Abstrak —Glukosa  banyak  dimanfaatkan  untuk  proses dekomposisi  dan  menghasilkan  beberapa  senyawa  anorganik, dalam  penelitian  ini  salah  satu  produk  yang  di  hasilkan  dalam produksi  dekomposisi  glukosa  adalah  HMF  (5-hydroxymethyl-2- furaldehyde).  Penelitian  ini  bertujuan  untuk  mempelajari  proses dekomposisi  glukosa  pada  tekanan  dan  temperature  tinggi dimana  tekanan  dibuat  konstan  10  atm  dengan  bantuan  gas nitrogen  sedangkan  temperature  berkisar  antara  140-180  °C. Pengaruh  konsentrasi  asam  sulfat  dipelajari  untuk  mengetahui aspek  kinetika.  Dari  penelitian  ini  didapat  dekomposisi  glukosa mengikuti  orde  satu  dengan  5-HMF  sebagai  produk  paling banyak  sedangkan  harga  energi  aktivasi  didapat  paling  besar 1426.68  J/mol  pada  komsemtrasi  asam  sulfat  0.4  N  dan konsentrasi  HMF  paling  banyak  didapat  pada  suhu  180,  waktu 40  menit  sebesar  0.00949  mol/L    dengan  konsentrasi  asam  sulfat sebesar 0.4 N.
Kata  Kunci —Dekomposisi  glukosa,  hydroxymethyl  furfural (HMF), kinetika.

## I. PENDAHULUAN
lukosa  merupakan  monosakarida  yang  jumlahnya  begitu melimpah  di  alam.  Glukosa  banyak  dimanfaatkan  untuk proses  dekomposisi  dan  menghasilkan  beberapa  senyawa anorganik,  dalam  penelitian  ini  salah  satu  produk  yang  di hasilkan dlam produksi dekomposisi glukosa adalah HMF (5- hydroxymethyl-2-furaldehyde).
Glukosa  adalah  salah  satu  monosakarida  sederhana  yang mempunyai  rumus  molekul  C 6 H 12 O 6 .  Nama  lain  dari  glukosa antara lain dekstrosa. Glukosa rantai terbuka mempunyai enam rantai  karbon,  dari  C1  sampai  C6.  Pada  C1  terdapat  gugus fungsi  aldehida,  sedangkan  C  yang  lain  mengikat  gugus hidroksi dan atom hidrogen. Gugus hidroksi pada C2, C4, dan C5  harus  berada  di  sebelah  kanan,  sedangkan  gugus  hidroksi pada C3 harus di sebelah kiri.
Menurut  penelitian  Jing,  Qi  dkk.,  2008,  Glukosa terdekomposisi menjadi HMF (Hydroxymethylfurfural) melalui  bantuan  katalis  asam  yaitu  asam  sulfat  [1].  Ion  (H + ) pada asam sulfat akan membantu decomposisi glukosa menjadi HMF  dengan  konsentrasi  asam  sulfat  yang  tinggi.  Glukosa lebih  cepat  terdegradasi  di  temperature  tinggi.  Degradasi glukosa  pada  waktu  tinggal  yang  singkat  mengikuti  kinetika orde  pertama,  tapi  untuk  waktu  tinggal  yang  lama  kinetika reaksi orde pertama tidak dapat di aplikasikan.
Gambar 1 . Dekomposisi Glukosa Menjadi HMF
HMF dapat dianggap sebagai molekul platform yang sangat baik  yang  dapat  dikonversi  menjadi  senyawa  peningkat  nilai oktan,  yakni  2,5-dimethylfuran  (DMF),  menjadi  monomer pembetuk  polimer  yang  sangat  berharga,  yakni  2,5- carboxyfuran  dan  2,5-hydroxymethylfuran,  juga  menjadi intermediet  untuk  senyawa-senyawa  kimia  yang  lain.  HMF telah  berhasil  diproduksi  dari  heksosa  seperti  glukosa  dan fruktosa, dan bahkan dari selulosa dan lignoselulosa langsung.
Gambar 2 . Struktur Molekul HMF
Dalam penelitian ini, dekomposisi glukosa pada temperature tinggi  menggunakan  katalis  asam  yaitu  asam  sulfat.  Asam sulfat  digunakan  karena  menghasilkan  presentasi  HMF  yang lebih  besar  dari  asam  yang  lainnya.  Konsentrasi  katalis  yang tinggi  dapat  meningkatkan  konsentrasi  (H + )  dalam  larutan sehingga  semakin  banyak  glukosa  yang  terkonversi  menjadi HMF [2].
Untuk menentukan pengaruh suhu terhadap degradasi glukosa dan menentukan konstanta keepatan reaksi laju reaksi (k)  dan  orde  reaksi  (n)  dipakai  model  persamaan  reaksi sebagai berikut :
C 6 H 12 O 6 C 6 H 6 O 3 + 3 H 2 O
Dimana  perhitungannya  didasarkan  pada  metode  differensial dari persamaan :
n A A A kC dt dC r     (1)
Apabila persamaan di logkan maka akan menjadi :
A A C n k dt dC log log ) log( 
  (2)

## Studi Kinetika Dekomposisi Glukosa pada Temperatur Tinggi
Fika Anjana, Widya Rosa Oktaviani, dan Achmad Roesyadi Jurusan Teknik Kimia, Fakultas Teknologi Industri, Institut Teknologi Sepuluh Nopember (ITS)
Jl. Arief Rahman Hakim, Surabaya 60111 Indonesia
e-mail : aroesyadi@yahoo.com
G katalis H 2 SO 4
Dengan memplot
terhadap konsentrasi maka
harga k dan n dapat diperkirakan.

## II. METODE PENELITIAN
Bahan  yang  digunakan  dalam  penelitian  ini  adalah  glukosa 3%, Asam Sulfat, N 2 dan NaOH. Tekanan percobaan dibuat 10 atm  tetap  dan  temperature  bervariasi  antara  140-180 0 C. percobaan  dilakukan  dalam  suatu  alat  yang  digambarkan seperti gambar berikut :
Gambar 3 . Peralatan Reaktor Dekomposisi Glukosa
Keterangan gambar : 1. Tabung gas N 2 2. Valve tube gas N 2 3. Heater 4. Tube reaktor gas N 2 5. Larutan glukosa dan katalis asam sulfat
6. Pengaduk
7. Reaktor
8. Thermocouple
9. Indikator tekanan reaktor
10. Gas outlet valve
11. Panel control heater -reaktor
Dengan prosedur sebagai berikut :
Tiga  ratus  mililiter  larutan  3%  glukosa  masukkan  kedalam reaktor  kemudian  ditambahkan  katalis  H 2 SO 4 pada  larutan glukosa  dengan  berbagai  variabel  konsentrasi.  kemudian reaktor  dipanasi  pada  suhu  tertentu  dengan  tekanan  10  atm. Sampel  diambil  setiap  saat  dan  produk  dianalisa  dengan spektrofotomer uv untuk larutan glukosa dan spektrofotometer uv-vis untuk analisa HMF.

## III. HASIL DAN DISKUSI
Pengaruh  Konsentrasi  terhadap  Dekomposisi  Glukosa pada beberapa Suhu
 Konsentrasi 0.4 N
Gambar  4 .  Grafik  antara  log 10 (-dC A /dt)  terhadap  log 10 C A pada konsentrasi 0.4 N
Pada  Gambar  4  diatas  menunjukkan  bahwa  Grafik  antara log 10 (-dC A /dt)  terhadap  log 10 C A pada  konsentrasi  CA  yang sedang  hampir  mendekati  garis  lurus  sehingga  pada  keadaan tersebut dapat  di  asumsikan  bahwa semakin  tinggi  suhu  maka konstanta  laju  reaksinya  juga  semakin  atau  konstanta  laju reaksi  berbanding  lurus  dengan  temperature . Harga  konstanta reaksi ini sebesar 0.11298 didapatkan pada suhu tertinggi 180 0 C.  Konsentrasi 0.2 N
Gambar  5 .  Grafik  antara  log 10 C A terhadap  log 10 (-dC A /dt) pada konsentrasi 0.2 N
Pada  Gambar  5  untuk  konsentrasi  asam  sulfat  0.2  N  dan variabel percobaan yang sama hasil tidak berbeda dengan hasil sebelumnya  yaitu  dengan  harga  konstanta  laju  reaksi  0.11272 didapat  pada  suhu  tertinggi  180  °C.  hasil  yang  mirip  juga didapat  pada  saat  konsentrasi  0.1  N  seperti  Gamabar  6  di bawah  ini.  Dimana  harga  konstanta  laju  reaksi  terbesar 0.11272  didapat  pada  suhu  tertinggi  180  °C.  bila  semua  data dari  Gambar-gambar  tersebut  di  tabelkan  akan  di  dapat  harga masing-masing  k  (konstanta  kecepatan  reaksi)  dan  n  (orde reaksi) seperti pada Tabel 1.
 Konsentrasi 0.1 N
Gambar  6. Grafik  antara  log 10 C A terhadap  log 10 (-dC A /dt) pada konsentrasi 0.1 N
Harga  konstanta  laju  reaksi  dapat  di  tentukan  dari intersept  pada  grafik  log 10 C A terhadap  log 10 (-dC A /dt).  Pada Gambar  6  untuk  suhu  tertinggi  180°C  harga  konstanta  laju reaksi sebesar 0.11272  sedangkan suhu terendah 140°C harga konstanta laju reaksi sebesar 0.10739. Dari hasil tersebut dapat disimpulkan  bahwa  semakin  tinggi  suhu  reaksi  semakin  besar konstanta laju reaksinya. Sehingga harga konstanta laju reaksi berbanding lurus dengan temperature.
Dari  hasil  tersebut  dapat  di  simpulkan  bahwa  harga konstanta  laju  reaksi  berbanding  lurus  dengan  temperarur. Sehingga  semakin  tinggi  temperature,  semakin  besar  pula konstanta laju reaksinya sesuai dengan persamaan Arrhenius.
Tabel 1. Pengaruh Konsentrasi Asam Sulfat pada Beberapa Suhu Konsentrasi H 2 SO 4 Suhu ( o C) k N 0.4 N 140 0.10889 1.053 150 0.10914 1.065 160 0.11092 1.076 170 0.11117 1.046 180 0.11298 1.058 0.2 N 140 0.10789 1.037 150 0.10914 1.041 160 0.1099 1.035 170 0.11066 1.081 180 0.11272 1.033 0.1 N 140 0.1074 1.038 150 0.10765 1.08 160 0.10965 1.084 170 0.11092 1.053 180 0.11272 1.093

## Perhitungan Energi Aktivasi
Energi  aktivasi  adalah  suatu  energi  minimum  yang dibutuhkan  agar  reaksi  kimia  tertentu  dapat  terjadi.  Energi aktivasi berpengaruh pada rate reaksi (cepat atau lambat reaksi berlangsung).  Energi  aktivasi  ini  di  hitung  dari,  membuat grafik  antara  ln  k  vs  1/T  menurut  persamaan  Arhenius  dan hasilnya ditabelkan sebagai Tabel 2 berikut:
Tabel 2. Energi aktivasi tiap konsentrasi katalis
Konsetrasi katalis H 2 SO 4 Ea (J/mol) 0.4 N 1426.6824 0.2 N 1569.6832 0.1 N 1961.2726
Dari Tabel 2 dapat dilihat bahwa semakin tinggi konsentrasi katalis,  nilai  energi  aktivasi  semakin  menurun.  Hal  ini  sesuai dengan levenspile (1999) yang menyebutkan bahwa laju reaksi dan  energi  aktivasi  berbanding  terbalik  sehingga  semakin besar konsentrasi katalis, reaksi dekomposisi glukosa semakin mudah  dan  ditandai  dengan  energi  aktivasi  yang  semakin menurun [3].

## Produk 5-HMF yang Teranalisa
Analisa menggunakan spektrofotometer UV-Vis pada Laboratorium  mekanika  fluida  pada  panjang  gelombang  284 nm  di  dapatkan  konsentrasi  5-HMF  pada  beberapa percobaan sebagai  berikut.  Pada  konsentrasi  katalis  0.4  N  suhu  180°C waktu  reaksi  40  menit  sebesar  0.00949  mol/L.  Hal  ini menunjukan bahwa hasil analisa tersebut valid.
Gambar  7. Grafik  pengaruh  waktu  (menit)  terhadap pembentukan 5-HMF pada konsentrasi H 2 SO 4 0.4 N
Gambar  8 .  Grafik  pengaruh  waktu  (menit)  terhadap pembentukan 5-HMF pada konsentrasi H 2 SO 4 0.2 N
Gambar 9 . Grafik pengaruh waktu (menit) terhadap pembentukan 5-HMF pada konsentrasi H 2 SO 4 0.1 N
Dari  data  yang  telah  diplotkan  seperti  Gambar  7,  8  dan  9 dapat  dilihat  bahwa  semakin  besar  suhu  dan  waktu  reaksi, konsentrasi  5-HMF  semakin  besar.  Harga  konsentrasi  5-HMF merupakan  berbanding  lurus  terhadap  suhu  dan  waktu  reaksi, oleh karena itu adanya kenaikan suhu reaksi dan waktu reaksi mengakibatkan  harga  konsentrasi  5-HMF  menjadi  semakin besar.  Hal  ini  sesuai  dengan  McKibbin  (1962)  yang menyebutkan  bahwa  konsentrasi  5-HMF  akan  semakin  besar ketika suhunya juga semakin besar [4].

## II. KESIMPULAN/RINGKASAN
Berdasarkan  penilitian  yang  telah  dilakukan  dapat disimpulkan  bahwa  semakin  besar  konsentrasi  H 2 SO 4 , konstanta  laju  reaksi  bertambah  besar,  sehingga  rate dekomposisi  glukosa  meningkat.Semakin  besar  suhu  reaksi, rate  pembentukan  5-HMF  semakin  meningkat,  dengan persamaan reaksi kimia menurut orde 1 k=C A 1 dimana harga k nya  bervariasi  terhadap  suhu.  Dari  penelitian  ini  juga  didapat energi  aktivasi  (E a )  untuk  konsentrasi  H 2 SO 4 0.4  N  = 1426.6824  J/mol,    untuk  konsentrasi  H 2 SO 4 0.2  N  = 1569.6832 J/mol, untuk konsentrasi H 2 SO 4 0.1 N = 1961.2726 J/mol. Konsentrasi  5-HMF  yang  paling  besar  dihasilkan  pada konsenrasi katalis H 2 SO 4 0.4 N pada suhu 180°C t = 40 menit sebesar  0.00949  mol/L . Nilai laju pengurangan glukosa tidak sama  dengan  nilai  laju  pembentukan  HMF  hal  itu  dapat  di indikasikan  bahwa  HMF  bukan  merupakan  satu-satunya  hasil dari  dekomposisi  glukosa  akan  tetapi  ada  senyawa  lain  yang terbentuk  pada  proses  dekomposisi  glukosa  tersebut  tapi  ada senyawa  lain  yang  terbentuk  pada  dekomposisi  glukosa tersebut.

## UCAPAN TERIMA KASIH
Penulis F.A. dan W.R.O. mengucapkan terima kasih kepada Laboratorium Teknik Reaksi Kimia Jurusan Teknik Kimia-FTI ITS.
DAFTAR PUSTAKA
[1] Qi, J., and Xiuyang, L., (2008). Kinetics of non- catalyzedbdecomposition  of  glucose  in  high-temperature  liquid  water. Chinese Journal of Chemical Engineering , 16,6.
[2] Smith,  P.C.,  Grethlein,  H.E.,  Converse,  A.O.  (1981).  Glucose decomposition at high temperature, mild acid, and short residence time. Solar Energy, 28,p 41-48.
[3] Levenspiel,  O.,  (1999). Chemical  Reaction  Engineering  3 th ,  Oregon State University, John Willey and Sons, Inc., New York, pp 65-66
[4] McKibbin,  S.W.,  Harris,  J.F.,  Saeman,  J.F.,  and  Neil,  W.K.  (1962). Kinetics  of  the  acid-catalyzed  conversion  of  glucose  to  5- hydroxymethyl-2-furaldehyde  and  levulanic  acid. Forest  Product Jurnal , 12:17.