Sumber Aneka Karya Abadi - Your trusted partner for laboratory instrument

Analisis kadar air adalah komponen penting dari kualitas bahan dan pada dasarnya merupakan fungsi kontrol kualitas di sebagian besar fasilitas produksi dan laboratorium. Bagi organisasi penelitian biologi, produsen farmasi, hingga produsen dan pengemas makanan, kontrol kadar air sangat memengaruhi sifat fisik dan kualitas produk. Salah satu metode penentuan kadar air yang paling umum adalah metode termogravimetri dengan pengeringan oven. Metode tersebut terdapat dalam Standar Nasional Indonesia (SNI), Official Method of AOAC, American Standard Testing and Material (ASTM) dan  International Organization for Standardization (ISO).

Kadar Air

Kadar air mengacu pada jumlah molekul air yang dimasukkan ke dalam sebuah produk. Kadar air dapat masuk ke dalam produk dengan beberapa cara, seperti dengan metode produksi produk, adanya kelembaban atmosfer di area produksi, metode pengemasan produk, atau bisa juga terkait dengan metode penyimpanan produk. Oleh karena kadar air akan mempengaruhi produk secara berbeda, maka kadar air harus dipantau pada setiap tahap proses produksi dan pengiriman untuk memastikan kualitas produk tidak berkurang dan berfungsi sebagaimana mestinya. Kadar air dalam arti sederhana adalah berapa banyak air dalam suatu produk. Air ini terkandung dalam setiap produk yang biasanya terbagi menjadi dua bentuk yaitu air bebas dan air yang terikat pada suatu molekul. Kadar air ini dapat mempengaruhi sifat fisik suatu zat, termasuk berat, kepadatan, viskositas, konduktivitas, bahkan untuk produk seperti produk makanan dan produk farmasi dimana kadar air ini dapat mendukung pertumbuhan bakteri, ragi dan kapang yang akan mempengaruhi keamanan dan kualitas makanan dan farmasi. 

Pengukuran kadar air dapat ditentukan dengan beberapa metode, yaitu: dengan metode pengeringan (termogravimetri), metode destilasi (termovolumetri), metode fisis dan metode kimiawi (Karl Fischer), namun tergantung terhadap jenis produk yang ingin diuji kadar airnya. Umumnya penentuan kadar air dilakukan dengan mengeringkan bahan dalam oven suhu 105 ºC selama 3 jam atau sampai diperoleh berat konstan. Metode ini dikenal dengan metode pengeringan atau metode termogravimetri yang mengacu pada Standar Nasional Indonesia (SNI) nomor 2891 tahun 1992. 

Analisis Termogravimetri

Dalam analisis termogravimetri, perubahan berat sehubungan dengan perubahan suhu dalam lingkungan yang terkendali adalah yang diukur. Panas digunakan dalam termogravimetri untuk memaksa reaksi dan perubahan fisik pada material. Analisis termogravimetri (TGA) adalah metode yang andal untuk menentukan endoterm, eksoterm, mengukur proses oksidasi, stabilitas termal, titik dekomposisi bahan peledak, karakteristik polimer, residu pelarut, tingkat komponen organik dan anorganik suatu campuran, suhu degradasi suatu bahan, dan kadar air yang diserap bahan. Bahan yang dianalisis dengan analisis termogravimetri meliputi bahan peledak, minyak bumi, bahan kimia, sampel biologis, polimer, komposit, plastik, perekat, pelapis, bahan organik, dan obat-obatan. 

Prinsip termogravimetri didasarkan pada pengukuran perubahan massa suatu zat ketika terus-menerus dipanaskan hingga suhu tinggi. Tidak semua perubahan / peristiwa termal membawa perubahan massa sampel seperti peleburan atau kristalisasi, tetapi beberapa peristiwa termal yaitu desorpsi, penyerapan, sublimasi, penguapan, oksidasi, reduksi dan dekomposisi membawa perubahan drastis pada massa sampel. Oleh karena itu, sangat penting untuk mengoptimalkan kondisi / faktor yang bergantung pada perubahan massa sampel selama percobaan.  Ada dua hal yang mempengaruhi analisis TGA, yaitu:

1. Faktor instrumen:

a. tingkat pemanasan instrumen

b. atmosfer dari instumen

2. Faktor karakteristik sampel:

a. Berat sampel: jika sampel yang digunakan besar, terjadi penyimpangan dari linearitas saat suhu naik, terutama untuk reaksi eksotermik. Contoh: evolusi karbon monoksida (CO) selama dekomposisi kalsium oksalat menjadi kalsium karbonat (CaCO₃).

b. Ukuran partikel sampel : jika ukuran partikel berdimensi kecil, dekomposisi terjadi lebih awal, sedangkan dengan ukuran partikel yang lebih besar, dekomposisi hanya berlangsung pada suhu yang lebih tinggi.

 

Analisis Termogravimetri untuk Kadar Air

Termogravimetri (TGA) adalah kombinasi dinamis dari analisis gravimetri dengan pengeringan oven, dimana kandungan cairan dan kandungan zat volatil ditentukan berdasarkan massa. Oleh karena prinsip termogravimetri terdapat pada metode pengeringan oven maka dengan metode tersebut akan sangat membantu dalam mengukur kadar air sampel. Berikut prinsip kerja metode pengeringan oven dalam mengukur kadar air sampel:

Gambar 1. Prinsip analisis termogravimetri

1. Sampel yang ditimbang dengan tepat diekspos untuk waktu pengeringan yang ditentukan untuk nilai suhu tertentu.

2. Kehilangan pengeringan yang dihasilkan ditemukan dengan menimbang kembali

3. Kadar air ditemukan sebagai nilai persentase

Untuk mengukur kadar air sampel dengan metode pengeringan oven tentunya menggunakan oven pengering (drying oven). Berikut adalah cara kerja oven pengering:

1. Muatan/ sampel dalam chamber menghadapi suhu yang ditentukan pada tekanan atmosfer di dalam chamber.

2. Melalui konveksi alami, atau paksa, dan radiasi, energi panas memasuki muatan chamber.

3. Sistem pemanas permukaan lengkap membantu dari belakang dinding interior.

4. Dengan suhu yang lebih tinggi dan udara yang lebih kering, pengeringan terjadi lebih cepat.

5. Fungsi oven laboratorium pengeringan dan pemanasan secara simultan menyebabkan pengeringan sampel di dalamnya.

​

Gambar 2. Cara Kerja Oven Pengering

Pada metode penentuan kadar air secara termogravimetri dengan oven pengering ini terdapat beberapa faktor yang mempengaruhi akurasi penentuan kadar air bahan, yaitu: suhu dan kelembaban  ( RH ) ruang kerja / laboratorium; suhu dan tekanan udara pada ruang oven,; ukuran dan struktur partikel sampel; dan ukuran wadah / botol timbang. Akurasi data hasil analisis adalah hal penting yang menjadi perhatian dalam jaminan mutu hasil pemeriksaan laboratorium karena akurasi menunjukkan kedekatan nilai hasil pengukuran dengan nilai sebenarnya. Jadi, selain pemilihan metode penentuan kadar air yang tepat, jaminan mutu hasil pemeriksaan atau analisa laboratorium juga sangat diperlukan untuk menentukan kualitas bahan pangan yang tepat.

Gambar 3. Contoh Oven Pengering

 

 

Referensi:

Anonim. 2020. The impact of water content in pharmaceuticals. United Kingdom: ScientistLive.

Anonim. 2023. Thermogravimetric Analysis. New Delhi: Auriga Research

Daud, A dkk. 2019. Kajian Penerapan Faktor yang Mempengaruhi Akurasi Penentuan Kadar Air Metode Thermogravimetri.  Vol 24 No 2 (2019): Lutjanus Edisi Desember.

Haque, R. 2022. What is a drying oven? A quick guide. Schwabach: Memmert.

Moore, S. 2020. Why is Moisture Content Analysis of Food Important? United Kingdom: News Medical Life Science.

Salim, Z. 2022. The    principle    of     thermogravimetric     analysis    and    its     applications.  Riyadh: Al-Garawi Chemistry Department.

sumber gambar: www.elementaryengineeringlibrary.com & https://www.memmert.com/