Bahan Peledak, Propelan, dan Agen Kimia Beracun

Bahan Peledak, Propelan, dan Agen Kimia Beracun

Disusun untuk memenuhi Tugas Proses Industri KimiaDosen Pembimbing :

Prof. Dr. Ir. Chandrawati Cahyani, M.S.

Marieta Sri Prihantari (135061101111018)

Kelas B

JURUSAN TEKNIK MESIN MINAT TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2014

Bahan Peledak, Propelan, dan Agen Kimia BeracunCampuran dari sulfur, arang, dan kalium nitrat disebut juga black powder. Permintaaan pasar terhadap propelan untuk program luar angkasa merupakan tantangan baru. Pada masa-masa perang, kebutuhan akan bahan peledak meningkat. Meski banyak senyawa yang memiliki daya ledak, hanya sedikit dari yang cocok untuk digunakan sebagai peledak karena stabilitas, keamanan, dan biaya. Kebanyakan senyawa eksplosif sangat mahal dan sesnsitif dalam penggunaannya.Jenis-jenis Bahan Peledak

Bahan peledak (explosives) merupakan bahan/zat yang berbentuk cair, padat, gas atau campurannya, bila terkena suatu aksi berupa panas, benturan, gesekan akan berubah menjadi zat-zat lain yang lebih stabil, yang sebagian besar atau seluruhnya berbentuk. Perubahan tersebut berlangsung dalam waktu yang amat singkat, disertai efek panas dan tekanan yang sangat tinggi.Bahan peledak dapat dibedakan menurut sensitivitas dan kekuatannya. Bahan peledak yang tidak sensitif terhadap alam, dapat dikontrol dan memiliki peran penting dalam dunia industri dan militer. Ada tiga jenis bahan peledak dasar; mekanik, atom, dan kimiawi. Berdasarkan sifatnya bahan peledak dibagi menjadi dua divisi antara lain :1. Bahan peledak detonasi atau berdaya ledak tinggi. (a) Peledak primer atau pemicu (detonator); (b) Bahan peledak sekunder atau pendukung (booster).2. Bahan peledak deflagrasi atau berdaya ledak rendah.Ada perbedaan antara tipe detonasi dan tipe deflagrasi. Bahan peledak berdaya tinggi mendetonasi pada laju yang sangat cepat, mulai 2 hingga 9 x 105 m/s, dan reaksi diawali dengan fenomena gerakan kejut secara aktif pada material. Bahan peledak berdaya rendah, atau propelan, membakar pada lapisan yang paralel terhadap permukaan pada laju rendah, sekitar 10-5 ms dan reaksi awal berupa api. Karakteristik ledakan dapat divariasikan berdasarkan (1) kondisi fisik seperti densitas dan granulasi, dan (2) kombinasi bahan-parafin, alumina, dan lilin sebagai contohnya. Bahan Peledak Primer, Atau PemicuBahan peledak ini merupakan material yang sensitif terhadap kejutan dan panas, dapat diledakkan dengan mudah sehingga sangat berbahaya, dimana penggunaanya dalam jumlah kecil dapat meledakkan bahan yang kurang eksplosif dalam jumlah besar. Bahan ini umumnya digunakan pada peledak primer, detonator dan percussion caps. Bahan peledak pemicu umumnya berupa garam anorganik, sementara booster dan bahan peledak lain serta propelan konvensional merupakan material organik.

Bahan peledak primer terdiri atas merkuri fulminat, timbal oksida, timbal styfnat basa (trinitroresorkinat), diazodinitrofenol, dan tetrazin (senyawa nitrogen kompleks terkonjugasi). Kebanyakan komposisi awal terdiri atas campuran bahan peledak primer, bahan bakar, dan oksidan. Sebagai contoh 15% antimoni sulfida, 20% timbal oksida, 40% timbal styfnat basa, 20 % barium nitrat, dan 5% tetrazin. Lem, yang berperan sebagai perekat dan ground glass, jika ditambahkan dapat meningkatkan friksi internal. Bahan Peledak Berdaya Tinggi, Atau PendukungBahan ini tidak sensitif, baik terhadap kejutan mekanik maupun api sehingga memerlukan kejutan gelombang energi untuk mencapai ledakan, seperti yang diperoleh dari detonasi sejumlah kecil peledak primer yang kontak dengan peledak berdaya tinggi. Bahan ini merupakan amplifier energi. Dekomposisi terjadi melalui mekanisme detonasi,

Blasting Agent

Blasting agent merupakan agen eksplosif yang kuat dimana tidak dapat diledakkan dengan memakai blasting cap no.8. Blasting Agent memiliki sifat sebagai bahan peledak hanya setelah diberi booster/primer

Slurry Explosives

Bahan peledak slurry (slurry explosives) merupakan campuran ammonium nitrat yang umumnya mengandung oksidator seperti pada bahan baker yang terdispersi dalam medium cair.Ammonium Nitrat dengan rumus kimia NH4NO3 merupakan padatan berwarna putih berupa kristal yang mudah menyerap air (higroskopis). Sebagian besar produk Ammonium Nitrat digunakan sebagai bahan peledak dan sebagian kecil digunakan sebagai campuran pupuk. Ammonium nitrat digunakan untuk keperluan bahan peledak yang dibutuhkan oleh perusahaan pertambangan, seperti perusahaan pertambangan batu gunung, batu kapur, dan lain-lain.

Biasanya ammonium nitrat (NH4NO3) dapat dianggap sebagai garam yang stabil, namun akan mengalami perubahan pada suhu yang tinggi. Bila hal ini terjadi paling sedikit akan menghasilkan dua reaksi yang berbeda, yaitu :

NH4NO3 NO2 + 2H2O

2 NH4NO3 2N2 + 4H2O + O2

pada konsentrasi suhu yang tinggi ammonium nitrat akan meledak. Berikut macam-macam proses pembuatan ammonium nitrat (Prasetyo,2011):

a. Proses Prilling

Dimana kedua bahan ammonia berupa uap dan asam nitrat dialirkan menuju Netralizing Vessel. Dengan spraying kedua bahan tersebut akan bercampur dan bereaksi sesuai dengan persamaan

NH3 + HNO3 NH4NO3

Produk NH4NO3 berbentuk larutan dengan kadar 83%. Reaksi diatas menimbulkan panas sehingga larutan mendidih. Dari Netralizing Vessel NH4NO3 dialirkan ke vakum evaporator sampai kadar 95% dengan dilakukan pemanasan sampai suhu 260 285 oK. Selanjutnya dipompa keatas dari Prilling tower setinggi 20ft. larutan panas tersebut dikabutkan dengan sprayer dengan cara berlawanan arah (Counter Current) yaitu dari bagian bawah Prilling tower dialirkan steam sebagai pemanas. Karena ada pemanasan air yang terkandung dalan NH4NO3 akan menguap hingga larutan NH4NO3 pekat menjadi Kristal atau pellet (butiran) yang disebut Prill. Selanjutnya Prill akan dilewatkan ke screener untuk dipisahkan berdasarkan ukurannya. Butiran NH4NO3 yang halus dapat dibuat briket dengan dicampur clay atau diatomaceous earth. Jika tidak demikian bisa juga direcycle ke reaktor. Proses ini memerlukan banyak peralatan dan biaya mahal.

b. Proses Stengel

Pada proses ini kedua bahan dipanaskan terlebih dahulu sebelum masuk reaktor. Ammonia dipanaskan sampai 290oF dan asam nitrat sampai 330oF. Asam nitrat yang digunakan 60%. Reaksi eksotermis sehingga suhunya sekitar 400oF, kemudian dilewatkan cyclone type separator dimana uap air (steam) yang berasal dari hasil reaksi keluar dibagian atas, NH4NO3 akan berkurang kadar airnya sehingga akan berbentuk padatan (solid) yang mencair (molten). Reaksi yang terjadi

NH3 + HNO3 NH4NO3

Bahan ini dihembuskan dengan udara sehingga air akan menguap sampai kadar air produk sekitar 0,2%. Selanjutnya didinginkan dengan continous water cooled stainless belt, yang menghasilkan padatan berupa lembaran (solidsheet) diambil dan dimasukkan ke dalam grinder untuk dihancurkan. Dari grinder discreen dan under size dikemas di dalam drum yang tertutup. Proses ini menghasilkan produk ammonium nitrat keluar dari reactor berkadar 95%. Namun perencanaan reaktor lebih rumit dan pengoperasiannya sulit sehingga biaya mahal.

c. Proses Grainer

Pada proses ini kedua bahan yaitu ammonia dan asam nitrat dialirkan kedalam Netralizing Vessel. Dengan penyepraian kedua bahan tersebut akan bercampur dan bereaksi sesuai dengan persamaan

NH3 + HNO3 NH4NO3

Produk NH4NO3 berbentuk larutan dengan kadar 70%. Reaksi diatas menimbulkan panas sehingga larutan mendidih. Dari Netralizing Vessel NH4NO3 dialirkan ke vakum evaporator sampai kadar 98% dengan dilakukan pemanasan sampai suhu 305308 oF. Selanjutnya dipompa dari graining kettle. Larutan panas tersebut diaduk perlahanlahan sehinga kadar air 0,1% dan keluar kristal kristal ammonium nitrat. Untuk selanjutnya diproses lagi untuk dapat dimanfaatkan sebagai bahan dasar pupuk.

d. Proses Vakum Kristalizer

Larutan ammonium nitrat 50% yang terbentuk dalam reactor dinaikkan konsentrasinya denganpenguapan pada suhu 65oC sampai berkadar 75 80% substansi kering. Kemudian dibawa ke dalam vakum kristalizer pada suhu 36oC dan tekanan absolute 25 mmHg (0,032 atm). Produk diambil dari bawah kristalizer dengan kandungan slurry 40% berat Kristal menuju centrifuge. Mother liquor kemudian dikembalikan ke proses awal, sedangkan Kristal denga kandungan 1% berat dialirkan menuju counter flow rotary dryer dengan temperature 82oC sehingga kadar air turun menjadi 0,1%. Kemudian Kristal ammonium nitrat dengan clay dikirim ke unit pengepakan.

Karakteristik Bahan Peledak

Karakteristik bahan peledak dapat ditentukan secara empiris, namun pada aplikasi modern dapat melalui penentuan nilai baker, laju pembakaran dan detonasi, kemampuan menghancurkan, sensitivitas dll.

Pada uji sensitivitas terhadap pengaruh dan panas, stabilitas penyimpanan, kemampuan menghancurkan, kekuatan ledakan per satuan berat, volatilitas, solubilitas, densitas, higroskopisitas, kompatibilitas terhadap bahan peledak lainnya, aditif dan logam yang digunakan untuk pendekatan, ketahanan terhadap hidrolisis, dan racun, perlu dilakukan sesuai prosedur standard. Kamampuan menghancurkan suatu bahan peledak dapat diukur dengan meledakkan bahan peledak yang diketahui jumlahnya dalam bom pasir, yang merupakan wadah berdinding tebal yang diisi dengan pasir kuarsa standard yang dihancurkan melalui ledakan. Screening untuk mengukur pasir yang dihancurkan, dan gaya eksplosifnya. Uji lainnya adalah uji blok Trauzl. Uji ini mengukur kekuatan bahan peledak dengan mengukur penggelembugan (ballooning) silinder timah halus dimana bahan peledak dimasukkan dan diledakkan di dalamnya. Hasilnya berupa peningkatan volume (dalam sentimeter kubik), yang disebabkan oleh detonasi bahan peledak. Kemampuan menghancurkan bisa menjadi kombinasi antara variabel kekuatan dan kecepatan.

Bahan peledak berperan penting dalam penambangan, terutama tambang batubara. Bahan peledak yang digunakan pada pertambangan telah diuji yang sifat spesifiknya dikenal sebagai permissible. Permissible berbeda dengan bahan peledak lain, kebanyakan ditandai dengan sedikitnya api yang dihasilkan dan waktu ledakan yang sangat singkat. Permissible mengandung coolants untuk mengatur suhu api, mengurangi kemungkinan pembakaran lebih lanjut beberapa jenis campuran yang dapat terbakar.Bahan Peledak Industri

Black powder termasuk bahan peledak lemah, yang terbuat dari campuran arang, belerang, dan potassium nitrat dengan proporsi 10:15:75, menghasilkan tenaga pembakaran yang besar dan berguna untuk propelan.Blasting agent dan Slurry explosives

Bahanbahan ini digunakan pada industri bahan peledak dan dapat dikontrol menggunakan mesin sederhana yang tidak berbahaya dan murah. Biasanya bahan ini meliputi campuran amonium nitrat. Nitrogliserin dan DinamitNitrogliserin merupakan bahan berdaya ledak tinggi pertama yang digunakan dalam skala besar. Nitrasi dipengaruhi oleh penambahan secara perlahan gliserol dengan kemurnian tinggi pada campuran dengan komposisi mendekati: 59,5% H2SO4, 40% HNO3, dan 0,5% H2O. Nitrasi terjadi selama 60-90 menit dalam nitrator yang diagitasi dan dilengkapi dengan coil baja pendingin yang mengandung brine pada 5(C untuk menjaga suhu di bawah 10(C. Setelah nitrasi, campuran nitrogliserin dan asam yang tertinggal dibiarkan mengalir melalui sebuah saluran (trough) yang lebih mudah dibersihkan dibandingkan pipa, menuju separating dan settling tank. Dengan hati-hati nitrogliserin dipisahkan dari asam menuju tangki pembilas, dimana nitrogliserin dibilas dengan air hangat dan larutan sodium karbonat 2% untuk menghilangkan asam yang masih tersisa. Pembilasan tambahan dengan air hangat dilanjutkan hingga tidak ada bahan-bahan alkali yang tersisa. Produk yang dihasilkan adalah gliseril trinitrat dan reaksinya adalah esterifikasi. Nitrator kontinyu kecil dengan pengaduk stainless steel memberikan yield yang lebih besar, biaya lebih murah, dan lebih aman dibanding proses batch karena bahannya lebih sedikit dan kontrolnya lebih mudah. Kebanyakan aliran dalam bentuk emulsi dan lebih aman. Nitrat glikol juga dibuat dalam nitrator kontinyu.

Nitrogliserin merupakan cairan mirip gliserol murni, sensitif terhadap pembekuan pada suhu 13(C; namun dalam fase padat sensivitasnya lebih rendah. Padatan tidak meledak secara sempurna, sehingga nitrogliserin beku harus selalu dicairkan sebelum digunakan. Untuk membuat nitrogliserin yang aman, biasanya nitrogliserin diproduksi menjadi dinamit. Dinamit awalnya terbuat dari absorbsi nitrogliserin menjadi kieslguhr sejenis tanah liat. Dinamit modern umumnya meggunakan tepung kayu, amonium nitrat, atau sodium nitrat untuk mengabsorbsi nitrogliserin. Campuran tersebut mudah dikontrol dan dapat dibuat dengan kandungan nitrogliserin hingga 75% dan mengembalikan ke bentuk padat. Karena adanya permintaan dinamit nonfreezing untuk digunakan pada musim dingin, material lain seperti glikol dinitrat dirancang untuk menurunkan titik beku campuran. Dinamit nonfreezing memiliki potensi yang sama seperti dinamit straight. Nitroselulosa dapat digelatinasi menggunakan nitrogliserin, menghasilkan gel yang rapat disebut sebagai dinamit gelatin. Kemampuan untuk beraksi sebagai kombinasi plasiticizer dan bahan peledak mebuat nitrogliserin dan dietilen glikol. Gambar di bawah ini menunjukkan proses pembuatan nitrogliserin dan dinamit.

Propelan, Roket, dan Missil

Propelan untuk senapanPropelan tertua adalah black powder. black powder pembakarannya tidak sempurna dan terlalu cepat. Pencampurannya yang intensif membuatnya menjadi koloid yang padat dalam heavy-duty mixer, sehingga akhirnya smokeless powder dapat menggantikan black powder karena beberapa alasan; tidak berasap, berdaya ledak tinggi, dan penyimpanannya lebih baik. Hal ini memungkinkannya untuk dijadikan konstruksi roket dan senapan yang besar. Smokeless powder merupakan selulosa nitrat dalam wujud koloid yang biasanya mengandung plasticizer, seperti nitrogliserin atau nitroglikol. Kadang-kadang plasticizer non eksplosif seperti dibutil ftalat ditambahkan dan sekitar 1% difenilamin atau amin dirancang untuk meningkatkan masa penyimpanan. Ketika bahan peledak yang digunakan hanyalah nitroselulosa dengan kandungan nitrogen 13%, disebut sebagai single-base powder; sementara bila dua atau lebih bahan peledak yang digunakan (nitroselulosa dan nitrogliserin), produk dikenal sebagai double-base powder. Kebanyakan amunisi menggunakan double-base powder. Nitroselulosa

Awalnya Nitroselulosa terbuat dari serat kapas, tapi saat ini banyak terbuat dari serat kayu. Selulosa rumus empiris C6H7O2(OH)3n sehingga setiap unit gluk mempunyai tiga buah gugus hidroksil yang dapat diesterifikasi dengan asam nitrat menghasilkan nitroselulosa dengan kadar nitrogen 14% lebih tinggi dari produk komersial. Reaksi yang terjadi adalah sebagai berikut :C6H7O2(OH)3 + 3 HNO3 + H2SO4 ( C6H7O2(ONO2)3 + 3 H2O + H2SO4

Nitroselulosa tidak boleh disimpan atau digunakan dalam bentuk asam karena akan megakibatkan terjadinya dekomposisi. Oleh karena itu, ditambahkan stabilizer yang akan bereaksi dengan sisa nitrit, nitrat, atau asam sulfat yang akan dilepaskan dari dekomposisi nitroselulosa. Gambar berikut menunjukkan proses pembuatan nitroselulosa.

Tahap proses pembuatan nitroselulosa yaitu:

Cotton atau Pulp kertas yang mengandung kadar -selulosa yang tinggi dimurnikan dengan mendidihkan Kiers (vats) dengan larutan soda kaustik encer. Pemutihan (bleaching) dengan menggunakan CaClOCl, NaOCl, atau Ca(OCl)2. Cotton kemudian dikeringkan dan ditimbang. Asam campuran hasil fortifying asam, pada suhu yang baik ditambahkan ke dalam nitrator.Proses nitrasi (esterifikasi) terjadi pada kondisi yang terkontrol di nitrator. Satu buah nitrator muatannya terbentuk atas 14,5 kg selulosa yang telah dimurnikan. Selulosa kemudian di agitasi dengan sekitar 682 kg asam campuran pada suhu 30C selama 25 menit. Komposisi asam campuran yang digunakan adalah: 21% HNO3, 63% H2SO4; 0,5% N2O4; dan 15,5% H2O.

Muatan nitrator dimasukkan ke dalam centrifuge, dimana sisa asam akan dipisahkan dari nitrat selulosa. Sebagian asam yang tersisa akan difortifikasi untuk digunakan kembali atau dijual. Nitrat selulosa kemudian ditenggelamkan dalam air, dicuci dan dipanaskan, dan dicuci kembali dalam pengocok.Asam sulfat yang ditambahkan terkadang menghasilkan sulfat ester yang tidak stabil, dan dekomposisinya akan menghasilkan asam-asam yang berbahaya. Oleh karena itu diperlukan proses pemurnian untuk mengubah sifat tidak stabil sulfat ester dan menghilangkan asam-asam bebasnya. Caranya adalah dengan melarutkan nitrat selulosa dalam pelarut dan dinetralkan.

Smokeless powder adalah bentuk koloid padat dari nitroselulosa yang mengandung 1% difenilamin dan sedikit plasticizer seperti dibutyl phtalate. Gambar di bawah ini menunjukkan proses pembuatannya.Variasi lain pembuatan smokeless powder dapat memproduksi bentuk bola-bola (ball powder). Nitroselulosa dilarutkan ke dalam zat pelarut, seperti keton, dan kemudian di emulsifikasi dengan air. Emulsi akan membentuk bola-bola kecil. Bola-bola tersebut kemudian disaring untuk membentuk ukuran yang seragam, dan nitrogliserin ditambahkan untuk membentuk bola double-base. Bola yang terbentuk biasanya berdiameter 12,7 mm.

Propellants untuk roket.Propelan untuk roket adalah bahan peledak rendah yang terdiri atas bahan bakar, yang didalamnya terdapat oksidan dan reaktan lain yang digunakan untuk menyebabkan reaksi yang diinginkan. Reaksi kimia yang terjadi bersifat eksotermis untuk menghasilkan gas panas. Kemampuan untuk membebaskan gas panas adalah dengan mendorong alat ke depan, dengan prinsip bahwa gaya bekerja dalam arah yang berlawanan.

Cairan Propellants. Proropelan cair dapat dibedakan menjadi monopropelan dan bipropelan. Bipropelan merupakan bahan bakar, dengan oksidator terpisah dan baru akan tercampur di dalam ruang bakar.

Padatan Propellants. Propellan padat terdiri dari : single base, double base, dan triple base. Disebut single base karena dibuat dari nitroselulosa sebagai bahan utama dalam komposisinya. Sedangkan double base karena terbuat dari nitroselulosa dan nitrogliserin sebagai bahan utama dalam komposisinya. Dan untuk triple base, karena terbuat dari nitroselulosa, nitrogliserin dan nitroguanidin. Bahan Peledak IndustriBahan peledak industri adalah bahan peledak yang dirancang dan dibuat khusus untuk keperluan industri, misalnya industri pertambangan, sipil, dan industri lainnya, di luar keperluan militer. Bahkan saat ini bahan peledak industri lebih banyak terbuat dari bahan peledak yang tergolong ke dalam bahan peledak berkekuatan tinggi (high explosives).

PiroteknikPiroteknik adalah bahan untuk menghasilkan api, nyala, cahaya panas, suara ledakan, atau asap, tapi bukan ledakan yang hebat, misalnya korek api, pengembang airbag, granat, dsb. Walaupun diudara terdapat oksigen, laju pembakaran akan terbatas bila hanya mengandalkan suplai oksigen atmosfer. Maka diperlukan pencampuran dengan bahan pengoksidasi, misalnya black powder atau kalium nitrat.

Korek ApiDalam pembuatan korek api digunakan beberapa bahan kimia seperti gelatin, bubuk kaca, potassium klorat, potassium bikromat, zine oxide, besi oksida, bubuk sulfur dan paraffin untuk stik kayunya. Sedangkan untuk kepala korek api, terdiri dari fosfor merah, mangan dioksida, polysol dan bijih concentrade.

Bahan Peledak MiliterBahan peledak industri dibedakan dalam dua kelompok sesuai dengan kecepatan gelombang kejutnya, yaitu:

1. Bahan peledak cepat (rapid and detonating explosives), memiliki kecepatan 2000-7000 m/s, dan dibedakan lagi menjadi dua yaitu primer (energy tinggi dan sensitive untuk isian detonator dan primer cetak untuk isian lubang ledak).

2. Bahan peledak lambat (slow and deflagrating explosive), memiliki kecepatan di bawah 2000 m/s, contoh: gun powder senyawa piroteknik dan senyawa propulsive untuk artillery.

TNT (Trinitrotoluena)Trinitrotoluene adalah hidrokarbon beraroma menyengat berwarna kuning pucat yang meleleh pada suhu 354 K. Trinitrotoluena merupakan bahan peledak campuran Tropex, Tritonal, dan Anatol. TNT merupakan bahan peledak yang terbuat dari nitrasi toluena C6H5CH3.

Pertama Toluena dinitrasi dengan campuran sulfat dan asam nitrat untuk menghasilkan mono-nitrotoluena. MNT dipisahkan dan kemudian direnitrasi ke dinitrotoluena atau DNT. Yang terakhir DNT dinitrasi ke nitrotoluena menggunakan anhidrat campuran asam nitrat dan oleum.

TETRYL2,4,6-Trinitrophenylmethylnitramine merupakan bahan peledak yang juga digunakan didalam amunisi. Tetryl berfungsi sebagai bahan pemancing ledakan besar. Tetryl diperoleh dari pencampuran sulfur dan asam nitrat pada dimetilanilin dengan cara nitrasi. Tetril merupakan bahan peledak besar yang sensitive.

Picric AcidTrinitrofenol tidak terbuat dari nitrasi fenol secara langsng, karena merupakan oksidatif. Terbuat dari nitrasi campuran fenolsulfonat dengan campuran asam.

Eexplosive DExplosive D atau ammonium picrate terbuat dari netralisasi larutan picric acid dengan larutan ammonia. Karena berbentuk butiran, tidak dapat leleh, sehingga untuk melelehkannya harus dengan cara kompresi.

PENTA ERYTHRITOL TETRANITRATE (PETN)Pentaeritritol tetranitrate (PETN) sangat terkenal sebagai bahan peledak. Karena PETN merupakan salah satu bahan peledak yang paling kuat. PETN memiliki volatilitas rendah. dan Senyawa ini dihasilkan oleh reaksi pentaetritiol dengan 96% asam nitrat. Brikut merupakan reaksi dekomposisi yang mungkin terjadi. C(CH2 OH)4 + 4 HNO3 C (CH2ONO2) 4+ 4 H2O

PETN digunakan untuk membuat sumbu ledakan, penyumbat ledakan komersial.RDX

Merupakan jenis bahan peledak yang mematikan, karena ledakan yang dihasilkan sangat besar dibanding peledak lainnya. Secara komersial, RDX dipakai untuk bahan bakar pendorong roket dan eksplorasi minyak bumi.

Lead AzideTimbal azida merupakan bahan peledak yang sensitive, bahan ini dapat meledak pada suhu 350C. Timbal azida sendiri terbuat dari sodium azida dengan timbal asetat atau nitrat. Sodium azida sendiri dapat dibuat dari sodium amida dan nitro axida.

Lead StyphanateAsam stypnic merupakan trinitroresorcinol yang berasal dari dua garam, pada reaksi dengan timbal asetat atau nitrat, basa timbal styphnate, dan timbal styphnate. Basa styphnate merupakan bubuk bahan primer. Asam styphnic dapat diperoleh dari dinitrochlorobenzena. Senjata Kimia BeracunPenggunaan senjata kimia sangat berbahaya karena efeknya dapat membunuh manusia secara massal, terjadi sangat cepat. Teknologi senjata kimia tidak terlepas dari agen kimia, yang terdiri dari: (a)Nerv Gas (b)Blistering Agent (c)Pulmonary Agent (d)Riot Control Agent dan (d)Inkapasi-tasi.

Screening SmokesMerupakan asap yang dikeluarkan untuk menutupi pergerakan atau lokasi unit militer seperti infanteri, tank, pesawat atau kapal, menyembunyikan dari musuh agar tak terlihat. Kumpulan asap banyak digunakan pada granat atau dihasilkan dari kendaraan. Selain itu juga dapat mencegah deteksi oleh sensor inframerah dan sinar laser.

Industri Parfum dan Perasa

Disusun untuk memenuhi Tugas Proses Industri Kimia

Dosen Pembimbing :

Prof. Dr. Ir. Chandrawati Cahyani, M.S.

Marieta Sri Prihantari (135061101111018)

Kelas B

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2014

I. Industri Parfum

Proses produksi pengharum (fragrances) makin berkembang seiring berjalannya waktu, awalnya memakai bahan tradisional dan sekarang banyak memakai bahan-bahan sintetik sehingga menimbulkan bau yang lebih bervariasi. Bahan pengharum (fragrances) berperan besar dalam industri kosmetik, sabun, dan detergen. Bahan tersebut ditambahkan untuk menetralkan atau mengubah bau pada produk, dan juga untuk memberikan aroma pada produk yang awalnya tidak berbau. Salah satu contoh bahan pewangi adalah parfum.

Kata parfum berasal dari bahasa latin perfumare yang artinya mengisi dengan asap. Istilah tersebut sesuai dengan bentuk aslinya seperti dupa yang dibakar. Parfum dapat diartikan sebagai suatu campuran zat yang berbau harum, yang dilarutkan dalam suatu pelarut tertentu. Awalnya bahan-bahan yang digunakan untuk parfum adalah bahan alami. Namun sekarang, bahan yang digunakan untuk pembuatan parfum terdiri atas kombinasi antara bahan alami dan bahan sintetik, sehingga harga parfum menjadi lebih murah dan tetap mampu mempertahankan bau alami dari parfum. Penggunaan bahan sintetik tanpa bahan alami pada parfum tidak efektif, karena parfum akan lebih kasar dan akan mengandung banyak zat pengotor.

Bahan dasar pembuatan parfum adalah pelarut, fiksatif, dan senyawa yang memberikan bau harum, dan akan dijelaskan di bawah ini:

Pelarut

Dalam industri parfum, pelarut digunakan sebagai zat pembawa untuk melarutkan bahan-bahan pembuat parfum. Pelarut yang biasa digunakan adalah campuran etil alkohol dan air dengan konsentrasi tertentu, tergantung pada kelarutan minyak pada parfum. Pelarut tersebut bersifat mudah menguap, tidak bereaksi dengan zat terlarut, dan tidak mengiritasi manusia. Sedikit bau yang ditimbulkan alkohol dapat dihilangkan dengan cara penambahan getah kapur barus atau resin fiksatif lain, dan dibiarkan selama satu atau dua minggu, hingga menghasilkan alkohol yang tidak berbau.

Fiksatif

Fiksatif merupakan senyawa yang memiliki daya penguapan lebih rendah dibandingkan minyak pada parfum, yang dapat mengurangi laju penguapan dari komponen lain pada parfum. Fiksatif dapat dibuat dari sekresi hewan, resin, esensial oil, atau dari bahan sintetik. Sebagian fiksatif dapat mempengaruhi bau produk akhir. Jenis fiksatif adalah sebagai berikut:

1. Fiksatif dari hewan

Fiksatif yang berasal dari hewan yang banyak digunakan saat ini adalah castor atau castoreum, yaitu senyawa berwarna kuning kecoklatan hasil sekresi berang-berang. Komponen berbau harum pada minyak castor ini adalah benzil alkohol, asetofenon, l-borneol, dan castorin.

Civet, merupakan lemak yang disekresikan oleh musang. Civet mengandung skatole, yang berbau tidak harum. Tetapi bau tersebut dapat dihilangkan dengan proses pengenceran dan penuaan (aging), hingga terbentuk bau harum dari civetone, yang merupakan senyawa siklik dari keton.

Musk, merupakan hasil sekresi dari rasih. Musk mempunyai bau harum yang berasal dari senyawa siklik keton yaitu muskon.

Ambergris, merupakan fiksatif yang terbuat dari sekresi ikan paus. Ambergris tersusun dari 80-85% amberin (triterpenic tricyclic alcohol) yang berperan sebagai zat perekat, serta 12-15% minyak ambergris, sebagai komponen yang aktif.

2. Fiksatif dari resin

Resin fiksatif merupakan fiksatif yang terbuat dari sekresi beberapa tumbuhan, seperti myrrh, kapur barus, karet, labdanum, balsam, dan terpen. Senyawa-senyawa tersebut dapat ditambahkan ke dalam larutan parfum dengan cara dilarutkan. Jika pelarut ditambahkan pada keadaan dingin, maka campurannya disebut tincture. Sedangkan apabila membutuhkan panas untuk membuat campuran, disebut sebagai infusion.

Salah satu contoh soft resin yang paling penting adalah labdanum. Ekstrak getah dari tanaman tersebut mengandung senyawa ambergris, sehingga memiliki nilai fiksatif yang baik.

3. Fiksatif dari minyak esensial

Beberapa minyak esensial mempunyai sifat fiksatif yang baik, sebaik bau yang ditimbulkannya. Contohnya adalah vertiver, patchouli, sandalwood, dan orris. Minyak-minyak tersebut memiliki titik didih lebih tinggi daripada minyak normal, yaitu sekitar 285-290C.

4. Fiksatif sintetik

Ester yang memiliki titik didih tinggi dan tidak berbau dapat digunakan sebagai bahan pengganti fiksatif yang berasal dari hewan, seperti gliseril diasetat yang memiliki titik didih 259C, etil phtalate (titik didih 295C), dan benzil benzoat (titik didih 323C).

Bahan Pemberi Bau

Bahan yang sering digunakan adalah minyak esensial, isolate dan bahan kimia sintetis.

1. Minyak esensial

Minyak esensial bersifat volatil, berbau harum dan berasal dari tumbuhan. Esensial oil bersifat tidak larut dalam air namun larut dalam pelarut organik. Memiliki indeks refraksi yang tinggi. Berikut ini merupakan komponen yang termasuk minyak esensial:

1. Ester: terdiri atas asetik, benzoik, salisilik dan asam sinamid

2. Alkohol: terpinol, borneol, geraniol, citronellol, menthol dan lainnya

3. Aldehid: benzal dehida, vanilin, citral, dan lainnya

4. Asam: benzoik, cinnamic dan myristic

5. Fenol: eugenol, thymol dan carvacrol

6. Keton: irone, champor, carvone, menthone dan lainnya

7. Ester: anethole, safrole, cineole

8. Lectone: coumarin

9. Terpenes: pinene, limonene, cedrene

10. Hidrokarbon: cymene, styrene

Minyak esensial dapat diperoleh dari tumbuhan dengan cara ekspresi, distilasi, ekstraksi dengan pelarut volatil, enfleurage dan maceration.

1. Distilasi menggunakan steam

Bahan-bahan yang akan didistilasi harus dipotong kecil. Alat penyuling biasanya terbuat dari tembaga atau stainless steel dengan kapasitas 2300L. Biasanya juga ada kondensor berbentuk turbular beserta separator untuk memisahkan minyak dengan larutan. Steam akan masuk pada pipa tertutup maupun terbuka. Tekanan yang digunakan adalah tekanan 1 atmosfer kecuali jika minyak perlu dihidrolisis maka harus dalam keadaan vakum. Minyak esensial mentah yang berada dalam penyulingan harus ditreatment lagi untuk mendapatkan minyak esensial yang baik misalnya harus ditambahkan NaOH untuk menghilangkan asam bebas dan komponen fenol.

2. Ekspresi

Ekspresi menggunakan mesin dapat memperoleh hasil yang sama baiknya dengan menggunakan tangan. Buah akan dibagi menjadi dua dan direndam dalam air selama beberapa jam. Setiap kupasan akan ditekan menggunakan sponge dan minyak akan masuk kedalam sponge.

3. Enfleurage

Teknik enfleurasi merupakan salah satu cara pengambilan minyak atsiri bunga dari lemak sebagai absorben yang telah jenuh dengan aroma wangi bunga, di mana proses penyerapan aroma oleh lemak terjadi dalam keadaan tanpa pemanasan (Yulianingsih,2007). Merupakan proses ekstraksi cold-fat untuk jenis bunga tertentu seperti bunga melati dan mawar. Metode ini sudah tidak digunakan lagi.

4. Ekstraksi dengan pelarut volatile

Ekstraksi adalah proses pemisahan suatu bahan dari campurannya, biasanya menggunakan pelarut. Ekstraksi menggunakan pelarut didasarkan pada kelarutan komponen terhadap komponen lain dalam campuran, pelarut polar akan melarutkan solute yang polar dan pelarut non polar akan melarutkan solute yang non polar (Irawan,2010). Yang terpenting dalam proses ini adalah pemilihan pelarut. Pelarut harus sangat larut dalam komponen berbau, memiliki titik didih rendah, inert, menguap sempurna tanpa meninggalkan bau, dan harganya murah. Pelarut yang paling baik adalah eter petroleum dengan kemurnian tinggi. Terdapat dua jenis ekstraktor yang digunakan yaitu ekstraktor berputar dan ekstraktor diam.

Proses perputaran ekstraktor menggunakan prinsip countercurrent. Sebuah drum dengan kapasitas 1325 L yang dilapisi steam akan berputar secara horizontal dengan pembagian beberapa ruang didalamnya. Bunga akan dimasukkan kedalam drum pertama sedangkan petroleum eter akan dimasukkan kedalam dua drum lainnya. Bahan-bahan diputar pada suhu dingin selama satu jam, kemudian dilanjutkan dengan pemutaran menggunakan steam selama setengah jam. Setelah proses tersebut, pelarut dipisahkan dari minyak dan residu dari bunga (wax, resin dan zat pewarna atau disebut concrete). Residu dihilangkan dengan penambahan alkohol pada suhu -20oC yang kemudian akan disaring. Minyak esensial bersama pelarut disebut dengan ekstrak. Ketika pelarut dihilangkan maka didapatkan absolute. Minyak esensial juga banyak mengandung terpene. Terpene harus dihilangkan karena dapat mengoksidasi atau mempolimerisasi komponen bau. Untuk menghilangkan terpene ada dua proses yang dilakukan, yaitu distilasi fraksional dalam keadaan vakum dan ekstraksi menggunakan komponen beroxygen seperti alkohol terlarut.

5. Isolasi

Isolasi adalah komponen murni dari minyak esensial ataupun material parfum lainnya. Seperti eugenol dari minyak cengkeh, pinene dari terpentin dan anethole dari minyak adas.

Isolasi minyak atsiri dari tanaman umumnya dilakukan dengan distilasi uap. Pemisahan komponen minyak atsiri dapat dilakukan secara fisika dan secara kimia (Kadarohman,2011).

1. Pemisahan secara fisika Pemisahan senyawa penyusun minyak atsiri secara fisika biasanya dilakukan dengan distilasi bertingkat untuk senyawa yang memiliki berat molekul rendah dan distilasi molekular untuk senyawa yang memiliki berat molekul besar. Pemisahan komponen minyak sereh akan baik dilakukan dengan distilasi bertingkat, tetapi pemisahan komponen minyak nilam akan lebih baik dilakukan dengan distilasi molekuler. Distilasi yang dilakukan dalam umumnya dalam keadaan vakum. Hal ini dikerjakan untuk menghindari terjadinya isomerisasi, polimerisasi, atau peruraian karena panas.

2. Pemisahan secara kimia Pemisahan secara kimia dilakukan berdasarkan reaksi kimia. Contoh, isolasi eugenol dari komponen lain yang terdapat dalam minyak daun cengkeh dengan menggunakan larutan natrium hidroksida. Isolasi sitronelal dari komponen lain dalam minyak sereh dengan menggunakan larutan jenuh natrium bisulfit.

Penggunaan Bahan Sintetis dan Semisintetis dalam Perfumes dan Flavors

Banyak komponen utama perfume dan flavors berasal dari senyawa kimia sintesis atau bahan lain yang semula alami sehingga tergolong sebagai material semisintetis. Contohnya adalah vanilin dari eugenol dari cengkeh, ionol dari sitral dari minyak sereh, terpineol dari terpentin dari minyak pinus.

Proses Kondensasi

Senyawa coumarin terdapat dalam biji tonka dan 65 tanaman lainnya, tetapi untuk kepentingan ekonomi, diperoleh dari sintesis. Coumarin berfungsi sebagai agen pengikat dan peningkat kualitas minyak essensial dan produk tembakau, serta sebagai agen penutup aroma yang tidak diinginkan pada produk.

Produk sintetis (coumarin) dipersiapkan dengan berbagai cara, seperti:

1. Metode menggunakan reaksi Perkin

Aldehidsalisilat, asetat anhidrit, dan natrium asetat direfluks pada suhu 135-155oC. Campuran reaksi didinginkan dan dicuci. Coumarin diperoleh dengan cara solvent extraction (ekstraksi menggunakan pelarut tertentu) atau dengan metode distilasi.

2. Metode Hassman-Reimer

Metode ini memanfaatkan o-kresol sebagai starting material di mana asam-3-coumarin-karboksilat dihasilkan sebagai intermediet.

Difenil oksida atau eter banyak digunakan dalam industri sabun dan parfum karena memiliki stabilitas yang sangat baik dan mempunyai aroma geranium yang kuat. Difenil oksida diperoleh dari hasil samping industri pembuatan fenol dari klorobenzene dan soda kaustik.

Ionon dan senyawa homolognya memiliki aroma violet yang merupakan penyusun utama dari parfum violet. Tetapi, komposisinya tidak bisa menghasilkan parfum yang baik, karena hanya mengandung ionon dengan persentase yang sangat kecil. Ionon merupakan salah satu minyak essensial yang pertama kali disintesis. Sifat aroma dari ionon dihasilkan oleh adanya senyawa dl--ionon dan -ionon. Proses produksinya terdiri atas dua langkah utama, yaitu:

Pseudo-ionon dipersiapkan melalui kondensasi sitral yang diperoleh dari minyak sereh dan disertai dengan penutupan cincin asam.

Ionon dipurifikasi dengan cara didistilasi. Ionon komersial umumnya berupa campuran dengan satu kandungan utama, namun terkadang proses pemisahan masih menghasilkan senyawa bisulfite.

Cinnamic aldehid mempunyai aroma cinnamon. Senyawa ini dapat tereduksi menjadi asam cinnamik sehingga harus dilindungi dari oksidasi. Aldehid ini dapat diperoleh melalui sintesis antara campuran benzaldehid dan asetaldehid dengan katalis alkali dengan reaksi:

Produk ini dan sebagian besar produk fragrance harus dipurifikasi, melalui fraksionasi vakum.

Proses Esterifikasi

Benzil benzoat mempunyai bau aromatik yang memusingkan, titik didihnya 323-324oC, dan merupakan bahan fiksatif dan pemberi aroma. Benzil benzoat dapat terbentuk secara alami dalam balsams, tapi untuk keperluan komersial diperoleh dari reaksi esterifikasi antara asam benzoat dengan benzil alkohol atau melalui reaksi Cannizaro dengan benzaldehid.

Kedua ester dari asam salisilat (o-hidroksi asam benzoat), yaitu amil salisilat dan metil salisilat, sangat penting dalam industri parfum dan pengaroma. Amil salisilat untuk parfum, sedangkan metil salisilat (minyak wintergreen sintetis) untuk untuk bahan aroma.

Kedua ester tersebut dipersiapkan melalui : Karbon dioksida dan natrium phenate direaksikan di bawah tekanan normal untuk menghasilkan garam asam fenilkarbonat. Garam ini kemudian diisomerisasi menjadi natrium salisilat melalui pemanasan pada suhu 120-140oC.

Grignard Processes

Phenylethyl alcohol memiliki aroma seperti mawar dan mudah menguap layaknya minyak dari mawar, bunga jeruk dan bunga lainnya. Phenylethyl alcohol merupakan cairan berminyak yang digunakan dalam proses pembuatan parfum. Phenylethyl alcohol dapat dibuat dengan prosedur sederhana, misalnya dengan Grignard Processes, dengan reaksi sebagai berikut:

Phenylethyl alcohol juga dapat dibuat dengan reaksi Friedel-Crafts, yaitu sebagai berikut:

Gambar 1.2. Proses Pembuatan Phenylethyl alcohol dengan reaksi Friedel-Crafts

Hidrogenasi

Proses hidrogenasi digunakan untuk pembentukan citronellal dari citronellol dengan katalis nikel pada tekanan 1375 KPa. Reaksinya adalah sebagai berikut:

Proses Nitrasi

Artificial musks merupakan produk yang tidak termasuk minyak kasturi alami, memiliki aroma yang berasal dari komponen macrocylic. Nitro musks bernilai jual tinggi dan lebih mahal dibandingkan dengan fiksatif alami. Lebihdari 90.000 kg musk xylene menjadi bahan pembuatan parfum. Beberapa reaksi penting pada pembuatan Artificial musks antara lain:

a. Musk Ambrette

b. Musk Xylene dan Musk Ketone

Proses Oksidasi

Vanilin merupakan pengaroma yang banyak digunakan lebih dari 680.000 kg per tahun. Vanilin digunakan untuk memberi aroma pada parfum dan dikenal sebagai agen penghilang bau yang baik. Beberapa proses pembuatan vanilin antara lain:

a. Eugenol dari minyak cengkeh dibentuk menjadi isoeugenol, dengan mengoksidasi vanillin menggunakan nitrobenzene seperti reaksi berikut:

b. Lignin melalui alkali bertekanan 900-1400 kPa dengan waktu pemasakan 30 menit-1 jam. Vanillin dimurnikan dengan senyawa sodium-bisulfite dan diekstraksi dengan benzena atau isopropanol, dengan diagram alir sebagai berkut :

Gambar 1.3. Pembuatanvanillin denganpembentukan lignin

c. Berasal dari phenol atau o-chloronitrobenzene yang membentuk guaiacol dengan proses sintetik.

Heliotropin

Heliotropin atau piperonal beraroma harum dan mirip heliotrof. Heliotropin terbuat dari safrole dengan reaksi:

Anisaldehyde

Merupakan cairan berminyak tak berwarna dan memiliki aroma seperti coumarin, yang terbentuk setelah proses pengenceran dan pengadukan. Anisaldehyde dapat dibuat dari oksidasi anethole (seperti anise dan fennel oil) .Anethole berasal dari fraksi titik didih tinggi dari minyak cemara, dengan reaksi:

Benzaldehyde

Digunakan sebagai agen pengharum yang memiliki komposisi pharmaceuticals, dan merupakan bentuk intermediet sintesis kimia. Secara komersial, benzaldehyde diproduksi dengan beberapa cara dan tergantung pada tingkat teknik dan penyulingannya.

Tingkatan teknis banyak digunakan untuk intermediet beberapa sintesis bahan kimia seperti benzyl benzoate, cinnamic aldehyde dan pewarna. Selain itu dapat dibentuk dari oksidasi toluene, atau dapat juga terbuat dari klorinasi toluene menjadi benzal chloride dengan menggunakan alkali atau hidrolisis asam. Secara garis besar mekanismenya dibagi menjadi 2, yaitu:

a. Vapor phase

Yield akan terbentuk lebih besar jika perbandingan katalis uranium oxide 93% dan molybdenum oxide 7%.

b. Liquid phase

Saccharin USP (a-benzosulfimide) 500 kali lebih manis dibandingkan gula. Saccharin USP dapat beresiko tinggi menyebabkan diabetes. Saccharin yang diproduksi menghasilkan yield 90% pada tahap akhir, dengan mekanisme reaksi sebagai berikut:

Sintesis alternatif berasal dari anthranilic acid yang membentuk yield sedikit pahit.

Miscellaneous Processes.

Aspartam, 1-aspartil-1-fenilalanin 200 kali lebih manis dari pada gula. Sekarang telah mampu bersaing dengan sakarin di pasar sebagai pemanis non gizi. Kombinasi sakarin dan aspartame menjadikannya lebih manis daripada componennya sendiri dan aspartam tidak memiliki rasa yang begitu manis seperti sakarin. Aspartam, sangat tidak stabil terhadap panas dan cairan, tetapi dapat mempertahankan rasa manis dalam minuman ringan selama sekitar 6 bulan.

Terpineol merupakan sintetis termurah yang digunakan dalam pembuatan sabun, karena bersifat woodsy dan berbau alami, awalnya semua terpineol terbuat dari minyak terpentin, yang sebagian besar terdiri dari alpha-pinene. Terpineol dapat diproduksi langsung melalui one-step proses dari pinene, yang direaksikan dengan asam sulfat dan aseton selama 6 jam pada suhu 35 sampai 40 derajat celcius. Produk dimurnikan dengan distilasi fraksional.

Metode two-step memiliki keuntungan dalam pemurnian intermediet. Terpin hidrat dibentuk dengan mereaksikan pinene dengan asam sulfat encer dan agen pengemulsi. Hidrat yang sudah dimurnikan didehidrasi menjadi terpineol oleh asam karboksilat oksigen. Terpineol dipisahkan dari minyak pinus dengan distilasi fraksional.

Menthol sejak lama telah diekstrak sebagai levo dari minyak peppermint Jepang dan digunakan dalam rokok dan banyak produk lainnya, sebagai rasa pendingin antiseptik. Bentuk optik aktif murni dibuat oleh Glidden Co. dari beta-pinene (dari terpentin). Senyawa ini dihidrogenasi, diisomerisasi, dan dehidrogenasi untuk membuat beta-sitronelal. Konversi katalis menghasilkan isopulegol, dan hasil hidrogenasi l-mentol, setelah distilasi fraksional dan kristalisasi.

Asetal aldehida memiliki bau yang sedikit dimodifikasi dari aldehida, tetapi memiliki ketahanan alkali yang besar. Maka asetal ini digunakan dalam sabun, tapi sangat sulit untuk digunakan untuk parfum.

Industri Perasa (Flavoring)

Prinsip pencampuran dari parfum juga digunakan dalam pembuatan perasa. Perasa yang bagus merupakan produk alami yang diubah dan di reforced dengan cara sintesis. Penambahan alkohol sebagai pelarut, seperti gliserin, dan isopropyl alcohol digunakan untuk preparasi cairan dan pengemulsi dari getah. Menggunakan proses fixative terutama penggunaan vanili dan coumarin. Senyawa lain yang juga sering digunakan seperti cinnamaldehyde (cinnamon), diacetyl (butter), menthol (mint) dan isomyl asetat (pisang).Natural Fruit Concetrates (Sari Buah Alami)

Untuk membuat rasa buah diperlakukan dengan cara berbeda, dikarenakan besarnya kadar air dan gula dalam buah, dan bahannya mudah terfermentasi, sehingga membutuhkan proses khusus, seperti:

Distilasi dan ekastraksi buah. Buah yang telah masak dihancurkan dan comminuted. Lalu dilakukan distilasi uap dan rectification hingga semua aromanya terkonsentrasi dalam sebagian kecil cairan distilat. Bagian tersebut kemudian diekstraksi dengan eter petroleum menggunakan titik didih rendah. Eter tersebut kemudian dihilangkan dalam kondisi vacuum sehingga menyisakan essence atau saripati dari buah yang digunakan.

Ekstraksi sari buah. Buah yang telah disaring langsung diekstraksi tanpa didistilasi sebelumnya. Kadang sari buahnya sedikit difermentasi sebelum diekstraksi untuk menghasilkan rasa yang penuh.

Konsentrasi dari sari buah. Buah yang telah difilter dikonsentrasikan dalam evaporator vacuum dengan pemanasan derajat rendah sampai air lebih banyak menguap sehingga konsentrasi gulanya cukup tinggi untuk menghambat pertumbuhan bakteri (60%). Jenis konsentrasi ini sering dijadikan selai. Cara lain yang digunakan yaitu dengan freezing. Setelah cukup mengurangi temperaturnya, bubur es air murni difiltrasi dan bagian konsentrasi sari buah didinginkan dan difiltrasi kembali hingga diperoleh kekuatan (kepekatan konsentrasi) yang diperlukan.

Kacang Vanilla merupakan buah tak matang dari anggrek Vanilla planifolia dan ditanam merambat pada pohon. Kulitnya diambil ketika ujung buahnya mulai berubah dari warna hijau menjadi kuning dan memiliki bau yang tidak enak. Kulit hijaunyanya telah melalui treatmen curing selama 3-5 bulan, sehingga kacangnya menjadi liat, berkilau, dan berwarna gelap, baunya menjadi penuh dan kaya. Treatmen tersebut dapat meninggalkan kristal aromatik pada bagian luar kacangnya. Glukosida glucovanilin yang terdapat dalam kacang difermentasi dan terpisah jadi glukosa, vanilin dan aromatik lain. Zat yang terkandung dalam kacang vanilla adalah asam anisat, alkohol, aldehida, asam vanillat, asam cinnamat dan esternya, vanillin, etil vanilin,

Persiapan dari pembuatan ekstrak vanila. 100 pon campuran kacang Mexican dan Bourbon dihaluskan dan direndam dengan 35% etil alkohol dingin, tiap 45 kg, untuk membuat ekstrak vanilla lembut.

Cokelat dan cocoa. Kulit kacang kakao akan terbuka, dan bubur encer yang berisi biji difermentasi dalam kotak selama 2-7 hari, yang bertujuan untuk mencairkan buburnya, membunuh embrionya (46C), mengurangi kekerasan kacangnya, membebaskan theobromine dari glukosida, dan mengurangi kandungan zat tannin. Fermentasi ini dibutuhkan untuk menghasilkan rasa pada produk akhirnya.

Kacang yang telah difermentasi dikeringkan dan dikirimkan ke pusat produksi. Kacang dipanaskan dalam rotary roaster pada suhu sekitar 105-120C, untuk menghasilkan rasa dan aroma cokelat yang sebenarnya, dan menghilangkan tannin dan bahan volatile seperti asam butirat dan asetat, dsb. Kacang panggang didinginkan dengan cepat untuk mencegah terjadinya overroasting, lalu dipecahkan menggunakan conical mill, kemudian dehusked dengan aliran udara pemisah, dan degerminated. Produknya dikenal sebagai cacao nibs.

Cara modern digunakan untuk mengubah cacao menjadi cokelat, yaitu dengan menggiling gula pada sirkuit disintegerator tertutup dan nibs digiling dalam 2 tahap pemisahan air dingin menggunakan disk mill dengan sirkuit tertutup. Keduanya kemudian dicampurkan, menghasilkan produk lembut yang seragam. Pastanya dilewatkan concher, menggunakan sabuk granite. Cara ini akan mengurangi ukuran partikel rata-rata menjadi 1m. Kemudian dipanaskan menggunakan uap pada suhu 57C atau dapat juga pemanasan sendiri oleh gesekan (50C).

Pembuatan susu cokelat dengan menambahkan susu segar atau susu bubuk ke dalam mill. Produk akhirnya mengandung 30-35% cocoa-butter dan 12% padatan susu. Cocoanya diberi tekanan hidrolik untuk menghilangkan beberapa kandungan lemaknya.

Monosodium Glutamate (MSG)

Merupakan agen penyedap rasa makanan dan berbahaya. Hanya bentuk garam monosodium asam L-glutamat yang memiliki rasa yang menonjol. Unsur utama pada asam glutamat adalah protein, selain itu juga terdapat gluten gandum, corn gluten, dan Steffens filtrate. MSG diproduksi dengan cara fermentasi, dengan bahan baku dekstrosa atau gula, seperti pada gambar berikut.

Beberapa langkah utama pemrosesan limbah bit-gula Steffens, yaitu:

1. Mengkonsentrasi dan mengumpulkan filtrat Steffens.

2. Hidrolisis dengan soda kaustik.

3. Penetralan dan pengasaman hidrolisat.

4. Penghilangan garam anorganik secara parsial.

5. Kristalisasi, separasi, dan pemurnian asam glutamat.

INDUSTRI ALKOHOLDisusun untuk memenuhi Tugas Proses Industri Kimia

Dosen Pengampu :

Prof. Dr. Ir. Chandrawati Cahyani, M.S.

Marieta Sri Prihantari (135061101111018)

Kelas B

PROGRAM STUDI TEKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS BRAWIJAYA

2014

Industri Fermentasi

Kata fermentasi berasal dari Bahasa Latin fervere yang berarti merebus (to boil). Arti kata dari Bahasa Latin tersebut dapat dikaitkan dengan kondisi cairan bergelembung atau mendidih. Keadaan ini disebabkan adanya aktivitas ragi pada ekstraksi buah-buahan atau biji-bijian. Gelembung-gelembung karbondioksida dihasilkan dari katabolisme anaerobik terhadap kandungan gula (Suprihatin,2010). Fermentasi industri adalah semua aktivitas mikroba yang dikendalikan oleh manusia untuk menghasilkan produk yang bermanfaat. Louis Pasteur menunjukkan bahwa fermentasi secara langsung disebabkan oleh proses kehidupan dari organisme.

Beberapa proses yang paling penting adalah: oksidasi, seperti perubahan alcohol menjadi asam asetat dan perubahan sukrosa menjadi asam sitrat; reduksi, seperti perubahan aldehid menjadi alcohol dan perubahan sulfur menjadi hydrogen sulfide; hidrolisis, seperti perubahan pati menjadi glukosa; esterifikasi, seperti heksosa fosfat dari heksosa dan asam fosfat.

Berdasarkan sumber mikroorganisme, proses fermentasi dibagi 2 (dua) yaitu (Suprihatin,2010):

(1) fermentasi spontan, adalah fermentasi bahan pangan dimana dalam pembuatannya tidak ditambahkan mikroorganisme dalam bentuk starter atau ragi, tetapi mikroorganisme yang berperan aktif dalam proses fermentasi berkembang baik secara spontan karena lingkungan hidupnya dibuat sesuai untuk pertumbuhannya, dimana aktivitas dan pertumbuhan bakteri asam laktat dirangsang karena adanya garam.

(2) fermentasi tidak spontan adalah fermentasi bahan pangan yang dalam pembuatannya

ditambahkan mikrorganisme dalam bentuk starter atau ragi, dimana mikroorganisme tersebut akan tumbuh dan berkembang biak secara aktif merubah bahan yang difermentasi menjadi produk yang diinginkan.

Mikroorganisme diberi energi berupa makanan, dengan nutrisi yang dibutuhkan, untuk pertumbuhan dan memperbanyak diri, serta mengubah makanan menjadi senyawa kimia lainnya.

Berdasarkan Silcox dan Lee, proses dasar fermentasi yang baik adalah:

1. Mikroorganisme dapat membentuk produk yang diinginkan. Organisme ini harus berpropagasi secara cepat dan dapat mempertahankan keseragaman biologis, sehingga memberikan yield yang dapat diprediksi.

2. Raw material sebagai substrat harus ekonomis.

3. Hasil yang cocok.

4. Fermentasi cepat.

5. Produk harus dapat direcovery dan dimurnikan

Faktor-faktor tertentu yang mempengaruhi proses fermentasi adalah jenis dan jumlah mikroorganisme, peralatan, pH, suhu, aerasi-agitasi. Ragi, bakteri, dan mold untuk fermentasi membutuhkan kondisi lingkungan dan makanan tertentu untuk melakukan aktifitas.

Dalam pembentukan alkohol melalui proses fermentasi peran mikroorganisme sangat besar dan biasanya mikroorganisme yang digunakan untuk fermentasi mempunyai beberapa syarat sebagai berikut (Santi, 2008):

Mempunyai kemampuan untuk memfermentasi karbohidrat yang cocok secara cepat.

Bersifat membentuk flokulasi dan sedimentasi (misal sel-sel yeast selalu ada pada bagian bawah tangki fermentasi).

Mempunyai genetik yang stabil (tidak mudah mengalami mutasi).

Bersifat osmotolerans artinya mikroorganisme tersebut toleran terhadap tekanan osmosa yang tinggi.

Toleran terhadap kadar alkohol yang tinggi (sampai dengan 14-15 %).

Mempunyai sifat regenerasi yang cepat.

Industri alkohol

Selain dikembangkan menjadi minuman beralkohol, saat ini pada industri alkohol juga menghasilkan alkohol yang digunakan sebagai pelarut kedua setelah air yang banyak digunakan oleh seluruh industri. Selain itu, alkohol dapat digunakan sebagai bahan dasar untuk sintesis bahan-bahan kimia seperti asetaldehid, etil asetat, asam asetat, etilen dibromida, glikol, etil klorida dan semua etil ester. Alkohol biasanya dijual dalam bentuk tax-paid alkohol, namun kebanyakan dalam bentuk nontaxed denatured alkohol yang merupakan bentuk denaturasinya, yaitu terdiri atas campuran zat yang sulit dipisahkan dari alkohol serta memiliki bau dan rasa yang tidak enak, yang didesain untuk tidak diminum. Alkohol juga dapat digunakan untuk pembuatan gasohol, yaitu bahan bakar dari campuran bensin dan alkohol. Alkohol yang digunakan harus memiliki kemurnian di atas 99,5%, karena biasanya alkohol 95% tidak dapat larut dalam bensin. Selain itu, etanol dapat digunakan untuk meningkatkan nilai oktan pada bensin.

Alkohol adalah istilah yang dipakai untuk menyebut etanol, yang juga disebut grain alkohol dan kadang untuk minuman yang mengandung alkohol. Etanol merupakan cairan tak berwarna dan larut dalam air. Produksi etanol dengan cara fermentasi bisa diproduksi dari 3 macam karbohidrat, yaitu (Juwita,2012):

1. Bahan-bahan yang mengandung gula atau disebut juga substansi sakharin yang rasanya manis, seperti misalnya gula tebu, gula bit, molase (tetes), macammacam sari buah-buahan dan lain-lain. Molase mengandung 50-55% gula yang dapat difermentasi, yang terdiri dari atas 69% sakhrosa dan 30% gula inversi.

2. Bahan yang mengandung pati misalnya: padi-padian, jagung, gandum, kentang, sorgum, malt, barlrey, ubi kayu dan lain-lain.

3. Bahan-bahan yang mengandung selulosa, misalnya: kayu, cairan buangan pabrik pulp dan kertas (waste sulfire liquor).

4. Gas-gas hidrokarbon

Dalam proses fermentasi alkohol digunakan ragi. Ragi ini dapat mengubah glukosa menjadi alkohol dan gas CO2. Ragi merupakan mikroorganisme bersel satu, tidak berklorofil dan termasuk golongan eumycetes. Dari golongan ini dikenal beberapa jenis, antara lain Saccharomyces anamenesis, Schizosaccharomyces pombe dan Saccharomyces cereviside. Masing-masing mempunyai kemampuan memproduksi alkohol yang berbeda.

Pembuatan

1. Persiapan Bahan BakuBahan baku yang digunakan dalam pembuatan alkohol berasal dari etilen dan bahan sintetik lainnya. Namun, bahan baku yang paling penting berasal dari bahan-bahan selulosa, seperti kayu, limbah kayu dan cairan sulfit, dalam proses hidrolisis kayu. Namun, prosedur ini membutuhkan biaya yang tinggi untuk mengubah gula fermentasi dari selulosa. Molases juga dapat digunakan sebagai bahan dasar untuk fermentasi. Jagung dianggap sebagai bahan dasar fermentasi pembuatan alkohol yang sangat menjanjikan.

Berikut ini persamaan reaksi yang terjadi pada fermentasi alkohol.

Prinsip persamaan Gay-Lussac tersebut dalam mengutamakan suasana asam atau pH yang rendah. Ketika ragi dalam fase pertumbuhannya, maka ragi akan diinokulasi untuk menghasilkan alkohol dalam jumlah rendah. Hal ini disebabkan karena sebagian terkonversi menjadi CO2 dan H2O. Dalam jumlah kecil, gliserin juga sering ditemukan pada fermentasi alkohol. Pada akhir proses fermentasi, tingkat keasaman dan jumlah gliserin akan meningkat. Proses fermentasi dalam skala industri tidak sesederhana reaksi tersebut, proses yang kemungkinan terjadi antara lain: tahap pertama adalah pembentukan ester fosfat heksosa, diikuti oleh putusnya ikatan enam-karbon. Minyak fusel (campuran amil alkohol dengan beberapa propil, butil dan heksil alkohol dan juga ester), diperoleh dari fermentasi ragi yang dilengkapi bahan protein di dalam mash fermented.

Kebutuhan Energi, Operasi Unit dan Konversi Kimia

Proses fermentasi dalam pabrik membutuhkan uap panas untuk distilasi, daya untuk memompa, dan air digunakan untuk kondensasi dan pendinginan selama fermentasi yang bersifat eksotermik.

Gambar berikut menunjukkan diagram proses pembuatan alkohol.

2. GelatinasiGambar di atas, menunjukkan beberapa macam operasi dalam pengolahan jagung menjadi alkohol. Jagung dikupas dan digiling dalam kondisi basah maupun kering. Lalu, dibawa menggunakan konveyer ke pemasak. Pada pemasak, tepung pati akan mengalami gelatinasi dengan cara dihidrolis dan dipanaskan, sehingga barley malt amylase dapat mengubah pati menjadi gula yang dapat difermentasi dengan bantuan enzim (sakarifikasi). Pemasakan (cooker) berlangsung dengan menggunakan system operasi continuous atau batch yang dioperasikan dibawah tekanan.

Pada proses kontinyu, butiran memasuki tahap precooked selama 1-5 menit menggunakan air dan stillage. Mash (bahan baku yang telah berbentuk bubur) diumpankan terus menerus ke steam heater secara cepat dan mengalami kenaikan suhu hingga 175C. Waktu pemasakan berlangsung selama 1,5 menit dan tekanan dipertahankan pada 60 sampai 100 kPa gauge. Mash kemudian melalui serangkaian pipa dan keluar melalui katup lalu masuk ke dalam flash chamber, dimana di dalamnya suhu mash mengalami penurunan sampai 60C. 3. Proses FermentasiCampuran lalu di pompa melalui saluran pipa pendingin selama 2 menit pada suhu 60C dan dialirkan ke dalam fermentor. Pati yang dihidrolisis menghasilkan 70% maltosa dan 30% dextrin di dalam converter dalam waktu yang singkat. Sebelumnya, Stillage dari pemasak beer ditambahkan pada mash sebelum masuk ke proses fermentasi agar pHnya rendah, dan untuk melengkapi nutrisi ragi, serta menambah aktifitas buffer.

Sementara itu, persediaan ragi pilihan (sekitar 5% dari total volum) sudah ditumbuhkan di dalam bak ragi pada mash corn-barley malt yang sebelumnya sudah disterilisasi dibawah tekanan dan didinginkan. Mash dipompa ke dalam fermentor dan ragi segera ditambahkan setelah 10% bubur dipompa. pH awal disesuaikan dari 4.8 hingga 5 dengan asam sulfat atau dapat menggunakan stillage. Reaksi yang terjadi pada proses fermentasi yaitu reaksi eksotermik, sehingga pendinginan dibutuhkan untuk memastikan bahwa suhu maksimal tidak melebihi 32C. Waktu untuk siklus fermentasi bermacam-macam mulai dari 40 sampai 72 jam. Setelah fermentasi selesai, terdapat liquor yang disebut beer.4. DistilasiAlkohol dipisahkan dengan didistilasi. Beer yang mengandung 6.5 sampai 11% volume alkohol dipompa ke bagian upper beer still, setelah melewati beberapa heat exchanger untuk didinginkan. Ketika cairan beer tersebut mengalir ke bawah kolom, secara bertahap akan kehilangan panasnya dan membuat titik didihnya menjadi lebih rendah. Cairan dikeluarkan dari bagian bawah pemasak melalui heat exchanger yang disebut stillage. Stillage ini membawa protein, sisa gula dan produk vitamin, sehingga harus dievaporasi secara bertahap. Bagian atas yang mengandung alkohol, air dan aldehid melewati heat exchanger menuju ke parsial kondensor atau dephelegnator yang mengkondensasi sejumlah uap yang dapat digunakan untuk reflux dan memperkuat uap air yang melewati kondensor, dimana sekitar 50% alcohol yang mengandung senyawa volatile seperti aldehid akan terkondensasi. Kondensat ini disebut high wine, dialirkan ke bagian atas kolom, dimana pengotor low-boiling dipisahkan sebagai pengeluaran tambahan. Sisa liquor dari bagian bawah kolom aldehid mengalir ke dalam kolom rektifikasi.

Minuman beralkohol yang dihasilkan tanpa distilasi (hasil fermentasi) biasanya mempunyai kadar alkohol antara 318 %. Untuk mempertinggi kadar alkohol dalam produk seringkali hasil fermentasi didistilasi dan kadar alkohol yang dihasilkan berkisar antara 29 50 % (Santi, 2008).

5. Purifikasi dan RektifikasiDi dalam kolom ketiga, alkohol akhirnya dimurnikan dengan cara sebagai berikut: pengeluaran tambahan yang melewati dephlegmator, dikondensasi parsial untuk menjaga alkohol di dalam kolom dan menyediakan refluks pada bagian atas piringan. Produk volatile yang masih mengandung sisa aldehid dan tentunya alkohol, terkondensasi seluruhnya dan dialirkan kembali ke bagian atas dari aldehid still.

Dekat bagian atas kolom, alkohol 95-95.6% dikeluarkan dari kondensor untuk disimpan dan dijual. Di bagian bawah kolom, fusel oil bertitik didih tinggi dikeluarkan lalu dialirkan melalui pendingin dan separator menuju ke pemasak khusus, di mana fusel oil tersebut directifikasi dari alkohol tertentu yang mungkin terbawa, sebelum dijual sebagai amil alkohol murni yang biasa digunakan sebagai pelarut. Pada bagian bawah kolom rektifikasi air dihilangkan.

Campuran alkohol-air direktifikasi untuk ditingkatkan kualitasnya dengan meningkatkan komponen alkoholnya berdasarkan komposisi uap yang lebih bersifat volatile daripada liquid. Kurva 1.2 menunjukkan komposisi uap air dalam kondisi setimbang dengan zat cair yang ditunjukkan dengan garis horizontal. Alkohol yang dihasilkan dari proses rektifikasi tidak dapat lebih dari 95.6% karena pada kurva tersebut, air berwujud campuran constant-boiling biner, dimana titik didihnya lebih rendah daripada alkohol absolute atau anhidrat.

ALKOHOL MURNI

Alkohol anhidrat terbentuk dari absorbsi 4 sampai 5% air di dalam 95 sampai 96% industrial alkohol menggunakan quicklime dengan cara distilasi. Proses ini mahal meskipun menghasilkan alkohol anhidrat dengan kualitas tinggi, sehingga diganti dengan proses lain. Etil alkohol dan air berwujud azeotrop dengan 95% volume alkohol. Berbagai metode telah disarankan untuk menghilangkan 5% air agar dapat menghasilkan 100% alkohol. Tabel 1.3 merupakan daftar jenis pemisahan dan juga menunjukkan energi yang dibutuhkan untuk menghilangkan air.

Tabel di atas menunjukkan bahwa distilasi ganda secara konvensional membutuhkan energi yang lebih besar untuk menghilangkan air dalam alkohol, kecuali menggunakan distilasi vakum. Salah satu usulan terbaru yaitu menggunakan selulosa atau jagung untuk menyerap air. Adsorben berupa oksida alumina dan oskida silikon telah digunakan. Metode lain yang menjanjikan yaitu menggunakan cairan CO2 untuk mengekstrak etanol dan melakukan depressurizing untuk flash off CO2. Pelarut lain seperti dibutil ftalat yang tidak dapat bercampur dengan air merupakan pelarut yang baik untuk etanol, namun masih dalam penelitian.

Metode tertua yang sering digunakan adalah distilasi 95% azeotrop menggunakan komponen ketiga yang berwujud campuran konstan-boiling minimum dengan titik didih pada suhu yang lebih rendah daripada 95% alcohol atau air. Gambar 1.4. menunjukkan campuran tiga biner dengan konstan-boiling minimum di dalam system yang menggunakan benzene sebagai komponen ketiga, sebagai campuran dua homogen, heterogen (air dan benzene) dan ternary. Campuran ternary adalah komposisi boiling terendah dalam system, mendidih pada 64,85 C ditunjukan pada titik F pada gambar 1.4. Komposisi awal dari campuran harus pada garis CF untuk meyakinkan menghilangkan campuran konstanta-boiling yang akan menghilangkan alkohol anhidrat dalam still. Jika campuran dimulai dengan menambahkan benzene pada 95% alkohol, komposisi awal harus juga berada pada garis EB. Yang mana memiliki perpotongan G pada komposisi awal. Jika benzene yang ditambahkan pada 95% alkohol cukup untuk membawa komposisi total pada titik G, selanjutnya distilasi memberikan kontanta-boiling konstanta ternary pada bagian atas kolom dan alkohol murni pada bagian bawah kolom. Kontanta-boiling konstanta ternary pada bagian atas kolom dan alkohol murni pada bagian bawah kolom.

Bagian terpenting dari proses pemisahan kondensat menjadi 2 lapisan cairan, terdapat pada gambar 1.4 dengan titik M dan N. Perbandingan lapisan atas N dan bagian bawah lapisan M sama dengan MF/FN atau 84/16. Asas distilasi sama dalam sistem multi komponen, beberapa campuran konstanta-boiling digunakan untuk mendehidrasi cairan organik lainnya, seperti propil alkohol dan menghilangkan air yang terbentuk dengan sulfonasi dan esterifikasi.

Wine

Wine terbuat dari fermentasi sari buah anggur. Wine diklasifikasikan sebagai alkohol alami (7-14%), fortified (alcohol 14-30%), manis atau kering, dan mengkilap. Wine fortified ditambahkan kedalam alkohol atau brandy. Untuk pembuatan dry red wine, dibutuhkan anggur merah atau hitam. Anggur dihancurkan hingga menjadi bubur dan dipompa ke dalam tanki yang telah diberi asam sulfat untuk mengecek pertumbuhan ragi. Untuk mengaktifkan kultur atau mengultivasi ragi ditambahkan 3-5% ragi dari volume jus. Selamafermentasi, suhu akan meningkat, sehingga dibutuhkan pendinginan untuk menjaga suhu dibawah 30C. CO2 yang terbentuk akan membawa tangkai dan biji anggur ke permukaan. Hal ini memungkinkan terjadinya ekstraksi warna dan zat tannin dari kulit dan biji.

Saat proses fermentasi melambat, sari buah dipompa keluar dari bawah tangki dan dikembalikan ke atas. Kemudian wine masuk ke dalam storage cellar (tangki tertutup). Dalam storage cellar, selama 2-3 minggu yeast akan memfermentasi sisa gula. Wine ditreatment dengan dibersihkan, rasanya dikembangkan, dan waktu penuaannya diturunkan. Selama treatment, pertama wine didiamkan selama 6 minggu untuk menghilangkan bagian endapan zat dan disaring untuk diklarifikasi. Batu bentonite, dapatdigunakan sebagai pembersih, sekitar 20-85 gram dicampurkan ke dalam setiap 100 L wine. Sehingga terbentuk endapan dengan tannin. Ekstrak tannin juga dapat ditambahkan, wine disaring dan difilter melalui batu asbestos atau bubur kertas. Prosedur standar untuk mendinginkan wine dan menghilangkan argol atau crude potassium acid tartate yang merupakan sumber umum dari asam tartaric, dapat dilakukan dengan cara mencampurnya dengan wine lain atau dengan penambahan gula, asam atau tannin. Treatment ini juga dapat membuat hasil akhir wine menjadi stabil. Dengan metode penuaan yang cepat selama 4 bulan, memungkinkan untuk memproduksi wine manis yang baik. Metode ini meliputi pasteurisasi, pendinginan, penyinaran matahari, UV, ozon, pengadukan, dan aerasi. Wine dapat dibekukan selama 3 minggu satu bulan, sehingga tebentuk sedikit gelembung gas O2 didalamnya. Setelah itu, wine disaring, diklarifikasi, dan difilter.

Distilasi Spirit

Brandy diperoleh dari distilasi wine atau marc, yang menyisakan bubur pada racking (saringan). Sedangkan Bourbon whiskey terbuat dari campuran biji-bijian yang mengandung sedikitnya 51% jagung, yang didistilasi dan didiamkan. Dengan cara yang sama, whiskey hitam terbuat dari 51% gandum hitam yang dihaluskan dan difermentasi. Penuaan bourbon atau wiskhey hitam dilakukan dalam barel,yang kemudian disimpan digudang pada suhu 18-30C dengan kelembaban 65-70% selama 1-5 tahun. Selama waktu ini, terjadi proses evaporasi melalui lubang barel. Hal ini dikarenakan laju kapiler yang cepat dan tekanan osmosis dari molekul air lebih kecil dibandingkan dengan molekul alkohol, sehingga presentase alkohol semakin bertambah. Distilasi dari spirit still dibawah 160 proof, kemudian diencerkan diatas barel hingga 100-110 proof. Proses ini tidak menghasilkan alkohol murni, tapi juga mengandung sedikit perbedaan komponen, atau disebut congeneric yang dapat bereaksi dengan alkohol atau dengan mengabsorpsinya dan dikatalis dengan arang untuk memberikan rasa pada whiskey. Penuaan whiskey juga mempengaruhi warna. Pelepasan alkohol dikenal sebagai slop atau stillage. Proses evaporasi dari liquid vakum, kemudian ditambahkan ke solid dan dicampur sertadikeringkan di rotary drier.

Butil Alkohol dan Aceton

Aceton dapat diproduksi dengan distilasi kering kalsium asetat dari asam pyroligneous. Setelah itu Weizmann mengembangkan proses menggunakan fermentasi biji yang mengandung pati untuk menghasilkan aceton dan butyl alkohol. Solvent fermentasi jagung dapat menggunakan bakteri Clostridium acetobutylicium. Fermentasi ini memberikan 2 bagian butyl alkohol untuk 1 bagian aceton dengan mengeringkan secara cepat lak nitroselulosa, khususnya untuk industri automotive. Metode baru pengembangan molasses, menunjukkan rasio pelarut yakni 3:1 untuk butyl alcohol dan aceton. Sekarang aceton diproduksi dengan fenol oleh oksidasi cumene atau dengan dehidrogenasi isopropyl alkohol. Aceton digunakan sebagai solvent dan juga pada pembuatan plastik.

RiboflavinRiboflavin merupakan produk dari fermentasi aceton butyl alcohol dengan konsentrasi rendah.

Vinegar Dan Asam Asetat

Proses kuno untuk memproduksi asam cuka atau vinegar adalah melalui oksidasi alkohol menjadi larutan asam asetat encer oleh bakteri aerob (genus Acetobacter). Asam cuka merupakan larutan asam asetat berasa yang difermentasi dari wine, cider, malt, atau alkohol encer. Bila alkohol encer murni difermentasi, maka dapat menghasilkan asam asetat encer murni. Pada proses fermentasi ini, udara harus diberikan, sehingga menghasilkan formulasi berikut :

Karena reaksi tersebut eksotermis, alkohol dapat menetes ke peralatan secara perlahan, sehingga terjadi kehilangan kalor, untuk itu diperlukan resirkulasi. Apabila menggunakan cider, malt atau wine sebagai bahan fermentasi, kandungan asam asetat yang dihasilkan kurang lebih 5%, karena kandungan gula yang terbatas. Sementara bila menggunakan bahan baku alkohol encer, asam asetat yang dihasilkan meningkat menjadi 12-14% pada tingkat keasaman yang dapat menghambat pertumbuhan bakteri. Apabila sari buah dikonversi menjadi asam cuka, ester tertentu akan terbentuk dengan rasa yang khas. Asam asetat sintetik dibuat dari etilen yang diperoleh dengan mengolah etanol bersama karbon monoksida.Asam Sitrat

Penggunaan utama asam sitrat adalah sebagai pengasam minuman berkarbonasi, selai jeli, dan bahan makanan lainnya. Selain itu penggunaan asam sitrat dalam industri digunakan sebagai agen buffer penghilang ion seperti asetil tributil sitrat yang merupakan vinyl resin plasticizer.

Asam sitrat diproduksi dengan fermentasi aerobik gula sederhana, dengan bantuan Aspergillus niger, yang reaksi keseluruhannya adalah sebagai berikut:

Fermentasi mengubah gula dan dekstrosa yang merupakan senyawa berantai lurus menjadi senyawa bercabang. Proses-prosesnya dapat dibagi menjadi tahapan-tahapan konversi biokimia.

YogurtYogurt adalah salah satu produk fermentasi susu yang dibuat dengan menambahkan starter yang terdiri dari dua jenis bakteri yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua jenis bakteri ini merombak laktosa atau gula susu menjadi asam laktat, yang selain memberi cita rasa khas pada yogurt, juga bersifat sebagai pengawet (Suprihatin,2010).

Proses fermentasi yoghurt dapat dilakukan pada suhu 37oC selama 24 jam atau pada suhu lebih tinggi yaitu 45oC selama 3-4 jam. Yoghurt yang baik mempunyai nilai total asam 0.90 0.95 persen; pH antara 3,8 4,6; dapat diambil dengan sendok tanpa meninggalkan cairan (whey), tekstur lembut dan tanpa butiran atau granula yang kasar (Ebookpangan.com,2006).

Solid State Fermentation (SSF)

Fermentasi dengan substrat padat biasanya disebut Solid State Fermentation (SSF). SSF adalah pertumbuhan bakteri pada partikel padat, yang mana rongga antar partikel mengandung fase gas dan sedikit mengandung air. Meskipun tetesan air mungkin kelihatan antar partikel, dan mungkin cuma lapisan tipis pada permukaan partikel. Kebanyakan dari proses SSF adalah golongan jamur, meskipun beberapa golongan bakteri dan beberapa golongan ragi. SSF biasanya menggunakan inokulum traditional, dan proses SSF merupakan fermentasi aerob. Substrat dari SSF menggunakan produk atau by produk dari perkebunan, pertanian, hutan atau makanan (Puspitasari,2009).Daftar Pustaka

Austin, G.T. 1984. Shreves Chemical Process Industries. New York: McGraw-Hill.

Ebookpangan.com. 2006. PROSES DAN PRODUK FERMENTASI PANGAN.Irawan, B. 2010. PENINGKATAN MUTU MINYAK NILAM DENGAN EKSTRAKSI DAN DESTILASI PADA BERBAGAI KOMPOSISI PELARUT. Semarang: UNDIP.Juwita, R. 2012. STUDI PRODUKSI ALKOHOL DARI TETES TEBU (Saccharum officinarum L) SELAMA PROSES FERMENTASI. Makassar: Universitas Hasanudin.Kadarohman, A. 2011. MINYAK ATSIRI SEBAGAI TEACHING MATERIAL DALAM PROSES PEMBELAJARAN KIMIA. Jakarta: UPIPrasetyo, D. 2011. PABRIK AMMONIUM NITRAT DARI AMONIA DAN ASAM NITRAT DENGAN PROSES GRAINER. Jawa Timur: Universitas Pembangunan NasionalVeteran.Puspitasari, N. 2009. PENGARUH JENIS VITAMIN B DAN SUMBER NITROGEN DALAM PENINGKATAN KANDUNGAN PROTEIN KULIT UBI KAYU MELALUI PROSES FERMENTASI. Semarang: UNDIP.Santi, S. S. 2008. PEMBUATAN ALKOHOL DENGAN PROSES FERMENTASI BUAH JAMBU METE OLEH KHAMIR SACHAROMICES CEREVESIAE. Jatim: UPN Veteran

Suprihatin. 2010. Teknologi Fermentasi. Surabaya: UNESA Press.

Yulianingsih. 2007. Teknik Enfleurasi dalam Proses Pembuatan Minyak Mawar. Jakarta: Pusat Penelitian dan Pengembangan Hortikultura.

Tugas Memperkaya

Tugas Memperkaya

Tugas Memperkaya

Kurva 1.2 Perbandingan suhu dengan komposisi uap dan cairan

(Sumber : Austin, 1984)

Tabel 1.3 Jenis separator untuk menghasilkan alkohol murni (Sumber : Austin, 1984)

Gambar 1.4 Diagram ternary sistem cairan air-alkohol-benzene