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 NIM Tempat, tanggal lahir Nama orang tua
: Walad Wirawan : 100405039 : Medan, 12Juni 1992 : Afif, SE dan Dra. Lailan Safina Hasibuan, MSi Alamat orang tua : Jl. Suka Cipta No 6 C Medan 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 oC. 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 oC, 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 oC 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 oC, 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 oC 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 BAB V KESIMPULAN DAN SARAN
29 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
Gambar 2.6
Sumber Karbohidrat untuk Sintesis Alkil Poliglikosida Skala
11
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
Gambar 4.5
Surfaktan APG
28
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
LAMPIRAN 2
LAMPIRAN 3
LAMPIRAN 4
DATA HASIL PENELITIAN
37
L2.1 DATA HASIL ANALISIS % TRANSMISI DAN RENDEMEN
37
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
DOKUMENTASI PENELITIAN
41
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
Alkil Poliglikosida
HMF
Hidroksil Metil Furfural
CMC
Critical Micelle Concentration
FT-IR
Fourier Transform Infrared
HLB
Hydrophile-Lipophile Balance
xiv
DAFTAR SIMBOL Simbol
Keterangan
Dimensi
T
Transmitan
-
A
Absorbansi
-
%T
Persen transmisi
-
I
Intensitas radiasi yang dilewatkan
-
pada sampel I0
Intensitas awal radiasi yang datang
-
b/b
Perbandingan massa terhadap massa
gram/gram
o/w
Oil in water
-
w/o
Water in oil
-
xv
