumlah asam akonitat pada larutan raw sugar
hasil karbonatasi menggunakan RVB.
Berdasarkan Tabel 6 dapat dilihat bahwa faktor yang paling berpengaruh terhadap penghilangan asam akonitat pada karbonatasi raw sugar
menggunakan RVB adalah suhu (X1) pada tingkat kepercayaan sebesar 58.80 persen dan persen pengaruh sebesar 0.34 persen. Semakin tinggi suhu pada proses reaksi akan menyebabkan jumlah asam akonitat di dalam larutan gula hasil karbonatasi semakin menurun yang ditunjukkan dengan tanda negatif pada nilai koefisien parameter.
Pada suhu yang lebih tinggi akan menyebabkan laju reaksi kimia meningkat. Peningkatan laju reaksi akan menyebabkan lebih cepatnya molekul-molekul bergerak sehingga bertabrakan satu sama lainnya. Pada suhu yang tinggi, akan semakin banyak molekul yang memiliki kecepatan lebih besar karena memiliki energi yang cukup untuk bereaksi, sehingga reaksi kimia akan semakin cepat (Keenan et al., 1984). Reaksi kimia yang terjadi pada proses karbonatasi raw sugar yaitu reaksi antara ion kalsium (Ca2+) dan
ion karbonat (CO32-) yang akan membentuk endapan kalsium karbonat
(CaCO3). Pada proses pembentukan endapan kalsium karbonat, mampu
mengikat dan mengendapkan kotoran-kotoran seperti senyawa yang tidak terlarut, senyawa tersuspensi, sulfat, fosfat, zat warna, dan asam organik (asam akonitat) dengan cara menjerat asam akonitat dalam kristal kalsium karbonat, mengadsorpsi asam akonitat secara intercrystalline pada permukaan kristal sebagai garam kalsium yang tidak larut dengan interaksi molekuler (gaya van der Waals) (Chen dan Chou, 1993). Dengan suhu yang semakin tinggi maka akan menyebabkan peningkatan kecepatan adsorpsi sehingga terjadi pengurangan jumlah asam akonitat di dalam larutan gula kasar hasil karbonatasi.
Berdasarkan Lampiran 5, suhu berpengaruh signifikan pada tingkat kepercayaan 24.63 persen dan persen pengaruh 0.00046 persen terhadap peningkatan tingkat kemurnian (polarisasi), terhadap kejernihan suhu berpengaruh pada tingkat kepercayaan 47.38 persen dan persen pengaruh 0.58 persen terhadap peningkatan kejernihan larutan gula, sedangkan terhadap
warna larutan (ICUMSA) berpengaruh pada tingkat kepercayaan 12.94 persen dan persen pengaruh 0.08 persen terhadap penurunan warna larutan (ICUMSA). Hal ini menunjukkan bahwa, semakin tinggi suhu, maka kejernihan dan tingkat kemurnian semakin tinggi dan tingkat warna larutan semakin menurun. Hal ini disebabkan karena dengan semakin tinggi suhu dapat meningkatkan proses pencampuran gas CO2 dan larutan gula yang telah ditambah susu kapur dalam membentuk endapan kalsium karbonat, dimana endapan ini akan mengikat dan mengendapkan bahan pengotor, sehingga bahan pengotor termasuk asam akonitat yang terdapat di dalam larutan gula hasil karbonatasi semakin sedikit yang ditandai dengan semakin besar tingkat kemurnian dan kejernihan serta warna larutan gula yang semakin jernih.
Faktor lain yang berpengaruh signifikan terhadap penghilangan asam akonitat pada karbonatasi raw sugar menggunakan RVB, yaitu tekanan (X3). Tekanan memberikan pengaruh pada tingkat kepercayaan 56.68 persen dan persen pengaruh sebesar 47.84 persen. Semakin tinggi tekanan yang diberikan akan menyebabkan penurunan jumlah asam akonitat dalam larutan gula.
Pengaruh dari peningkatan tekanan gas dalam reaktor yaitu dapat meningkatkan difusi gas ke dalam venturi dan akan mereduksi ukuran droplet yang besar pada saat terjadinya semburan pada nozzle (Giffen dan Muraszew, 1953). Ukuran gelembung (droplet) yang kecil dapat meningkatkan efisiensi absorpsi gas terhadap larutan gula karena permukaan kontak yang semakin
luas, sehingga akan mempercepat pembentukan kristal CaCO3 oleh ion
kalsium (Ca2+) dan ion karbonat (CO32-) yang akan mengadsorpsi asam akonitat. Dengan semakin tinggi tekanan akan menyebabkan asam akonitat
yang teradsorpsi di permukaan kristal CaCO3 semakin banyak dan jumlah
asam akonitat di dalam larutan raw sugar hasil karbonatasi semakin
berkurang.
Peningkatan tekanan juga memberikan pengaruh yang signifikan terhadap penurunan nilai warna larutan (ICUMSA) pada tingkat kepercayaan sebesar 74.14 persen dan persen pengaruh 131.93 persen. Tekanan juga memberikan pengaruh signifikan terhadap peningkatan kejernihan pada tingkat kepercayaan sebesar 60.07 persen dan persen pengaruh 129.61 persen.
Sedangkan terhadap tingkat kemurnian (polarisasi), tekanan memberikan pengaruh terhadap peningkatan kemurnian (polarisasi) dengan selang kepercayaan hanya sebesar 2.36 persen dan persen pengaruh 0.0063 persen, yang disajikan pada Lampiran 5.
Laju alir cairan (X2) memberikan pengaruh terhadap penghilangan
asam akonitat pada karbonatasi raw sugar menggunakan RVB dengan
signifikansi lebih rendah dibandingkan dengan suhu dan tekanan yaitu pada tingkat kepercayaan 29.99 persen dan persen pengaruh sebesar 0.01 persen. Semakin meningkat laju alir maka akan menyebabkan penurunan jumlah asam akonitat dalam larutan gula.
Pengaruh peningkatan laju alir cairan yang melalui nozzle pada RVB yaitu dapat menyebabkan besarnya energi kinetik cairan yang dihasilkan
nozzle. Energi kinetik cairan yang dihasilkan nozzle besar, akan menyebabkan tumbukan antara cairan dan gas dalam ejektor semakin intensif, sehingga butiran cairan akan tereduksi menjadi ukuran yang kecil. Semakin kecil butiran cairan larutan gula, maka akan meningkatkan luas kontak permukaan reaksi gas karbondioksida dan larutan gula yang telah terdefekasi (Duveen, 1998). Hal tersebut dapat meningkatkan absorbsi gas oleh cairan, mempercepat pembentukan endapan kalsium karbonat yang mana endapan ini dapat mengdsorpsi asam akonitat, sehingga dapat menurunkan jumlah asam akonitat dalam larutan gula kasar hasil karbonatasi menggunakan RVB.
Selain dapat menurunkan jumlah asam akonitat dalam larutan gula kasar, berdasarkan Lampiran 5 peningkatan laju alir juga dapat memberikan pengaruh signifikan terhadap peningkatan kemurnian pada selang kepercayaan sebesar 35.77 persen dengan persen pengaruh 0.000071 persen. Selain itu, peningkatan laju alir juga memberikan pengaruh signifikan terhadap peningkatan kejernihan dengan selang kepercayaan sebesar 57.40 persen dan persen pengaruh 0.08 persen, serta memberikan pengaruh signifikan terhadap penurunan warna (ICUMSA) dengan selang kepercayaan sebesar 60.20 persen dan persen pengaruh sebesar 0.05 persen.
Berdasarkan Tabel 6 hasil interaksi suhu dengan tekanan berpengaruh
negatif terhadap jumlah asam akonitat hasil dari karbonatasi raw sugar
menggunakan RVB. Interaksi kedua faktor berpengaruh pada tingkat kepercayaan sebesar 57.09 persen. Pola interaksi kedua faktor dapat dilihat pada Gambar 12.
Keterangan :
X1(-1) : suhu 30°C; X1(+1) : suhu 60°C; X2(-1) : tekanan 0.3 kg/cm2; X2(+1) : tekanan 0.5 kg/cm2.
Gambar 12. Pola interaksi antara suhu (X1) dan tekanan (X3) terhadap jumlah asam akonitat
Berdasarkan Gambar 12 dapat diketahui bahwa peningkatan suhu akan berpengaruh terhadap penghilangan asam akonitat yang diindikasikan dengan penurunan jumlah asam akonitat di dalam larutan gula hasil karbonatasi. Penurunan asam akonitat tidak terlalu tajam terjadi pada saat tekanan meningkat pada suhu rendah (30°C). Hal ini terjadi karena pada suhu rendah reaksi kimia berlangsung lambat, yang dikarenakan molekul-molekul bergerak lambat sehingga tidak memiliki energi yang cukup untuk bereaksi.
Pada kondisi suhu tinggi (60°C) dan tekanan meningkat, penurunan asam akonitat lebih curam terjadi. Kondisi ini disebabkan pada saat tekanan
meningkat akan mempercepat pembentukan kristal CaCO3 dan pada saat suhu tinggi pengadsorpsian asam akonitat oleh kristal CaCO3 berlangsung cepat dikarenakan reaksi kimia yang berlangsung cepat. Sehingga penghilangan asam akonitat pada kondisi ini akan semakin besar terjadi.
