TINJAUAN PUSTAKA
2.1 Sorbitol
Sorbitol pertama kali ditemukan oleh ahli kimia dari Perancis yaitu Joseph Boosingault pada tahun 1872 dari biji tanaman bunga ros. Proses hidrogenasi gula menjadi sorbitol mulai berkembang pada tahun 1930. Pada tahun 1975 produsen utama sorbitol adalah Roguette Freres dari Perancis. Secara alami sorbitol juga dapat dihasilkan dari berbagai jenis buah. Di Indonesia, pertama kali sorbitol didirikan pada tahun 1983 yaitu PT. Sorini yang berlokasi di desa Ngerong, Gempol Pandaan (Pasundan) Jawa Timur. Sekarang ini sorbitol secara komersial diproduksi dari hidrogenasi glukosa dan tersedia dalam bentuk kristal maupun cairan.
Sorbitol dinyatakan GRAS (Generally Recognized As Safe) atau secara umum dikenal sebagai produk yang aman oleh U.S. Food and Drug Administration dan disetujui penggunaannya oleh Uni Eropa serta banyak negara di seluruh dunia. Mencakup Australia, Austria, Kanada dan Jepang (Suara merdeka, 2008).
Produksi sorbitol lokal selain untuk pemasaran dalam negeri juga sebagian besar untuk diekspor. Ekspor sorbitol sejak tahun 1989 hingga tahun 1992 cenderung mengalami penurunan, hal ini diakibatkan semakin meningkatnya permintaan dalam negeri. Namun secara perlahan ekspor sorbitol mengalami kenaikan tiap tahun.
Pasar ekspor sebenarnya menjadi prioritas utama bagi produsen sorbitol Indonesia, karena selain importer luar negeri selalu membayar tunai, mereka juga cenderung melakukan kontrak penjualan jangka panjang. Oleh sebab itu kompetisi di pasar Internasional dapat mendorong produsen sorbitol Indonesia dan selalu megikuti perkembangan produk dan teknologi di luar negeri. Walaupun ekspor terus ditingkatkan namun hingga saat ini Indonesia masih terus melakukan impor.
Sorbitol adalah senyawa monosakarida polyhidric alkohol. Nama kimia lain dari sorbitol adalah hexitol atau glusitol dengan rumus kimia C6H14O6.
gugus aldehid pada glukosa diganti menjadi gugus alkohol. Sorbitol pertama kali ditemukan dari juice Ash berry
(Sorbus auncuparia L) di tahun 1872. Setelah itu, sorbitol banyak ditemukan pada buah-buahan seperti apel, plums, pears, cherris, kurma, peaches, dan apricots.
Zat ini berupa bubuk kristal berwarna putih yang higroskopis, tidak berbau dan berasa manis, sorbitol larut dalam air, gliserol, propylene glycol, serta sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat, phenol dan acetamida. Namun tidak larut hampir dalam semua pelarut organik.
Sorbitol dapat dibuat dari glukosa dengan proses hidrogenasi katalitik bertekanan tinggi. Sorbitol umumnya digunakan sebagai bahan baku industri barang konsumsi dan makanan seperti pasta gigi, permen, kosmetik, farmasi, vitamin C, dan termasuk industri textil dan kulit (Othmer vol 1, 1960).
Berikut ini beberapa kegunaan Sorbitol untuk industri : - Bidang makanan
Ditambahkan pada makanan sebagai pemanis dan untuk memberikan ketahanan mutu dasar yang dimiliki makanan tersebut selama dalam proses penyimpanan. Bagi penderita diabetes, sorbitol dapat dipakai sebagai bahan pemanis pengganti glukosa, fruktosa, maltosa, dan sucrosa. Untuk produk makanan dan minuman diet, sorbitol memberikan rasa manis yang sejuk di mulut. - Bidang Farmasi
Sorbitol merupakan bahan baku vitamin C dimana dibuat dengan proses fermentasi dengan bakteri Bacillus suboxidant. Dalam hal lain, sorbitol dapat digunakan sebagai pengabsorpsi beberapa mineral seperti Cs, Sr, F dan vitamin B12. Pada konsentrasi tinggi sorbitol dapat sebagai stabilisator dari vitamin dan antibiotik.
- Bidang Kosmetik dan pasta gigi
Penggunaan sorbitol sangat luas di bidang kosmetik, diantaranya digunakan sebagai pelembab berbentuk cream untuk mencegah penguapan air dan dapat memperlicin kulit. Untuk pasta gigi, sorbitol dapat dipergunakan sebagai penyegar atau obat pencuci mulut yang dapat mencegah kerusakan gigi dan memperlambat terbentuknya karies gigi.
- Industri Kimia
Sorbitol banyak dibutuhkan sebagai bahan baku surfaktan seperti polyoxyethylene
Sorbitan fatty acid Esters dan Sorbitan fatty Acid Esters. Pada industri Polyurethane, sorbitol bersama dengan senyawa polyhidric alcohol lain seperti glycerol merupakan salah satu komposisi utama alkyl resin dan rigid polyurethane foams. Pada industri textil, kulit, semir sepatu dan kertas, sorbitol digunakan sebagai softener dan stabilisator warna. Sedangkan pada industri rokok sorbitol digunakan sebagai stabilisator kelembaban, penambah aroma dan menambah rasa sejuk.
Aplikasi lain, sorbitol digunakan sebagai bahan baku pembuatan vitamin C. Negara-negara barat mengaplikasikan sorbitol sebagai bahan baku pembuatan vitamin C.
2.2 Sirup Glukosa
Sirup glukosa adalah produk yang dibuat dengan cara hidrolisis parsial dari pati. Sirup glukosa yang mempunyai rasa manis dan tidak berwarna ini terdiri dari glukosa, dextrins, maltosa dan air. Rumus kimia dari glucosa C6H12O6
Tabel 2.1 Komposisi sirup glukosa adalah sebagai berikut:
. Bahan baku sirup glukosa sendiri diperoleh dari PT. Sorini Corporation.
Komponen Spesifikasi Glukosa 50% Maltosa 2% Air 47,9% Dextrin 0,03% Sumber: SII 0418-81
2.3.1 Sorbitol Sifat Fisik : - Specific gravity : 1.472 (-5o - Rumus molekul : C C) 6H14O - Meelting Point : 93 6 o 97,5 C (Metasable form) o - Titik didih : 296 C (Stable form) o
- Kelarutan dalam air : 235 gr/100 gr H C
2
- Panas Pelarutan dalam air : 20.2 KJ/mol O
- Panas pembakaran : -3025.5 KJ/mol Sifat Kimia :
- Berbentuk kristal pada suhu kamar
- Berwarna putih tidak berbau dan berasa manis - Larut dalam air,glycerol dan propylene glycol
- Sedikit larut dalam metanol, etanol, asam asetat dan phenol - Tidak larut dalam sebagian besar pelarut organik
(Perry, 1950) 2.3.2 Maltosa Sifat fisik: - Rumus molekul : C12H22O - Densitas : 1,54 g/cm 11 - Meelting Point : 102-103 3 o - Ttitik didih : 2173 C o K = 899,85 o Sifat Kimia: C
- Larut dalam air
- Tidak larut dalam eter dan alkohol
(http://en.www.wikipedia.org/wiki/sorbitol)
2.3.3 Dextrin Sifat fisik:
- Berat molekul : Berubah-ubah
- ph : 5-7
- Titik Cair : 178 o
Sifat Kimia
C
- Larut dalam air pada suhu 212 oC (http://en.www.wikipedia.org/wiki/sorbitol)
2.3.4 Glukosa Sifat fisik:
- Rumus molekul : C6H12O
- Berat molekul : 180 gr/mol
6 - Densitas : 1,54 gr/cm - Meelting point : 140-150 3 o - Titik didih : 146 C o Sifat Kimia: C
- Larut dalam air
- Larut dalam etanol dan metanol - Berasa manis
- Berfungsi sebagai sumber energi.
(Perry, 1997) 2.3.5 Katalis Raney Nickel
Sifat Fisik : Komposisi Kimia
Ni,wt% : 50%
Al, wt% : 50%
- Densitas pada fase solid, g cm-3
- Densitas Partikel : 3,32
: 8,1
- Porosity : 0,59
- Purc Vol,cm3g-1
- Berbentuk bubuk halus berwarna kelabu.
: 0,178
- Suhu yang umum digunakan pada 70-100o Sifat Kimia :
- Cukup resistensi terhadap dekomposisi, dapat disimpan dan digunakan kembali
dalam beberapa waktu
- Stabilitas termal (tidak terurai pada temperatur yang tinggi)
(http: //id.wikipedia.org/wiki/Nikel.Raney).
2.3.6 Hidrogen Sifat Fisika :
- Berat molekul : 2,016 gr/mol
- Densitas : 0,08987 gr/lt
- Specific gravity : 0,0695
- Titik didih (1 atm) : -252,8 o
- Titik lebur : -259,2 C o - Konduktivitas termal (25 C o C) : 0,000444 kal/cm.det. o
- Potensial ionisasi : 13,54 volt
C
- Panas Penguapan ( -252,8 oC) : 107 kal/gr.o - Kapasitas Panas (25 C o C) : 3,42 kal/gr.o - Temperatur kritis : -240 C o
- Tekanan Kritis : 13 atm
C
- Densitas kritis : 0,0301 gr/cm3
Sifat Kimia
- Reaksi dengan oksigen akan menghasilkan air
- Hidrogen sangat reaktif terhadap senyawa halogen, reaksi dengan flourin membentuk senyawa HF
- Dengan nitrogen, hidrogen bereaksi mementuk amoniak
- Hidrogen bereaksi pada temperatur tertentu dengan sejumlah logam, seperti dengan lithium mementuk senyawa LiH
- Hdrogenasi asetldehid menghasilkan etil alkohol
(perry,1950) 2.4 Pemilihan Proses
Proses pembuatan sorbitol bisa dilakukan dengan berbagai cara dan bahan baku yang digunakan juga bermacam-macam, dengan kondisi operasi dan konversi yang berbeda. Macam-macam proses pembuatan sorbitol dari sirup glukosa:
1. Proses reduksi elektrolitik. 2. Proses hidrogenasi katalitik.
2.4.1 Proses reduksi elektrolitik
Bagian utama dari proses ini adalah ”elektrolitik cell” yang merupakan tempat terjadinya reduksi D-glukosa menjadi sorbitol. Biasanya pada bagian ini dilengkapi dengan sumber arus yang tidak berfluktuasi. Elektroda yang dipakai adalah amalgam sebagai katoda dan timbal sebagai anoda, sedangkan larutan yang dipakai NaOH dan Na2SO4. Pada prinsipnya glukosa akan direduksi dengan H2
sebagai hasil proses elektrolisis diatas. Dari proses diatas akan dihasilkan sorbitol.(Faith,sfour edition, 1975)
2.4.2. Proses Hidrogenasi katalitik
Proses pembuatan sorbitol dengan hidrogenasi katalitik dilakukan dengan cara mereaksikan dextrosa dan gas hirogen bertekanan tinggi dengan menggunakan katalis Raney nickel dalam reaktor, sehingga kontak yang terjadi semakin baik.
Dari proses yang telah disebutkan diatas, maka dipilih proses hidrogenasi katalitik untuk pembuatan sorbitol dengan pertimbangan-pertimbangan sebagai berikut: Tabel 2.2 Perandingan antara Reduksi elektronik dan Hidrogenasi Katalitik.
Parameter Proses
Reduksi Elektrolitik Hidrogenasi Katalitik 1. Segi proses • Bahan baku • Konversi reaksi • Kualitas produk 2. Segi ekonomi Glukosa Rendah Dalam proses reduksi dibutuhkan waktu yang lama untuk mencapai produk yang diinginkan.
Rendah Untuk bahan baku dari sirupglukosa produk sorbitol yang dihasilkan kurang begitu bagus. Harga dari electrode sangat mahal.
Glukosa Tinggi
Dalam proses hidrogenasi waktu yang
dibutuhkan untuk mencapai proses yang diinginkan lebih cepat.
Tinggi
Bila dibandingkan dengan proses reduksi, produk sorbitol yang dihasilkan lebih bagus. Bahan tambahan seperti gas hydrogen dan katalis nikel mudah dijangkau dan murah serta efektif.
2.5 Deskripsi proses
Proses hidrogenasi katalitik terdiri dari beberapa tahap : 1. Tahap Pencampuran Bahan Baku
2. Tahap Hidrogenasi 3. Tahap Pemurnian
Proses reaksi dilakukan secara continiu, dengan menggunakan reaktor fixed bed dimana kondisi operasi pada reaktor adalah temperatur 145 oC dan tekanan 68 atm.
1. Tahap Pencampuran Bahan Baku
Pada tahap ini, bahan baku berupa sirup gukosa disimpan di dalam tangki penyimpanan (tangki bahan baku F-101). Bahan baku yang digunakan dalam proses pembuatan sorbitol melalui proses hidrogenasi ini adalah sirup glukosa yang telah memenuhi standart (syarat) yaitu konsentrasi 50% dan pH 7. sirup glukosa dengan menggunakan pompa di alirkan menuju Heater (E-106) untuk dipanaskan terlebih dahulu sampai suhu 100 oC, kemudian di alirkan kembali dengan menggunakan pompa (L-107) menuju ke Reaktor (R-201. Pada saat yang sama H2 yang disimpan pada tangki penyimpanan (F-101) juga dialirkan dengan
menggunakan kompressor (C-103) menuju Heater untuk dipanaskan hinga suhu 100 C, sehingga kedua reaktan tersebut bertemu pada titik pencampur pada kondisi 68 atm. Kemudian kedua reaktan tersebut mengalir secara bersamaan, menuju masuk ke dalam Reaktor.
2. Tahap Hidrogenasi
Tahap ini terjadi di dalam reaktor. Reaktor yang digunakan adalah reaktor fixed bed (R-201) dimana kedua reaktan tersebut akan melewati partikel-partikel katalis yang ada di dalam reaktor. Kondisi operasi yang terjadi di dalam reaktor adalah 145oC dan tekanan 68 atm untuk menghasilkan sorbitol. Reaksi ini berlangsung dengan bantuan katalis Nickel. Mekanisme reaksinya adalah sebagai berikut :
Hasil yang diperoleh terdiri dari sorbitol, air, maltosa, dextrin dan hidrogen. Setelah reksi terjadi pendinginanpun dilakukan dengan menggunakan Cooler (E-301). Sebelum larutan campuran sorbitol didinginkan terlebih dahulu diturunkan tekanannya dengan menggunakan reducer sampai mencapai kondisi 10 atm, dimana larutan campuran sorbitol akan melewati reducer dan kemudian akan mengalir menuju cooler untuk didinginkan terlebuh dahulu sampai suhu 90 oC sebelum masuk ke Flash drump.
3. Tahap Pemurnian
Pada tahap ini akan dilakukan pemurnian H2 dan larutan campuran
sorbitol. Setelah melalui cooler larutan campuran sorbitol akan menuju ke Flash drump (D-302) untuk memisahkan gas hidrogen dari campuran sorbitol. Dimana hidrogen akan menuju unit pemurnian hidrogen (Unit Pressure Swing Adsorbtion) untuk dimurnikan kembali. Setelah pemurnian dilakukan gas H2 akan melewati
Blower (G-403) agarelanjutnya gas H2 tersebut akan mengalir menuju Heater dan
digunakan kembali di reaktor. Sedangkan campuran sorbitol akan keluar dari bawah separator dan akan mengalir menuju reducer untuk terlebih dahulu diturunkan tekanannya sampai 1 atm kemudian dengan menggunakan pompa akan dialirkan menuju Evaporator (V-501). Proses ini bertujuan untuk memekatkan larutan campuran sorbitol (kondisi operasi di evaporator tekanan 1 atm dan suhu 110 oC), dimana pada tahap ini air yang terkandung di dalam larutan akan diuapkan sebanyak 20% dari total kandungan air pada bahan baku. Untuk selanjutnya produk berupa larutan sorbitol dialirkan menuju tangki produk.
