Kajian Pengarah Rasio Mol Reaktan dan Lama Reaksi pada Proses Produksi Surfaktan Metil Ester Sulfonat

KAJIAN PENGARUH RASIO MOL REAKTAN DAN LMA REAKSI
PADAPROSES PRODUKSI SURFAKTAN ETIL ESTER SULFONAT

Oleh
ANDRI DWI MAHDHlKA
F03499036

2003
FAKULTAS TEKNOLOGIPERTANIAN
INSTITUTPERTANIAN BOGOR
BOGOR

KAJIAN PENGARUH RASIO MOL REAKTAN DAN LAMA REAKSI
I'AIlA I'ROSES PROIlUKSI SURFAKTAN METIL ESTER SULFONAT

SKRIPSI
Sebagai salah satu syarat untuk mendapatkan gelar
SARJANA ''EKNOLOGI PERTANIAN
Pada Jurusan Teknologi Indusri Pertanian
Fakultas Teknologi Pertanian,
Institut Pertanian Bogor


Oleh
ANDRI DWI MAHARDHIKA
F03499036

2003
FAKULT AS TEKNOI,OGI PERTANIAN
INSTITUT PERTANIAN BOGOR
BOGOR

FAKULTAS TENOLGIPERTAN\N
NSTIUT PERTAN\N GOR

N PENGARUB RASIO MOL REAKTAN DAN AA REAKSI
PADA PROSES PRODUKSI SURFAKTAN EL ESER SULFONAT

SRIPSI

Sebagai lh satu srat uk mendapatkan gelar
SAJANA TEKNOLOGI PERTANIAN


Pada Jun Tnoloi dusti Pertaian
Faultas Tenoloi Pian,
itut Prtanian Bogor

Oleb
DI DWIDA
F04906

Diln Tgl26 il 1981
Di Majalka

Tangal Lulus : 26 gustus 203

Dosen Pembimbing I

Don Pembimbing T

Andri Dwi Mahardhika. F03499036. Kajian Pengarah Rasio Mol Reaktan n
Lama Reaksi pada Proses Produksi Suraktan Metil Ester Sulfonat.


Oi bawah

bimbingan Erliza Hambali dan Khaswnr Symsu. 2003.

INGKASAN
Surfaktan merupakan senyawa aktif penurun teangan permukaan (surface
active agent) yang dapat diproduksi secara sintesis kimiawi atall biokimiawi.
Sebagian besar surfaktan disintesis dari turunan minyak humi, seperti linier
alkilbenzen sulfonat (LAS), alkil sulfat (AS), aikH etoksilat (AE) dan alkil etoksilat
sulfat (AES).

Metil ester sulfonat (MES) merupakan salah satu jenis surfaktan

anionik berbasis oieokimia yang temyata mampu menjadi pesaing bagi lioier
alkilbenzen sl'lfonat (LAS). Metil esrer su�fonat (MES) telah mulai dimanfaatkan
sebagai bahan aktif pada produk-produk pembersih (washing and cleaning products)
"Matheson, 1996). Surfaktan metil ester sulfonat dapat disintesis secam kimiawi
menggunakan bahan baku meti! ester inti sawit.
Pembuatan surfaktan metil ester sulfonat melibatkan proses sulfona$i

sebdgai proses utama dalam kegiatan proses produksi. Proses sulfonasi merupakan
proses terikatnya gugus sulfonat pada rantai hidrokarbon, dalam hal ini gugus karbon

dari meti! ester. Proses sulfonasi melibatkan pereaksi kimia yang mengandung gugus
sui fat atau sulfit. Pereaksi kimia yang banyak dipakai daJam proses sulfonasi adalah
gas SO).
Penelitian ini mengkaji pengaruh lama reaksi dan rasio mol dari metil ester
inti sawit dengan natrium bisuJit terhadap surfaktan metii ester sulfonat yang
dihasilkan.
Penggunaan natrium bisulfit ;ebagai pereaksi mempertirnbangkan
bcberapa hal diantaranya adalah nalrium bisulfit merupakan komplek molekul dari
SO) yang mudah ditanani, daat diaplikasikan pada skala produksi kedl dan dapat
digunakan secara balch process. Faktor rasio mol reaktan metil ester inti sawit­

natrium bisulfit dalam peneiitian ini terdiri dari 1

:

I;


I: 1,3 dan I : 1,5. Faktor

lama reaksi proses terdiri dari 3 ; 4,5 dan 6 jam. Adapun tujuan dad pcnelitian ini
adalah untuk memperoleh kondisi proses terbaik dad rasio mol reaktan Jan lama
(eaksi serta karakteristik dari MES yang dihasilkan.
MES yang dihasilkan mampu mcnurunkan tegangan permukaan air dari
68,46 mN/1ll menjadi berkisar antam 34,30 mN/m
32,30 mN/m, dengan kisaran
-

nilai pcnurunan tegangan pcrmukaan sebcsar seesar 34,16 mN/m
36,16 mN/m.
Selain itu juga mampu menurunkan tegangan antar muka air-xylene dari dari 35,45
-

mN/m menjadi berkisar antara 4,18 mN/m
0,70 mN/m dengan kisaran nilai
penurunan tegangan antar muka sebesar 31,28 mN/m - 34,75 mN/m. Disamping
mampu menurunkan tegangan permukaan air dan tegangan antar muka air-xylene,
-


MES yang dihasilkan juga mampu membcntuk sistem emulsi antara air-xylene.
MES yang dihasilkan pada penelitian ini berkisar antara 4,01 - 5,37.

pH

Rasia mol dan lama reaksi merupakan salah saW parameter penting proses
produksi MES. Dari hasil analisa sidik ragam, rasio mol reaktan berpengaruh sangat
signiiean terhadap penurulan tegangan permukaan air, penurunan tegangan antar
llluka dan kestabilan emulsi serta berpcngaruh signiikan terhadap perubahan pH.
Lama reaksi berpengaruh sangat signifikan terhadap perubahan pH MES, penurunan
tega:1gan antar muka dan kestabilan emulsi serta bepengaruh signifikan terhadap
pe,llIrunan tegangan permukaan air.

Kondisi proses terbaik dari rasio mol reaktan dan lama reaksi pada eneliti.n
im adalah pada rasio mol ! : 's dengan lama reaksi 4,5 jam, yang mampu
menurunkan tegangan permukaan air dad 68,46 mN/m menjadi 32,85 mN/m dengan
nilai penurunan tegangan pennukaan sebesar 35,61 mN/m, mampu menurunkan
tegangan antar muka air -ylene dari 35,45 mN/m turun menjadi 1,00 mN/m dengan
nilai penurunan tegangan antar mvlea sebesar 34,45 mN/m, dengan pH 4,67 dan

mampu membentuk k:stabilan emulsi air-ylene sampai 255 dctik dengan nilai
kecerahan wana (nilai L) sebesar 50,86, nilai kekromatisan wana (niIai a dan nilai b)
masing-masing sebesar 0,47 dan -1,14.

Andri i Mahardha. F03499036. The Efects of Mole Ratio Reactant d
Reaction Time on Methyl Ester Suphonate (ES) Production. Suervised by
Erza Hambai n h..ar Sy.msu. 2003.
.

-

-

SMY
Suri.ctants is s.ice activ! E.geat \vh:ch can e produced by chemically
or biochemically. Amc:j� of them is synt\es! by peroleum, such as linear
alkylbenzene sulphonate (LAS), alkyl sulf,hate (AS), alkyl ethoxylate (AE) nd
Alkyl ethoxylate sulphate (AES). Methyl ester sulpbonate (MES) is one of
anionic surfactant basd on ol�ocheDli;al. MES could be competitor Q linear
alkYlbenzene sulphonate (LAS). MES ha; een usd as active agent on washing

and cleaning product (Matheson, 1 996). MES n be synthesized by chemical
process with palm kenel dl methyl ester as material.
ES production includes sulphonation process as the main process.
Sulphonation process is a prcess in which sulphonate roup is bound to
hydrocarbon chain. On this case the carbon roup are rom methyl ester.
Sulphonation process involves chemical reagent including sulphate or sulphite
group. SO) s is d on sulphonation process as reagent.
This research examined the efect of reaction time and mole ratio of palm
kenel oil methyl ester to sodium bisulphite on ES produced. The use of
sodium bisulphite as reagent considered many factors, such as it is a complex
molecule from SO, that is sy to handle, it can be applied for small scale
production, it also n be used as batch process. Mole ratio factor of palm kenel
oil methyl ester o sodium bisulphite on this reserch consists of 1 : 1 ; 1 : 1.3 and
1 : 1 .5. Whereas reaction time factor consists of 3 ; 4.5; and 6 hours. The
objectives of this research e to get the best condition process on sulphonation
and to characterize the resulted MES.
MES produced could decrease water surface tension rom 68.46 InN/In
to a range of 34.30 mN/m
32.30 mN/m with surface tension reduction of
34.16 mN/m

36.16 mN/m.
n addition, it also decreased water-xylene
-

-

interfacial surface tension rom 35.45 mN/m o a range of 4.18 mN/m
0.70
34.75 mN/m.
mN/m with interfacial surface tension reduction of 31.28 mN/m
-

-

MES also n stabilize emulsion system between water-xylene. MES pH on his
research are between 4.01 - 5.37.
Mole ratio nd reaction ime e two important parameters on ES
production process. Based on analysis of vnts, mole ratio very sinificantly
inluence the decreasing of water surace tension, decreasing of interfacial surface
tension, emui;ion stability and also significantly influence the pH value. Whereas

reaction time very sinificantly influtnc- the decreasing of interfacial surface
tension, pH and emulsioli stability and .lso significantly influence the water
surface tension.
The best sulphcnution condilion process is obtained at mole ratio of 1 :
1.5 and reaction time of 4.5 hours. This condition can produce MES which can
decrease water surface tension up to 35.61 tuN/m, decrease interfaci:.: surface
tension up to 34.45 mN/m, pH of 4.67 and can stabilize an emulsion of water­
xylene up to 255 seconds, color lightness value of 50.86, cromaticncss (value a
and b) 0.47 and -1.14.

KATA PENGANTAR

Pl�i i syukur kchudirat IlIahi Robbi yang telab mcmbcrikun rahmat dan
hidayah-Nya hingga penulis dapat menyelesaikan skripsi ini sebagai salah satu
:;yar&t untuk memperoieh gelar sajana pnda Jurusan Teknologi Industri Pertanian.
Skripsi ini disuSUll berdasarkan hasil peneiitian laboratorin mengenai proses
sulI'onasi untuk menghasilkan surfaktan metil ester sulfonat (MES).

Judul dari


skripsi ini adalah "Kajian Pengaruh Rasin Mol Reaktan dan Lama Reaksi
pada Prose� Produksi Surfaktan Metil Ester Sul'onat (MES)".

Dalam

kcsempatan yang haik ini penulis mengucapkan rasa hormat dan tcrima kasih
kepada:
I.

Dr. Ir. Erliza Hambali, MSi dan Dr.!r Khaswar Syamsu, MSc selakll dosen
pembimbing

akademik

yang telub

menberikan

arahan

dan

bimbingan

selama ini.
If. Prayoga Suryadanna, MT selaku dosen penguji dalam ujian skripsi yang
telah memberikan kritik n saran kepada penulis.
3.

Dr.lr. Ani Suryani, DEA yang telah memberi kesempatar. kepada penulis
untuk ikut ambil bagian dalam proyek penelitian ini.

4.

Empah, Mamah sareng Sony serta keluarga di Majalengka yang telah
membcrikan kasih sayang dan dukungan moril maupW1 matcril pada pcnulis
sclama ini.

5.

Almrhumah Eni Tarmi, yang sampai akhir hayatnya selalu m(�ndoakan.
membimbing dan memberi semangat selama penulis kuliah.

6.

Shanti Puspitarini atas perhatian, semangat, kesabaran serta kasih sayangnya
sclana ini.

7.

lyus, Nani dan Mia yang tidak henti-hentinya memberikan dukungan dan
senangat selama ini.

8.

Tenan-tenan satu bimbingan mira dan mima atas kerjasamanya selana ini.

9.

Surfaktan project u, Qiqi, wiwid, ratna, ni. laura, em, yesi, syahrial. tuh�s
dan idris atas bantuan dan kejasamanya.

10. Rek8l1·rekan TIN angkatan 36 atas kcbersamaannya selama ini.

vi

1 1 . Para laboran laboratorium, bu sri, bt� c�g", bu rini. pak edi, pak wagimin serta
pihak lain yang telah membcrik.an bantmya pada penulis selama melakukan
penelitian.
Penulis mengharapkan masukan dan saran yang membangun untuk lebih
menyempumakan tulisan ini.

hitnya penulis berharap semoga tuiisan ini

bennanfaat bagi yang membutuhkannya.

Bogor, Agustus 2003

Penulis

Vll

DAfARISI
Halaman

KAT A PENGANTAR...............................................................................

vi

DAFTAR lSI..............................................................................................

viii

DAfAR TABEL .....................................................................................

x

DAFTAR GAMBAR.................................................................................

Xl

DAFTAR LAMPlRAN .................... ........................................................

XII

I.

1

.

.

PENDAHULUAN ................................. ..............................................
.

A. LATAR BELAKANG ....................................................................
II.

['11.11 I/\N ............. . ...................... ...................................

.

·1

II. TlN.IAUAN I·USTAKA......................................................... ............

5

A. SURFAKTAN.................................................................................

5

B. METIL ESTER SULFONAT (MES)..............................................

5

C. MINY AK KELAPA SAWIT ..........................................................

7

D. PROSES PRODUKSI METIL ESTER ..........................................

8

E. PROSES SULFONASI ...................................................................

9

F. PENGARUH RASIO MOL..............................................................

11

III. BAHAN DAN METODA PENELITIAN ........................................

14

A. BAHAN DAN ALAT .....................................................................

14

I. Bahan .........................................................................................

14

2. Ala! ............................................................................................

14

B. METODA PENELITIAN ............................................................. .

15

1. Perlakuan dalam Penelitian ....................................... ..............

15

2. Tata Laksana Penelitian .............................................................

15

C. RANCANGAN PERCOBAAN ......................................................

16

lV. HASIL DAN PEMBAHASAN ..........................................................

17

A. PENURUNAN TEGANGAN PERMUKAAN AIR ......................

17

B. PENURUNAN TEGANGAN ANTAR MUKA .............................

20

C. PERUBAHAN pH METIL ESTER SULFONAT (MES) ..............

�3

,

D. KESTABILAN EMULSI AKIBAT PENAMBAHAN
METIL ESTER SULFONAT (.lES) .............................................

viii

25