F. Angka Setana
2.4. Reaksi Transesterifikasi
Transesterifikasi yaitu mereaksikan ester atau bahan yang mengandung : 1. Ester asam lemak dengan asam lemak yang disebut asidolisis.
2. Ester asam lemak dengan alkohol atau gliserol yang disebut sebagai alkoholisis atau gliserolisis.
3. Ester dengan ester/ pertukaran ester yang disebut sebagai ester interchange/ interesterifikasi (Davidek, et all.1990)
Interesterifikasi merupakan reaksi ester dengan ester atau ester interchange. Interesterifikasi meliputi penataan ulang (rearrangement) atau randomisasi residu asil dalam trigliserol dan selanjutnya menghasilkan lemak atau minyak dengan sifat-sifat baru.
Interesterifkasi kimia adalah suatu reaksi yang membutuhkan panas, secara teori menghasilkan randomisasi grup asil yang komplit pada trigliserida. Interesterifikasi dapat terjadi dengan adanya katalis yang akan mempercepat reaksi dan dapat terjadi pada temperatur rendah (Margoyungan,2004).
Ester merupakan turunan dari asam karboksilat, dimana dapat dibentuk melalui reaksi langsung antara suatu asam karboksilat dengan alkohol yang disebut dengan reaksi esterifikasi (Shreve, 1956).
Yang dikelompokkan sebagai ester asam lemak meliputi :
1. Ester karboksilat tunggal dengan panjang rantai karbon mulai dari C6 sampai C20.
3. Ester alkohol dari asam lemak tersebut diatas termasuk juga dalam kelompok ester asam lemak.
Ester yang paling sederhana adalah metil ester asam lemak yang dapat dihasilkan melalui reaksi esterifikasi antara asam lemak dengan metanol. Ester asam lemak sering dimodifikasi untuk digunakan sebagai bahan makanan, surfaktan, polimer sintesis, zat aditif ,bahan kosmetik, dan kebutuhan lain (Meffert, 1984).
2.4.1.Transesterifikasi dengan Katalis Basa.
Blending merupakan metode modifikasi minyak dan lemak yang mudah dan ekonomis, karena dapat dilakukan dengan mencampu secara fisik dua jenis minyak atau lebih. Dengan blending,tujuan perubahan titik cair dapat dilakukan dengan mencampurkan minyak yang mempunyai titik didih cair yang berbeda.
Blending juga salah satu cara menghindari terjadinya asam lemak trans yang dihasilkan pada metode hidrogenasi. Blending dilakukan dengan pengadukan yang kuat sehingga fase dispersinya dapat bercampur dan dispersi ini dapat dipertahankan dengan menambah zat pengemulsi seperti lesithin.
Namun demikian, blending memiliki banyak kelemahan karena perbedaan ukuran molekuler, dua jenis minyak ada kemungkinan tidak kompatibel satu sama lain dan dapat membentuk campuran eutetik.
Selain itu hasil yang diperoleh kurang stabil dalam jangka yang cukup lama karena hanya merupakan interaksi fisik dua atau lebih jenis minyak (Margoyungan,D,2004).
Katalis basa secara langsung membentuk ion alkoksida yang bertindak sebagai nukleofil kuat. Langkah pertama melibatkan serangan ion alkoksia pada karbonil trigliserida, sehingga menghasilkan suatu zat antara yang berbentuk tetrahedral. Reaksi antara ini dengan alkohol menghasilkan ion alkoksida pada langkah kedua. Tahap terakhir penyusunan ulang zat antara yang menghasilkan ester dan digliserida. Mekanisme reaksi transesterifikasi dengan menggunakan katalis basa :
1. Pembentukan spesi aktif RO,
2. Serangan Nukleofilik dari RO terhadap gugus karbonil pada trigliserida,membentuk zat antara yang berbentuk tetrahedral,
4. Regenerasi spesi aktif RO (L.C.Meher, 2004) (2) (1) (3) (4) R2 O O O O + OR R1 R3 O R2 O O O O O R3 O R1 OR O -R2 O O O O R3 OR O -R2 O O O -O R3 O OR O + R1 R2 O O O -O R3 O + BH R2 O O OH O R3 O + B ROH + B RO- + BH -O
Keterangan : R1,R2,R3 : Rantai karbon dari asam lemak R4 : Rantai karbon dari gugus alkohol
2.4.2.Katalis
Katalis adalah zat yang meningkatkan kecepatan reaksi untuk mencapai kesetimbangan pada reaksi kimia tetapi tidak habis bereaksi. Peranan katalis adalah menurunkan energi bebas pengaktifan. Katalis membentuk interaksi dengan pereaksi untuk mencapai suatu kompleks teraktifkan. Berbagai katalis yang dipakai dalam reaksi, dapat berfungsi, namun tidak semua memberikan mekanisme yang sama, misalkan tingkat energi bebasnya (Cotton and Wilkinson.1989).
Katalis ada yang homogen dan heterogen. Banyak reaksi dapat dikatalisis dengan lebih dari satu cara, dan dalam beberapa kasus dengan katalis homogen
maupun heterogen. Jika katalis dan reaktan pada fase yang berbeda disebut katalis heterogen. Katalis heterogen biasanya zat padat dan reaktannya biasanya dalam fasa gas atau cair (Holtzclaw,R.1988).
Bila katalis dan reaktan terdapat dalam satu fasa disebut katalisis homogen. Biasanya katalisis homogen terjadi dalam fasa cair. Sejulah prose katalitik dalam skala besar yang terjadi berdasarkan reaksi dalam larutan melibatkan katalisis kompleks logam transisi, katalisis asam basa dan katalisis enzim (Gates,et al.1979)
Pada dasarnya,transesterifikasi trigliserida dengan sedikit alkohol juga harus menggunakan katalis,memerlukan temperatur dan tekanan yang cukup tinggi. Secar umum,produksi biodiesel membutuhkan beberapa katalis, termasuk basa dan katalis asam seperti senyawa logan transisi, silikat atau lipase (Mittelbach,M. 2004).
Transesterifikasi trigliserida dapat dikatalisis oleh asam atau basa, terdiri dari tiga tahap reaksi dan bersifat reversibel, secara berurut, trigliserida diubah menjadi digliserida, monogliserida dan akhirnya menjadi gliserol dan membebaskan satu molekul ester disetiap langkahnya (Darnoko,D, 2000)
2.4.3.Gas Kromatografi/Mass Spektra (GC/MS)
Sistim instrumen yang menggabungkan alat kromatografi gas dan spektrofotometer massa (GC/MS) telah terbukti sangat berguna untuk menganalisa campuran kompleks seperti komposisi asam-asam lemak di dalam minyak/lemak.
Penggabungannnya dengan komputer, memungkinkan spektra massa hasil keluaran GC yang berguna dapat diperoleh dan disimpan dengan kecepatan satu perdetik.
Energi minimum yang diperlukan oleh sebuah elektron penabrak sehingga menyebabkan ionisasi dari sebuah molekul adalah potensial ionisasi dari molekul itu.Kebanyakan puncak karakteristik diakibatkan terjadinya penyusunan ulang hidrogen dan pemecahan satu ikatan yang dipisahkan dari gugus C=O. Kehilangan radikal metoksi dari metil ester memberikan M-31 yang karakteristik, tetapi gugus alkohol yang lebih besar pada ester (etil, propil, butil dan seterusnya) disamping kehilangan alkoksi juga mengalami reaksi penyusunan ulang hidrogen tunggal dan menghasilkan spesis asam karboksilat terionisasi dan asam karboksilat terprotonasi
R 1 - C - O R 2 - ( R 2 - H ) R 1- C - O H O O H O + + R 1 - C - O R 2 - ( R 2 - H ) R 1- C - O H O + +
Pada penyusunan ulang hidrogen ganda
Semakin besar gugus R2 semakin besar kemungkinan terjadinya penyusunan ulang hidrogen ganda.
Telaah klasik yang dilakukan oleh Stenhagen (1972) dan kawan-kawannya pada tahun 1950-an pada spektra massa asam lemak mungkin merupakan contoh pertama kali yang nyata tentang peranan spektrofotometri massa untuk menentukan struktur molekul bahan alam yang kompleks. Alkil ester yang tidak mengandung gugus fungsional menunjukkan reaksi-reaksi seperti yang diharapkan dari gugus karbonil pemecahan dan pemecahan dengan penyusunan ulang hidrogen (Tua,TMS,1991)
2.4.4. Analisa FT-IR.
Bila sinar infra merah dilewatkan melalui cuplikan senyawa organic, maka sejumlah frekuensi diserap sedangkan frekuensi yang lain diteruskan tanpa diserap.
Penggunaan spektroskopi infra merah pada bidang kimia organik biasanya antara 650-4000cm-1. Daerah dengan frekuensi yang lebih rendah dari 650cm-1 disebut sinar infra merah jauh, dan daerah dengan frekuensi yang lebih tinggi dari daerah 4000cm-1 disebut daerah infra merah dekat. Infra merah jauh mengandung sedikit serapan yang bermamfaat bagi orang-orang organikdan serapan tersebut dikaitkan dengan perubahan - perubahan rotasi dalam molekul infra merah dekat terutama menunjukkan serapan- serapan “harmonic overstones” dari vibrasi pokok yang terdapat dalam daerah “normal”.
Bagian pokok dari spektrofotometer infra merah adalah sumber cahaya infra merah, monokromator dan detektor.