Surfaktan dan Produk

           Surfaktan dalam Industri

Surfaktan (surface active agent) atau zat aktif permukaan,adalah senyawa kimia yang terdapat pada konsentrasi rendah dalam suatu system, mempunyai sifat teradsorpsi pada permukaan antarmuka pada system tersebut. Energi bebas permukaan-antarmuka adalah kerja minimum yang diperlukan untuk merubah luas permukaan-antarmuka.Surfaktan merupakan molekul yang memiliki gugus polar yang suka air (hidrofilik) dan gugus non polar yang suka minyak (lipofilik) sekaligus, sehingga dapat mempersatukan campuran yang terdiri dari minyak dan air. Surfaktan adalah bahan aktif permukaan, yang bekerja menurunkan tegangan permukaan cairan, sifat aktif ini diperoleh dari sifat ganda molekulnya. Bagian polar molekulnya dapat bermuatan positif, negatif ataupun netral, bagian polar mempunyai gugus hidroksil semetara bagian non polar biasanya merupakan rantai alkil yang panjang. Surfaktan pada umumnya disintesis dari turunan minyak bumi dan limbahnya dapat mencemarkan lingkungan, karena sifatnya yang sukar terdegradasi, selain itu minyak bumi merupakan sumber bahan baku yang tidak dapat diperbarui.

Berdasarkan struktur ion : ada tidaknya muatan ion pada rantai panjang bagian hidrofobiknya, dikenal 4 macam, yaitu : Surfaktan kationik, Surfaktan anionik, Surfaktan nonionik, Surfaktan amfolitik.

a. Surfaktan anionik

Surfaktan ini bila terionisasi dalam air/larutan membentuk ion negatif. Surfaktan ini banyak digunakan untuk pembuatan detergen mesin cuci, pencuci tangan dan pencuci alat-alat rumah tangga. Surfaktan ini memiliki sifat pembersih yang sempurna dan menghasilkan busa yang banyak. Contoh surfaktan ini yaitu, alkilbenzen sulfonat linier, alkohol etoksisulfat, dan alkil sulfat.

b. Surfaktan nonionik

Surfaktan ini tidak dapat terionisasi dalam air/larutan sehingga surfaktan ini tidak memiliki muatan. Dalam pembuatan detergen surfaktan ini memiliki keuntungan yaitu tidak terpengaruh oleh keadaan air karena surfaktan ini resisten terhadap air sadah. Selain itu juga detergen yang dihasilkan hanya menghasilkan sedikit busa. Contohnya alkohol etoksilat.

c. Surfaktan kationik

Surfaktan ini akan terionisasi dalam air/larutan membentuk ion positif. Dalam detergen, surfaktan ini banyak digunakan sebagai pelembut. Contohnya senyawa amonium kuarterner

d. Surfaktan amfolitik.

Bila terionisasi dalam air/larutan akan terbentuk ion positif, ion negative atau nonionik bergantung pada pH air/larutannya. Surfaktan ini digunakan untuk pencuci alat-alat rumah tangga. Contoh imidazolin dan betain. 

Surfaktan anionik : umumnya merupakan garam natrium, akan terionisasi menghasilkan Na+ dan ion surfaktannya bermuatan negatif. Surfaktan anionik umumnya diproduksi secara besar-besaran pada industri detergen. Detergen anionik yang digunakan adalah sekitar 75% dari seluruh surfaktan yang digunakan, dan hampir 95% darinya adalah alkil-alkil sulfat dan alkil benzen sulfonat. Jenis ini merupakan komponen polutan utama detergen pada air permukaan.Contoh : Natrium dodekil sulfonat : C12H23CH2SO3-Na+, Natrium dodekil benzensulfonat : C12H25ArSO3-Na+

 Surfaktan anionic merupakan surfaktan yang memiliki gugus hidrofilik anionik. Contoh surfaktan anionic biasa disebut “sabun” (sabun asam lemak), garam asam alkilsulfonat (komponen utama deterjen sintetis, seperti alkil benzene sulfonat (LAS) ), lemak alcohol sulfat (komponen utama shampoo atau deterjen netral) dan lain-lain. Karena sabun asam lemak adalah garam dari asam lemak dan logam basa (garam asam lemah dan basa kuat), maka sabun ini terhidrolisis dalam air dan larutannya menjadi sedikit basa. Namun, larutan dari surfaktan anionik lainnya adalah netral. Larutan deterjen sintetis diatur agar sedikit basa, tapi bukan disebabkan oleh deterjen itu sendiri (deterjennya netral) melainkan karena efek dari zat tambahan (natrium karbonat dan lain-lain). Ini merupakan perbedaan utama antara sabun dan deterjen sintetis. surfaktan anionik yang paling umumdigunakan adalah Alkyle Benzene Sulfonate (ABS). Surfaktananionik ini sangat tidak menguntungkan karena ternyata sangatlambat terurai oleh bakteri pengurai disebabkan oleh adanya rantaibercabang pada strukturnya. Oleh kerena itu ABS kemudiandigantikan oleh surfaktan yang dapat dibiodegradasi yang dikenaldengan Linier Alkilbenzen Sulfonat (LAS).

Mekanisme Kinerja Detergen, khususnya surfaktannya, memiliki kemampuan yang unik untuk mengangkat kotoran, baik yang larut dalam air maupun yang tak larut dalam air. Salah satu ujung dari molekul surfaktan bersifat lebih suka minyak atau tidak suka air, akibatnya bagian ini mempenetrasi kotoran yang berminyak. Ujung molekul surfaktan satunya lebih suka air, bagian inilah yang berperan mengendorkan kotoran dari kain dan mendispersikan kotoran, sehingga tidak kembali menempel ke kain. Akibatnya warna kain akan dapat dipertahankan. Jika kotoran berupa minyak atau lemak maka akan membentuk emulsi minyak–air dan detergen sebagai emulgator (zat pembentuk emulsi). Sedangkan apabila kotoran yang berupa tanah akan diadsorpsi oleh detergen kemudian mambentuk suspensi butiran tanah-air, dimana detergen sebagai suspensi agent (zat pembentuk suspensi).

MES merupakan salah satu kelompok surfaktan anionik yang paling banyak digunakan. Surfaktan ini dapat disintesis dari minyak nabati yaitu minyak sawit. Surfaktan Metil Ester Sulfonat termasuk golongan surfaktan anionik, yaitu surfaktan yang bermuatan negatif pada gugus hidrofiliknya atau bagian aktif permukaan. MES ini memperlihatkan karakteristik disperse yang baik, sifat penyabunan yang baik terutama pada air dengan tingkat kesadahan yang tinggi, bersifat mudah didegradasi. Kelebihan dari MES ini yaitu pada konsentrasi MES yang lebih rendah daya penyabunannya sama dengan petroleum sulfonat, dapat mempertahankan aktifitas enzim. MES dari minyak nabati dengan ikatan atom karbon C10, C12, C14 biasa digunakan untuk light duty diwashing detergent, sedangkan MES yang mempunyai ikatan atom karbon C16-C18 biasa digunakan untuk detergen bubuk dan cair

Proses produksi surfaktan Metil Ester Sulfonat dilakukan dengan mereaksikan metil ester dengan pereaksi sulfonasi.Proses pertama dilakukan dengan proses sulfonasi metil ester. Proses sulfonasi dilakukan pada skala laboraturium (500 ml), dengan reaktor untuk mereaksi metil ester minyak inti sawit sebagai bahan baku utama dengan reaktan natrium bisulfit. Selanjutnya proses produksi dilakukan secara batch, dengan rasio mol metil ester dan natrium bisulfit 1:1,5, suhu reaksi 100°C dan lama reaksi 4,5 jam. Proses dilanjutkan dengan pemurnian menggunakan methanol 30% pada suhu 50°C dengan lama reaksi 1,5 jam. Proses yang terakhir adalah netralisasi menggunakan NaOH 20% dan modifikasi. Namun, yang harus diperhatikan setelah proses netralisasi dengan NaOH adalah terbentuknya produk samping reaksi sulfonasinya yang akan menghasilkan garam alkali sehingga dapat menurunkan biodegradabilitas dari surfaktan MES ini.

Produk : Sabun Cream ( sabun colek)

Sabun cream merupakan salah satu bentuk sabun yang digunakan untuk untuk membersihkan semua keperluan di rumah , cuci piring, cuci baju, ada juga yang untuk cuci mobil. Sabun cream merupakan  salah satu cleaner/pembersih, yang terdiri dari bahan kimia yang mampu menghilangkan noda/lemak/minyak dan bau tidak sedap yang melekat pada pakaian atau perlatan rumah tangga. Sabun Cream biasa sering juga disebut sabun colek. Sabun ini mempunyai warna dan wangi yang bervariasi tergantung dari zat warna dan pewangi yang ditambahkan pada formulanya.

 Bahan aktif ( surfaktan )  yang terkandung di dalam sabun cream ini  adalah Alkyl Benzene Sulfonate (ABS) yang  merupakan senyawa surfaktan anionik yang lebih sukar terurai secara alami. Surfaktan anionik ini sangat tidak menguntungkan karena ternyata sangat lambat terurai oleh bakteri pengurai disebabkan oleh adanya rantaibercabang pada strukturnya. Oleh kerena itu, di banyak negara penggunaan ABS dilarang dan digantikan oleh surfaktan yang dapat dibiodegradasi yang dikenal dengan Linier Alkilbenzen Sulfonat (LAS). Beberapa alasan masih digunakannya ABS, diantaranya: harganya murah, kestabilannya dalam bentuk krim/pasta dan busanya melimpah.

Surfaktan (surface active agents) merupakan senyawa aktif yang digunakan untuk menurunkan energi pembatas yang membatasi dua cairan yang berbeda tingkat kepolarannya dan tidak saling larut. Tegangan antar muka suatu fasa yang berbeda derajat polaritasnya akan menurun jika gaya tarik-menarik antar molekul yang berbeda dari kedua fasa (adhesi) lebih besar dibandingkan gaya tarik menarik anta molekul yang sama dalam fase tersebut (kohesi).

Sabun merupakan senyawa natrium atau kalium dengan asam lemak dari minyak nabati atau lemak hewani bebentuk padat, lunak atau cair, dan berbusa. Sabun dihasilkan oleh proses saponifikasi, yaitu hidrolisis lemak menjadi asam lemak dan gliserol dalam kondisi basa. Pembuat kondisi basa yang biasa digunakan adalah Natrium Hidroksida (NaOH) dan Kalium Hidroksida (KOH). Jika basa yang digunakan adalah NaOH, maka produk reaksi berupa sabun keras (padat), sedangkan basa yang digunakan berupa KOH maka produk reaksi berupa sabun cair. Tipe emulsi dari sabun ini termasuk emulsi O/W, karena minyak terdispersi dalam media air sabun. Kestabilan dari sabun cream ini cukup stabil, karena  ditunjang oleh kemampuan air sabun sebagai zat amfipatik, yaitu zat yang mempunyai kedua gugus hidrofobik dan hidrofilik. Molekul ini dalam air akan membentuk misel yang berikatan dengan molekul non polar seperti minyak, sehingga di dalam air sabun, minyak bersama-sama dengan misel terdispersi dalam air.

Dalam pembuatan sabun peran zat pembantu dan pengisi sangat besar karena akan sangat menentukan mutu dan kenampakan sabun yang akan dijual. Zat-zat yang biasa digunakan adalah 1) Garam, berfungsi sebagai pengental.Semakin banyak jumlah garam yang  Semakin banyak jumlah garam yang sabun maka sabun yang dihasilkan akan semakin kental. 2) Alkali, pengatur pH larutan sabun dan penambah daya deterjensi. 3) Zat pemberi busa, untuk meningkatkan pencucian yang bersih, sebab tanpa busa kemungkinan besar sabun telah mengendap sebagai sabun kalsium atau sabun tidak larut. 4) Pewangi, untuk memberikan aroma tertentu sesuai selera dan meningkatkan daya tarik serta daya jual sabun. 5) Zat warna, memberi warna pada sabun agar mempunyai penampilan menarik. Membuat sabun sebetulnya bukanlah suatu pekerjaan yang terlalu sulit untuk dilakukan karena selain mudah pengerjaannya, biaya pembuatannya pun relatif murah dengan bahan-bahan yang mudah pula didapat. Mengingat hal tersebut dan perannya yang begitu penting dalam kehidupan masyarakat sehari-hari membuat sabun sendiri dapat dipandang sebagai suatu kegiatan ekonomi yang bisa cukup menguntungkan, baik untuk penghematan maupun untuk menambah penghasilan bila dikelola dengan baik dalam bentuk industri rumah tangga.

                                                   Contoh sabun cream

PEMBUATAN  :

Bahan-bahan yang digunakan adalah : Komposisi pembuatan sabun colek yaitu ABS 11%, NaOH secukupnya, Soda abu 6%, Talk 15%, Silikat secukupnya, Kaolin 18%, Garam 7%, Pewarna secukupnya, Parfum secukupnya.

Alat-alat yang digunakan adalah alat-alat sederhana seperti:

·         Gelas piala atau wadah apapun yang dapat digunakan untuk mencampur larutan persiapan sabun asalkan bersih.

·         Alat timbangan untuk mengukur kadar bahan, bahan dsar sabun harus pas agar tidak berlebih atau kekurangan, efek jika kekurangan sabun tidak akan berbusa dan jika kelebihan dapat menyebabkan iritasi kulit.

·         Pengaduk

·         Wadah untuk mengemas sabun cream yang dihasilkan.

Cara membuat :

Campurkan setengah air dari 31% dengan  pewarna kemudian diaduk rata. Setelah itu tambahkan garam lalu aduk rata , setelah terbentuk cairan homogen lalu tambahkan Talk hingga merata dan soda abu kedalam campuran tersebut. Tambahkan larutan NaOH ( NaOH : Air = 40% : 60% ) lalu diaduk rata, tambahkan sisa air dan diaduk. Setelah campuran terbentuk semipadatan  tambahkan kaolin lalu  aduk rata dan tambahkan  ABS sehingga terbentuk busa lalu tambahkan silikat dan diaduk rata hingga campuran menjadi homogen. Setelah homogen sabun cream siap untuk dikemas.

ANALISIS PRODUK

1. Nilai pH

Timbang contoh sebanyak 1 gram masukkan ke dalam tabung. Tambahkan 9 ml aquadea, kemudian kocok secukupnya. Ukur pH contoh menggunakan kertas pH atau pHmeter.

2. Viskositas

Contoh sebanyak 33.35gram dilarutkan dengan aquades pada labu takar sampai volume mencapai 500 m, kemudian dipanaskan pada suhu 600C. Diukur viscositasnya menggunakan Brcfieldviscosimeter.

3. Kapasitas Emulsi

Sebanyak 2 gram contoh diencerkan dengan aquades sampai volume mencapai 200 ml, lalu diblender 1 menit sambil ditambah dengan minyak sampai minyak tidak teremulsikan. Tuang ke gelas ukur diamkan 10 menit. Jumlah minyak yang teremulsi dinyatakan sebagai kapasitas emulsi.

4. Stabilitas Emulsi

Contoh sebanyak 10 gram dimasukkan kedalam oven dengan suhu 45⁰C selama 1 jam kemudiaan dimasukkan ke dalam pendingin bersuhu di bawah 0⁰C selama 1 jam, lalu dipanaskan dalam oven dengan suhu 45⁰C dan dibiarkan sampai beratnya konstan. Stabilitas emulsi dapat dihitung berdasarkan rumus berikut :

SE(%)= berat fase yang tersisa     x 100%

 berat total bahan emulsi

6. Stabilitas Busa

Timbang contoh sebanyak 1 garam, kemudian dimasukkan ke dalam tabung ulir. Tambahkan 9 ml aquades kedalamnya, kemudian kocok menggunakan vortex selama 1 menit. Hitung tinggi busa setelah pengocokan, diamkan selama 1 jam dan hitung tinggi busa akhir setelah didiamkan

 Stabilitas busa(%)  = akhir tinggi busa x100%

                                      tinggi busa awal

7. Daya Bersih

Kain bersih ukuran 10 x 10 cm. Timbang mentega sebanyak 1 gram kemudian oleskan secara merata pada seluruh permukaan kain. Tempatkan air sabun sebanyak 200 ml dalam gelas piala kemudian diukur kekeruhannya (A ftu tubidity) dianggap sebagai A. Masukkan kain yang telah diolesi mentega ke dalam gelas piala yang telah berisi air sabun tersebut dan diamkan selama 10 menit. Air yang telah didiamkan tersebut diukur kekeruhannya (A ftu tubidity) dianggap sebagai B .

Daya Bersih = B-A

8. Uji Organoleptik

Pengujian organoleptik yang akan dilakukan adalah uji hedonic (kesukaan). Uji kesukaan untuk sabun dilakukan terhadap tampilan aroma dan tekstur. Skala penilaian yang diberikan yaitu : (1) tidak suka, (2) agak suka, (3) netral, (4) agak suka, (5) suka.