bab i pendahuluan a. latar...

Prarancangan Pabrik Benzaldehyde dari Kulit Kayu Manis

Kapasitas 600 ton/tahun

1

Pendahuluan

BAB I

PENDAHULUAN

A. LATAR BELAKANG

Kayu manis merupakan salah satu rempah-rempah yang paling banyak digunakan

sejak dulu. Dikenal dengan aroma khasnya yang memberikan cita rasa unik pada

masakan, serta berbagai khasiat kandungannya bagi kesehatan, kayu manis menjadi salah

satu jenis rempah-rempah favorit di dunia. Sebagian negara bahkan menyebut kayu

manis sebagai “The Taste of Life”. Kegunaannya yang terkenal bahkan sampai membuat

namanya masuk ke dalam kisah-kisah Alkitab dan kitab Talmud.

Asia Tenggara merupakan pemasok kebutuhan kayu manis tertinggi di dunia. Dari

100.000 ton/tahun kebutuhan kayu manis dunia, Asia Tenggara mampu memproduksi

sekitar 160.000 ton/per tahun dengan Vietnam (55.000 ton/tahun) dan Indonesia

(100.000 ton/tahun) sebagai produsen utama. Di Indonesia sendiri, produksi kayu manis

tersebar di 19 provinsi. Ditemukan paling banyak di Sumatera Barat dan Jambi, terutama

di Kabupaten Kerinci.

Namun, sangat disayangkan bahwa tingginya produktivitas kayu manis di

Indonesia dan negara-negara Asia Tenggara tidak diimbangi dengan adanya teknologi

pengolahan yang memadai. Hingga saat ini, kayu manis yang diekspor keluar Asia

Tenggara adalah kayu manis mentah tanpa pengolahan lebih lanjut. Akibatnya, negara-

negara produsen kayu manis ini hanya memperoleh nilai jual minimum.

Di Indonesia sendiri, harga kayu manis cenderung turun dari tahun ke tahun. Hal

ini terjadi akibat adanya krisis moneter pada tahun 1998. Selain itu, ketersediaan bahan

baku yang terlalu banyak dengan jumlah permintaan yang tidak begitu banyak,

menyebabkan harga kayu manis Indonesia menjadi sangat murah.

Pada tahun 2001, harga kayu manis mampu mencapai Rp 11.000,00/kg, namun

harga tersebut terus turun sampai mencapai angka Rp 3.000,00/kg pada tahun 2006

hingga sekarang.



2

Pendahuluan

Gambar 1. Tren Harga Kayu Manis di Indonesia

Berangkat dari harga kayu manis yang sangat murah, maka dibutuhkan industri

pengolahan kayu manis menjadi produk turunannya di Asia Tenggara. Tujuannya, selain

untuk meningkatkan nilai produk, adanya industri pengolahan kayu manis juga

mengurangi stok bahan baku kayu manis yang ada. Dengan jumlah permintaan tetap dan

ketersediaan bahan baku yang lebih sedikit, hal ini mampu meningkatkan nilai jual kayu

manis mentah yang tersisa. Sehingga pada akhirnya mampu meningkatkan kemampuan

ekonomi negara-negara Asia Tenggara.

Penentuan produk turunan hasil olahan kayu manis

Banyak hal yang dapat dilakukan untuk meningkatkan nilai produk kayu manis.

Cara yang paling sederhana adalah dengan mengeringkan kayu manis dan menumbuknya

menjadi serbuk. Serbuk tersebut biasa digunakan secara langsung untuk memberikan cita

rasa dan aroma pada makanan. Sedangkan cara lain adalah dengan mengambil minyak

atsiri yang terkandung dalam kulit kayu manis untuk dimanfaatkan lebih lanjut.

Pemanfaatan minyak atsiri tersebut bisa bermacam-macam, bisa digunakan langsung

sebagai pemberi cita rasa pada makanan, atau bisa diolah lebih lanjut sebagai bahan

tambahan dalam industri parfum, kosmetik, maupun farmasi.

Kulit kayu manis mengandung 2% minyak atsiri dengan kandungan utama berupa

cinnamaldehyde (90%). Untuk mengambil minyak atsiri tersebut, dapat dilakukan

dengan ekstraksi padat-cair dengan menggunakan steam distillation. Kemudian, isolasi

cinnamaldehyde dari kulit kayu manis dapat dilakukan dengan ekstraksi menggunakan

solven untuk memisahkan cinnamaldehyde dari kandungan-kandungan lain dalam

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

Rp

Tahun

Tren Harga Kayu Manis di Indonesia



3

Pendahuluan

minyak atsiri. Selanjutnya, hasil ekstraksi dilewatkan ke flash drum untuk memisahkan

cinnamaldehyde dari solven. Dengan mengolah kayu manis menjadi cinnamaldehyde,

perbandingan harga bahan baku dan produk mampu mencapai 1:4. Padahal

cinnamaldehyde masih dapat ditingkatkan nilai ekonominya dengan pengolahan lebih

lanjut.

Pengolahan cinnamaldehyde dapat menghasilkan beberapa pilihan produk turunan

seperti cinnamic acid, dihydrocinnamyl alcohol, dan benzaldehyde. Produk-produk

turunan tersebut juga biasanya digunakan pada industri farmasi, makanan, dan bahan

tambahan pada industri kimia yang lain.

Benzaldehyde adalah produk turunan cinnamaldehyde yang paling menarik untuk

diproduksi secara massal. Pasalnya, benzaldehyde adalah bahan kimia yang paling

banyak digunakan dalam industri serupa selain vanili. Selain itu, dari segi ekonomi,

harga jual benzaldehyde alami dapat mencapai USD 27,000/200 kg (tahun 2013). Untuk

memproduksi 200 kg benzaldehyde tersebut, dibutuhkan 15 ton kayu manis dengan harga

Rp 45.000.000 atau sekitar USD 4,500. Maka, dengan membandingkan harga bahan

baku yang dipakai dengan harga produk, peningkatan harga kayu manis dapat mencapai

6 kali lipat harga bahan baku. Terlihat bahwa terjadi peningkatan nilai jual yang cukup

signifikan dengan pengolahan kayu manis menjadi benzaldehyde.

Walaupun harga benzaldehyde alami sangat mahal dibandingkan dengan

benzaldehyde sintetis, benzaldehyde alami memiliki pasar sendiri yang tidak dapat

dibandingkan dengan benzaldehyde sintetis. Justru permintaan akan benzaldehyde alami

meningkat setiap tahun. Hal ini terjadi karena kualitas aroma dan rasa yang didapat dari

benzaldehyde alami lebih original dan lebih kuat jika dibandingkan dengan yang sintetis.

Akibatnya, pasar lebih banyak melirik pada benzaldehyde alami dibandingkan pada

benzaldehyde sintetis.

Dengan tinjauan prospek harga dan pasar, maka dipilihlah benzaldehyde sebagai

produk turunan dari kayu manis dalam perancangan pabrik kimia ini.

Analisis Pasar

Untuk menentukan kapasitas dan kelayakan pasar, maka diperlukan analisis

berdasarkan poin-poin sebagai berikut:

1. Ketersediaan bahan baku

Sesuai dengan namanya, benzaldehyde alami adalah bahan kimia yang bahan

dasarnya diperoleh dari makhluk hidup (bio-based). Dalam hal ini, bahan tersebut



4

Pendahuluan

adalah kayu manis. Bahan baku bio-based adalah bahan baku yang ketersediaannya

tidak begitu banyak di alam namun memiliki waktu produksi yang relatif lebih cepat

dibandingkan dengan bahan baku yang tidak seperti minyak bumi, maupun bahan

tambang. Bahan baku yang demikian biasanya memiliki stok yang cukup banyak di

bumi, namun memerlukan waktu yang relatif lama untuk memproduksi kembali di

alam.

Karena ketersediaannya yang tidak begitu banyak, maka pabrik yang berbahan

dasar bio-based tidak bisa memproduksi produknya dalam kapasitas yang besar.

Dengan produksi kayu manis Indonesia yang sebanyak 100.000 ton/tahun,

benzaldehyde yang dapat diproduksi dari semua kayu manis Indonesia saja maksimal

hanya mencapai angka 1200 ton/tahun. Angka yang relatif sedikit jika dibandingkan

dengan pabrik-pabrik kimia pada umumnya yang mampu mencapai angka puluh-

ribuan ton/tahun. Oleh karena itu, kapasitas pabrik natural benzaldehyde tidak akan

melebihi angka 600 ton/tahun.

2. Potensi dan permintaan pasar

Natural benzaldehyde memang memiliki harga yang relatif lebih mahal

dibandingkan dengan benzaldehyde sintetik yang banyak beredar di pasaran. Maka

tidak heran jika jumlah permintaan terhadap benzaldehyde sintetik jauh lebih banyak.

Didukung dengan stok toluen sebagai bahan baku benzaldehyde yang jumlahnya

relatif jauh lebih banyak dibandingkan dengan kayu manis.

Namun, dibandingkan dengan benzaldehyde sintetik, natural benzaldehyde jauh

lebih populer dan memiliki pasar yang lebih kuat. Dibandingkan dengan benzaldehyde

sintetik, proses produksi natural benzaldehyde lebih ramah lingkungan dan lebih

sehat. Natural benzaldehyde cenderung lebih memiliki sedikit pengotor dan lebih

layak dikonsumsi secara pangan oleh makhluk hidup.



5

Pendahuluan

3. Kapasitas pabrik yang sudah ada

Dari beberapa referensi yang didapat, pabrik-pabrik natural benzaldehyde yang

sudah ada memiliki range kapasitas produksi sebesar 60 – 500 ton/tahun. Data yang

didapat adalah sebagai berikut:

No Nama Pabrik Kapasitas Produksi

1 Orchid Chemical Supplies Ltd. 300 metrik ton/tahun

2 Anhui Haibei Import & Export

Co., Ltd.

500 ton/tahun

3 Hefei J & S Import-Export

Trading Co., Ltd

60 metrik ton/tahun

4 Hangzhou Lin’an Yaoshi Coal

Industry Co., Ltd

10 metrik ton/minggu

5 Taizhou Songke Mould Co.,

Ltd

10 metrik ton/minggu

6 Guangzhou Renown Chemical

Co., Ltd

10 ton/bulan

7 Guangzhou Shiny Co., Ltd 20 ton/bulan

Tabel 3. Perbandingan Kapasitas Produksi Benzaldehyde Alami dari Beberapa Industri

Maka, dengan ketiga pertimbangan tersebut, dipilihlah angka sebesar 600

ton/tahun sebagai kapasitas dari pabrik benzaldehyde berbahan dasar baku kayu

manis.



6

Pendahuluan

B. TINJAUAN PUSTAKA

1. Kayu Manis

Gambar 2. Pohon Kayu Manis (Cinnamomum burmanii)

Kayu manis adalah salah satu jenis rempah-rempah yang sangat terkenal di

dunia. Manfaat dan khasiatnya sangat terkenal bahkan sampai berkilo-kilometer

jauhnya dari tempat asalnya. Begitu terkenalnya kayu manis sampai namanya

sempat disebut-sebut dalam kisah-kisah di kitab Alkitab dan Talmud. Kayu manis

pulalah yang membuat bangsa Eropa menjajah kawasan Asia Tenggara hanya untuk

mendapatkannya.

Gambar 3. Kulit Kayu Manis

Indonesia adalah negara yang memiliki berbagai macam tumbuhan jenis kayu.

Dari 54 spesies kayu manis yang dikenal di dunia, 12 di antaranya terdapat di



7

Pendahuluan

Indonesia. Dari ke-12 spesies marga cinnamon yang ada di Indonesia, yang paling

banyak ditemukan dan gunakan adalah Cinnamomun burmani.

Secara fisik, tanaman kayu manis memiliki tinggi sekitar 5 – 15 meter dengan

kulit kayu yang berwarna abu-abu tua dengan baunya yang khas. Tanaman ini kaku

seperti kulit. Letaknya berseling dan panjang tangkai daunnya mampu mencapai 0.5

– 1.5 cm dengan 3 buah tulang daun yang melengkung.

Kayu manis berkembang biak dengan menggunakan bunga sempurna yang

berwarna kuning dengan 6 helai kelopak bunga. Benang sarinya berjumlah 12 helai

dengan kotak sari beruang empat. Persarian dibantu oleh serangga. Dari hasil

persarian ini, akan muncul buah-buah kayu manis yang berwarna hijau ketika muda

dan ungu ketika tua. Buahnya berbentuk bulat memanjang dengan panjang sekitar

1.30 – 1.60 cm dengan diamter 0.35 – 0.75. Panjang biji 0.84 – 1.32 cm dan

diameter 0.59 – 0.68.

Gambar 4. Bunga Kayu Manis

Kayu manis dapat tumbuh pada ketinggian hingga 2000 dpl. Namun

Cinnamomum burmanii akan tumbuh lebih baik jika ditanam 500 – 1500 dpl dengan

curah hujan sebesar 2.000 – 2.500 mm/tahun. Curah hujan yang terlalu tinggi akan

membuat rendemen hasil panennya rendah.

Klasifikasi Kayu Manis

Kerajaan Plantae

Divisio Magnoliophyta

Kelas Megnoliopsida

Ordo Laurales

Suku Lauraceae

Marga Cinnamomum



8

Pendahuluan

Spesies Cinnamomum burmanii Bl

Tabel 1. Klasifikasi Biologis Kayu Manis

Kayu manis sangat bermanfaat dan berkhasiat karena minyak atsiri yang

terkandung di dalamnya. Minyak atsiri dalam kayu manis hanya berjumlah 2% dari

persen berat kayu manis. Kandungan minyak atsiri tersebut 80 – 90% nya adalah

cinnamaldehyde, sedangkan sisanya adalah eugenol, cinnamyl acetate, styrene, dan

banyak lagi dengan kandungan yang sangat sedikit.

Gambar 5. Buah Kayu Manis

Kayu manis biasa digunakan sebagai bumbu baik pada makanan manis maupun

pada makanan asin. Aroma dan khasiatnya yang khas juga membuatnya banyak

digunakan untuk kesehatan dan penyembuhan. Minyak atsiri yang didapat pun tidak

jarang digunakan sebagai bahan campuran untuk parfum.

2. Benzaldehyde

Benzaldehyde adalah senyawa aromatik aldehid paling sederhana yang terdiri

dari benzene dengan gugus formaldehyde dan yang paling banyak digunakan dalam

dunia industri. Secara fisik, benzaldehyde berbentuk cairan yang tak berwarna pada

suhu ruangan dan memiliki bau-bauan yang khas.

Benzaldehyde pertama kali diekstraksi dari bitter almond pada tahun 1803 oleh

seorang Prancis bernama Martres. Hampir 30 tahun setelahnya, kimiawan Jerman,

Friedrich Wohler dan Justus von Liebig, berhasil mensintesis benzaldehyde dari

toluen.

Gambar 6. Struktur Molekul Benzaldehyde



9

Pendahuluan

No Karakteristik Penjelasan

1 Rumus molekul C7H6O

2 Berat molekul 106.12

3 Titik leleh -26 oC

4 Titik didih 179.2 oC

5 Fase Liquid

6 Flash point 64 oC (c-cup)

7 Massa jenis 1.0415 g/cm3 (20

oC)

8 Tekanan uap 0.130 kPa (20 oC)

9 Kelarutan dalam air 6.55 g/L (25 oC)

10 Kelarutan dalam pelarut

lain

Dapat dicampur dengan

alkohol, eter, dan minyak

hidrokarbon.

11 Titik beku -56 oC

12 Auto-flammability 190 oC

13 Kereaktifan Sangat kuat

Tabel 2. Karakter Fisis Benzaldehyde

Karena baunya yang khas, benzaldehyde banyak digunakan dalam industri

parfum dan makanan sebagai penambah cita rasa. Selain itu, benzaldehyde juga

banyak digunakan sebagai bahan tambahan dalam industri farmasi, plastik, zat

warna dan industri resin. Benzaldehyde juga memiliki peran penting dalam sintesis

organik sebagai zat antara.

Saat ini, benzaldehyde yang beredar di pasaran terdiri dari dua jenis

benzaldehyde. Jenis pertama adalah benzaldehyde alami. Sedangkan jenis yang

kedua adalah benzaldehyde sintetis. Yang membedakan benzaldehyde alami dengan

sintetis adalah pada bahan baku yang digunakan untuk mendapatkan benzaldehyde.

Bahan baku benzaldehyde alami berasal dari minyak atsiri yang diekstrak dari

tumbuhan seperti bitter almond. Sedangkan bahan baku benzaldehyde sintetis

biasanya berasal dari bahan kimia yang tidak terdapat dalam makhluk hidup. Bahan

kimia tersebut berasal dari hasil samping dari pengolahan minyak bumi, yaitu

toluen.



10

Pendahuluan

Banyak cara untuk mendapatkan benzaldehyde alami. Salah satu caranya adalah

dengan ektraksi bitter almond. Komponen minyak atsiri dalam bitter almond

sebagian besar adalah benzaldehyde sehingga untuk mendapatkannya pun tidak

terlalu sulit. Namun, bitter almond juga mengandung asam sianida yang beracun,

sehingga dibutuhkan proses pemisahan yang komprehensif untuk mendapatkan

benzaldehyde alami tanpa mengandung asam sianida.

Cara yang lain adalah dengan hidrolisis minyak atsiri dari kayu manis untuk

membentuk benzaldehyde. Seperti yang telah dibahas dalam bahasan sebelumnya,

minyak atsiri kayu manis 90% nya berupa cinnamaldehyde. Cinnamaldehyde inilah

yang kemudian di hidrolisis untuk mendapatkan hasil berupa benzaldehyde dengan

hasil samping acetaldehyde.

Sedangkan untuk mendapatkan benzaldehyde sintetis, bahan baku utama yang

biasa dipakai adalah toluen. Secara garis besar, proses pembentukan benzaldehyde

dari toluen adalah dengan reaksi klorinasi toluen dengan kemurnian 98% yang

ditunjukan dalam persamaan reaksi sebagai berikut:

C6H5CH2 + 2Cl2 C6H5CHCl2 + 2HCl ... (1)

C6H5CHCl2 + H2O C6H5CHO + 2HCl ... (2)

Reaksi tersebut dijalankan dengan menggunakan katalis berupa asam atau alkali.

Namun reaksi tersebut menghasilkan asam klorida yang sangat korosif sehingga

proses tersebut akan sangat mahal dalam pemilihan alat dan pengolahan limbah.

Metode pembentukan benzaldehyde dari toluen yang lain adalah dengan

oksidasi toluen dengan udara. Ada dua metode dalam proses oksidasi ini. Yang

membedakan metode tersebut adalah jenis katalis yang dipakai, manganese dioksida

dengan cobalt dan vanadium pentoks. Namun, reaksi oksidasi toluen ini

membutuhkan energi yang sangat banyak sehingga prosesnya cenderung mahal.

Dari segi kualitas benzaldehyde yang dihasilkan, benzaldehyde alami memiliki

kualitas yang lebih baik dibanding benzaldehyde sintetis. Hal ini terjadi karena

pengaruh pengotor yang terkandung dalam benzaldehyde sintetis. Pada

benzaldehyde alami, bau dan rasa yang didapatkan jauh lebih kuat dibandingkan

benzaldehyde sintetis.

Selain karena kualitas produk, secara keberlanjutan industri, benzaldehyde alami

lebih berkelanjutan dibandingkan dengan benzaldehyde sintetis. Hal ini karena

sumber bahan baku benzaldehyde alami yang berasal dari sumber daya yang

terbarukan. Walaupun jumlah bahan baku benzaldehyde alami lebih sedikit dan



11

Pendahuluan

dengan produksi yang lebih sedikit, kemampuan bahan baku alami tersebut untuk

beregenerasi jauh lebih cepat. Sedangkan ketersediaan toluen yang berasal dari

minyak bumi tidak akan bertahan lama karena masa regenerasinya yang sangat lama.

3. Pemilihan Proses

Benzaldehyde dapat dibuat dari bahan baku berupa kulit kayu manis melalui

beberapa tahap. Tahap pertama adalah pengambilan cinnamaldehyde dari kulit kayu

manis, yang dilanjutkan dengan reaksi cinnamaldehyde menjadi benzaldehyde.

Tahap terakhir yaitu pemurnian produk benzaldehyde yang dihasilkan dari reaksi.

a. Tahap Persiapan Bahan Baku

Tahap persiapan bahan baku adalah tahap persiapan mulai dari pengolahan

bahan baku mentah berupa kulit kayu manis sampai mendapatkan

cinnamaldehyde-nya. Ketika masih dalam bentuk padatan, kayu manis

dihancurkan terlebih dahulu menjadi butiran-butiran kecil halus baru dilakukan

proses pemungutan cinnamaldehyde di dalamnya. Untuk mendapatkan

cinnamaldehyde, dilakukan tahapan-tahapan sebagai berikut.

Mula-mula, minyak atsiri dalam kulit kayu manis diambil dengan metode

steam distillation. Steam distillation adalah metode pemungutan minyak atsiri

dengan cara menguapkan bahan baku alami dengan steam. Uap hasil proses

tersebut kemudian didinginkan sehingga mendapatkan campuran heterogen air

dengan minyak atsiri yang kandungan utamanya adalah cinnamaldehyde. Untuk

memperoleh cinnamaldehyde murni, campuran diekstraksi menggunakan solven

cair, kemudian ekstrak yang diperoleh dilewatkan melalui flash drum untuk

memisahkan cinnamaldehyde dari solvennya.

Karena kadar cinnamaldehyde dalam setiap steam distillation berbeda-beda,

maka untuk menyamakan spesifikasi bahan baku, digunakan kolom equalizer

dengan pengaduk. Ini digunakan untuk menyamakan konsentrasi

cinnamaldehyde di setiap tempat sehingga setiap minyak atsiri yang masuk ke

dalam reaktor berikutnya selalu memiliki konsentrasi cinnamaldehyde yang

sama.



12

Pendahuluan

b. Tahap Reaksi

Pembuatan benzaldehyde dari cinnamaldehyde belum banyak dilakukan

secara komersial. Meskipun demikian, telah dikenal beberapa proses yang dapat

dilakukan untuk mereaksikan cinnamaldehyde menjadi benzaldehyde.

Perbedaan proses-proses tersebut terletak pada metode, penggunaan reaktan,

serta penggunaan katalis dalam reaksi. Meskipun demikian, secara umum,

proses yang dilakukan adalah proses hidrolisis.

Gambar 7. Struktur molekul cinnamaldehyde

Gambar 8. Struktur molekul benzaldehyde

Gambar 9. Reaksi oksidasi cinnamaldehyde menjadi benzaldehyde dan

acetaldehyde

Beberapa reaksi pembentukan benzaldehyde dari cinnamaldehyde yang

ditemukan adalah sebagai berikut:

i. Ozonisasi cinnamaldehyde

Metode ini mengoksidasi cinnamaldehyde dengan proses ozonisasi.

Pembuatan benzaldehyde dengan ozonisasi cinnamaldehyde membutuhkan

kondisi anhydrous dengan suhu 273 K, sehingga secara aplikasi cukup sulit

untuk dilakukan. Pembuatan benzaldehyde dengan cara ini dapat

menghasilkan yield benzaldehyde mencapai 62%.



13

Pendahuluan

ii. Penggunaan near-critical water

Pada proses ini, digunakan near-critical water dengan kondisi suhu 553

K dan tekanan 15 MPa sebagai solven saat mereaksikan cinnamaldehyde

menjadi benzaldehyde. Kondisi reaksi yang memerlukan suhu dan tekanan

ekstrim tinggi menyebabkan metode ini kurang menguntungkan untuk

diaplikasikan. Selain itu, yield benzaldehyde yang dapat dicapai dengan

metode ini relatif kecil dibandingkan dengan metode-metode lainnya, yaitu

hanya mencapai 57%.

iii. Penggunaan katalis metalloporphyrins

Pada metode ini, digunakan katalis berupa metalloporphyrins dan

campuran reaktan berupa cinnamaldehyde, isobutyraldehyde, serta toluen

sebagai solven.

Gambar 10. Struktur molekul metalloporphyrins

Campuran metalloporphyrins, cinnamaldehyde, dan isobutyraldehyde

dalam toluen dalam reaktor dilewatkan dengan gelembung-gelembung

oksigen. Campuran tersebut direaksikan pada suhu 60o C selama 3 jam

dengan pengadukan. Pada kondisi tersebut, yield benzaldehyde yang

diperoleh dapat mencapai 71%.



14

Pendahuluan

Gambar 11. Reaksi cinnamaldehyde menjadi benzaldehyde dengan

katalis metalloporphyrins

Ketiga proses yang telah disebutkan dapat digunakan dalam pembuatan

benzaldehyde dari cinnamaldehyde, namun aplikasinya pada skala

komersial belum ditemukan dan cukup sulit untuk dilakukan. Sedangkan

proses-proses yang memungkinkan untuk dilakukan pada skala komersial

antara lain:

iv. Reaksi antara cinnamaldehyde dengan larutan alkohol (tanpa katalis)

Campuran reaktan berupa cinnamaldehyde dan solven berupa larutan

alkohol direaksikan dalam sebuah reaktor dengan pengaduk dan pemanas.

Alkohol yang dugunakan dapat berupa C1-C5 alkohol, dengan

perbandingan massa alkohol:air antara 6:4 sampai 1:10. Reaktor

dihubungkan ke sebuah kolom packing yang dihubungkan dengan heat

exchanger sebagai pendingin. Selama berlangsung reaksi, komponen-

komponen dalam reaktor, di antaranya cinnamaldehyde (reaktan),

acetaldehyde dan benzaldehyde (produk), serta solven akan mengalami

penguapan. Campuran uap ini didinginkan dalam heat exchanger kemudian

dikembalikan ke reaktor dengan menggunakan refluks. Refluks dilakukan

sampai konversi cinnamaldehyde sudah mencapai nilai yang diinginkan.

Selanjutnya, sebagian besar campuran diuapkan dan dikondensasikan dalam

heat exchanger. Campuran yang telah mengembun akan terpisah menjadi

dua fase, fase atas merupakan aqueous phase yang kaya akan air,

sedangkan fase bawah merupakan fase yang kaya akan benzaldehyde. Fase

bawah selanjutnya dapat dimurnikan dengan metode distilasi bertingkat

untuk memperoleh benzaldehyde dengan kemurnian tinggi.

v. Reaksi antara cinnamaldehyde dengan basa sebagai katalis



15

Pendahuluan

Mula-mula, cinnamaldehyde didispersikan ke air, kemudian

dicampurkan dengan surfaktan. Surfaktan yang digunakan adalah anionic

surfaktan, seperti sodium lauryl sulfate. Selanjutnya larutan dicampurkan

dengan katalis berupa ion hidroksida sehingga pH larutan berada di kisaran

11-13. Reaksi dilakukan dalam reaktor berpengaduk dengan pemanasan.

Cinnamaldehyde akan terkonversi menjadi benzaldehyde dengan yield

mencapai 75%. Produk samping reaksi ini berupa acetaldehyde, terpene,

dan orthomethoxybenzaldehyde. Benzaldehyde dapat dimurnikan dari

campuran ini dengan steam distillation.

Kelebihan dari proses ini adalah yield benzaldehyde yang dihasilkan

relatif besar dibanding yield yang dihasilkan dari proses-proses lainnya.

Namun proses ini memiliki kekurangan, yaitu yield yang dihasilkan sangat

bergantung pada range pH, yaitu pada kisaran 11-13. Di luar kisaran pH

tersebut, yield benzaldehyde yang dihasilkan turun drastis. Menjaga kisaran

pH pada kisaran tersebut selain cukup sulit juga memerlukan larutan basa

dalam jumlah besar, sehingga berpotensi menimbulkan dampak negatif bagi

lingkungan. Selain juga membutuhkan suhu yang cukup tinggi (373K –

393K), pada proses ini terbentuk juga hasil samping yang beracun. Zat

beracun ini selain tidak baik bagi ekologi dan kesehatan makhluk hidup,

juga membuat proses pemurnian benzaldehyde menjadi lebih mahal.

vi. Reaksi antara cinnamaldehyde dengan sodium hipoklorit dengan katalis

beta-CD

Reaktan berupa cinnamaldehyde dan sodium hipoklorit dilarutkan

dengan deionized water dan direaksikan dalam reaktor berpengaduk yang

dihubungkan dengan refluks. Reaksi dalam reaktor berpengaduk ini

menggunakan katalis berupa beta-CD. Reaksi dilangsungkan dengan

kondisi suhu 333 K, rasio molar antara katalis berbanding cinnamaldehyde

1:1, dan waktu tinggal dalam reaktor 4 jam. Reaksi ini akan menghasilkan

yield benzaldehyde hingga 76% dan hasil samping berupa phenyl

acetaldehyde dan epoxide.

Kelebihan dari proses ini adalah dapat dilangsungkan pada suhu yang

relatif rendah dan menghasilkan yield benzaldehyde yang relatif tinggi.



16

Pendahuluan

Hanya saja proses ini belum banyak dilakukan pada skala komersial dan

belum diketahui data-data kinetika prosesnya.

Gambar 12. Mekanisme reaksi

vii. Reaksi antara cinnamaldehyde dengan hidrogen peroksida dan sodium

bikarbonat dengan katalis beta-CD

Reaktan berupa cinnamaldehyde, hidrogen peroksida, dan sodium

bikarbonat dilarutkan dengan deionized water. Campuran direaksikan

dalam reaktor dengan katalis berupa padatan beta-CD. Suhu reaksi dijaga

tetap 70o C. Yield benzaldehyde yang diperoleh mencapai 63% pada kondisi

optimum, dengan hasil samping berupa epoxide dan phenylacetaldehyde.

Kelebihan dari proses ini adalah kondisi reaksi cukup mudah dicapai

karena suhu yang dibutuhkan tidak terlalu tinggi. Sedangkan

kekurangannya adalah reaksi ini menggunakan hidrogen peroksida yang

hazardous sebagai reaktan, serta yield benzaldehyde yang dicapai relatif

rendah.


viii. Reaksi antara cinnamaldehyde dan basa dengan katalis 2HPbeta-CD

Reaktan berupa cinnamaldehyde dan NaOH dilarutkan dalam deionized

water, kemudian direaksikan dalam reaktor berpengaduk dengan katalis

berupa 2HPbeta-CD. Reaksi dilangsungkan dengan kondisi suhu 323 K,

perbandingan massa NaOH dan volume larutan 2% (w/v), rasio molar



17

Pendahuluan

cinnamaldehyde berbanding katalis 1:1, dan waktu tinggal reaktan dalam

reaktor 5 jam. Reaksi ini akan menghasilkan yield benzaldehyde mencapai

70%.

Kelebihan dari proses ini adalah suhu reaksi yang relatif rendah, yang

dapat dicapai karena penggunaan katalis. Suhu reaksi yang rendah penting

untuk menjaga sifat alami benzaldehyde. Selain itu, data-data kinetika

proses ini lengkap sehingga memudahkan dalam scale-up proses menjadi

skala komersial.


Secara garis besar, proses reaksi yang telah disebutkan di atas dapat

dirangkum berdasarkan kelebihan dan kekurangannya sebagai berikut:

No. Nama Reaksi Kekurangan Reaksi Kelebihan Reaksi

1. Ozonisasi cinnamaldehyde

Kondisi ekstrim

sehingga sulit dilakukan

sedangkan yield

benzaldehyde rendah

-

2. Penggunaan near-critical

water

Membutuhkan suhu dan

tekanan ekstrim tinggi

dan yield benzaldehyde

rendah

-

3. Penggunaan katalis

metalloporphyrins

Sulit dilakukan pada

skala komersial -

4.

Reaksi cinnamaldehyde

dengan larutan alkohol

(tanpa katalis)

Yield benzaldehyde

yang diperoleh rendah -

5. Reaksi cinnamaldehyde

dengan basa sebagai katalis

Sulit dalam mengontrol

pH agar selalu dalam

Sudah dilakukan secara

komersial.



18

Pendahuluan

keadaan basa.

6.


dengan sodium hipoklorit

dengan katalis beta-CD

Belum banyak

diaplikasikan pada

skala komersial

Suhu reaksi rendah dan

yield benzaldehyde

tinggi

7.


dengan hidrogen peroksida

dan sodium bikarbonat

dengan katalis beta-CD

Menggunakan hidrogen

peroksida yang cukup

hazardous sebagai

reaktannya

-

8.

Reaksi cinnamaldehyde dan

basa dengan katalis

2HPbeta-CD

Katalis berupa padatan

yang larut dalam air,

sehingga mempersulit

pemisahan

Reaksinya aman, tidak

mencemari lingkungan,

dan suhu reaksi rendah.

Juga memberikan hasil

yield yang cukup besar.

Tabel 4. Tabel Perbandingan Reaksi Pembentukan Benzaldehyde dari

Cinnamaldehyde

Dari perbandingan reaksi-reaksi tersebut, dipilihlah reaksi

cinnamaldehyde dan basa dengan katalis 2Hpbeta-CD sebagai reaksi utama

yang digunakan dalam perancangan pabrik benzaldehyde ini. Reaksi

tersebut dipilih karena prosesnya jauh lebih murah dan lebih aman untuk

dipakai. Selain itu yield yang dihasilkan dari reaksi ini cukup besar. Hasil

samping yang dihasilkan pun tidak berbahaya untuk lingkungan maupun

makhluk hidup.

c. Tahap Pemurnian

Hasil reaksi keluar dari reaktor berupa campuran benzaldehyde serta

pengotor berupa hasil samping reaksi seperti acetaldehyde dan solvent berupa

air yang mengandung padatan katalis terlarut. Benzaldehyde dalam campuran ini

harus dimurnikan dari katalis yang terlarut dalam air dan dari hasil samping

lainnya yang berada dalam fase cair. Pemisahan dari padatan katalis terlarut

dapat dilakukan dengan presipitasi atau pengendapan. Sedangkan pemisahan

dari hasil samping cair dapat dilakukan dengan pemisahan cair-cair seperti

distilasi bertingkat, ekstraksi, atau dengan menggunakan decanter.

bab i pendahuluan a. latar...

Documents