Termodinamika merupakan cabang ilmu Fisika yang mempelajari tentang penyimpanan, pengubahan, dan pemindahan energi. Meskipun ilmu Termodinamika pertama kali muncul sebagai jawaban atas tuntutan akan peningkatan efisiensi mesin uap, akan tetapi dalam perkembangannya ilmu Termodinamika mencakup efek energi dalam suatu reaksi kimia serta sifat-sifat senyawa murni maupun campuran. Bahan pangan dapat dipandang sebagai suatu campuran multi komponen. Dalam pengolahan bahan pangan dapat melibatkan beberapa operasi, seperti reaksi kimia dan pemisahan atau pemurnian yang melibatkan sistem multi komponen multi fase. Dengan konsep termodinamika keseimbangan, dapat diprediksi perilaku sistem multi komponen multi fase dan beberapa sifat fisik seperti volume molar dan tekanan uap. Hal itu diperlukan dalam perancangan proses dan alat untuk pengolahan bahan pangan. Bahasan tersebut disampaikan Prof. Dr. Ir. Ratnawati, M.T. (Teknik Kimia, Fakultas Teknik) Universitas Diponegoro dalam pengukuhannya sebagai Guru Besar Undip pada Selasa(27/9) di gedung Prof Soedarto,kampus Undip Tembalang.

Ia menuturkan Indonesia merupakan negara yang sangat subur dan kaya akan sumber daya alam laut dan darat, baik yang hayati maupun non-hayati. Diantara produk unggulan Indonesia adalah rumput laut, tebu, dan kopi. Dari rumput laut jenis alga merah (Rhodophyceae) dapat diekstrak ê-karagenan yang dapat diproses lebih lanjut menjadi ê-karagenan berat molekul rendah yang sangat potensial untuk dikembangkan menjadi bahan obat-obatan. Salah satu proses yang sederhana, aman, dan ramah lingkungan untuk memecah molekul ê-karagenan adalah melalui proses depolimerisasi berbantu ultasonik.

“Tinjauan termodinamis terhadap proses depolimerisasi tersebut dapat membantu memahami mekanisme reaksi yang terjadi, yaitu melalui pemecahan polimer karena gaya geser yang timbul akibat pecahnya gelembung mikro, oksidasi oleh radikal hidroksil dan hidrogen peroksida, dan serangan proton terhadap ikatan glikosida. Pemahaman ini diperlukan ketika proses itu akan diaplikasikan pada skala industry” ujar prof. Ratnawati.

Lebih lanjut ia mengatakan dengan produksi gula tebu sebanyak 2,13-2,5 juta ton per tahun akan dihasilkan produk samping tetes tebu sebanyak ± 800 ton per tahun. Tetes tebu ini dapat diproses menjadi alkohol melalui proses fermentasi, yang hasilnya perlu dimurnikan dengan teknologi distilasi. Perancangan proses dan alat untuk distilasi memerlukan data keseimbangan uap-cair yang dapat diprediksi dengan menggunakan model termodinamika. Peran persamaan keadaan sangat penting di dalam model tersebut melalui prediksi tekanan uap dan volume molar komponen-komponennya. Modifikasi persamaan keadaan Redlich-Kwong yang telah dilakukan terbukti mampu memperbaiki persamaan keadaan tersebut untuk prediksi volume molar dan tekanan uap lebih dari 100 senyawa.

Indonesia merupakan negara penghasil kopi terbesar ke-4 di dunia, dengan volume produksi sebesar 762,4 ribu ton pada tahun 2020. Sekitar 50% dari produk kopi tersebut diekspor dan sisanya dikonsumsi di dalam negeri. Karena alasan kesehatan, banyak penikmat kopi yang beralih ke kopi dekaf, yaitu kopi yang telah dikurangi kadar kafeinnya.

“Pengambilan kafein dari biji kopi dapat dilakukan dengan teknologi ekstraksi superkritik, yaitu ekstraksi dengan menggunakan fluida superkritik sebagai solven, di antaranya adalah karbon dioksida. Untuk merancang proses dan alat untuk ekstraksi superkritik diperlukan data kelarutan kafein dalam karbon dioksida superkritik, yang dapat diprediksi dengan menggunakan persamaan keadaan. Modifikasi yang telah dilakukan terhadap persamaan keadaan Redlich-Kwong beserta aturan pencampuran van der Waals dapat memperbaiki kinerja persamaan Redlich-Kwong untuk memprediksi kelarutan beberapa padatan dalam fluida superkritik” pungkasnya. (Lin-Humas)