BAB III METODOLOGI PENELITIAN

c. Identifikasi furfural dengan uji warna dengan pereaksi anilin asetat ... Analisis gugus fungsi furfural dengan FTIR dengan alat ... Penyusunan Jurn...

0 downloads 100 Views 694KB Size
BAB III METODOLOGI PENELITIAN

3.1Lokasi Penelitian Penelitian ini akandilaksanakan di Laboratorium Proses Industri Kimia, Fakultas Teknik, Universitas Sumatera Utara, Medan. 3.2 Alat dan Bahan Peralatan yang digunakan dalam penelitian ini adalah labu leher tiga, long glass tube, kondensor, labu destilasi, hot plate, magnetic stirrer, oven, neraca analitik dan alat-alat gelas. Peralatan yang digunakan untuk analisis adalah GCMS, FTIR dan reagen anilin asetat. Bahan-bahan yang digunakan adalah sembung rambat, belimbing wuluh, Natrium Klorida (NaCl),asam sulfat (H 2 SO 4 ) dan akuades. Sembung rambat yang digunakan dalam penelitian ini diperoleh dari kebun pisang di titipapan dan tanah kosong di delitua. Belimbing wuluh diperoleh dariLautadur Indrapura. 3.3 Rancangan Penelitian Pada penelitian ini digunakan beberapa variabel, di antaranya: a. Suhu dalam pembuatan fufural (80, 100, 120, 140 dan 160 oC) b. Waktu pengambilan destilat (30, 60, 90, 120, 150,180, 210, 240, 270, 300 dan 330 menit) c. Menggunakan Katalis asam belimbing wuluh

Universitas Sumatera Utara

Kondisi yang dipertahankan adalah: a. Massa tepung sembung rambat

: 50 g

b. Massa Natrium Klorida (NaCl)

: 50 g

c. Ukuran partikel tepung sembung rambat

: 70-100 mesh

d. Volume Asam belimbing wuluh

: 600 ml

e. Volume total

: 750 ml

Sebagai acuan dalam pembuatan furfural dilakukan pembanding dengan menggunakan asam kuat yaitu asam sulfat 20% pada suhu 120˚C. Rancangan penelitian dapat dilihat pada tabel 3.1 dibawah ini. Tabel 3.1 Rancangan Penelitian Pembuatan Furfural Run 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Massa Sampel

Katalis

Massa NaCl

Suhu (oC)

80

50 g

Belimbing wuluh (600 ml)

50 g

100

Waktu (menit) 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 30 60 90 120 150 180 210

Universitas Sumatera Utara

Tabel 3.1 Rancangan Penelitian Pembuatan Furfural (Lanjutan) Massa Massa Suhu (˚C) Run Katalis Waktu (menit) Sampel NaCl 20 240 21 270 22 300 23 330 24 30 25 60 26 90 27 120 120 28 150 29 180 30 210 31 240 32 270 26 300 27 330 28 30 29 60 30 90 Belimbing 31 50 g wuluh (600 50 g 120 ml) 32 150 33 140 180 34 210 35 240 36 270 37 300 38 330 39 30 40 60 41 90 42 120 43 150 44 160 180 45 210 46 240 47 270 48 300 49 330

Universitas Sumatera Utara

Tabel 3.1 Rancangan Penelitian Pembuatan Furfural (Lanjutan) Massa Massa Run Katalis Suhu (oC) Waktu (menit) Sampel NaCl 50 30 51 60 Asam 52 90 50 g Sulfat 50 g 120 53 120 20% 54 150 55 180

Untuk analisis hasil penelitian dilakukan sebagai berikut: a. Analisis kadar air sembung rambat dengan cara sembung rambat dikeringkan dengan menggunakan oven sampai berat konstan. b. Analisis kadar pentosan sembung rambat. c. Identifikasi furfural dengan uji warna dengan pereaksi anilin asetat (1:1). d. Identifikasifurfural dengan GCMS Shimidzu. e. Analisis gugus fungsi furfural dengan FTIR dengan alat spektofotometer infra FTIR Shimidzu. 3.4Prosedur Penelitian Penelitian ini terdiri dari beberapa tahapan dimulai dari persiapan bahan baku, sintesis dan karakterisasi furfural. Berikut ini adalah prosedur sistematis dari pengerjaan masing-masing tahapan.

Universitas Sumatera Utara

3.4.1 Preparasi Sampel Preparasi sampel menggunakan prosedur yang dilaporkan oleh Ko et al. (2013) dengan sedikit modifikasi. Sembung rambat dibersihkan dengan air sampai pH air konstan, kemudian dikecilkan ukuran sembung rambat dengan mengunakan pisau. Setelah itu dikeringkan dengan menggunakan oven atau sinar matahari. kemudian sembung rambat dihaluskan dengan menggunakan ball mill. Untuk menyeragamkan ukuran partikel tepung dilakukan pengayakan dengan menggunakan ayakan 100-70 mesh. 3.4.2 Prosedur Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh Pembuatan ekstrak belimbing wuluh menggunakan prosedur yang dilaporkan oleh Thamizhselvam et al. (2015). Pada tahapan ini belimbing wuluh dibersihkan dengan menggunakan air sampai pH konstan, kemudian belimbing wuluh digiling dengan menggunakan blender agar didapatkan cairan beimbing wuluh. Kemudian cairan belimbing wuluh disaring dengan kertas whatman nomor 41. Filtrat belimbing wuluh disimpan dalam lemari es. 3.4.3 Prosedur Pembuatan Furfural Tahapan ini dilakukan dengan menggunakan prosedur yang dilaporkan oleh shafeeq et al. (2015) dengan modifikasi. Pada tahap ini tepung sembung rambat dimasukkan kedalam labu leher tiga sebanyak 50 g dengan menambahkan filtrat belimbing wuluh sebanyak 600 ml dan NaCl sebanyak 50 g dan diatur agar volume

Universitas Sumatera Utara

total sebanyak 750 ml dengan menambahkan akuades. Labu leher tiga disambungkan dengan long vertikal tubeyang terhubung dengan air pendingin. Setelah rangkaian selesai, dihidupkan pemanas dan pengadukan dengan magnetic stirrer. Proses dijalankan dengan variasi suhu (80, 100, 120, 140 dan 160 oC) dengan waktu (30, 60, 90, 120, 150, 180, 210, 240, 270, 300 dan 330 menit). Uap furfural dan air yang terbentuk dikumpulkan dalam labu destilasi yang berisi kloroform sebanyak 50 ml. Hasil campuran kloroform, air dan furfural dicatat volumenya. Setelah itu dilakukan prosedur ekstraksi dengan menggunakan prosedur yang telah dilaporkan oleh Hidajati, Nur (2006). Furfural yang berada dalam lapisan air dan kloroform yang ditampung dalam labu destilasi diekstraksi dalam corong pisah yang sebelumnya dikocok terlebih dahulu agar furfural terikat dengan kloroform, setelah itu dibiarkan selama 10 menit sehingga akan terjadi dua lapisan, lapisan atas mengandung air dan lapisan bawah mengandung kloroform dan furfural. Lapisan bawah yang mengandung kloroform dan furfural didestilasi dengan suhu 60-70

o

C untuk

mendapatkan furfural.

Universitas Sumatera Utara

3.5 Flowchart 3.5.1 Flowchart Preparasi Sampel Preparasi sampel menggunakan prosedur yang dilaporkan oleh Ko et al. (2013). Flowchart preparasi sampel dapat dilihat pada gambar 3.1 di bawah ini. Mulai Mulai Sembung Sembung rambat rambat diambil diambil Dibersihkan Dibersihkan dengan dengan air air sampai sampai pH pH konstan konstan Dipotong Dipotong –– potong potong dengan dengan pisau pisau Dikeringkan Dikeringkan dalam dalam oven oven

Dihaluskan Dihaluskan dengan dengan ball ball mill mill Diayak Diayak dengan dengan ukuran ukuran 70 70 mesh mesh Disimpan Disimpan pada pada suhu suhu ruang ruang Selesai Selesai

Gambar 3.1Flowchart Preparasi Sampel

Universitas Sumatera Utara

3.5.2 Flowchart Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh Pembuatan ekstrak belimbing wuluh menggunakan prosedur yang dilaporkan oleh Thamizhselvam et al. (2015). Flowchart pembuatan ekstrak belimbing wuluh dapat dilihat pada gambar 3.2.

Mulai

Sebanyak 100 g Belimbing wuluh diambil

Dibersihkan dengan air sampai pH konstan

Digiling dengan blender

Disaring dengan kertas Whatman No.41

Filtrat disimpan dalam lemari es

Selesai

Gambar 3.2Flowchart Pembuatan Ekstrak Belimbing Wuluh

Universitas Sumatera Utara

3.5.3 Flowchart Pembuatan Furfural Tahapan ini dilakukan dengan menggunakan prosedur yang dilaporkan oleh shafeeq et al. (2015) dengan modifikasi. Flowchart pembuatan furfural dapat dilihat pada gambar 3.3 di bawah ini. Mulai Mulai Sebanyak Sebanyak 50 50 gg tepung tepung sembung sembung rambat rambat dimasukkan dimasukkan ke ke dalam dalam labu labu leher leher tiga tiga Dimasukkan asam belimbing wuluh sebanyak 600 ml kedalam labu leher tiga Dimasukkan Dimasukkan NaCl NaCl 1:1 1:1 dengan dengan berat berat sampel sampel Diatur Diatur volume volume total total sebanyak sebanyak 750 750 ml ml dengan dengan penambahan penambahan aquades aquades Disiapkan Disiapkan rangkaian rangkaian peralatan peralatan destilasi destilasi Dihidupkan Dihidupkan pemanas, pemanas, pengaduk pengaduk dan dan pendingin pendingin balik balik o Diatur C Diatur temperatur temperatur (80, (80, 100, 100, 120, 120, 140 140 dan dan 160) 160) oC

Destilat dikumpulkan dalam erlenmeyer yang telah berisi kloroform 50 ml dengan waktu (30, 60, 90, 120, 150, 180, 210 dan 240) menit Ya

Apakah ada variasi lain? Tidak

Campuran Campuran dipisahkan dipisahkan dengan dengan corong corong pisah pisah untuk untuk didapat didapat lapisan lapisan bawah bawah Lapisan Lapisan bawah bawah diuapkan diuapkan untuk untuk menguapkan menguapkan kloroform kloroform sehingga sehingga didapat didapat furfural furfural Apakah ada variasi lain? Ya

Tidak

Selesai Selesai

Gambar 3.3 Flowchart Pembuatan Furfural

Universitas Sumatera Utara

3.6 Analisis Penelitian Keberhasilan suatu penelitian diukur melalui beberapa analisis yang dilakukan terhadap suatu hasil penelitian. Berikut adalah analisis yang dilakukan dalam penelitian ini. 3.6.1 Analisis Kadar Air Sembung Rambat Tahapan ini dilakukan dengan prosedur yang dilakukan oleh Ko et al (2013). Sembung rambat yang masih segar ditimbang sebanyak 20 g, kemudian dikeringkan dengan oven dengan suhu 100oC sampai berat konstan. Kemudian dihitung kadar air sembung rambat. 3.6.2 Analisis Kadar PentosanSembung Rambat Tahapan ini dilakukan dengan prosedur yang diperoleh dari Griffin (1927). Sebanyak 5 g tepung sembung rambat dimasukkan kedalam labu leher tiga, kemudian dimasukkan larutan HCl 12 % sebanyak 100 ml, kemudian dipanaskan. Pemanasan mula-mula dijalankan secara perlahan. Setelah itu diambil hasil sulingan sebanyak 30 ml, lalu ke dalam labu destilasi dimasukkan larutan HCl 12% sebanyak 30 ml dan proses dijalankan kembali hingga didapatkan volume destilat sebanyak 360 ml. Distilat yang terkumpul ditambahkan 1 gram phlorogucinol dan ditambahkan HCl 12 % hingga volumenya menjadi 400 ml. Larutan tersebut dibiarkan satu malam hingga didapatkan endapan bewarna hitam (furfural phlorogucid). Kemudian dilakukan penyaringan dengan saringan hisap dan dicuci dengan 150 ml akuades. Endapan yang terdapat pada kertas saring dikeringkan dalam oven selama 4 jam pada suhu 100oC.

Universitas Sumatera Utara

Setelah kering, lalu bahan didinginkan dan ditimbang. Pengeringan dan penimbangan dilakukan berulang-ulang sampai berat konstan.

3.6.3 Analisis Uji Warna Dengan Pereaksi Anilin Asetat (1:1) Cara sederhana yang dapat dilakukan untuk mengidentifikasi furfural adalah dengan menggunakan anilin asetat (1:1). Adanya furfrural ditandai dengan berubahnya warna cairan yang mengandung furfural menjadi warna merah tua setelah direaksikan dengan reagen anilin asetat. 3.6.4 Penentuan gugus-gugus fungsi dengan spektrofotometer infra merah (IR) Identifikasi senyawa furfural dapat dilakukan dengan alat spektrofotometer infra merah (FTIR). Menurut Fessenden dan Fessenden, 1982),inti-inti atom yang terikat oleh ikatan kovalen mengalami getaran vibrasi yang bersifat asimetrik atau merubah kepolaran saja yang aktif pada inframerah, energi yang diserap menyebabkan kenaikan dalam amplitudo getaran atom-atom yang terikat. Jadi, molekul ini berada dalam keadaan vibrasi yang tereksitasi. Vibrasi dalam molekul dapat berupa vibrasi ulur (ritme gerakan sepanjang sumbu ikatan sebagai interaksi pertambahan atau penggurangan jarak atom) atau vibrasi tekuk menggambarkan suatu perubahan sudut ikatan antara ikatan-ikatan dengan suatu atom).Analisis ini dilakukan di pusat penelitian kelapa sawit medan.

Universitas Sumatera Utara

3.6.5 Identifikasi Dengan Kromatografi Gas Massa Spektrokopi (GCMS) Identifikasi

senyawa

furfural

ini

dapat

dilakukan

dengankromatografi.

Identifikasi merupakan salah satu metode analitik untuk pemurnian atau pemisahan senyawa-senyawa organik dan anorganik sehingga senyawa tersebut dapat dianalisis. Metode kromatografi adalah cara pemisahan dua atau lebih senyawa atau ion berdasarkan perbedaan migrasi dan distribusi senyawa atau ion-ion tersebut didalam fasa yang berbeda. Dalam kromatografi gas, fase geraknya adalah gas dan komponen sampel pada fase uap(Rahman, 2009). Suhu kolom awal diatur pada suhu 100oC selama 10 menit dan ditingkatkan ke 300oC dengan laju 10oC. Suhu port injeksi diatur 300oC. Tekanan 100 kPa, Aliran total 29,0 mL/min, aliran kolom 1,33 mL/min.Analisis furfural menggunakan Gas Kromatografi Massa Spektrokopi (GCMS) Shimidzu R_Brand 108 yang dilakukan di Pusat Penelitian Kelapa sawit (PPKS) Medan. 3.7 Jadwal Pelaksanaan Pelaksanaan penelitian dimulai dari penyusunan proposal, pelaksanaan penelitian, penyusunan laporan hasil penelitian dan seminar. Penyusunan proposal dari bulan september sampai november 2015. Pelaksanaan penelitian dari bulan agustus 2016 sampai bulan november 2016. Rincian Jadwal penelitian ini dapat dilihat pada tabel 3.2

Universitas Sumatera Utara

Tabel 3.2 Jadwal Penelitian Bulan I

Bulan II

Bulan III

Bulan IV

Bulan V

Bulan VI

Bulan VII

Kegiatan 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 Studi Literatur

x x x x

Persiapan Bahan & Alat

x x x x x x x x

Pelaksanaan Penelitian

x x x x x x x x x x x x x x x x

Analisis Data

x x x x x x x x

Penyusunan Laporan

x x x x x x x x x x

Penyusunan Jurnal Seminar Hasil

x x

Ujian Tesis

x x

39 Universitas Sumatera Utara

Universitas Sumatera Utara

BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN

Pada penelitian ini bahan baku yang digunakan untuk pembuatan furfural berasal dari sembung rambat. Sumber pentosan yang terdapat pada sembung rambat ini dimanfaatkan dalam pembuatan furfural. 4.1Hasil Analisis Awal kondisi Sembung Rambat Analisiskondisi awal meliputi analisis kadar air dan kadar pentosan. Detail hasil analisis tersebut dilampirkan di lampiran A. Adapun hasil analisis tersebut dirangkum dalam Tabel 4.1. Tabel 4.1. Rangkuman Hasil Analisis Awal Sembung Rambat Keterangan Kadar air batang sembung rambat Kadar air daun sembung rambat Kadar pentosan sembung rambat

Nilai 84,10% 90,01% 49,54 %

Hasil analisis kandungan air sembung rambat menunjukkan bahwa sembung rambat banyak mengandung air. Untuk kadar pentosan didapat 49,54 % yang hampir mendekati kadar pentosan dari literatur 56,04 ± 0,86 % (Ko et al. 2013) 4.2Pengaruh Waktu Terhadap YieldFurfural Proses pembuatan furfural pada penelitian ini menggunakan sembung rambat sebagai sampel dan asam belimbing wuluh sebagai katalis asam. Dalam penelitian ini digunakan suhu 120oC, dengan sampel sembung rambat 50 g, massa NaCl 50 g, dan

Universitas Sumatera Utara

variasi waktu (30, 60, 90, 120, 150 dan 180) untuk menentukan volume asam belimbing wuluh yang akan digunakan, yang dapat dilihat pada tabel 4.2 dibawah ini. Tabel 4.2 Penelitian Pendahuluan Dalam Menentukan Volume Katalis Belimbing Wuluh Waktu (menit) Massa Volume Sampel 30 60 90 120 150 180 50 ml Gagal Gagal Gagal Gagal Gagal Gagal 400 ml Gagal Gagal Gagal Gagal Gagal Gagal 50 g 500 ml Gagal Gagal Gagal Gagal Gagal Gagal 600 ml Gagal Gagal Gagal Gagal Gagal Berhasil Dari tabel 4.2 maka digunakan volume 600 ml dengan suhu (80, 120, 140 dan 160˚C) dan variasi waktu (30, 60, 90, 120, 140, 160, 180, 210, 240, 270, 300 dan 330 menit). Sebagai acuan dalam pembuatan furfural dari sembung rambat ini digunakan katalis yang umum dipakai yaitu asam sulfat (H 2 SO 4 ), untuk dibandingkandengan katalisasam belimbing wuluh. Pada penelitian ini digunakan suhu 120oC dan kosentrasi asam sulfat 20% karena yieldfurfural yang dihasilkan tinggi sesuai dengan laporan dari shafeeq et al. (2015). Dalam penelitian perbandingan antara bahan baku dan pelarut 1:5 dan ditambahkanNaCl (1:1) dengan berat sampel, volume total 750 ml dengan variasi waktu (30, 60, 90, 120, 150 dan 180) menit, yield furfural yang dihasilkan seperti gambar 4.1 dibawah ini.

Universitas Sumatera Utara

12 Belimbing Wuluh, Suhu 80˚C Belimbing Wuluh, Suhu 100˚C Belimbing Wuluh, Suhu 120˚C Belimbing Wuluh, Suhu 140˚C Belimbing Wuluh, Suhu 160˚C Asam Sulfat, Suhu 120˚C

Yield Furfural %

10

8

6

4

2

0 0

60

120

180

240

300

360

Waktu (menit)

Gambar 4.1Pengaruh Yield FurfuralTerhadap Waktu Pada Berbagai Suhu

Dari gambar 4.1untuk katalis belimbing wuluh dapat dilihat pada waktu 30 sampai 120 menit pada berbagai suhu tidak terjadi reaksi pembentukan furfural. Hal ini disebabkan karena penggunaan asam belimbing wuluh dengan pH ± 2,1dengan bilangan asam 13,99 g/g (0,1462 N) sehingga membutuhkan waktu yang lama agar terjadi reaksi pembentukan furfural bila dibandingkan dengan penggunaan asam sulfat 20% dengan pH ± 0,2 dengan bilangan asam222,83 g/g (2,2695 N) yang hanya memerlukan waktu 30 menit untuk memproduksi furfural. Perbandingan katalis yang digunakan dalam pembuatan furfural ini dapat dilihat pada tabel 4.3 dibawah ini. Tabel 4.3 Perbandingan Katalis Yang Digunakan Dalam Pembuatan Furfural

Universitas Sumatera Utara

Katalis Belimbing wuluh Asam Sulfat 20%

Volume (ml)

pH

Normalitas (N)

Bilangan Asam (g/g)

Yield tertinggi (%)

600

2,1

0,1469

13,99

7,192

250

0,2

2,2695

222,83

11,13

Kondisi Operasi (100oC, 300 menit) (120oC, 150 menit)

Dari tabel 4.3 dapat dilihat bahwa bilangan asam pada asam sulfat 15 kali lebih besar dibandingkan dengan bilangan asam pada belimbing wuluh. Menurut laporan (Arroxales, et. al. 2001) pH asam belimbing wuluh berkisar 0,9-1,5 dengan bilangan asam 11,2-14,7 g/g.Bilangan asam belimbing wuluh yang rendah menyebabkan furfural mulai terbentuk pada waktu 150 menit untuk suhu 80˚C dengan yield 0,464% dan 100˚C dengan yield0,696%. Pada waktu 180 menit untuk suhu (80, 100, 120, 150 dan 180)˚C menunjukkan terjadi reaksi pembentukan furfuraldan terus meningkat sampai waktu 300 menit dengan yield tertinggi 7,192% pada suhu 100˚C. Pada suhu tetap yield furfural meningkat dengan waktu, ini disebabkan adanya kontak antara zat-zat yang bereaksi dapat lebih lama, sehingga reaksi pembentukan furfural sempurna (Griffin, 1971). Peningkatan waktu akan menyebabkan pH hidrolisat menurun sehingga laju pembentukan furfural meningkat karena terbentuknya asam asetat yang berfungsi sebagai katalisator internal. Pada suhu 100˚C dengan waktu 240 menit sampai 300 menit,yield furfural hanya meningkat sedikit.Pada waktu 330 menit yield furfural menurun 6,460%, hal ini terjadi karena setelah waktu optimum tercapai, yield furfural yang diperoleh cenderung menurun

Universitas Sumatera Utara

akibat terjadinya proses degradasi furfural menjadi senyawa-senyawa organik lainnya, seperti asam asetat (CH 3 COOH) dan metanol (CH 3 OH) (Andaka, 2011). Menurut Andaka,(2011) dalam reaksi pembuatan furfural suhu yang tinggi dapat mempercepat reaksi pembentukan furfural. Menurut Arrhenius semakin besar suhu, maka kecepatan reaksi juga semakin besar. Hal ini tidak sesuai dengan penelitian karena suhu yang tinggi tidak dapat mempercepat reaksi pembentukan furfural. Suhu yang tinggi (120, 140 dan 160˚C) hanya mempercepat air menguap, dibandingkan dengan kecepatan reaksi pembentukan furfural. Dari penelitian sebelumnya, suhu optimum untuk melakukan hidrolisis adalah 100˚C(Andaka, 2011). Dalam penelitian ini asam-asam organik yang terdapat dalam belimbing wuluh memerlukan waktu yang tinggi yaitu 5 jam untuk menghidrolisis pentosan yang ada pada sembung rambat dengan yieldtertinggi7,192% pada suhu 100˚C. Penggunaan katalis asam sulfat lebih cepat menghasilkan furfural, hal ini ditunjukkan pada waktu 30 menit furfural sudah terbentuk dan terus meningkat dengan bertambahnya waktu.Katalis 20% asam sulfat merupakan asam kuat dengan pH ± 0,2 dengan bilangan asam 222,83 g/g (2,2695 N) dan memiliki lebih banyak ion H+ untuk menghidrolisis pentosan dibandingan dengan asam belimbing wuluh.Yield tertinggi terdapat pada waktu 150 menit dengan nilai11,13%. Pada waktu 180 menit terjadi penurunan yield furfural karena konsentrasi asam telah mencapai batas yang optimum menjadi asam furoat sebagai hasil dari pemecahan gugus aldehid dan terbentuk sejenis damar yang bewarna hitam.

Universitas Sumatera Utara

Pada penelitian ini,pembuatan furfural dari sembung rambat menggunakan katalis asam sulfat 20% menghasilkan yield sebesar 11,13 % yang lebih tinggi dibandingkan dengan yield yang dihasilkan pada penelitian Shafeeq, et al. (2015) sebesar 8,3% dengan kondisi yang sama yaitu suhu 120oC dan menggunakan katalis asam sulfat 20%, hal ini menunjukkan bahwa kadar pentosan pada sembung rambat lebih tinggi dibandingkan dengan kadar pentosan pada tongkol jagung. Pengaruh waktu dalam pembuatan furfural mempunyai trend yang sama, yaitu setelah mencapai titik maksimum maka akan terjadi penurunan. Trend penelitian pembuatan furfural dari sembung rambat dengan menggunakan katalis asam belimbing wuluh dan asam sulfat denganpengaruh waktu dapat dilihat pada gambar 4.2 di bawah ini. 12

Katalis Asam Sulfat Katalis Belimbing wuluh

Yield Furfural %

10 8 6 4 2 0 0

60

120

180

240

300

360

Waktu (menit)

Gambar 4.2 TrendPengaruh Waktu Terhadap Yield Furfural

Universitas Sumatera Utara

Dari Gambar 4.2 dapat dilihat yield furfural pada pembuatan furfural dari sembung rambat menggunakan katalis asam belimbing wuluh lebih rendah dibandingkan dengan pembuatan furfural dari sembung rambat dengan katalis asam sulfat. Hal ini menunjukan bahwa ion H+ pada asam sulfat lebih tinggi dibandingkan dengan ion H+ pada belimbing wuluh. Persamaan matematis untuk pembuatan sembun rambat dengan katalis asam sulfat yaitu : y = -0,0001x2 + 0,0901x - 0,2766 dengan R2 =0,963 dengan y adalah yield furfural dan x adalah waktu (menit). Pada penggunaan katalis belimbing wuluh pada suhu 100oC pembentukan furfural baru terjadi pada waktu 150 menit.Yield furfural dari sembung rambat dengan katalis asam belimbing wuluh sebesar 7,192% pada waktu 330 menit. Katalis belimbing wuluh memerlukan waktu lebih lama dalam menghidrolisis pentosan karena belimbing wuluh mengandung banyak air, sehingga dengan menguapnya air maka konsentrasi asam belimbing semakin pekat sehingga pH semakin turun dan ionion H+ lebih cepat menghidrolisis pentosan dalam membentuk furfural. Persamaan matematis pembuatan furfural dari sembung rambat dengan katalis belimbing wuluh yaitu: y = -0,0003x2 + 0,1902x – 21,0457 dengan R2= 0,968. Sembung rambat mengandung pentosan yang tinggi dibandingkan dengan penggunaan bahan baku ampas tebu dan tongkol jagung dengan penggunaan katalis asma sulfat. Untuk katalis belimbing wuluh memerlukan waktu yang lebih lama, karena asam belimbing wuluh banyak mengandung air sehingga memerlukan waktu dalam memekatkan asam belimbing wuluh.

Universitas Sumatera Utara

Mekanisme untuk pembentukan furfural dengan metode yang umum dilakukan yaitu dengan penggunaan katalis asam ini masih menjadi subyek perdebatan (Vinueza, et. al. 2014). Mekanisme pembentukan furfural paling mungkin dimulai dengan bentuk siklik dari xylose (bentuk siklik dari xylose, piranosa, disajikan berdasarkan studi mekanisme yang merupakan dalam persetujuan dengan studi kinetik konversi xylose menjadi furfural. Mekanisme reaksi pembentukan furfural dimulai dari hidrolisis sembung rambat yang merupakan tumbuhan mengandung karbohidrat dengan senyawa penyusunnya adalah holoselulosa, lignin dan pentosan. Pentosan pada sembung rambat dihidrolisis dengan ion H+ dari asam organik pada belimbing wuluh menghasilkan pentosa. Pentosa dihidrolisis dengan ion H+ membentuk senyawa 1,2 enediol. Senyawa 1,2 enediol ini dihidrolisis lagi oleh ion H+ menghasilkan xylose dan air.Xylose dihirolisis kembali oleh ion H+ menghasilkan furfural dan air. Ion H+ berfungsi sebagai ion transfer dalam pembentukan furfural. Mekanisme reaksi pembentukan furfural dapat dilihat pada gambar 4.3 dibawah ini.

Universitas Sumatera Utara

Asam Asetat (A) Asam Sitrat (A) H+

Belimbing Wuluh

Asam Formiat (A)

Asam Oksalat (A)

Sembung Rambat

Hidrolisis

H+

Pentosan

Pentosan H+

H+

B

H+

-H2O Xylulose

Xylose

1,2 enediol

H+ -2H2O Furfural Gambar 4.3 Mekanisme Reaksi Pembentukan Furfural[(A) Chemspider, 2013 (B) Vinueza, et al. 2015)]

Universitas Sumatera Utara

4.3 Identifikasi Furfural Yang dihasilkanDengan Uji Warna Furfural yang dihasilkan kemudian diindentifikasi dengan uji kualitatif dengan menggunakan

pereaksi

anilin

asetat

dengan

perbandingan

(1:1).

Furfural

diidentifikasi dengan adanya perubahan warna menjadi merah bata. Pada penelitian ini dilakukan pengujian pada penggunaan katalis asam belimbing wuluh dan asam sulfat (H 2 SO 4 ). 4.3.1 Indentifikasi Furfural Dengan Uji Warna Untuk Katalis Asam Belimbing Wuluh Furfural yang dihasilkan dari sembung rambat dengan katalis belimbing wuluh diindentifikasi dengan menggunakan pereaksi anilin asetat. Hasil uji warna furfural dengan reagen anilin asetat dapat dilihat pada gambar 4.4 di bawah ini.

30 menit

60 menit

90 menit

120 menit

160 menit

180 menit

Gambar 4.4 Uji Warna Furfural Dengan Katalis Asam Belimbing Wuluh Pada Suhu 120˚C Dari gambar 4.4 dapat dilihat pada waktu 30 menit sampai 150 menit tidak terjadi perubahan warna menjadi merah tua. Perubahan warna hanya menjadi kuning seperti warna reagen anilin asetat. Hal ini menunjukkan tidak terjadi pembentukan furfural sehingga furfural tidak terkondensasi dengan anilin membentuk senyawa

Universitas Sumatera Utara

dianil hidroksiglukoat dialdehida dan tidak terjadi pemecahan cincin furfural membentuk aldehida. Pada waktu 180 menit (3 jam) terbentuk warna merah tua yang mengindikasikan terbentuknya furfural. 4.3.2 Indentifikasi Furfural Dengan Uji Warna Untuk Katalis Asam Sulfat Furfural yang dihasilkan dari sembung rambat dengan katalis asam sulfat diindentifikasi dengan menggunakan pereaksi anilin asetat. Hasil uji warna furfural dengan reagen anilin asetat dapat dilihat pada gambar 4.5 di bawah ini.

30 menit

60 menit

90 menit

120 menit

150 menit

180 menit

Gambar 4.5 Perubahan Warna Furfural dengan Katalis Asam Sulfat Pada Suhu 120˚C Dari gambar 4.5 dapat dilihat dari waktu 30 menit sampai 180 menit terjadi perubahan warna menjadi merah tua, hal ini menunjukkan furfural sudah terbentuk pada waktu 30 menit. Hal ini menunjukkan pentosan pada sembung rambat dapat cepat dihirolisis oleh H+ dari asam sulfat (H 2 SO 4 ), sehingga tidak membutuhkan waktu yang lama untuk terjadinya reaksi pembentukan furfural. Untuk memperkuat hasil yang didapat adalah furfural maka dapat dianalisis dengan FTIR. FTIR berfungsi untuk penentuan gugus-gugus fungsi yang terdapat dalam senyawa, sehingga dapat diketahui senyawayang dihasilkan adalah furfural.

Universitas Sumatera Utara

4.4 Identifikasi Furfural dengan FTIR Analisis FTIR untuk menentukan gugus-gugus fungsi untuk memperkuat destilat yang dihasilkan merupakan furfural. Hasil FTIR dapat dilihat pada gambar 4.6 di

1580,00 1549,45 1521,45 1426,00 1400,00 1339,00 1300,00 1214,44 1166,00 1176,00 1045,28 948,72 860,53 800,00

1873,00 1763,93 1744,45 1674,45 1580,00 1521,45 1431,00

40

1214,44

Katalis Asam Sulfat Katalis Belimbing Wuluh

767,43

60

20

1763,93

1907,56

1714,15 1674,45

80

2400,27

100

2899,00 2851,06 2761,00

3200,02 3138,02 3060,00 3018,66

120

3620,00

% Transmittance

140

2275,66

2466,00 2368,00 2275,66 2215,00

2851,06

3190,00 3090,00 3110,00

160

3520,00

180

3666,00

bawah ini.

0 3500,00

2800,00

2100,00

1400,00

700,00

Wavenumber (cm-1)

Gambar 4.6 Hasil Analisis FTIR Furfural dengan Katalis Asam Belimbing Wuluhdan Asam Sulfat Berdasarkan spektra IR dapat dinyatakan bahwa adanya gugus aldehid dalam furfural didukung oleh adanya puncak vibrasi ulur C=O (1600 – 1700 cm-1) dan C-H aldehid (2800 – 2860cm-1) masing-masing pada puncak 1674,52 cm-1 serta 2851,07 cm-1baik untuk katalis asam sulfat dan katalis asam belimbing wuluh. Adanya ikatan C=C aromatik ditunjukkan oleh munculnya vibrasi ulur C=C aromatik (1475 –

Universitas Sumatera Utara

1600cm-1) pada daerah sekitar 1521,45cm-1. Puncak vibrasi ulur pada daerah sekitar 1166,00 pada katalis asam belimbing wuluh mendukung adanya ikatan C-O-C (1100– 1200 cm-1), begitu juga untuk katalis asam sulfat puncak vibrasi pada 1176 cm1

mendukung adanya ikatan C-O-C dalam struktur molekul furfural. Untuk nilai

vibrasi furfural standar dapat dilihat pada tabel 4.4 dibawah ini. Tabel 4.4 Vibrasi Furfural Standar (Ong et al. 2007) No. Vibrasi Furfural Standar (cm-1) 1. Streching C-H aromatis 3134,61 2. Stretching C-H aldehida 2851,05 2714,40 3. Stretching C=O aldehida 1674,36 4. Stretching C=C aromatis 1568,27 1521,97 5. Stretching C-aldehida 1329,73 6. Stretching C-O-C 1157,79

Berdasarkan nilai vibrasi standar furfural dapat disimpulkan bahwa senyawa yang dihasilkan dari hidrolisis sembung rambat adalah furfural karena menunjukkan spektra yang hampir identik dengan vibrasi furfural standar.Berdasarkan nilai vibrasi standar furfural dapat disimpulkan bahwa senyawa yang dihasilkan dari hidrolisis sembung rambat adalah furfural karena menunjukkan spektra yang identik dengan furfural pembanding. Untuk memperkuat hasil destilasi yang didapat adalah furfural dapat diidentifikasi dengan GCMS.

Universitas Sumatera Utara

4.5 Identifikasi Furfural dengan Gas Kromatografi Massa Spektrokopi (GCMS) Analisis Gas Kromatografi Massa Spektrokopi (GCMS) untuk menentukan waktu retensi komponen furfural. Hasil GCMS dapat dilihat pada gambar 4.7 dibawah ini. x 104 25 Katalis Belimbing Wuluh 23

Katalis Asam Sulfat

24

22 30

20

21

15

47

403534 41 44

11

78 9 12 10 2014

46

3 6 1 52 4

5

31

10 13

Intensity

27

20

0 3

8

13

min

18

23

28

Gambar 4.7 Hasil Analisis GCMS Furfural dengan Katalis Asam Belimbing Wuluhdan Asam Sulfat Analisis dengan menggunakan kromatografi gas memperkuat bahwa senyawa hasil hidrolisis merupakan furfural. Senyawa furfural untuk katalis belimbing wuluh ditunjukkan pada peak 2, retention time 3,386 dengan senyawa yang terindentifikasi yaitu 2,5 furandione, 3-ethyl-4-methyl yang menunjukkan golongan furfural. Untuk katalis asam sulfat, senyawa furfural ditunjukkan pada peak 3 dengan retention

Universitas Sumatera Utara

time3,283 dengan senyawa yang terindentifikasi yaitu 2,5 furandione.Data dari hasil gas kromatografi dapat dilihat di Lampiran B tabel B.3 dan B.4. Furandione termasuk golongan furfural, hal ini menunjukkan hasil yang didapat adalah furfural. Pada katalis belimbing wuluhpeak paling tinggi terdapat pada peak 23 yang diindentifikasi adanya senyawa tetratetracontane yang merupakan senyawa volatile yang bermanfaat sebagai senyawa inflamasi dan antianalgesik.

Universitas Sumatera Utara

BAB V KESIMPULAN DAN SARAN

5.1 Kesimpulan Adapun kesimpulan yang diperoleh dari penelitian ini adalah: 1. Kondisi terbaik yang diperoleh dalam mensintesis sembung rambat menjadi furfural dengan menggunakan katalis asam belimbing wuluh pada suhu 100oC dengan waktu 300 menit dengan yield furfural 7,192%. 2. Penggunaan katalis asam sulfat menghasilkan yield yang lebih tinggi dibandingkan dengan penggunaan katalis asam belimbing wuluh yaitu 11,13%. 3. Pengujian karakteristik furfural dilakukan dengan menggunakan uji warna dengan reagen anilin asetat yang menghasilkan warna merah tua yang mengindikasikan adanya furfural. 4. Pengujian karakteristik furfural dengan FTIR menunjukkan adanya gugus aldehid yang merupakan indikasi adanya senyawa furfural yaitu pada vibrasi 1674,52 cm-1 dan 2851,07 cm-1 yang sesuai dengan standar internasional. 5. Pengujian dengan Gas Chromatografi Massa Spektofotometer (GCMS) menunjukkan adanya senyawa furandione yang termasuk golongan furfural pada peak 3,386 untuk katalis asam belimbing wuluh dan 3,283 untuk katalis asam sulfat.

Universitas Sumatera Utara

5.2 Saran Adapun saran untuk penelitian selanjutnya adalah: 1. Untuk katalis asam belimbing wuluh perlu dilakukan perlakuan awal seperti memekatkan cairan asam belimbing wuluh atau dengan mengekstraksi asamasam yang ada pada belimbing wuluh. 2. Melakukan penelitian untuk mengisolasi tetratetracontane dari daun sembung digunakan sebagai antiinflamasi dan antianalgesik. 3. Melakukan penelitian degradasi furfural dalam pembuatan asam furoat yang berasal dari degradasi furfural yang dapat digunakan sebagai bahan bakar.

Universitas Sumatera Utara