Pendidikan Sains Aplikatif, Matematika Menarik dan Karya Ilmiah

Aplikasi Kimia : Cara Membuat Baking Soda (NaHCO3)

Latar Belakang
Baking soda adalah bubuk kristal putih (NaHCO3) yang lebih dikenal dalam ilmu kimia sebagai Natrium bikarbonat, soda bikarbonat, natrium hidrogen karbonat, atau asam natrium karbonat. Hal ini diklasifikasikan sebagai garam asam, dibentuk dengan menggabungkan asam (karbonat) dan basa (natrium hidroksida), dan bereaksi dengan bahan kimia lain sebagai alkali ringan. Pada suhu di atas 300 derajat Fahrenheit (149 derajat Celsius), baking soda terurai menjadi sodium karbonat (zat yang lebih stabil), air, dan karbon dioksida.
Trona bahan baku Baking Soda (gb.http://www.wyomingmining.org/)
Sifat Fisik dan sifat kimia dari baking soda digunakan untuk berbagi keperluan, termasuk pembersihan, penghilang bau, buffering, dan pemadam kebakaran. Baking soda dapat menetralkan bau, masking atau menyerap kotoran. sehingga baking soda ini digunakan dalam garam mandi dan bubuk tubuh atau deodoran. Baking soda cenderung mempertahankan pH 8.1 (7 atau netral) bahkan ketika asam atau pH yang rendah,  basa ini digunakan untuk meningkatkan pH bila ditambahkan ke dalam larutan. Kemampuannya untuk manjadi tablet sehingga menjadikan baking soda dapat dibuat bahan effervescent yang baik di antasida dan produk pembersih gigi tiruan. Natrium bikarbonat juga ditemukan dalam beberapa produk pencuci mulut anti-plak gigi dan pasta gigi. Ketika baking soda digunakan sebagai pembersih dalam bentuk pasta atau kering pada spons basah, struktur kristalnya menyediakan abrasi lembut yang membantu untuk menghilangkan kotoran tanpa menggaruk permukaan yang sensitif. Alkalinitas yang rendah bekerja baik untuk menghilangkan asam lemak yang terkandung dalam kotoran dan minyak menjadi bentuk sabun yang dapat larut dalam air dan dibilas dengan mudah. Baking soda juga digunakan sebagai agen ragi dalam membuat roti panggang  atau pancake. Ketika dikombinasikan dengan zat asam (seperti jus lemon), gas karbon dioksida dilepaskan dan diserap oleh sel-sel produk. Sebagai gas mengembang selama pembakaran, juga  memperluas dinding sel, sehingga menghasilkan produk beragi.

Selain banyak kegunaan dalam rumah tangga, baking soda juga memiliki banyak dalam dunia industri. Misalnya, baking soda melepaskan karbon dioksida ketika dipanaskan. Karena karbon dioksida lebih berat dari udara, dapat memadamkan api dengan menjaga oksigen keluar, natrium bikarbonat merupakan bahan berguna dalam alat pemadam kebakaran sebagai sumber Karbon dioksida. Aplikasi lain termasuk pengendalian pencemaran udara (karena menyerap emisi sulfur dioksida dan gas asam lainnya), sebagai"abrasive blastings" atau untuk menghilangkan lapisan permukaan, pabrik kimia, penyamakan kulit, minyak pengeboran sumur cairan (karena endapan kalsium dan bertindak sebagai pelumas), karet dan pabrik plastik, pembuatan kertas, pengolahan tekstil, dan pengolahan air (karena mengurangi tingkat timbal dan logam berat lainnya).

Diimpor dari Inggris, baking soda pertama kali digunakan di Amerika selama masa kolonial, tapi itu tidak diproduksi di Amerika Serikat sampai tahun 1839. Pada tahun 1846, Austin Church, seorang dokter di Connecticut, dan John Dwight, seorang petani dari Massachusetts, mendirikan sebuah pabrik di New York untuk memproduksi baking soda. Anak Dr. Church, John, memiliki sebuah pabrik yang disebut "Vulcan Spice Mills". Vulcan, berarti dewa Romawi, menempa dan api, diwakili oleh lengan dan palu, dan perusahaan baru baking soda mengadopsi lengan dan palu sebagai logo. Saat ini, Arm & Hammer adalah salah satu merek baking soda yang paling luas diakui.

Dinamakan setelah Nicolas Leblanc, kimiawan Prancis yang menciptakannya, proses Leblanc adalah proses awal pembuatan soda abu (Na2CO3), dimana natrium bikarbonat dibuat. Natrium klorida (garam meja) dipanaskan dengan asam sulfat, menghasilkan natrium sulfat dan asam klorida. Natrium sulfat kemudian dipanaskan dengan batu bara dan kapur untuk membentuk natrium karbonat, atau soda abu.

Pada akhir 1800-an, metode lain menghasilkan soda abu ditemukan oleh Ernest Solvay, seorang insinyur kimia Belgia. Metode Solvay segera diadaptasi di Amerika Serikat, di mana ia menggantikan proses Leblanc. Dalam proses Solvay, karbon dioksida dan amonia dilewatkan ke dalam larutan pekat natrium klorida. Natrium bikarbonat mentah diendapkan keluar dan dipanaskan untuk membentuk soda abu, yang kemudian diperlakukan lebih lanjut dan disempurnakan untuk membentuk natrium bikarbonat.

Meskipun metode ini menghasilkan baking soda abu yang digunakan secara luas, tetapi juga bermasalah, karena bahan kimia yang digunakan dalam proses ini menghasilkan polutan. Alternatif adalah untuk memperbaiki soda abu dari bahan alami seperti dari biji trona.

Bahan baku
Baking soda, atau sodium bikarbonat, berasal dari soda abu yang diperoleh baik melalui proses Solvay atau dari bijih trona, yaitu bahan kristal keras. Trona muncul kembali setelah 50 juta tahun, ketika tanah di sekitar Green River, Wyoming yang ditutupi oleh 600 mil persegi (1.554 kilometer persegi) danau menguap dari waktu ke waktu, danau ini meninggalkan deposit 200-miliar-ton trona murni antara lapisan batu pasir dan serpih. Deposit di DAS Hijau cukup besar untuk memenuhi kebutuhan soda ash dan  natrium bikarbonat diseluruh dunia selama ribuan tahun.

Karena proses sintetis yang digunakan dalam metode Solvay membuat beberapa masalah pencemaran, Church & Dwight Co Inc mengurangi produksi dengan metode ini dan lebih mengutamakan pembuatan dari pertambangan trona. Produsen besar lain dari soda abu adalah FMC Corporation, juga bergantung pada trona untuk memproduksi soda abu dan natrium bikarbonat. Trona ditambang di 1.500 kaki (457,2 meter) di bawah permukaan. Poros tambang FMC mengandung hampir 2.500 (4,022.5 kilometer) mil dari terowongan dan menutup 24 mil persegi (62 kilometer persegi). Lima belas kaki (4,57 meter) dan lebar sembilan kaki (2,74 meter), terowongan ini memungkinkan peralatan dan kendaraan yang diperlukan untuk melakukan perjalanan melalui pertambangan ini.

Bagan Pembuatan Baking Soda
Proses Pembuatan

Membuat soda abu
1. Soda ash (abu) dapat diproduksi secara kimia menggunakan proses Solvay, atau dapat dibuat dari bijih trona. Jika bijih trona digunakan, terlebih dahulu harus ditambang. Setelah itu telah dibawa ke permukaan, bijih trona diangkut ke berbagai pabrik pengolahan. Bijih halus menjadi bubur natrium sesquicarbonate, produk abu soda setengah jadi yang benar-benar mengandung kedua abu soda (natrium karbonat) dan baking soda (sodium bicarbonate).

Membuat baking soda

2. Berikutnya, larutan soda abu setengah jadi dimasukkan ke dalam centrifuge, yang memisahkan cairan dari kristal. Kristal-kristal tersebut kemudian dilarutkan dalam larutan bikarbonat dalam pelarut rotary, sehingga menjadi larutan jenuh. Larutan ini disaring untuk menghilangkan bahan yang tidak bisa larut dan kemudian dipompa melalui tangki umpan ke puncak menara carbonating.

3. Karbon dioksida dimurnikan dengan dimasukkan ke bagian bawah menara dan dilakukan di bawah tekanan. Sebagai larutan natrium jenuh bergerak melalui menara, mendingin dan bereaksi dengan karbon dioksida untuk membentuk kristal natrium bikarbonat. Kristal ini dikumpulkan di bagian bawah menara dan dipindahkan ke centrifuge lain, di mana kelebihan larutan (filtrat) disaring. Kristal-kristal tersebut kemudian dicuci dalam larutan bikarbonat, membentuk zat seperti kue yang siap untuk pengeringan. Filtrat yang dibuang dari centrifuge akan didaur ulang ke dissolver rotary, di mana ia digunakan untuk kristal soda abu setengah jadi yang telah jenuh.

4. Filter cake dicuci kemudian dikeringkan di kedua ban berjalan terus menerus atau dalam tabung kering vertikal yang disebut pengering flash. Hasil teoritis dari proses, menurut Cruch & Dwight Company, adalah antara 90 dan 95 persen, dan soda kue yang diproduksi lebih dari 99 persen murni.

Memilah dan menyimpan dalam kelompok tertentu

5. Berikutnya, kristal natrium bikarbonat dikeringkan dan dipisahkan menjadi berbagai kelompok berdasarkan ukuran partikel. Nilai standar natrium bikarbonat dan nilai khusus yang diproduksi untuk memenuhi kebutuhan spesifik pelanggan, dan ukuran partikel adalah penentu utama nilai. Bubuk # 1 dan # 2 baik granular memiliki berbagai macam kegunaan dalam makanan, bahan kimia, dan farmasi. Nilai granular # 4 dan # 5 yang ditemukan dalam makanan dan donat, senyawa pembersih, obat-obatan, dan banyak produk lainnya. Hasil Industri natrium bikarbonat digunakan dalam aplikasi yang beragam, termasuk pengeboran sumur minyak, bahan pemadam kebakaran, dan pengolahan air.

6. Setiap kelompok dibawa ke tempat holding dimana atmosfer, karbon dioksida, dan kadar air yang dikendalikan untuk "menyembuhkan" produk. Setelah sembuh, kelompok-kelompok produk siap untuk dikemas dan dikirim.

Kontrol kualitas
Kualitas natrium bikarbonat dikendalikan pada setiap tahap proses manufaktur. Bahan, peralatan, dan proses itu sendiri dipilih untuk menghasilkan natrium bikarbonat kualitas tertinggi. Menurut sumber FMC, ketika pabrik perusahaan dibangun, memilih bahan dan peralatan yang akan kompatibel dengan persyaratan kualitas yang ketat untuk membuat kelas farmasi natrium bikarbonat. FMC juga menggunakan Statistical Process Control (SPC) untuk menjaga kualitas harian sebangun, dan parameter operasi kunci yang memetakan untuk mempertahankan kontrol proses. Parameter kualitas produk dicatat dengan nomor tertentu, dan sampel disimpan selama dua sampai tiga tahun.

Semua U.S.P. nilai memenuhi spesifikasi Amerika Serikat Farmakope dan Makanan Kimia Codex untuk digunakan dalam aplikasi farmasi dan makanan. Selain itu, natrium bikarbonat food grade memenuhi persyaratan yang ditentukan oleh US Food and Drug Administration sebagai zat yang Umumnya Diakui sebagai Aman (GRAS).

Produk Baking soda (Gb.http://www.returnofkings.com/)
Masa depan
Pada pergantian abad kedua puluh, 53.000 ton (48.071 metrik ton) dari baking soda yang dijual setiap tahun. Sementara populasi meningkat secara dramatis, penjualan pada tahun 1990 turun menjadi sekitar 32.000 ton (29.024 metrik ton) per tahun. Peningkatan permintaan campuran tepung kue dan biskuit, mengakibatkan permintaan untuk baking soda sebagai bahan kue yang penting mengalami penurunan. Namun demikian, permintaan untuk produk tersebut masih signifikan. Tukang roti komersial (terutama produsen kue) adalah salah satu pengguna utama produk ini. Salah satu sifat yang paling penting dari natrium bikarbonat adalah bahwa, bila terkena panas, ia melepaskan gas karbon dioksida (CO2) yang membuat kue mengembang. Natrium bikarbonat juga digunakan dalam industri farmasi dan kesehatan, dan memiliki aplikasi industri lainnya juga. Oleh karena itu tetap menjadi produk yang penting untuk hari ini dan untuk masa depan.

No comments:

Post a Comment