BAB II KAJIAN PUSTAKA 2.1 Lemak dan Minyak Lemak dan minyak
yang umum digunakan dalam pembuatan sabun
adalah trigliserida dengan tiga buah asam lemak yang tidak beraturan diesterifikasi dengan gliserol. Masing–masing lemak mengandung sejumlah molekul asam lemak dengan rantai karbon panjang antara C12 (asam laurat) hingga C18 (asam stearat) pada lemak jenuh dan begitu juga dengan lemak tak jenuh. Campuran trigliserida diolah menjadi sabun melalui proses saponifikasi dengan larutan natrium hidroksida membebaskan gliserol. Sifat – sifat sabun yang dihasilkan ditentukan oleh jumlah dan komposisi dari komponen asam – asam lemak yang digunakan. Komposisi asam – asam lemak yang sesuai dalam pembuatan sabun dibatasi panjang rantai dan tingkat kejenuhan (Tambun, 2006:1). Pada umumnya, panjang rantai yang kurang dari 12 atom karbon dihindari penggunaanya karena dapat membuat iritasi pada kulit, sebaliknya panjang rantai yang lebih dari 18 atom karbon membentuk sabun yang sangat sukar larut dan sulit menimbulkan busa. Terlalu besar bagian asam – asam lemak tak jenuh menghasilkan sabun yang mudah teroksidasi bila terkena udara. Alasan – alasan di atas, faktor ekonomis, dan daya jual menyebabkan lemak dan minyak yang dapat dibuat menjadi sabun terbatas. Minyak dan lemak yang telah dipisahkan dari jaringan asalnya mengandung sejumlah kecil komponen selain trigliserida, yaitu: lipida kompleks (lesitin, sephalin, fosfatida lainnya, glikolipida), sterol yang berada dalam keadaan
5
bebas atau terikat dengan asam lemak, asam lemak bebas, lilin, pigmen yang larut dalam lemak, dan hidrokarbon. Komponen tersebut mempengaruhi warna dan flavor produk (Budimarwanti, 2008 : 1). Gambar 1. Reaksi hidrolisis trigliserida sebagai berikut:
Kerusakan minyak selama proses penggorengan akan mempengaruhi mutu dan nilai gizi dari bahan pangan yang digoreng. Pada lemak dan minyak dikenal ada dua tipe kerusakan yang utama, yaitu ketengikan dan hidrolisis. Ketengikan terjadi bila komponen cita-rasa dan bau mudah menguap terbentuk sebagai akibat kerusakan oksidatif dari lemak dan minyak yang tak jenuh. Komponen-komponen ini menyebabkan bau dan cita-rasa yang tidak dinginkan dalam lemak dan minyak dan produk-produk yang mengandung lemak dan minyak (Raharjo, S. dalam Hermanto, 2010 : 263) 2.2 Sabun Sabun adalah surfaktan atau campuran surfaktan yang digunakan dengan air untuk mencuci dan membersihkan lemak (kotoran). Sabun memiliki struktur kimiawi dengan panjang rantai karbon C12 hingga C16. Sabun bersifat ampifilik, yaitu pada bagian kepalanya memiliki gugus hidrofilik (polar), sedangkan pada bagian ekornya memiliki gugus hidrofobik (non polar) (Nurhadi, 20012:6).
6
Gambar 2. Persamaan reaksi penyabunan O CH2
O
C
R1
R1CO2K
CH2
OH
R2CO2 K +
CH
OH
O CH
O
C
R2
+
3 KOH
O CH2 O
C
R3
R3CO2K
Minyak
sabun
CH 2 OH gliserol
Sabun adalah produk yang dihasilkan dari reaksi antara asam lemak dengan basa kuat. Sementara itu, sabun yang di dalam SNI (1994) disebut sebagai sabun mandi didefinisikan sebagai sabun natrium yang pada umumnya ditambahkan zat pewangi atau antiseptik dan digunakan untuk membersihkan tubuh dan tidak membahayakan kesehatan. Yui (1996) mengatakan bahwa sabun adalah senyawa garam dari asam monokarboksilat rantai panjang (C12-C18) dengan logam alkali yang umumnya berupa natrium (Avitch 2001 dalam Gunawan, 2011) 2.2 1. Sejarah Sabun Tak ada catatan pasti, kapan nenek moyang kita mulai bersabun. Konon, tahun 600 SM masyarakat Funisia di mulut Sungai Rhone sudah membuat sabun dari lemak kambing dan abu kayu khusus. Mereka juga membarterkannya dalam berdagang dengan bangsa Kelt, yang sudah bisa membuat sendiri sabun dari bahan serupa. Pliny (23–79) menyebut sabun dalam Historia Naturalis, sebagai
7
bahan cat rambut dan salep dari lemak dan abu pohon beech yang dipakai masyarakat di Gaul, Prancis (Tambun, 2006 : 104). Akhir tahun 1700-an Nicolas Leblanc, kimiawan Prancis, menemukan, larutan alkali dapat dibuat dari garam meja biasa. Sabun pun makin mudah dibuat, alhasil sabun terjangkau bagi semua orang. Di Amerika Utara industri sabun lahir tahun 1800-an. "Pengusaha-"nya mengumpulkan sisa-sisa lemak yang lalu dimasak dalam panci besi besar. Selanjutnya, adonan dituang dalam cetakan kayu. Setelah mengeras, sabun dipotong-potong, dan dijual dari rumah ke rumah (Tambun, 2006:105). 2.2 2. Jenis - Jenis Sabun Berdasarkan jenisnya, sabun dibedakan menjadi tiga macam, yaitu sabun opaque, sabun transparan dan sabun translusen. Ketiga jenis sabun tersebut dapat dibedakan dengan mudah dari penampakannya. Sabun opaque adalah jenis sabun yang biasa digunakan sehari-hari yang berbentuk kompak dan tidak tembus cahaya; sabun transparan merupakan sabun yang paling banyak meneruskan cahaya jika pada batang sabun dilewatkan cahaya; sedangkan sabun translucent merupakan sabun yang sifatnya berada di antara sabun transparan dan sabun opaque. Sabun transparan mempunyai harga yang relatif lebih mahal dan umumnya digunakan oleh kalangan menengah atas (Jungermann, dalam Gunawan 2011:9). Sabun mandi terdiri dari cold-made, opaque dan sabun transparan. Sabun mandi cold-made kurang terkenal, tetapi sabun ini mempunyai kemampuan busa baik dalam air garam. Sabun mandi ini biasanya banyak digunakan oleh para
8
pelaut. Sabun opaque adalah jenis sabun mandi yang biasa digunakan sehari-hari. Sabun transparan atau disebut juga sabun gliserin mempunyai beberapa kelebihan dibandingkan dengan jenis sabun lain, yaitu mempunyai tampilan yang lebih menarik (berkilau) jika dibandingkan dengan jenis sabun lain serta dapat menghasilkan busa lebih lembut di kulit (Jungermann, 1979). Sabun jenis ini mempunyai harga yang sangat mahal dan hanya dapat dikonsumsi oleh kalangan menengah ke atas (Purnamawati, 2006:7). 2.2 3. Sabun Transparan
Gambar 3. sabun transparan Sabun transparan dapat dihasilkan dengan sejumlah cara yang berbeda. Salah satu metode yang tertua adalah dengan
cara melarutkan sabun dalam
alkohol dengan pemanasan lembut untuk membentuk larutan jernih, yang kemudian diberi pewarna dan pewangi. Warna sabun tergantung pada pemilihan bahan awal dan bila tidak digunakan bahan yang berkualitas baik, kemungkinan sabun yang dihasilkan akan berwarna sangat kuning (Butler, dalam Qisti 2009:8). Sabun transparan merupakan sabun yang memilki tingkat transparansi paling tinggi. Ia memancarkan cahaya yang menyebar dalam bentuk partikelpartikel yang kecil, sehingga obyek yang berada di luar sabun akan kelihatan
9
jelas. Obyek dapat terlihat hingga berjarak sampai panjang 6 cm (Cavith, 2001 dalam Purnamawati, 2006:15). Proses pembuatan sabun dapat dilakukan dengan dua cara yaitu proses saponifikasi dan proses netralisasi. Pada proses saponifikasi akan diperoleh produk samping berupa gliserol, sedangkan sabun yang diperoleh dengan proses netralisasi tidak menghasilkan gliserol. Proses saponifikasi terjadi karena reaksi trigliserida dengan alkali, sedangkan proses netralisasi terjadi karena reaksi antara asam lemak bebas dengan alkali (Fitrianti, 2007) 2.3 Asam Sitrat Asam sitrat diyakini ditemukan oleh alkimiawan Arab-Yemen (kelahiran Iran) yang hidup pada abad ke-8, Jabir Ibn Hayyan. Pada zaman pertengahan, para ilmuwan Eropa membahas sifat asam sari buah lemon dan limau; hal tersebut tercatat dalam ensiklopedia Speculum Majus (Cermin Agung) dari abad ke-13 yang dikumpulkan oleh Vincent dari Beauvais. Asam sitrat pertama kali diisolasi pada tahun 1784 oleh kimiawan Swedia, Carl Wilhelm Scheele, yang mengkristalkannya dari sari buah lemon. Pembuatan asam sitrat skala industri dimulai pada tahun 1860, terutama mengandalkan produksi jeruk dari Italia (Harsanti, 2010) Asam sitrat adalah asam hidroksi trikarboksilat (2 hidroksi – 1, 2, 3 – propana trikarboksilat) yang diperoleh dari ekstraksi buah-buahan atau hasil proses fermentasi. Asam sitrat merupakan senyawa organik yang pertama kali diisolasi dan dikristalkan oleh Scheele pada tahun 1784 dari sari buah jeruk
10
kemudian dibuat secara komersial pada tahun 1860 di Inggris (Wertheim dan Jeskey dalam Purnamawati, 2006).
Gambar 4. Struktur kimia asam sitrat (Dalimunthe, 2009) Keasaman asam sitrat disebabkan oleh adanya tiga gugus karboksil (COOH), dimana dalam bentuk larutan masing-masing gugus akan melepaskan ion protonnya. Jika ini terjadi maka akan terbentuk ion sitrat. Sitrat membuat penyangga yang sangat baik untuk mengendalikan pH (Purnamawati, 2006). Ion sitrat dapat bereaksi dengan banyak ion logam dengan pengkelatan, sehingga digunakan sebagai pengawet dan penghilang kesadahan air. Pada temperatur kamar, asam sitrat berbentuk serbuk Kristal berwarna putih. Serbuk kristal ini dapat berupa bentuk anhydrous (bebas air) atau bentuk monohidrat yang mengandung satu molekul air untuk setiap molekul asam sitrat. Secara kimia, asam sitrat bersifat seperti asam karboksilat lainnya, jika dipanaskan di atas temperatur 175 oC asam sitrat terurai dengan melepaskan karbon dioksida dan air (Harsanti, 2010). Metode yang umum dipakai untuk menyingkirkan kontaminasi logam, yang khususnya bermanfaat sebagai proses tambahan pada deodorisasi adalah dengan memanfaatkan senyawa yang disebut penyapu logam yang dapat membentuk suatu kompleks tidak aktif dengan besi dan logam-logam berat
11
lainnya. Senyawa yang dikenal di mancanegara selama bertahun-tahun sebagai penyapu logam tersebut adalah senyawa-senyawa asam seperti asam fosfat dan asam organik (Purnamawati, 2006). 2.4 Pembuatan Biodiesel dari Minyak Goreng 1 kali Penggorengan Dalam penelitian ini sebelum dilakukan pembuatan pupuk kalium sulfat terlebih dahulu dilakukan pembuatan gliserol hasil samping produksi biodiesel dari minyak goreng bekas 1 kali penggorengan atau reaksi transesterifikasi dan pemurnian gliserol dengan metode acetin. Langkah awal pembuatan gliserol hasil samping produksi biodiesel dari minyak goreng bekas 1 kali penggorengan ini dilakukan untuk menghasilkan biodiesel dengan hasil sampingnya berupa gliserol. Setelah gliserol didapatkan maka dianalisis terlebih dahulu dengan metode acetin untuk memperoleh konversi gliserol. Pada pembuatan gliserol hasil samping produksi biodiesel dari minyak goreng bekas 1 kali penggorengan, 250 mL minyak penggorengan 1 kali dipanaskan pada suhu 100oC untuk menghilangkan kandungan air yang ada pada minyak. Kemudian suhu diturunkan menjadi 65oC. Dalam tempat terpisah di campur 50 mL metanol dan 1% katalis KOH, kemudian dipanaskan pada suhu yang sama yaitu 65oC. Setelah mencapai pada suhu yang sama, keduanya di campur dalam labu leher tiga, dan di refluks dengan kecepatan pengadukan 500 rpm selama 1 jam untuk menghasilkan metil ester dan gliserol kasar. Adapun mekanisme reaksi transesterifikasi yang terjadi antara minyak goreng bekas dengan menggunakan katalis KOH,
12
O H2C-OOCR
H2C-OH
R-C-OCH3 O
Katalis HC-OOCR1 + 3CH3OH
HC-OH + R1- C-OCH3 O
KOH H2COOCR2 Trigliserida
H2C-OH Metanol
Gliserol
R2- C-OCH3 Metil ester
Gambar 5 Mekanisme Reaksi Transesterfikasi Dalam mekanisme reaksi ini alkohol di reaksikan dengan ester untuk menghasilkan ester baru, sehingga terjadi pemecahan senyawa trigliserida untuk mengadakan migrasi gugus alkil antar ester. Ester baru yang dihasilkan disebut dengan biodiesel (Adam, 2012). Proses reaksi transesterifikasi ini dilakukan dengan dilihat dari kandungan asam lemak yang terdapat dalam minyak. Jika minyak mengandung FFA di atas 5% maka proses esterifikasi dengan katalis asam diperlukan, dan jika asam lemak minyak di bawah 5% maka langsung di transesterifikasi dengan katalis basa. Karena FFA yang terdapat dalam sampel minyak goreng bekas pada penelitian ini adalah 0,106%, maka proses reaksi yang dilakukan langsung menggunakan reaksi transesterifikasi (Hikmah dan Zuliani, 2010) Minyak yang akan di transesterifikasi juga harus memiliki angka asam yang lebih kecil dari 1. Banyak peneliti yang menyarankan agar kandungan asam lemak bebas lebih kecil dari 0,5%. Selain itu, semua bahan yang akan digunakan harus bebas dari air. Karena air akan bereaksi dengan katalis, sehingga jumlah katalis menjadi berkurang. Katalis harus terhindar dari kontak dengan udara agar
13
tidak mengalami reaksi dengan uap air dan karbon dioksida (Bradshaw and Meuly, dalam Hikmah dan Zuliani, 2010). Salah satu reaksi kimia yang dapat menghasilkan gliserol adalah proses transesterifikasi minyak nabati menghasilkan metil ester (biodiesel) menggunakan alkohol (metanol) dengan tambahan katalis basa. Dengan pengembangan industri biodiesel yang semakin intensif dengan berbagai jenis minyak nabati sebagai bahan baku, maka produksi gliserol kasar sebagai hasil sampingnya juga akan melimpah. Oleh karena itu diversikan produk olahan menggunakan gliserol perlu dilakukan salah satunya dalam pembuatan sabun transparan (Suryani, 2007). Dari uraian di atas pada proses pembuatan biodiesel yang perlu kita ketahui bahwa jika asam lemak bebas dalam minyak rendah maka reaksi transesterifikasi dengan katalis basa langsung dilakukan tanpa melakukan reaksi esterifikasi tetapi jika, minyak mengandung asam lemak bebas tinggi maka perlu dilakukan reaksi esterifikasi dengan katalis asam. Perlunya reaksi pendahuluan ini untuk mengurangi kandungan asam lemak bebas dalam minyak, kemudian dilanjutkan dengan reaksi transesterifikasi (Adam, 2012) 2.5 Pemurnian Gliserol dengan Metode Acetin Setelah diperoleh gliserol dari hasil samping pembuatan biodiesel dan sebelum digunakan sebagai sampel untuk membuat pupuk kalium sulfat terlebih dahulu gliserol dianalisis dengan metode acetin untuk memperoleh konversi gliserol. Pada pemurnian gliserol dengan metode acetin, Gliserol yang diperoleh dari proses pembuatan biodiesel belum bernilai ekonomis, sebab masih
14
mengandung zat lain selain gliserol. Agar gliserol bernilai ekonomis maka dilakukan pemurnian terlebih dahulu menggunakan analisis gliserol dengan metode acetin. Pada metode acetin gliserol hasil samping pembuatan biodiesel ini masih mengandung metanol. Untuk memisahkan metanol dari gliserol dilakukan pemanasan sampai suhu 60oC. Tujuan dari pemanasan ini adalah untuk menguapkan sisa metanol, sehingga didapatkan gliserol bebas metanol. Gliserol bebas metanol ditempatkan pada erlenmeyer dan ditambahkan ke dalamnya 3 gram natrium asetat dan 7,5 mL asam asetat anhidrat. Campuran ini selanjutnya dipanaskan selama 1 jam. Dilakukannya pemanasan ini agar campuran larutan bisa tercampur sempurna. Karena pada saat sebelum dilakukan pemanasan natrium asetet dan asam asetat anhidrat tidak bercampur dengan gliserol. Kemudian pada tempat terpisah dipanaskan 50 mL aquades, dan dimasukkan ke dalam Erlenmeyer yang berisi gliserol, natrium asetat dan asam asetat anhidrat. Kemudian
campuran
ditambahkan
4
tetes
indikator
pp,
dan
dinetralisasikan dengan basa NaOH 3N sampai terbentuk warna merah muda. Ditambahkan lagi dengan 10 mL NaOH 1N, penambahan larutan ini untuk memperoleh NaOH yang berlebihan. Campuran selanjutnya dipanaskan selama 15 menit, pada saat pemanasan warna daripada larutan semakin memudar, ini terjadi karena proses pemanasan mempengaruhi netralisasi pada larutan. Setelah dipanaskan kemudian didinginkan kembali untuk memperoleh netralisasi larutan kembali. Setelah dingin, campuran dititrasi dengan HCl 0,5N sampai warna merah muda hilang atau proses netralisasi berhenti. Setelah dilakukannya metode acetin
15
ini maka didapatkan konversi gliserol dengan menggunakan persamaan pada Lampiran 3 (Adam, 2012) Derajat kemurnian gliserol tertinggi sebesar 98,04%. Sedangkan derajat kemurnian gliserol terendah yaitu 12,45%. Jadi, semakin kecil derajat kemurnian gliserol yang diperoleh maka semakin kecil pula kemurnian gliserolnya dan semakin besar derajat kemurnian yang diperoleh atau mendekati angka kemurnian tertinggi dari gliserol maka semakin besar pula derajat kemurnian gliserol yang digunakan (Mappiratu dan Ijirana, 2009) 2.6 Penjelasan Mengenai Bahan Baku Yang digunakan Pada Pembuatan Sabun Transparan 1. Asam stearat Asam stearat berbentuk padatan berwarna putih kekuningan (Wade dan Weller, 1994). Asam stearat memilki atom karbon C18 yang merupakan asam lemak jenuh dan berperan dalam memberikan konsistensi dan kekerasan pada produk (Mitsui, 1997). Asam stearat mempunyai titik cair pada suhu 69,4oC (Ketaren dalam Purnawati, 2006:36). 2. Minyak kelapa Minyak kelapa diperoleh dari kopra yaitu daging buah kelapa yang sudah dikeringkan. Minyak kelapa mengandung asam laurat C12 yang berperan dalam proses pembentukan sabun dan pembusaan (Cavith dalam Purnawati, 2006:36). 3. Natrium hidroksida (NaOH) NaOH merupakan salah satu jenis alkali (basa) kuat yang bersifat korosif serta mudah menghancurkan jaringan organik yang halus. Ion Na+ dari NaOH
16
bereaksi dengan asam lemak membentuk sabun (Cavith dalam Purnawati, 2006:37). 4. Gliserol Gliserol berbentuk cairan jernih, tidak berbau dan memiliki rasa manis. Gliserin diperoleh dari hasil samping proses pembuatan sabun atau dari asam lemak tumbuhan dan hewan (Purnawati, 2006 : 37). 5. Asam sitrat Asam sitrat adalah asam hidroksi trikarboksilat yang diperoleh dari ekstraksi buah-buahan atau hasil proses fermentasi. (Wertheim dan Jeskey, 1956). Asam sitrat berfungsi untuk menurunkan nilai pH (Kirket al. dalam Purnawati, 2006:37) 6. Sukrosa Sukrosa merupakan senyawa nonionik dan mempunyai sifat pengemulsi, pembusaan, deterjensi (detergency),dan pelarutan (solubizing) yang sangat baik (Gupta et al. dalam Purnamawati, 2006:38).
17
