PENGARUHSUHU ADSORPSI DAN JUMLAH PENAMBAHAN KARBON AKTIF TERHADAP KECERAHAN SURFAKTAN DECYL POLIGLIKOSIDA DARI D-GLUKOSA DAN DEKANOL SKRIPSI Oleh WALAD WIRAWAN 100405039 DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA APRIL 2015 viii
PENGARUHSUHU ADSORPSI DAN JUMLAH PENAMBAHAN KARBON AKTIF TERHADAP KECERAHAN SURFAKTAN DECYL POLIGLIKOSIDA DARI D-GLUKOSA DAN DEKANOL SKRIPSI Oleh WALAD WIRAWAN 100405039 SKRIPSI INI DIAJUKAN UNTUK MELENGKAPI SEBAGIAN PERSYARATAN MENJADI SARJANA TEKNIK DEPARTEMEN TEKNIK KIMIA FAKULTAS TEKNIK UNIVERSITAS SUMATERA UTARA APRIL 2015 ix
PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI Saya menyatakan dengan sesungguhnya bahwa skripsi dengan judul: PENGARUH SUHU ADSORPSI DAN JUMLAH PENAMBAHAN KARBON AKTIF TERHADAP KECERAHAN SURFAKTAN DECYL POLIGLIKOSIDA DARI D-GLUKOSA DAN DEKANOL dibuat untuk melengkapi sebagian persyaratan menjadi Sarjana Teknik pada Departemen Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Sumatera Utara. Skripsi ini adalah hasil karya saya kecuali kutipan-kutipan yang telah saya sebutkan sumbernya. Demikian pernyataan ini diperbuat, apabila kemudian hari terbukti bahwa karya ini bukan karya saya atau merupakan hasil jiplakan maka saya bersedia menerima sanksi sesuai dengan aturan yang berlaku Medan, April 2015 Walad Wirawan NIM 100405039 i
ii
PRAKATA Puji dan syukur kehadirat Allah SWTatas limpahan rahmat dan karunia-nya sehingga skripsi ini dapat diselesaikan. Tulisan ini merupakan skripsi dengan judul Pengaruh Suhu Adsorpsi dan Jumlah Penambahan Karbon Aktif terhadap Kecerahan Surfaktan Decyl Poliglikosida dari D-Glukosa dan Dekanol, berdasarkan hasil penelitian yang penulis lakukan di Departemen Teknik Kimia Universtas Sumatera Utara.Skripsi ini merupakan salah satu syarat untuk mendapatkan gelar Sarjana Teknik. Melalui penelitian ini diperoleh hasil surfaktan decyl poliglikosida dari D-glukosa dan dekanol dengan reaksi asetalisasi menggunakan katalis HCl, sehingga hasil yang diperoleh dapat dimanfaatkan khususnya dalam industri kosmetik. Selama melakukan penelitian hingga penulisan skripsi ini, penulis banyakmendapat pengarahan dan bimbingan dari dosen pembimbing penulis. Untuk itu secara khusus penulis mengucapkan terima kasihdan penghargaan yang sebesar-besarnya kepada: 1. Dr. Zuhrina Masyithah, ST, M.Sc selaku pembimbing 2. PT. Ecogreen Oleochemicals Batam selaku penyumbang bahan baku Penulis menyadari bahwa skripsi ini masih jauh dari sempurna, oleh karena itu penulis mengharapkan saran dan masukan demi kesempurnaan skripsi ini.semoga skripsi ini memberikan manfaat bagi pengembangan ilmu pengetahuan. Medan, April 2015 Penulis, Walad Wirawan iii
DEDIKASI Penulis mendedikasikan skripsi ini kepada : Orang tua tercinta, Afif danlailan Safina Hasibuan yang selalu berjuang tanpa kenal lelah, mendukung dan mendoakan putranya siang-malam. Kedua adik tersayang, Yasir Putra dan Muhammad Al Asad atas pengertian dan dukungannya. Dan sang pujaan hati, Aira Darusmy atas segala dukungan dan bantuannya. iv
RIWAYAT HIDUP PENULIS Nama : Walad Wirawan NIM : 100405039 Tempat, tanggal lahir : Medan, 12Juni 1992 Nama orang tua Alamat orang tua : Jl. Suka Cipta No 6 C Medan : Afif, SE dan Dra. Lailan Safina Hasibuan, MSi Asal Sekolah: SD Harapan 2 Medan tahun 1998-2004 SMP Harapan 1 Medan tahun 2004-2007 SMA Harapan 1 Medan tahun 2007-2010 Beasiswa yang pernah diperoleh: 1. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2011 2. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2012 3. Beasiswa Peningkatan Prestasi Akademik (PPA) tahun 2013 Pengalaman Kerja dan Organisasi: 1. Covalen Study Group (CSG) periode 2012-2013 sebagai Kepala Bidang Kreatifitas dan Minat 2. Himpunan Mahasiswa Teknik Kimia (HIMATEK) FT USU periode 2013-2014 sebagai Anggota Bakat dan Minat 3. Asisten Laboratorium Kimia Organik Departemen Teknik Kimia FT USU tahun 2012-2014 modul Karbohidrat, Hidrokarbon, Pembuatan dan Analisa Mutu Sabun, dan Reaksi Substitusi. Artikel yang dipublikasikan dalam Jurnal Teknik Kimia USU Vol 4 2015: 1. Pengaruh Suhu Adsorpsi dan Jumlah Penambahan Karbon Aktif terhadap Kecerahan Surfaktan Decyl Poliglikosida dari D-Glukosa dan Dekanol 2. Pengaruh Rasio Molar Substrat dan Konsentrasi Katalis pada Pembuatan Surfaktan Decyl Poliglikosida dari D-Glukosa dan Dekanol Prestasi non akademik yang pernah diperoleh: 1. Medali Emas PON XVII Kalimantan Timur tahun 2008 cabang olahraga Polo Air Putera 2. Medali Perunggu PON XVIII Riau tahun 2012 cabang olahraga Polo Air Putera v
ABSTRAK Alkil poliglikosida (APG) merupakan surfaktan nonionik yang banyak dibutuhkan dan berpotensi sebagai surfaktan yang ramah lingkungan. Sumber karbohidrat sebagai bahan baku APG, menyumbang gugus hidrofilik dan fatty alcohol sebagai gugus hidrofobik. Beberapa zat yang tidak diinginkan, seperti: zat warna, terbentuk selama sintesis APG dan menghasilkan warna yang gelap. Proses satu tahap dilakukan dengan mereaksikan langsung D-glukosa dan dekanol dengan rasio molar D-glukosa:dekanol 1:5 serta jumlah HCl sebagai katalis sebanyak 0,5 % berbasis massa D-glukosa selama 1 jam dengan suhu reaksi 90-105 o C. Selanjutnya dinetralkan dengan NaOH 50 % sampai ph 8-10. Kemudian dimurnikan dengan variasi jumlah penambahan karbon aktif sebanyak 1, 3, 5, 7, dan 9 % berbasis massa total larutan pada variasi suhu adsorpsi 30, 40, dan 50 o C, kemudian campuran disaring dan didistilasi dalam keadaan vakum. Bahan baku dan produk dianalisis dengan menggunakan spektoroskopi Fourier Transform Infrared(FT-IR) dan spektrofotometer UV-Vis. % transmisi yang diperoleh berkisar antara 10,01 44,90. % transmisi yang tertinggi diperoleh pada suhu adsorpsi 50 o C dan jumlah penambahan karbon aktif 3 % yaitu sebesar 44,90. Kata kunci : APG, D-glukosa, dekanol, karbon aktif, % transmisi vi
ABSTRACT Alkyl plyglycosides (APG) is a nonionic surfactant which is environmentally friendly. Carbohidrate source as APG s raw material supplied the hydrophilic group, and fatty alcohol acted as hydrophobic group. Some undesirable compounds formed during the APG synthesisand caused dark color. In direct synthesis, D-glucose reacts directly with decanol in molar ratio of D-glucose:decanol is 1:5 and 0,5 % of HCl as catalist based on weight of D-glucose for 1 hour at reaction temperature about 90-105 o C. And then the solution is neutralized with NaOH 50 % on ph 8-10. Added activated carbon with variation 1, 3, 5, 7, and 9 % based on weight of solution at adsorption temperature with variation 30, 40, dan 50 o C, then filtrate and distilate the solution at vacuum condition. Raw material and product is analized using spectroscopy fourier transform infrared (FT-IR) and spectroscopy UV-Vis. % transmittance obtained is about 10,01 44,90. The highest % transmittance obtained at adsorption temperature 50 o C and amount of activated carbon 3 % is about 44,90. Keyword : APG, D-glucose, decanol, activated carbon, % transmittance vii
DAFTAR ISI Halaman PERNYATAAN KEASLIAN SKRIPSI i PENGESAHAN UJIAN SKRIPSI ii PRAKATA iii DEDIKASI iv DAFTAR RIWAYAT HIDUP PENULIS v ABSTRAK vi ABSTRACT vii DAFTAR ISI viii DAFTAR GAMBAR x DAFTAR TABEL xii DAFTARLAMPIRANxiii DAFTAR SINGKATAN xiv DAFTAR SIMBOL xv BAB I PENDAHULUAN 1 1.1 LATAR BELAKANG 1 1.2 PERUMUSAN MASALAH 3 1.3 TUJUAN PENELITIAN 3 1.4 MANFAAT PENELITIAN 4 1.5 RUANG LINGKUP PENELITIAN 4 BAB II TINJAUAN PUSTAKA 5 2.1 SURFAKTAN 5 2.2 SIFAT-SIFAT SURFAKTAN 6 2.2.1 Kestabilan dalam Emulsi 6 2.2.2 Tegangan Permukaan 6 2.2.3 Nilai Hydrophile-Lipophyle Balance (HLB) 6 2.3 ALKIL POLIGLIKOSIDA 8 2.3.1 Fatty Alcohol 10 2.3.2 Sumber Karbohidrat 11 2.3.3 Katalis 12 2.4 REAKSI ASETILASI 13 viii
2.5 PROSES PENCOKLATAN 15 2.6 ADSORPSI 16 2.7 KARBON AKTIF 17 2.8 ANALISIS EKONOMI 17 BAB III METODOLOGI PENELITIAN 20 3.1 LOKASI DAN WAKTU PENELITIAN 20 3.2 BAHAN DAN PERALATAN 20 3.2.1 Bahan Penelitian 20 3.2.2 Peralatan 20 3.3 RANCANGAN PENELITIAN 21 3.4 PROSEDUR PENELITIAN 21 3.4.1 Prosedur Utama 21 3.4.2 Prosedur Analisis 22 3.4.2.1 Analisis Identifikasi APG dengan Spektroskopi FT-IR 22 3.4.2.2 Analisis Pengukuran Kecerahan APG 22 3.4.2.3 Analisis Perhitungan Rendemen APG 23 3.5 FLOWCHART PENELITIAN 23 BAB IV HASIL DAN PEMBAHASAN 25 4.1 ANALISIS IDENTIFIKASI APG DENGAN SPEKTROSKOPI 25 FT-IR 4.2 ANALISIS KECERAHAN SURFAKTAN APG 26 4.2.1 Pengaruh Suhu Adsorpsi terhadap Kecerahan APG 27 4.2.2 Pengaruh Jumlah Penambahan Karbon Aktif 28 terhadap Kecerahan Surfaktan APG 4.3 ANALISIS PERHITUNGAN RENDEMEN SURFAKTAN APG 29 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN 31 5.1 KESIMPULAN 31 5.2 SARAN 31 DAFTAR PUSTAKA 33 ix
DAFTAR GAMBAR Halaman Gambar 2.1 Diagram Skematik dari Sebuah Molekul Surfaktan 5 Gambar 2.2 Kegunaan dari Suatu Produk Dilihat dari Nilai HLB-nya 7 Gambar 2.3 Struktur Molekul dari Alkil Poliglikosida 9 Gambar 2.4 Diagram Balok Produksi Alkil Poliglikosida dengan Berbagai Sumber Karbohidrat 10 Gambar 2.5 Rute Produksi Fatty Alcohol dari Lemak dan Minyak Alami 11 Gambar 2.6 Sumber Karbohidrat untuk Sintesis Alkil Poliglikosida Skala Pabrik 12 Gambar 2.7 Rantai Glukosa dalam Bentuk Linier Maupun Cincin 12 Gambar 2.8 Reaksi Pembentukan Hemiasetal dan Hemiketal 13 Gambar 2.9 Reaksi Pembentukan Asetal 14 Gambar 2.10 Reaksi Pembentukan Alkil Poliglikosida Satu Tahap 15 Gambar 2.11 Proses Perubahan D-Glukosa Menjadi HMF 16 Gambar 2.12 Penyerapan suatu Zat oleh Pengadsorpsi 16 Gambar 3.1 FlowchartProsedur Utama 23 Gambar 4.1 Hasil Spektrum APG dari Hasil Optimum (a) Gugus Eter dan (b) Gugus OH 25 Gambar 4.2 Penampakan Visual APG 27 Gambar 4.3 Pengaruh Suhu Adsorpsi terhadap Kecerahan Surfaktan APG 27 Gambar 4.4 Pengaruh Jumlah Penambahn Karbon Aktif terhadap Kecerahan Surfaktan APG 28 Gambar 4.5 Hasil Perhitungan Rendemen 30 Gambar L3.1 Foto Proses Asetalisasi 41 Gambar L3.2 Foto Proses Adsorpsi 41 Gambar L3.3 Foto Proses Filtrasi 42 Gambar L3.4 Foto Proses Distilasi 42 Gambar L3.5 Foto Produk Akhir APG 42 Gambar L3.6 Foto Penampakan Visual APG dengan Rentang % Transmisi 39,24 44,90 43 x
Gambar L3.7 Foto Penampakan Visual APG dengan Rentang % Transmisi 26,27 34,56 43 Gambar L3.8 Foto Penampakan Visual APG dengan Rentang % Transmisi 10,01 20,91 43 Gambar L4.1 Hasil Spektrum D-Glukosa 44 Gambar L4.2 Hasil Spektrum Dekanol 44 Gambar L4.3 Hasil Spektrum APG dari Hasil Optimum 45 xi
DAFTAR TABEL Halaman Tabel 1.1 Penelitian Terdahulu terkaitpenggunaan Adsorben untuk Meningkatkan Kecerahan Surfaktan APG 2 Tabel 2.1 Harga HLB 7 Tabel 3.1 Rancangan Penelitian 21 Tabel 4.1 Perbandingan Hasil Karakteristik Peak dari APG 26 Tabel 4.2 Hasil Penampakan Visual APG 27 Tabel L1.1 Data Hasil Analisis % Transmisi dan Rendemen 37 xii
DAFTAR LAMPIRAN Halaman LAMPIRAN 1 DATA HASIL PENELITIAN 37 L2.1 DATA HASIL ANALISIS % TRANSMISI DAN RENDEMEN 37 LAMPIRAN 2 CONTOH PERHITUNGAN 38 L2.1 PERHITUNGAN KEBUTUHAN BAHAN BAKU 38 L2.1.1 Perhitungan Kebutuhan D-Glukosa 38 L2.1.2 Perhitungan Kebutuhan Dekanol 39 L2.2 PERHITUNGAN KEBUTUHAN KATALIS 39 L2.3 PERHITUNGAN RENDEMEN APG 40 LAMPIRAN 3 DOKUMENTASI PENELITIAN 41 LAMPIRAN 4 L3.1 FOTO PROSES ASETALISASI 41 L3.2 FOTO PROSES ADSORPSI 41 L3.3 FOTO PROSES FILTRASI 42 L3.4 FOTO PROSES DISTILASI 42 L3.5 FOTO PRODUK APG 42 L3.6 FOTO PENAMPAKAN VISUAL APG 43 HASIL ANALISIS IDENTIFIKASI BAHAN BAKU DAN APG 44 L4.1 HASIL ANALISIS IDENTIFIKASI BAHAN BAKU 44 L4.2 HASIL ANALISIS IDENTIFIKASI APG 45 xiii
DAFTAR SINGKATAN APG HMF CMC FT-IR HLB Alkil Poliglikosida Hidroksil Metil Furfural Critical Micelle Concentration Fourier Transform Infrared Hydrophile-Lipophile Balance xiv
DAFTAR SIMBOL Simbol Keterangan Dimensi T Transmitan A Absorbansi - % T Persen transmisi - I Intensitas radiasi yang dilewatkan - pada sampel I 0 Intensitas awal radiasi yang datang - b/b Perbandingan massa terhadap massa gram/gram o/w Oil in water - w/o Water in oil - - xv