Tugas Oleokimia (Proses Pembuatan Etoksilat Asam Lemak) Baru [PDF]

Citation preview

Fatty Acid Ethoxylates Fatty Acid Ethoxylates adalah suatu produk yang diperoleh dengan mereaksikan asam lemak dengan ethylen oxide melalui proses etoksilasi. Selain itu juga merupakan surfaktan nonionik yang dihasilkan oleh ethoxylation dari bahan asam lemak yang berasal dari lemak jenuh atau tidak jenuh hewani maupun nabati. Senyawa asam lemak ini, juga dikenal sebagai rantai alkil yang mana bahan yang terdiri dari minyak kelapa, minyak tinggi stearat, oleat, dan asam lemak adipat. Perbedaan antara rantai alkil dan panjang rantai polioksietilen memberikan beragam lipofilik/hidrofilik keseimbangan (HLB) karakteristik asam lemak teretoksilasi. Asam lemak etoksilat dan alkohol etoksilat dapat dengan mudah diperoleh dengan reaksi langsung dari asam lemak atau alkohol lemak yang memiliki hidrogen aktif dalam molekul mereka dengan etilen oksida dengan adanya suatu basa atau katalis asam. etoksilat tersusun atas asam stearat, etoksilat asam laurat, asam oleat, etoksilat asam miristat yang memiliki aplikasi dalam industri kosmetik sebagai pengemulsi dalam minyak, dalam air jenis krim dan lotion. 1. Bahan Baku Pembuatan Fatty Acid Ethoxylates dapat dibuat dari berbagai macam jenis minyak yang berasal dari tumbuhan, seperti minyak kelapa, minyak jarak, minyak biji bunga matahari dan lainnya. Namun pada makalah ini akan dibahas mengenai pembuatan asam lemak etoksilat dari minyak jarak pagar.



Gambar 1. Biji jarak pagar (Sumber : Rizkhy, Z. 2013 )



Gambar 2. Minyak jarak (Sumber : Anonim, 2014)



2. Karakteristik Minyak Chemical caracteristic



Tabel 1 menunjukkan komposisi asam lemak dari minyak jarak. Asam lemak konten dapat dibagi menjadi dua kelompok utama seperti yang digambarkan. dapat dilihat bahwa, kandungan asam lemak jenuh dari asam lemak jarak pagar adalah 19,18% sedangkan asam lemak tak jenuh isinya adalah 81,21%. itu juga melihat bahwa, rasio total asam lemak jenuh merupakan lebih dari 61% dari total asam lemak tak jenuh sedangkan asam linoleat memiliki nilai yang jauh lebih tinggi 34% dibandingkan linoleat 2% dari total asam lemak tak jenuh. Di sisi lain



asam palmitat menunjukkan lebih dari 83% asam lemak jenuh dan 15% dari total asam lemak.



Tabel 2 menunjukkan karakteristik kimia dari asam lemak ethoxyate jarak pagar pada 145oC menggunakan 1% K2CO3 untuk periode waktu yang berbeda. Tampak jelas dari tabel 2 bahwa reaksi etoksilasi menyebabkan penurunan besar dalam nilai asam karena konsumsi besar asam lemak sebagai reaksi etoksilasi terutama terjadi dengan kelompok karboksilat bebas. 3. Proses Pembuatan Etoksilat Asam Lemak dari Minyak Biji Jarak Pagar Secara umum Fatty Acid Ethoxylates dibuat melalui proses etoksilasi dimana asam lemak direaksikan dengan etilen oksida. Metode ini dikenal dengan fatty acid ethoxylation. Flow diagram proses pembuatan etoksilat asam lemak



Gliserol Bahan baku (Minyak atau lemak)



Hidrolisis



Asam Lemak



1. Persiapan bahan baku



Etoksilasi



Etoksilat asam lemak



Minyak dan lemak adalah substansi dari tumbuhan dan hewan yang terdiri dari ester gliseril dari asam lemak atau trigliserida yang tidak dapat larut dalam air. Sebelum digunakan minyak harus ditreatment terlebih dahulu agar bahan baku yang akan digunakan benar-benar murni. Cara pemurnian minyak adalah dengan membebaskan fosfatida dengan asam fosfat lalu pencucian untuk menghilangkan kelebihan asam fosfat. Perlu dipergunakan karbon aktif untuk menyerap logam berat dan menghilangkan kotoran seperti getah (gum), sabun dan padatan. Untuk bahan olah minyak sawit, minyak inti sawit, dan minyak stearin sawit tahapan ini sudah tidak diperlukan karena biasanya sudah diolah di daerah penghasil. 2. Hidrolisis minyak menjadi asam lemak Proses pembuatan asam lemak dari minyak dapat dilakukan dengan cara hidrolisis. Pada proses hidrolisis minyak (fat splitting), air memecah gugus alkil dalam trigliserida dan membentuk asam lemak dan gliserol berdasarkan persamaan reaksi berikut: C3H5(COOR)3 + 3H2O 3RCOOH + C3H5(OH)3 Trigliserida Air Asam Lemak Gliserol Reaksi hidrolisis minyak dapat dilakukan pada tekanan rendah dan suhu rendah akan tetapi reaksinya berlangsung lambat, sehingga diperlukan katalisator. Katalisator tidak diperlukan jika hidrolisis dilakukan pada tekanan dan suhu tinggi, hal ini disebabkan kelarutan air dalam minyak makin meningkat pada suhu yang tinggi sehingga mampu memecah trigliserida dalam minyak. Proses Hidrolisis minyak (fat splitting), yang saat ini dikenal ada tiga macam cara yaitu: a. Twitchell Cara ini yang paling tua dalam fat splitting. Splitting dilakukan pada tangki terbuat dari logam monel yang dioperasikan secara batch dengan kondisi operasi pada suhu 100-105ºC dan tekanan atmosferik. Minyak dicuci terlebih dulu dengan asam kemudian bersama-sama air (20-25% dari berat minyak) dan katalis (0,11,25% dari berat minyak) diumpankan ke dalam tangki. Katalis (reagent twitchell) yang digunakan adalah asam-asam alkil-aril sulfonat atau asam-asam sikloalifatik sulfonat. Hidrolisis dilakukan dengan menggunakan steam selama 12-48 jam. Pada cara ini dapat diperoleh konversi sebesar 85- 98%.



b. Autoclave fat splitting Splitting menggunakan autoclave merupakan proses komersial dalam pengolahan minyak menjadi asam lemak. Cara ini dilakukan tanpa menggunakan katalis didalam reaktor autoclave yang dioperasikan secara kontinyu dengan terbuat dari stainless-steel. Kondisi operasi pada suhu 240-250ºC dan tekanan 2830 atm selama 1-3 jam. Minyak dan air (30-60% berat minyak) bersama-sama dialirkan ke dalam reaktor kemudian dibiarkan bereaksi dan dapat diperoleh konversi sebesar 95-98%. c. Colgate-emery Cara ini merupakan metode yang baru tetapi beresiko tinggi dan perlu investasi peralatan yang besar serta skill dan pengalaman yang tinggi untuk mengoperasikannya. Cara ini dilakukan dengan menggunakan reaktor yang terbuat dari stainless-steel dan dioperasikan secara kontinyu pada suhu 250-260ºC dan tekanan 45-50 atm selama 1-2 jam. Cara ini dilakukan tanpa menggunakan katalis dengan konversi yang diperoleh 97-99%. 3. Proses Etoksilasi Proses etoksilasi adalah proses mereaksikan antara asam lemak dengan etilen oksida. Pembuatan etoksilat asam lemak dari bahan baku minyak jarak pagar melalui proses etoksilasi adalah sebagai berikut: a. Asam lemak yang dari minyak biji jarak pagar (5 gm) dan 1-2% kalium karbonat (K2CO3) sebagai katalis dicampur di dalam reaktor. b. Campuran tersebut diaduk menggunakan magnetic stirrer



dan



dipanaskan dengan nitrogen di bawah atmosfer untuk mencapai suhu reaksi yang diinginkan (120-145oC). c. Lalu aliran nitrogen dihentikan dan nitrogen digantikan dengan etilen oksida. d. Setelah proses selesai, etilen oksida dihentikan dan digantikan lagi dengan nitrogen untuk mendinginkan campuran reaksi setelah periode waktu yang ditentukan (5, 8, 12 hour).



Reaksi etoksilasi gagal ketika dilakukan langsung pada jarak pagar pada suhu yang berbeda (80-180 oC) dan persentase yang berbeda dari K2CO3. ini dapat dikaitkan dengan komposisi trigliserida minyak jarak pagar yang tidak dapat teretoksilasi menggunakan katalis K2CO3 konvensional karena kurangnya hidrogen aktif yang diperlukan untuk reaksi tersebut. Oleh karena itu asam lemak bebas dipisahkan dari minyak untuk meningkatkan reaksi menggunakan katalis K2CO3 sebagai ini digambarkan dalam skema 1. Reaksi ini akan menyebabkan hanya untuk pembentukan monoester yang berarti bahwa reaksi dengan etilen oksida akan disukai terhadap reaksi esterifikasi itu layak disebutkan di sini bahwa ketika reaksi dilakukan pada 80-120oC menggunakan 1% K2CO3 tidak ada produk yang diperoleh namun produk etoksilat diperoleh pada 145oC menggunakan 1% K2CO3 dan atau 120oC menggunakan 2% K2CO3. 4. Kegunaan Sebagai contoh pada derajat etoksilasi (Produk ENVIRACID ™) yang rendah minyak dapat larut dan melakukan pelumasan dan agen anti-statis. Derajat media



hasil etoksilasi teretoksilasi bahan asam lemak dengan aktivitas permukaan yang tinggi dan memberikan keseimbangan hidrofil/lipofil superior (HLB) untuk digunakan dalam deterjen dan bahan pembersih. Produk ENVIRACID ™ dengan derajat yang tinggi ethoxylation cocok sebagai pelarut yang besar dan agen pendispersi untuk emulsi minyak dalam air. Umum: Fatty Acid etoksilat memiliki banyak kegunaan, terutama sebagai surfaktan nonionik dalam berbagai formulasi kedua, industri & domestik. Ini juga digunakan sebagai agen pembersih, agen pembasahan, dispersan atau pengemulsi softners, berputar menyelesaikan agen di formulasi tekstil. Juga digunakan sebagai pengemulsi, solubalizers dalam kosmetik & formulasi perawatan kesehatan.



Gambar 3. Aplikasi Surfaktan (Sumber: Govinpatel, 2014)



Tekstil: Polyoxyethylene ester asam lemak mampu pelumas, pengemulsi dan menangguhkan. Ini dicampur dengan karakteristik deterjen dan antistic yang menunjukkan potensi dalam penggunaan pengolahan tekstil yang berbeda. Pertanian: Surfaktan digunakan dalam pembuatan bubuk basah dan emulsi racun untuk mengendalikan serangga di pertanian.



Kertas: asam lemak Polyoxyethylene digunakan sebagai agen pembasahan dalam pembuatan handuk kertas. Ini membantu untuk meningkatkan kekuatan daya serap kertas basah DAFAR PUSTAKA



Anonim 2011. Aplications of fatty acid ethoxylates. (Online). https://www. quora.com/What-are-fatty-acid-ethoxylates-and-its-uses. (Diakses pada 27 Oktober 2016) Environmental Fluids USA LLC. 2011. Fatty acid Ethoxylate. (Online). http://www.efmaterials.com/xproduct.asp. (Diakses pada 27 Oktober 2016) Mathurdas Patel G. 2014. Surfactants widely used in industrial processes fatty alcohol ethoxylate fatty acid ethoxylate. (Online). http://www.rimproindia.com/



articles1/surfactants-widely-used-in-industrial-processes-fatty-



alcohol-ethoxylate,-fatty-acid-ethoxylate.html. (Diakses pada 27 Oktober 2016) Shatory, Y.El., dkk. 2012. Production of ethoxylated fatty acids derived from Jatropha non-edible oil as a nonionic fatliquoring agent. Journal. J Oleo Sci. 2012;61(5):255-66