Sifat Fisiko Kimia Minyak Jarak Pagar.

1,038 cp. Hasil analisis ragam α= 0,05 pengaruh waktu pemanasan umpan terhadap densitas MESA menunjukkan bahwa pada ketiga waktu pemanasan bahan menunjukkan pengaruh yang nyata pada nilai densitas, sedangkan suhu dan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata. Hasil analisis ragam suhu, waktu pemanasan bahan dan interaksinya terhadap nilai densitas MESA secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 5. Hasil uji lanjut BNT α= 0,05 menunjukkan bahwa densitas MESA pada lama proses sulfonasi 0 jam, 2-3 jam dan 6 jam saling berbeda nyata, sedangkan lama proses sulfonasi antara 1-5 jam tidak saling berbeda nyata. Nilai densitas MESA tertinggi diperoleh pada perlakuan suhu pemanasan umpan 80 o C pada jam ke 6. Lama pemanasan bahan berpengaruh terhadap gaya kohesi tarik menarik antar molekul pada cairan. Pemanasan secara terus menerus akan mengurangi gaya kohesi dan meningkatkan perubahan molekul di dalamnya termasuk melemahnya ikatan C-S, sehingga SO 3 terlepas yang mengakibatkan massa per satuan volume densitas berkurang. Pada umumnya nilai densitas MESA semakin meningkat seiring dengan lamanya waktu reaksi. Peningkatan nilai densitas tersebut menunjukkan reaksi sulfonasi menuju kesetimbangan. Walaupun secara statistik suhu input dan lama sulfonasi 4, 5, dan 6 jam tidak berpengaruh nyata, namun grafik nilai densitas pada suhu sulfonasi 100 C terlihat menurun dari 0,98 gcm 3 menjadi 0,96 gcm 3 . Hal ini dapat terjadi karena adanya fluktuasi input gas SO 3 yang masuk ke dalam reaktor. Gas SO 3 yang digunakan dalam penelitian ini diambil langsung dari proses produksi di PT. Mahkota Indonesia, sehingga perubahan walaupun dalam jumlah kecil di pabrik dapat menyebabkan perubahan yang signifikan pada hasil penelitian sulfonasi metil ester. Grafik nilai densitas MESA jarak pagar selama proses sulfonasi dapat dilihat pada Gambar 18. Peningkatan densitas dapat digunakan untuk menunjukkan adanya peningkatan bobot molekul akibat adanya pengikatan SO 3 pada gugus alfa atau rantai karbon lainnya. Reakasi metil ester dengan SO 3 akan membentuk senyawa intermediet berupa senyawa anhidrad, dimana pada kondisi kesetimbangan, senyawa tersebut akan mengaktifkan gugus alfa karbon metil ester, sehingga membentuk MESA Mac Arthur et al. 1998. Penambahan gugus sulfonat pada hidrokarbon tersebut menyebabkan peningkatan bobot molekul dan nilai densitas. Gambar 18 Grafik densitas MESA jarak pagar pada setiap suhu input sebagai akibat dari perbedaan waktu proses sulfonasi Sifat fisik densitas mempunyai korelasi dengan viskositas, dimana MESA yang mempunyai densitas rendah mempunyai viskositas yang encer. Menurut Holmberg 2002 kenaikan viskositas disebabkan karena meningkatnya konsentrasi partikel, demikian pula sifat alir bahan tergantung pada viskositas dan densitas cairan. Cairan yang mudah mengalir dikatakan memiliki viskositas rendah encer dan sebaliknya bahan-bahan yang sulit mengalir memiliki viskositas yang tinggi. Salah satu faktor yang mempengaruhi nilai densitas dan viskositas suatu bahan adalah pemanasan. Suhu bahan yang terlalu tinggi dalam waktu yang lama dapat menyebabkan melemahnya atau degradasi ikatan antar molekul yang mengakibatkan pemutusan ikatan antar molekul. Perubahan atau pemutusan ikatan molekul tersebut dapat menyebabkan terjadinya penurunan kerapatan massa yang menyebabkan menurunnya densitas dan viskositas.

4.4.2. Viskositas

Viskositas merupakan salah satu sifat fluida yang dipengaruhi oleh ukuran dan gaya antar molekul. Terikatnya gugus sulfonat pada ME selama proses sulfonasi menyebabkan MESA cenderung memiliki ukuran molekul yang lebih besar, sehingga memiliki viskositas yang lebih tinggi dibandingkan dengan ME. Hasil analisis viskositas methyl ester sulfonic acid MESA dari metil ester jarak pagar berkisar antara 11,45- 466,50 cp. Hasil análisis ragam α= 0,05 menunjukkan bahwa lama proses sulfonasi dan interaksi antara waktu dan suhu input bahan mempunyai pengaruh nyata terhadap nilai viskositas, sedangkan suhu bahan tidak berpengaruh nyata. Hasil uji lanjut BNT α= 0.05 menunjukkan bahwa rata–rata nilai viskositas suhu input 80 o C saling berbeda pada semua waktu proses kecuali viskositas pada lama proses sulfonasi 2, 3 dan 4 jam. Pada suhu input 90 o C, rata- rata viskositas MESA yang diperoleh dari lama proses sulfonasi 0 dan 6 jam berbeda nyata dengan yang lainnya, sedangkan viskositas pada lama proses sulfonasi 1 sampai 5 jam tidak berbeda nyata. Pada suhu input 100 o C, rata-rata viskositas MESA yang diperoleh dari lama proses sulfonasi 0-1 jam, 2-3 jam dan 4-6 jam saling berbeda nyata dengan yang lainnya, sedangkan viskositas pada lama proses sulfonasi antara 0-1 jam, 2-3 jam dan 4-6 jam tidak berbeda nyata. Grafik viskositas MESA jarak pagar pada setiap suhu input disajikan pada Gambar 19. Gambar 19 Grafik viskositas MESA jarak pagar pada setiap suhu input sebagai akibat dari perbedaan waktu proses sulfonasi Nilai viskositas berbanding terbalik dengan perubahan suhu. Kenaikan suhu akan melemahkan ikatan antar molekul suatu jenis cairan, sehingga menurunkan viskositasnya. Suhu sulfonasi yang semakin tinggi ≥80 o C akan melemahkan ikatan antar molekul, khusunya ikatan antara C-S, sehingga mudah melepaskan SO 3. Pelepasan gas SO 3 akan menyebabkan berat molekulnya menurun, sehingga viskositasnya juga menurun. Rata-rata nilai viskositas MESA pada suhu 80, 90 dan 100 o C cenderung meningkat seiring dengan lama proses sulfonasi. Hal ini terjadi karena molekul semakin merapat sehingga molekul-molekul pada tiap bahan berkumpul dan menyebabkan masa memadat karena suhu yang digunakan rendah. Diduga suhu yang semakin tinggi selama proses sulfonasi mengakibatkan terjadinya penurunan viskositas metil ester dan peningkatan kecepatan aliran bahan di dalam reaktor, sehingga reaksi bahan dengan gas SO 3 tidak optimal.

4.4.3. Warna

MESA jarak pagar yang dihasilkan berwarna gelap dengan kisaran nilai adsorbansi antara 0,12-1,23 A. Warna gelap tersebut terjadi karena reaksi reaktif gas SO 3 terhadap metil ester jarak pagar sehingga terbentuk senyawa polisulfonat yang memiliki ikatan rangkap terkonjugasi. Perubahan warna tersebut sudah dapat dilihat secara visual sejak jam ke 1. Warna hitam merupakan sifat yang dihasilkan oleh proses sulfonasi ME. Metil ester yang mengandung asam lemak tidak jenuh menghasilkan produk berwarna hitam, karena terbentuknya senyawa polisulfonat yang memiliki ikatan rangkap terkonjugasi. Reaksi utama yang terjadi pada proses sulfonasi adalah konversi senyawa sulfonat anhidrid menjadi MESA dan reaksi SO 3 dengan ME yang belum terkonversi. Reaksi tersebut terjadi melalui reaksi bolak-balik pembentukan senyawa -sulfonat anhidrid siklik dan metil sulfonat CH 3 OSO 3 H. Selain reaksi tersebut, pada sulfonasi juga terjadi reaksi minor, yaitu senyawa -sulfonat anhidrid siklik mengalami reaksi bolak-balik cincin unimolekular terbuka menjadi zwitterion dengan melepaskan karbon monoksida. Asam sulfonat alkena yang terbentuk pada reaksi tersebut berperan sebagai kromofor yang menyebabkan warna gelap. Mekanisme reaksi terbentuknya senyawa kromofor dalam proses sulfonasi ME menurut Roberts et al. 2008 disajikan pada Gambar 20. Gambar 20 Mekanisme reaksi pembentukan senyawa kromofor Roberts et al. 2008 Hasil análisis ragam α= 0,05 menunjukkan bahwa lama proses sulfonasi dan interaksinya dengan suhu input mempunyai pengaruh nyata terhadap warna MESA, sedangkan suhu input tidak berpengaruh nyata. Hasil uji lanjut BNT α= 0,05 menunjukkan bahwa rata–rata warna MESA dengan suhu input 80 o C dengan lama proses sulfonasi 0 jam, 1 jam, 2-3 jam dan 4-6 jam saling berbeda nyata, sedangkan lama proses sulfonasi antara 2-3 jam dan 4-6 jam tidak saling berbeda nyata. Pada suhu input 90 o C, rata-rata warna MESA yang diperoleh dari lama proses sulfonasi 0 jam berbeda nyata dengan yang lainnya kecuali dengan lama proses sulfonasi 1 jam, sedangkan lama proses antara 1-4 jam tidak saling berbeda nyata. Rata-rata nilai warna MESA lama proses 1 jam dan 6 jam berbeda nyata dengan yang lainnya kesuali dengan lama proses 5 jam, sedangkan antara lama proses sulfonasi 4 dan 5 jam tidak berbeda nyata. Pada suhu input 100 o C, rata- rata warna MESA yang diperoleh dari lama proses sulfonasi 0-4 jam berbeda nyata dengan 5 dan 6 jam, sedangkan antara 0-4 jam tidak saling berbeda nyata. Grafik hasil analisa warna MESA jarak pagar selama proses sulfonasi dapat dilihat pada Gambar 21. Gambar 21 Grafik warna MESA jarak pagar pada setiap suhu input sebagai akibat dari perbedaan waktu proses sulfonasi

4.4.4. pH

Nilai pH atau derajat keasaman digunakan untuk menyatakan tingkat keasaman atau kebasaan suatu bahan. Menurut Fessenden 1995 nilai pH merupakan logaritma negatif dari kosentrasi ion hidrogen. Nilai pH juga berkaitan dengan konsentrasi ion hidrogen sebagai bagian komponen keasaman dan konsentrasi ion hidroksil sebagai bagian komponen kebasaan Rondinini et al. 2001. Pada kondisi pH netral maka konsentrasi kedua ion tersebut seimbang namun jika konsentrasi ion hidrogen lebih besar dibanding ion hidroksil maka pH cenderung asam rendah. Pada umumnya nilai pH suatu bahan berada pada kisaran nilai 0-14. Kisaran nilai pH 0-6 menunjukkan bahan bersifat asam, sedangkan kisaran nilai pH 8-14 menunjukkan bahan bersifat basa. Hasil pengukuran pH MESA jarak pagar berkisar antara 1,365 hingga 0,673. Hasil analisa ragam α= 0,05 menunjukkan bahwa lama waktu proses sulfonasi menunjukkan pengaruh nyata terhadap pH MESA, sedangkan suhu pemanasan bahan dan interaksi keduanya tidak menunjukkan pengaruh nyata. Hasil analisis ragam pengaruh suhu umpan dan lama proses sulfonasi terhadap nilai pH MESA secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 8. Hasil uji lanjut BNT menunjukkan bahwa pH MESA pada waktu pemanasan jam ke-0 sampai jam ke-3 tidak berbeda nyata, sedangkan waktu pemanasan pada jam ke -2, -4 hingga ke -6 berbeda nyata. Hal ini dapat dijadikan salah satu indikasi telah tercapainya kondisi tunak. Selama proses sulfonasi dari jam ke 0 hingga ke 3 karakteristik MESA tidak menunjukkan perbedaan yang signifikan, sedangkan setelah proses sulfonasi berjalan 4 jam baru terbentuk produk MESA dengan karakteristik yang berbeda nyata. Pada umumnya derajat keasaman MESA untuk semua perlakuan suhu pada waktu proses sebelum jam ke 4 berkisar antara 1,04-1,37, sedangkan nilai derajat keasaman MESA setelah waktu proses jam ke 4 berkisar antara 0,67 – 0,89. Adanya penurunan nilai pH mulai jam ke 4 menunjukkan proses sulfonasi telah mencapai kesetimbangan. Penurunan nilai pH ini disebabkan karena adanya reaksi sulfonasi ME dengan gas SO 3 yang membentuk metil ester sulfonat bersifat asam. Semakin lama proses sulfonasi, maka pengikatan SO 3 oleh ME terjadi di dalam reaktor sulfonasi akan semakin banyak, sehingga pH semakin rendah. Grafik derajat keasaman pH MESA jarak pagar selama proses sulfonasi disajikan pada Gambar 22. Gambar 22 Grafik derajat kesaman pH MESA jarak pagar pada setiap suhu input sebagai akibat dari perbedaan waktu proses sulfonasi Nilai pH pada tiap perlakuan suhu cenderung menurun seiring dengan bertambahnya waktu reaksi sulfonasi. Penurunan nilai pH pada MESA menunjukkan telah terjadinya reaksi absorpsi gas SO 3 oleh metil ester pada proses sulfonasi. Pada proses sulfonasi, gugus sulfur pada SO 3 akan berikatan langsung pada rantai karbon ME membentuk methyl ester sulfonic acid MESA yang mengandung gugus SO 3 H. Dengan demikian, semakin lama proses sulfonasi, maka akan semakin banyak gugus SO 3 H yang terikat pada molekul ME. Gugus SO 3 H di dalam air akan terdisosiasi menjadi SO 3 - dan H + , sehingga akan menurunkan nilai pH. 4.4.5. Bilangan Iod Nilai bilangan iod mencerminkan ketidakjenuhan asam lemak penyusun minyak. Bilangan iod mengukur jumlah ikatan rangkapketidakjenuhan pada minyak, dimana semakin sedikit jumlah ikatan rangkap maka bilangan iod akan menurun. Hasil analisa bilangan iod MESA jarak pagar berkisar antara 32,29- 63,91 mg Iodg bahan. Hasil analisa ragam α= 0,05 menunjukkan bahwa lama proses sulfonasi dan interaksi suhu dan waktu pemanasan umpan berpengaruh nyata terhadap nilai bilangan iod MESA, sedangkan suhu bahan tidak berpengaruh nyata. Hasil uji lanjut BNT α= 0,05 menunjukkan bahwa rata–rata nilai bilangan iod pada suhu 80 o C lama proses sulfonasi ke 0 jam berbeda nyata dengan yang lainnya, sedangkan lama solfonasi antara 1-6 jam tidak saling berbeda nyata. Pada suhu input 90 o C, rata-rata nilai bilangan iod MESA yang diperoleh dari lama proses sulfonasi 6 jam berbeda nyata dengan yang lainnya kecuali dengan lama proses sulfonasi 2 jam, sedangkan lama proses antara 0-5 jam tidak saling berbeda nyata. Pada suhu input 100 o C, rata-rata nilai bilangan iod MESA yang diperoleh pada lama proses sulfonasi 0 jam, 1-3 jam dan 4-6 jam saling berbeda nyata, sedangkan lama proses sulfonasi antara 1-3 jam dan 4-6 jam tidak saling berbeda nyata. Hasil analisis ragam suhu pemanasan bahan terhadap nilai bilangan iod MESA secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 9. Berdasarkan hasil analisis, nilai bilangan iod cenderung menurun seiring dengan waktu reaksi. Hal ini diduga terjadi karena adanya reaksi SO 3 dengan rantai tidak jenuh, walaupun dalam produksi MES yang diharapkan adalah SO 3 terikat pada C- α. Semakin lama proses sulfonasi, maka kemungkinan adisi SO 3 pada ikatan rangkap juga semakin besar. Adanya proses oksidasi termal juga dapat menyebabkan jumlah ikatan rangkap pada bahan semakin menurun. Grafik bilangan iod MESA jarak pagar selama proses sulfonasi dapat dilihat pada Gambar 23. Gambar 23 Grafik bilangan iod MESA jarak pagar pada setiap suhu input sebagai akibat dari perbedaan waktu proses sulfonasi.

4.4.6. Bilangan Asam

Rata-rata nilai bilangan asam MESA pada suhu 80, 90 dan 100 o C berkisar antara 4,42-21,07 mgKOHg. Hasil análisis ragam α= 0,05 menunjukkan bahwa lama proses sulfonasi mempunyai pengaruh nyata terhadap nilai bilangan asam, sedangkan suhu dan interaksi keduanya tidak berpengaruh nyata. Hasil uji lanjut BNT α= 0,05 menunjukkan bahwa rata–rata nilai bilangan asam selama proses sulfonasi saling berbeda kecuali bilangan asam pada lama proses sulfonasi 2-3 jam dan 4-5 jam. Hasil analisis ragam suhu pemanasan bahan terhadap nilai bilangan iod MESA secara lengkap dapat dilihat pada Lampiran 10. Nilai bilangan asam MESA cenderung meningkat seiring dengan lama proses sulfonasi . Hasil penelitian menunjukkan bilangan asam MESA dan pH MESA berhubungan dengan terikatnya SO 3 yang bersifat asam dalam struktur molekul produk yang tersulfonasi. Meningkatnya bilangan asam akan ditandai dengan meningkatnya jumlah SO 3 yang terikat pada molekul ME dan ditunjukkan dengan nilai pH yang rendah dan sebaliknya ketika jumlah SO 3 yang terikat pada ME ini berkurang, maka nilai pH menjadi tinggi. Grafik bilangan asam MESA jarak pagar pada setiap suhu input proses sulfonasi disajikan pada Gambar 24.