ditambahkan, lama netralisasi, jenis dan konsentrasi katalis, pH dan suhu netralisasi Foster, 1996.
Tabel 4 Karakteristik surfaktan metil ester sulfonat MES dari ME stearin
Analisa Nilai
Metil ester sulfonat MES bb 83
Disodium karboksi sulfonat di-salt bb 3,5
Metanol bb 0,07
Hidrogen Peroksida bb 0,13
Air bb 2,3
pH 5,3
Klett color 5 aktif 310
Sodium metil sulfat 7,2
Petroleum ether extractables PEX bb 2,4
Sodium karboksilat bb 0,3
Sodium sulfat bb 7,2
Sumber: Sheats dan McArthur 2002
2.4 Proses Sulfonasi
Kajian sulfonasi minyak nabati untuk menghasilkan surfaktan MES antara lain telah dilakukan oleh beberapa peneliti. Menurut Bernardini 1983 dan Pore
1976, pereaksi yang dapat dipakai pada proses sulfonasi antara lain asam sulfat, sulfit, oleum, sulfur trioksida SO
3
dan NaHSO
3
. Pore 1993 melakukan reaksi sulfonasi alkil α-sulfopalmitat dengan menggunakan natrium bisulfit NaHSO
3
pada suhu antara 60- 100
o
C dengan lama reaksi 3 sampai 6 jam, tanpa pemurnian menghasilkan tegangan permukaan 40,2 mNm dan tegangan antarmuka
9,7mNm.
Smith dan Stirton 1967 diacu dalam Kapur et al. 1976 mensulfonasi metil, etil, dan isopropil ester asam palmitat dan stearat secara langsung melalui
penambahan SO
3
cair pada rasio molar 2,4 : 1 pada suhu 0
o
C dan mereesterifikasi menggunakan metil, etil, atau isopropil alkohol sebelum netralisasi untuk
meningkatkan rendemen alpha sulfo fatty acid hingga 70 – 80 dan menurunkan produk samping disodium sulfofatty acid disalt. Sulfonasi ester dimulai dengan
pembentukan komplek SO
3
dengan ester. Pembentukan komplek ini mengaktifkan atom H pada posisi alpha. Kondisi sulfonasi terbaik untuk menghasilkan produk
sulfonat menggunakan bahan baku metil stearat yaitu pelarut CCl
4
1 gram, suhu
sulfonasi 60
o
C, lama sulfonasi 1 jam, dan re-esterifikasi menggunakan 40 ml alkohol selama 4 jam. Produk yang dihasilkan terdiri dari 90 sodium alpha
sulfonat dan 1 garam disodium. Mekanisme sintesis MES dari ME yang terdiri dari ester asam lemak jenuh
melalui proses sulfonasi pada reaktor falling-film terjadi dalam beberapa tahap reaksi. Menurut MacArthur 2008 reaksi sulfonasi ME yang telah dihidrogenasi
terjadi dalam beberapa tahap Gambar 2.
Gambar 2 Mekanisme reaksi sulfonasi ME asam lemak jenuh pada reaktor falling film
MacArthur et al. 2008
Reaksi I menunjukkan bahwa pada awal proses sulfonasi, gas SO
3
diserap oleh ME dan secara cepat membentuk senyawa sulfonat anhidrid sebagai produk
intermediet II. Senyawa sulfonat anhidrid dapat bereaksi kembali dengan molekul SO
3
kedua. Molekul senyawa sulfonat anhidrid yang membawa dua unit SO
3
, dapat kehilangan satu unit SO
3
yang dapat bereaksi dengan molekul ME lainnya. Untuk itu perlu digunakan SO
3
berlebih. Intermediet II di dalam keseimbangan mengaktifkan C-α menuju reaksi sulfonasi seperti tergambar pada
reaksi 2 untuk membentuk produk intermediet III. Reaksi 3 menggambarkan produk Intermediet III akan mengalami rearrangement untuk melepaskan SO
3
dan membentuk asam metil ester sulfonat MESA yang diinginkan IV. Gas SO
3
yang dilepaskan lalu akan mengkonversi sisa produk intermediet II membentuk produk intermediet III.
Menurut Foster 1996, proses sulfonasi menggunakan SO
3
dilakukan dengan cara melarutkan SO
3
dengan udara yang sangat kering dan direaksikan secara langsung dengan bahan baku organik yang digunakan. Menurut Gupta dan
Wiese 1992 dalam reaktor sulfonasi, nisbah molar SO
3
dan metil ester dikontrol antara 1,03 : 1 hingga 1,06 : 1 agar dicapai tingkat konversi yang optimum tanpa
menyebabkan terjadinya peningkatan reaksi samping ataupun degradasi warna. Suhu reaktor dikontrol antara 110-150 °F 43-65 °C. Sebelum proses sulfonasi
dilakukan, terlebih dahulu gas SO
3
dicampur dengan udara kering hingga konsentrasinya menjadi 4-8. Proses netralisasi dapat dilakukan dengan
menggunakan pelarut KOH, HN
4
OH, NaOH atau alkanolamin. Stein dan Baumann 1974 mensulfonasi ester asam lemak jenuh C
8
-C
22
secara sinambung pada reaktor thin film dengan tinggi reaktor 1 m dan diameter dalam 6 mm, dilengkapi dengan jaket pendingin. Laju alir bahan baku 600 gjam,
konsentrasi gas SO
3
sebesar 5, suhu reaksi 80-90
o
C, dan rasio mol ester : SO
3
adalah 1:1,2. Waktu tinggal ester pada reaktor yaitu selama beberapa detik menghasilkan produk tersulfonasi dengan konversi yang rendah, sehingga
dilakukan reaksi tahap kedua pada suhu yang sama selama 10-20 menit. Produk tersulfonasi kemudian dipucatkan menggunakan H
2
O
2
sebanyak 1,5-3,5. Proses pemucatan berlangsung pada suhu 60
o
C selama 10 menit sampai dengan 1 jam. Netralisasi dilakukan dengan penambahan NaOH dan prosesnya berlangsung pada
suhu 45
o
C. Produk yang dihasilkan berupa slurry dengan konversi ester menjadi α-MES mencapai 95, disalt 2,9 dan bahan tidak tersulfonasi sebesar 1,4.
Menurut Watkins 2001, proses produksi metil ester sulfonat dilakukan dengan mereaksikan metil ester dan gas SO
3
dalam falling film reactor pada suhu 80-90 °C. Proses sulfonasi ini akan menghasilkan produk berwarna gelap,
sehingga dibutuhkan proses pemurnian meliputi pemucatan dan netralisasi. Untuk mengurangi warna gelap tersebut, pada tahap pemucatan ditambahkan larutan
H
2
O
2
atau larutan metanol, yang dilanjutkan dengan proses netralisasi dengan menambahkan larutan alkali KOH atau NaOH. Setelah melewati tahapan
netralisasi, produk yang terbentuk pasta dikeringkan sehingga produk akhir yang dihasilkan berbentuk concentrated pasta, solid flake, atau granula Watkins 2001.
Baker 1995 telah memperoleh paten US Patent No. 5.475.134 tentang proses pembuatan sulfonated fatty acid alkil ester dengan tingkat kemurnian yang
tinggi. Bahan baku yang digunakan dari asam lemak minyak nabati komersial. Proses sulfonasi dilakukan dengan mereaksikan alkil ester dan gas SO
3
dalam
