IDENTIFIKASI KANDUNGAN ALKOHOL by Gil Gaspar

IDENTIFIKASI KANDUNGAN ALKOHOL DALAM PELARUT AIR MENGGUNAKAN NEAR INFRA-RED SPEKTROSKOPI Gil Gaspar M. Lobo Pinto[2], David [1,2], Diyaning Gulita [1,2] Prodi Pendidikan Fisika,[1] Prodi Fisika,[2] Fakultas Sains dan Matematika Universitas Kristen Satya Wacana Jl. Diponegoro 52-60, Salatiga 50711 Email: Diyaninggulita@ymail.com Abstrak Ghbhjghjhkjk Kata kunci: hgkjhjbkjjnk  PENDAHULUAN Minuman mempunyai peran yang sangat penting bagi kelangsungan hidup manusia untuk memenuhi kebutuhan tubuh agar tidak terjadi dehidrasi. Salah satu jenis minuman yang sering dikonsumsi oleh masyarakat adalah minuman beralkohol. Hampir semua minuman keras beralkohol, pada kenyataannya merupakan produk fermetasi khamir dari ekstrak air serealia (K.A. Buckle, dkk, 1987). Melalui peraturan Menteri Kesehatan Republik Indonesia No. 86/MenKes/Per/IV/1977 mengatur kadar etanol dalam minuman keras yang dibagi menjadi 3 golongan, golongan A dengan kadar alkoohol 1-5%, golongan B dengan kadar 5-20%, dan golongan C dengan kadar 20-55%, maka pemerintah perlu mengawasi minuman-minuman beralkohol yang beredar di masyarakat. Pengukurang konsentrasi etanol dalam suatu bahan seperti air, minuman dan bahan pelarut organik lain sangat dibutuhkan dalam suatu industri, agar dapat mengontrol kualitas serta hasil produksinya sehingga tidak berakibat pada rendahnya harga jual suatu produk, sehinga pada produk minuman yang dipasarkan secara legal, telah dicantumkan kadar alkohol yang terkandung dalam minuman tersebut. Namun pada kenyataannya masyarakat sering mencampur atau mengoplos minuman beralkohol tersebut dengan bahan bahan lain dengan takaran yang tidak pasti sehingga kadar alkoholnya sulit diketahui. Dengan demikian, paper ini melakukan pengukuran sederhana terhadap konsentrasi campuran etanol dalam air dengan berbagai konsentrasi dari 0% - 95% etanol dalam air, dengan mengamati panjang gelombang atau bilangan gelombangnya. Cara yang digunakan pada paper ini akan membahas tentang perbandingan konsentrasi dengan mengamati panjang gelombang atau bilangan gelombang pada daerah 7212 cm-1. DASAR TEORI Etanol Etanol atau ethyl alcohol (C2H5OH) termasuk kelompok hydroksil yang memberikan polaritas pada molekul dan mengakibatkan meningkatnya ikatan hidrogen intermolekuler. Etanol ini merupakan cairan yang mudah menguap, mudah terbakar, jernih, dan tidak berwarna. Etanol memiliki massa jenis 0.7893 g/mL. Titik didih etanol pada tekanan atmosfir adalah 78.32 °C. Indeks bias dan viskositas pada temperatur 20 °C adalah 1.36143 dan 1.17 cP (Kirk dan Othmer, 1965). Etanol digunakan pada berbagai produk meliputi campuran bahan bakar, produk minuman, penambah rasa, industri farmasi, dan bahan-bahan kimia. Larutan Larutan adalah campuran homogen antara zat terlarut dan pelarut. Pelarut yang umum digunakan adalah air. Untuk menyatakan banyaknya zat terlarut dan pelarut, dikenal adalah konsentrasi. Zat terlarut merupakan komponen yang jumlahnya sedikit, sedangkan pelarut adalah komponen yang terdapat dalam jumlah yang banyak4. Spektrometer Inframerah-Dekat Spektroskopi adalah salah satu alat analisa unsur dari yang paling sering terpakai untuk mempelajari karakteristik dari satu zat. Salah satunya adalah spektroskopi NIR yang menggunakan daerah spektrum gelombang elektromagnet di antara inframerah (IR) dan cahaya tampak, yaitu sekitrar 800 - 2500nm atau 12500 - 4000cm-1. Area ini adalah sensitip batas serapan terdahap C-H (alkanes), N-H (amina) dan O-H (hidroksil) yang berhubungan dengan unsur-unsur dalam bahan makanan. Spektroskopi NIR dapat menjawab dengan cepat, persiapan sampel yang digunakan sederhana, pengukurannya nondestructive, dan instrumen tidak mahal2. Spektroskopi NIR didasarkan pada efek overtone molekul dan getaran kombinasi. overtone dihasilkan dari eksitasi energi tingkat yang lebih rendah ke satu tingkat yang lebih tinggi, sesuai dengan kelipatan utuh frekuensi fundamental. NIR secara umum dapat jauh menembus sampel dari pada radiasi mid infrared1. Bila radiasi NIR dilewatkan Melalui cuplikan senyawa, maka jumlah frekuensi Diserap sedang yang lain ditransmisikan atau dipantulkan tanpa serap sesuai dengan teknik yang digunakan. peyerapan radiasi NIR adalah satu proses kuantisasi. NIR menunjukan serapan-serapan harmonic overtone dari fibrasi pokok yang terdapat dalam daeral normal2. Spektrometer NIR dikembangkan untuk menganalisis karakteristik dari suatu larutan. Salah satu spektroskopi NIR yang telah dikembangkan adalah NIRFlex n 500 yang dibuat oleh BUCHI Switzerland. Spektrum yang dihasilkan oleh instrumen analisa ini dapat memberikan seluruh informasi mengenai karakteristik larutan sebagai suatu fungsi konsentrasi. Penguraian Nilai Singular (Singular Value Decomposition). METODOLOGI Pembuatan Larutan Etanol yang diperoleh sebagai bahan penelitian adalah dengan konsentrasi 95%. Etanol ini kemudian digunakan untuk membuat konsentrasi larutan dengan cara mencampurkan akuades atau air suling sebagai pelarutnya. Dalam pembuatan larutan, kedua bahan tersebut dicampur dengan menghitung dan memperhatikan perbandingan volume masing-masing bahan sehingga didapatkan larutan dengan konsentrasi 5%, 10%, 15% hingga 95%. Pengukuran dengan Spektroskopi NIR Pengukuran konsentrasi etanol dalam air menggunakan Spektrometer Near Infrared (NIR) Flex N-500 buatan BUCHI. Petri digunakan sebagai tempat sampel atau larutan yang akan di ukur. Sampel diambil 10 ml dari larutan campuran setiap serial konsentrasi kemudian dimasukkan kedalam cawan petri dan ditutup dengan menggunakan plat aluminium yang berfungsi sebagai transreflectance cover. Hasil pengukuran tersebut berupa spektra konsentrasi yang kemudian dianalisis menggunakan program Matlab. Metode yang dilakukan dalam menganalisis spektra, diantaranya yaitu membuat turunan kedua dari spektrum original untuk menghilangkan spektra original, menentukan puncak maksimum spektra. HASIL DAN ANALISA Hasil pengukuran pada konsentrasi 0% - 95% etanol dalam air yang diplot dengan menggunakan program matlab menghasilkan grafik sebagai berikut: Gambar 1. Grafik spektrum data original Gambar 1 diatas menunjukan spektrum data original konsentrasi etanol-air dari panjang gelombang 5500-8000 (cm-1) yang telah dipotong sebagian noisenya. Pada gambar 1 tidak terlihat jelas perbedaan antara grafik spektrum konsentrasi karena ada beberapa grafik terlihat seperti terangkat keatas, sehingga perlu diperjelas dengan menggunakan program SVD (Singular Value Decomposition) untuk merekonstruksi kembali gambar 1. Spektrum konsentrasi etanol-air hasil rekonstruksi dapat dilihat pada gambar 2, dengan mengunakan program SVD (Singular Value Decomposition) dapat pula mengetahui berapa komponen yang digunakan dalam pengukuran (lihat gambar 2). Gambar 2. Grafik tentang komponen yang                        digunakan. Pada gambar 2 menjelaskan bahwa dalam pengukuran, terdapat 2 komponen (sampel) yang digunakan. Dimana grafik diatas menunjukan hasil grafik berwarna biru sebagai komponen pertama dan hijau sebagai komponen kedua sedangkan grafik merah tidak ada kontribusi karena berada pada garis nol. Gambar 3. Grafik rekonstruksi spectrum data                      original pada panjang gelombang                       5500-8000 (cm-1). Gambar 4. Hasil Pengurangan antara satu grafik                     dengan grafik ke 2 dan seterusnya. Gambar 5. menunujukan grafik perbesaran                         puncak pada panjang gelombang                         7100-7300 (cm-1). Pada gambar 4 menjelaskan bahwa grafik diatas memiliki range (kelipatan 5) antara satu grafik dengan grafik yang lain, gambar 5 tersebut digunakan untuk memperjelas gambar 3. Pada gambar 3 diatas menujukan bahwa vibrasi oksigen dan hydrogen (O-H) pada daerah dengan panjang gelombang 7212 cm-1 dikenal sebagai daerah serapan air berupa spektrum serapan. Untuk menganalisis spektrum tersebut maka diperlukan turunan kedua (second derivative) dan menghilangkan baseline dari setiap spektrum. Hasil dari turunan kedua dapat dilihat pada Gambar 6. Gambar 6. Spektrum hasil turunan kedua dari                       grafik rekontruksi data original                       pada panjang gelombang 5500-                      8000 (cm-1). Daerah yang diberi                       tanda merupakan data yang akan                      dianalisa 7212 (cm-1). Analisa data yang dilakukan pada daerah spektrum turunan kedua diobservasi dari daerah panjang gelombang sekitar 7180-7240 cm-1. Daerah ini sangat menarik karena pola yang terbentuk sangat teratur berdasarkan konsentrasinya. Puncak spektra yang akan diamati yaitu pada daerah panjang gelombang 7212 cm-1. Kemudian dibuat kurva antara konsentrasi dengan reflektansi karena nilai puncak yang diamati memiliki hubungan dengan konsentrasi (lihat gambar 5). Gambar 7. Grafik hubungan antara puncak                     yang diamati dengan nilai                     konsentrasi 0%-95%. Pada gambar 7 dapat dilihat bahwa dimana terjadi kenaikan secara sistematis pada spektum konsentrasi etanol dalam air dengan konsentrasi 0%-95%. Tampak bahwa semakin tinggi konsentrasi etanol dalam air, semakin tinggi puncak spektrum serapannya sebaliknya semakin tinggi konsentrasi air dalam etanol maka semakin rendah puncak spectrum serapannya dapat pula dilihat pada gambar 8. Gambar 8. Grafik puncak refletansi turunan                       kedua terhadap panjang                       gelombang. Dari grafik yang diamati pada gambar 6 secara jelas dapat dilihat pada gambar 8 dan gambar 7. Dimana gambar 8 menunjukan jika konsentrasi air semakin tinggi maka absorsi semakin berkurang. Gambar 9.Grafik prediksi antara data original                     dengan rekonstruksi data original                      terhadap konsentrasi etanol dala air. Pada ke-2 grafik (lihat gambar 7 dan 8) yang di plot menunjukan hubungan antara konsentrasi referensi dan konsentrasi prediksi yang dianalisis dengan menggunakan persamaan polinomial orde kedua. Pada ke-2 grafik tersebut mewakili data prediksi dan kalibrasi. Dimana, konsentrasi prediksi memiliki korelasi yang baik dengan konsentrasi data referensi, dapat dilihat pula pada gambar 8 dimana data yang di prediksi hampir mendekati konsentrasi data referensi. KESIMPULAN DAFTAR PUSTAKA